JP2004077964A - 光伝送モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】高周波特性がよい低背、小型の光伝送モジュールを提供する。
【解決手段】グランデッドコプレーナ線路基板3と、グランデッドコプレーナ線路基板3間を接続する同軸ケーブル1とを有する光伝送モジュールMにおいて、同軸ケーブル1の外導体1bに固定され、同軸ケーブル1の延伸方向に突出した突起2a1、2a2を備えたコンタクトスリーブ2を介してグランデッドコプレーナ線路基板3に接続されていることを特徴とするものである。このように、同軸ケーブルの芯線部分に誘電体の電磁界モード緩和部を設けることにより、妨害電磁波の放射が少なく、高周波特性がよく、同軸ケーブルと接続された低背・小型の光伝送モジュールMを提供する。
【選択図】 図3
【解決手段】グランデッドコプレーナ線路基板3と、グランデッドコプレーナ線路基板3間を接続する同軸ケーブル1とを有する光伝送モジュールMにおいて、同軸ケーブル1の外導体1bに固定され、同軸ケーブル1の延伸方向に突出した突起2a1、2a2を備えたコンタクトスリーブ2を介してグランデッドコプレーナ線路基板3に接続されていることを特徴とするものである。このように、同軸ケーブルの芯線部分に誘電体の電磁界モード緩和部を設けることにより、妨害電磁波の放射が少なく、高周波特性がよく、同軸ケーブルと接続された低背・小型の光伝送モジュールMを提供する。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送モジュールに係り、高周波伝送用ケーブルの接続方式が用いられた光伝送モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光伝送モジュールには、異なる基板に搭載された部品がある。これらの部品の接続にはボンディングワイヤ又は同軸ケーブルが用いられる。
ボンディングワイヤで接続する場合、ボンディングワイヤの長さ(接続距離)が長くなるとインダクタンスが大きくなるので、高周波信号の伝送には向いていない。
一方、同軸ケーブルは外導体で被覆しているため、接続距離が長くなってもインダクタンスがボンディングワイヤよりも大きくならない。そのため、同軸ケーブルによる接続は高周波信号の伝送に向いている。
この同軸ケーブルをコプレーナ伝送線路に接続する場合、同軸ケーブルの外導体を剥いて芯線を出してコプレーナ伝送線路の信号線と接続しているため、同軸ケーブルの芯線周囲に外導体が存在しない領域が発生する。外導体で周囲が覆われている領域では、信号線から法線方向に均一な向きで電磁界が発生するが、同軸ケーブルの芯線周囲に外導体が存在しない領域との境界では、電磁界の向きが急激に変化する。この電磁界の向きの急激な変化は、高周波信号の伝送効率低下につながる。また、同軸ケーブルの外導体は信号線の周囲に薄く広がっているため、コプレーナ伝送線路のグランド線との接続が困難であった。
この高周波信号の伝送効率を向上させるとともに、接続性を改善する方法として、コネクタを用いる方法がある。
【0003】
図10を参照して、コネクタを用いて同軸ケーブルとコプレーナ伝送線路が接続されている構造を説明する。図10は、従来の光伝送モジュールと同軸ケーブルとの接続に用いられるコネクタの説明図である。
図10(a)に示すように、同軸ケーブルの外導体と接続された雄型コネクタS1が同軸ケーブルの先端に取り付けられ、コプレーナ伝送線路が搭載された筐体の側壁の一部で雌型コネクタS2が形成されている。雄型コネクタS1は、3.8ミリ(図10(b))〜9ミリ(図10(a))程度の直径を有し、同軸ケーブルの外導体とはんだ接続され、先端から同軸ケーブルの芯線が出ている。雌型コネクタS2はS1コネクタを固定するために、一定の厚みが必要であるため、雄型コネクタS1よりも厚い構造になっており、この厚みを利用して、この雌型コネクタS2とコプレーナ伝送線路のグランド電極とをはんだで固定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
今後の光伝送モジュールは低背化の傾向があるが、コネクタの厚みが光伝送モジュール全体を低背化できない一つの原因になっていた。
そこで、本発明者等は、コネクタの厚みを薄くする構造を検討した。
本発明者等は、雌雄2種のコネクタを用いる構造を止めて、一つの部材でコネクタを構成し、筐体の一部ではない別個の薄い円筒形状の1つの部材でコネクタ(コンタクトスリーブ)を構成することにした。
実際に、かかるコンタクトスリーブで接続した結果、コンタクトスリーブを薄くすると、コプレーナ伝送線路のグランド電極との間のはんだ接続に接続不良が生じやすくなることがわかった。このような接続不良が生じると、同軸ケーブルの芯線である信号線が外導体で囲まれない領域が発生するとともに、コンタクトスリーブとコプレーナ伝送線路との間のグランド線のグランド電位に微小な電位差が生じることが判った。これらのことは外導体で囲まれない領域ではコンタクトスリープとコプレーナ信号線路のグランド電極のそれぞれに向かって電界が集中するとともに、電位差による電磁界の偏りが生じることになるので、高周波信号の伝送効率が低下した。
【0005】
本発明の目的は、低背化を実現しつつ、高周波信号の伝送効率を向上させることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る光伝送モジュールの構成は、伝送線路基板と、該伝送線路基板間を接続する同軸ケーブルとを有する光伝送モジュールにおいて、前記同軸ケーブルの外導体に固定され、該同軸ケーブルの延伸方向に突出した突起を備えたコンタクトスリーブを介して前記外導体が伝送線路基板に接続されていることを特徴とするものである。
【0007】
本発明に係る光伝送モジュールの他の構成は、金属部材またはグランド基板からなる下部基板と、該下部基板上に形成されたグランデッドコプレーナ線路を有する上部基板と、同軸ケーブルとを有し、前記上部基板の信号電極と前記同軸ケーブルの芯線とが接続されている光伝送モジュールにおいて、前記上部基板に溝部を設けて前記金属部材またはグランド基板を露出せしめ、該露出部に前記同軸ケーブルの外導体に接続されたコンタクトスリーブを接続するように構成したことを特徴とするものである。
【0008】
本発明に係る光伝送モジュールのさらに他の構成は、金属部材またはグランド基板からなる下部基板と、該下部基板上に形成されたグランデッドコプレーナ線路を有する上部基板と、同軸ケーブルとを有し、前記上部基板の信号電極と前記同軸ケーブルの芯線とが接続されている光伝送モジュールにおいて、前記下部基板は前記上部基板よりも同軸ケーブルの延伸方向に突出した突出部を有し、前記同軸ケーブルの外導体に接続されたコンタクトスリーブが前記下部基板の突出部に接続されていることを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光伝送モジュールの各実施形態を、図1から図9を参照しながら具体的に説明する。光伝送モジュールでは、電気信号が入力し光信号を発信する光伝送モジュールと、光信号を入力し電気信号を発信する光伝送モジュールとがあるが、本実施形態では前者について例として説明するものとする。
【0010】
図1は本発明の一実施形態に係る光伝送モジュールの説明図、図2は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板の説明図、図3は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとのコンタクトスリーブによる接続図、図4は図3の光伝送モジュールのコンタクトスリーブにおける電気力線変移説明図、図5は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他のコンタクトスリーブによる接続図、図6は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他のコンタクトスリーブによる接続図、図7は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他の接続図、図8は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとのさらに他の接続図、図9は本発明に係る光伝送モジュールの各実施形態における高周波特性図である。
【0011】
[実施形態 1]
図1乃至図6を参照して本発明の目的を達成する光伝送モジュールの[実施形態 1]及びその変形例を説明する。図1において、光伝送モジュールMの筺体50は、その内部には短手側端部の一つに設けられた光出力部51と結合されているレンズ52を載置している金属ブロック53が設置されている。前記金属ブロック53には光素子57が載置されている。一方、前記光伝送モジュールMの筺体50における長手側端部の一つには、セラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3が載置されている。
【0012】
セラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3のグランデッドコプレーナ構造について、図2を参照して後述する。前記グランデッドコプレーナ線路基板3は、高周波信号を伝送する同軸ケーブル1とコンタクトスリーブ2を介して接続される信号電極4及びグランド電極4a,4b、4cとが配設されている。
【0013】
セラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3は、筺体50に取り付けられていると共に、金属性の台座60上にも載置されている。また、実際においては、信号電極4及びグランド電極4a,4b、4cの他に、電源ライン導体、制御ライン導体等が設けられているが、煩瑣となるので図示、説明を省略した。
【0014】
これらの信号電極4及びグランド電極4a,4bは光素子57の出力方向と直交する方向から該光素子57に接続されるようになっている。さらに、該接続される経路には、同軸ケーブル1からの電気信号を増幅し、前記光素子57に駆動信号を供給する駆動増幅素子55が配設されている。
該駆動増幅素子55はセラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3を配設されている台座60上に載置されている。前記台座60は前記駆動増幅素子55と前記セラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3の共通台座となっている。
【0015】
駆動増幅素子55と光素子57間、信号電極4及びグランド電極4a,4bと前記駆動増幅素子55間は短い導体ワイヤ56,54で接続されている。なお、詳細な図示及び説明を省略したが、光伝送モジュールMの筺体50の内部には、通常、冷却のためのペルチェクーラ及び温度検出のためのサーミスタ等が設けられている。
【0016】
次に、図2、3を参照して、同軸ケーブル1及びグランデッドコプレーナ線路3並びに同軸ケーブル1とセラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3との接続を説明する。説明を簡単にするため、前記セラミック製のグランデッドコプレーナ構造のグランデッドコプレーナ線路基板3は筺体50から取り外して図示されている。
図3に示すように、前記同軸ケーブル1は、円筒状の外導体1bと、その中央にある芯線1aと、該両者間を充たす絶縁物1cからなり、これらを同軸心に束ねたケーブルであり、その構造上、高周波における伝送損失が少なく、漏話特性が良好となるよう構成されている。
【0017】
図2に示すように、前記セラミックのグランデッドコプレーナ線路基板3は、図1に示すように、矢印の方向に長く延設されたものの一部を示したものであり、グランドデッドコプレーナ構造の上部基板である伝送線路基板3aと、前記上部基板のグランドデッドコプレーナ構造のグランド電極4a、4bとソルダリングで接続されているグランド電極4cを備えた下部基板であるグランドデッドコプレーナ構造の伝送線路基板3bとからなっている。
【0018】
図2(a)に示すように、上部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3aは、長方形のセラミック材で形成し、該長方形のセラミック材の長手方向に平行に一条の信号電極4と二条のグランド電極4a、4bを導電性ペーストで焼成して形成したり、メッキやフォトレジストで形成されることもある。前記グランデッドコプレーナ線路基板3aの裏面にはグランド電極4dが同様に導電性ペーストで焼成して形成したり、メッキやフォトレジストで形成されることもある。グランド電極4a、4bから裏面のグランド電極4dに対しドリルまたはレーザー等で穴あけを行い、スルホールT1、T2(図示では3個ずつ)を形成し、スルホールめっきまたは導電性ペーストを充填・焼成することにより、前記グランド電極4a、4bと前記グランド電極4dとを貫通接続させる。
このように形成することにより、上部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4a、4bに直交する方向に誘起する誘起電圧の不平衡を解消することができる。
【0019】
図2(b)に示すように、下部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3bは、上部基板と同様に、長方形のセラミック材で、該長方形の長手方向に平行な広幅の一条のグランド電極4cを導電性ペーストにより焼成して形成する。このようにグランド電極が形成されたグランデッドコプレーナ線路基板を「グランド基板」ということにする。この下部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3bは、必要に応じて上部基板より、該長方形の長手方向の長さをやや長めに形成する。
【0020】
グランド電極4cは、上部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3aの裏面に設けたグランド電極4dとソルダリングにより接続され、下部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3b上に、上部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3aとが重なり合わさるようにする。このとき、前記の如く、下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3bが長方形の長手方向をやや長めに形成してあるので、前記グランド電極4cを上面に露出させている下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3bの一部分が前記上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3aより前記同軸ケーブル1の延伸方向に3dとして突出させる。これが図2(d)に示されている。
【0021】
いままでの説明では、下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3bは、長方形のセラミック材で形成し、該セラミック材の長手方向にグランド電極4cを形成していたが、全体を金属、例えば銅板または銅ブロックに金メッキした金属部材3b´で構成しても差し支えない。図2(c)がこれを示している。この下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3b´上に上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3aを重ね合わせて、前記下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3b´が前記上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3aより同軸ケーブル1の延伸方向に突出させる。このとき、下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3b´の突出させた3dの上面部は全面がグランド電極4cとなっている。このように、銅板または銅ブロックに金メッキした部材を「金属部材」と呼ぶことにし、これを図2(e)に示す如く、ハッチングして表すことにする。
【0022】
次に、コンタクトスリーブ2を説明する。
コンタクトスリーブ2は、前記同軸ケーブル1の外導体1bが内接する金属性の円筒部材2Aを有し、該円筒部材2Aの先端の外周上に軸方向と平行な突起2a1、2a2を設けたものである。
【0023】
同軸ケーブル1と信号電極4及びグランド電極4a、4b、4cとがコンタクトスリーブ2を介して接続される機能を説明する。
前記同軸ケーブル1の外導体1bは、コンタクトスリーブ2の金属性の円筒部材2Aに内接させ、外導体1bと前記円筒部材2Aが接続される。この接続はソルダリング、溶接等でなされる。以下の場合の接続も大方は、ソルダリング、溶接等でなされるので、以後も特に断らないものとする。
【0024】
同軸ケーブル1の芯線1aは該同軸ケーブル1の絶縁物1cを削り取り、突出させる。該芯線1aとセラミック製の上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3a(以下、セラミック材を省略し、単に上部基板であるもしくは上部のグランデッドコプレーナ線路基板3aという)の信号電極4が接続される。次で、円筒部材2Aの先端外周上に軸方向と平行な突起2a1、2a2がそれぞれ前記上部のグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4a、4bに接続されると同時に、前記円筒部材2Aの円筒下面2a3が前記下部のグランデッドコプレーナ線路基板3bのグランド電極4cに接続される。
ここでは、外周上の軸方向と平行な突起2a1、2a2が複数の直線的な突起となっているが、単数片でも差し支えなく、外側に張り出して変形させた曲線形片でも差し支えない。
【0025】
次に、図4を参照して、同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3a、bとの接続部における電気力線変異状態を説明する。図4(a)は同軸ケーブル1及びグランデッドコプレーナ線路基板3a、b並びに両者の接続部におけるそれぞれの電気力線変異状態の説明図、図4(b)は図4(a)の電気力線変異状態の光伝送モジュールMからみた模式図である。図4において、図3と同一符号は、同一機能、同一機能の相当品であるので再度の説明は煩瑣となるので省略する。
【0026】
図4において、(101)は同軸ケーブル1上の1点、(102)は同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3aとを接続したコンタクトスリーブ2の突起2a1、2a2上の1点、(103)は信号電極4上の1点をそれぞれ示し、図4(a)の下段には前記各点に対応した電気力線を示し、図4(b)には電気力線変異状態を理解し易いように模式的に示した図である。一般に同軸ケーブル1上では放射状に電気力線が放射されており、平等電界となっている。グランデッドコプレーナ線路基板3上では、同軸ケーブル1上のように平等電界が形成されることは不可能である。
【0027】
また、同軸ケーブル1と上部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3aとの接続部ではその構造が変化することにより、急激に電気力線が変化すると、電磁波の放射が起こり、遮蔽の効果が弱くなり、高周波特性が悪くなる。前記同軸ケーブル1においては、芯線1a(信号電極4)と外導体1b(グランド電極4a、b、c)との間に信号エネルギーが蓄積され伝送する構造となっている。これらを配慮して定めた接続構造を説明する。
【0028】
図4の同軸ケーブル1の(101)上では、同軸ケーブル1の芯線1aを中心に放射状に電気力線が発生していることを示している。
(102)上では、前記芯線1aを中心に前記同軸ケーブル1上のように電気力線が放射することができず、上方に向かう電気力線が左右にわかれる傾向を示し、水平方向の電気力線を維持されるような傾向を示している。下方に向かう電気力線が信号電極4の下面に集中する傾向を示している。突起2a1、2a2を有するコンタクトスリーブ2が前記傾向を助長している。
(103)に代表される信号電極4上では、該信号電極4から左右のグランド電極4a、bに向かう電気力線と、前記信号電極4の下面から下方に向かう電気力線が示されている。
【0029】
このように、(101)から(102)、さらに(103)と、電気力線が伝播モードである放射状形から非放射状形へ滑らかに変化することを示しており、電磁波の放射が防止され、遮蔽効果が向上し、高周波特性が良くなる効果が示されている。
【0030】
図5を参照して、同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3(以下、上部および下部のグランデッドコプレーナ線路基板3a、3bの両方全体を示す場合をいう)とのさらに他の接続部の変形例を説明する。
図5(a)は同軸ケーブル1及びグランデッドコプレーナ線路基板3との接続部における説明図、図5(b)は図5(a)の側面図である。図5において、図2、3と同一符号は、同一仕様、同一機能の相当品であるので再度の説明は煩瑣となるので省略し、新たな符号のみを説明する。2Bはコンタクトスリーブ2の円筒部材である。
【0031】
グランデッドコプレーナ線路基板3については、上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3a、下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3bが、図2と同様に構成されている。
コンタクトスリーブ2は、同軸ケーブル1の外導体1bが内接する金属性の円筒部材2Bで構成し、該円筒部材2Bの先端部が半円筒状部2b1として形成されたものである。
該半円筒状部2b1の軸方向の下部端面が上部基板のグランド電極4a、4bとの接続面とされ、前記円筒部材2Bの下筒面2b3が下部基板のグランド電極4cと接続するようにしたものである。さらに、同軸ケーブル1の芯線1aが前記コンタクトスリーブ2から突設させて前記同軸ケーブル1の信号電極4に接するようにしたものである。図5においても、図3、図4と同様に、コンタクトスリーブ2の作用により、同軸ケーブル1と光伝送モジュールとの接続部近傍の電気力線は、滑らかな変化をすると共に、電磁波の放射が防止され、遮蔽効果が向上し、高周波特性が良くなる効果がある。
【0032】
図6を参照して、同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3a、3bとの他の接続部の変形例及びその電気力線変異状態を説明する。
図6(a)は同軸ケーブル1及びグランデッドコプレーナ線路基板3との接続部における説明図、図6(b)は図6(a)の側面図である。図6(c)は図6(a)の電気力線変異状態の光伝送モジュールからみた模式図である。図6において、図2、3と同一符号は、同一仕様、同一機能の相当品であるので再度の説明は煩瑣となるので省略する。
【0033】
グランデッドコプレーナ線路基板3については、上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3a、下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3bが、図2と同様に構成されている。
コンタクトスリーブ2は、同軸ケーブル1の外導体1bが内接する金属性の円筒部材2Cを形成し、該円筒部材2Cの先端部が半円筒状部2c1として形成され、該半円筒状部2c1を軸との斜交面で円周方向に裁断した曲縁部を有する円筒部材2Cで構成したものである。
該半円筒状部2c1の軸方向の端面が、前記上部基板のグランド電極4a、4bと接続され、円筒部材2Cの下筒面2c3が前記上部基板のグランド電極4cと接続するようにしたものである。さらに、前記同軸ケーブル1の芯線1aが前記コンタクトスリーブ2の半円筒状部2c1内で信号電極4に接続するようにしたものである。
【0034】
図6(b)において、(201)は同軸ケーブル1上で、且つ下方にグランド電極4cを有する1点、(202)は同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3とのコンタクトスリーブ2との接続における外導体1bの端部近傍の1点、(203)は信号電極4と同軸ケーブル1の芯線1aとの接続面上の1点、(204)は信号電極4上の1点をそれぞれ示している。
【0035】
図6(c)は、各点に対応して発生した電気力線変異を理解し易いように模式的に示した図である。図6(c)の最右端(201)図は、(201)点に対応するものであり、(201)上においては、芯線1aから上方へ放射状に電気力線が発生していることを示している。さらに、芯線1aから下方へ放射状に発生した電気力線が信号電極4の下面に集中する傾向を示している。
【0036】
(202)では、図6(c)の右端から2番目の図(202)が示す如く、その芯線1aを中心に同軸ケーブル1上のように電気力線は放射状に放射することができず、上方に向かう電気力線が左右のグランド電極4a、bに分かれて向かう傾向を示し、下方に向かう電気力線が信号電極4の下面に集中する傾向を示している。
【0037】
(203)では、図6(c)の左端から2番目の図(203)が示す如く、コンタクトスリーブ2の半円筒状部2c1の先端部近傍で、同軸ケーブル1の芯線1aと信号電極4が接続されている。したがって、前記半円筒状部2c1の遮蔽作用の影響をうけて、芯線1aから上方に向かう電気力線が左右のグランド電極4a、bに分かれて向かう傾向が一層強くなり、前記信号電極4の下面に集中する傾向を示している。
【0038】
(204)では、図6(c)の最左端の図(204)が示す如く、同軸ケーブル1の芯線1aから電気力線が左右のグランド電極4a、bに分かれ、前記信号電極4の下面に集中することを示している。
【0039】
このように、(201)から(202)、(203)、さらに(204)と図4の実施形態と比較して、さらに、電気力線がより滑らかに変化することが示されており、電磁波の放射が防止され、遮蔽効果が向上し、高周波特性が良くなる効果が示されている。
【0040】
[実施形態 2]
詳細な図示を省略するが、光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板3と同軸ケーブル1とのさらに他の接続部の変形例を説明する。なお、符号については図2を参照して説明する。
同軸ケーブル1の芯線1aと上部基板のグランデッドコプレーナ線路3aの信号電極4とを接続する場合、電磁波放射の抑制からも高さ方向の位置合わせがなされる必要がある。この場合、前記同軸ケーブル1は金属部材またはグランド基板の下部基板の3b(セラミック製)または3b´(金属部材)に比べて低背であるので、前記同軸ケーブル1の底部にスペーサを配置しなければならない。
【0041】
そこで、スペーサの代わりに、グランド基板または金属部材からなる下部基板3bまたは3b´が、該下部基板上に形成されたグランデッドコプレーナ線路を有する上部基板3aよりも、同軸ケーブルの延伸方向に突出するように突出部3dを形成し、前記同軸ケーブル1の外導体1bに接続されたコンタクトスリーブ2が前記下部基板の突出部3dに接続され、前記上部基板3aの信号電極4と前記同軸ケーブルの芯線1aとが接続されているようにしたものである。本実施形態は、[実施形態 1]と同様の効果を奏する。
【0042】
[実施形態 3]
図7を参照して、本発明の目的を達成する光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの接続部を説明する。図7は図1の光伝送モジュールのグランデッドコプレーナ線路基板における同軸ケーブルとの他の接続説明図である。図7において、図2、3と同一符号は、同一仕様、同一機能の相当品であるので再度の説明は煩瑣となるので省略する。図7(a)は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの接続説明図、図7(b)は図7(a)において接続後のB−B‘断面図である。
【0043】
図7(a)において、グランデッドコプレーナ線路基板3については、上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3a、下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3bが、図2と同様に構成されている。
本実施形態においては、図3の[実施形態 1]のコンタクトスリーブ2を用い、第2のグランデッドコプレーナ線路基板3に溝部6が設けられる。同軸ケーブル1は、前記溝部6にコンタクトスリーブ2を接続し、且つ埋設されることにより固定される。
図7(b)において、前記上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3aと同軸ケーブル1は、該同軸ケーブル1の両側a点で接続しても差し支えない。このように構成することによって、同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3a、bの接続部においては、電磁波の放射が防止され、遮蔽効果が向上し、高周波特性が良くなると共に、これらの接続部の強度が確保される。
【0044】
[実施形態 4]
図8を参照して、本発明の目的を達成する光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他の接続部を説明する。図8は図1の光伝送モジュールのグランデッドコプレーナ線路基板における同軸ケーブルとの他の接続説明図である。図8において、図2、3と同一符号は、同一仕様、同一機能の相当品であるので再度の説明は煩瑣となるので省略する。図8(a)は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他の接続説明図、図8(b)は図8(a)において接続した後のA−A‘視図である。[実施形態 4]では、本発明に係る光伝送モジユールにおける同軸ケーブルの接続部を固定する方法である。
【0045】
図8(a)に示した如く、固定治具5は、図7で説明した接続構造に同軸ケーブル1及びコンタクトスリーブ2を覆うように第1のグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4a、4bと接続されて固定する。前記固定治具5は、導体で形成され、長方形部材内に長方形状の溝部5aが長手方向に設けられている。前記コンタクトスリーブ2に接続されている同軸ケーブル1が前記溝部5aに挟まるようにして固定されているものである。
【0046】
このように構成することによって、同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3a、bとの接続部においては、電磁波の放射が防止され、遮蔽効果が向上し、高周波特性が良くなると共に、これらの接続部の強度が確保される。
【0047】
図9を参照して、上記に説明した本発明に係る光伝送モジユールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルの各接続形態における電磁界解析を説明する。
図9(a)は、同軸ケーブル1の外導体1bがコンタクトスリーブ2によって芯線1aが含まれる平面内で二ヶ所の位置でグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4a、4bと接続され、コンタクトスリーブ2の下面でグランデッドコプレーナ線路基板3bのグランド電極4cと接続したものである。
【0048】
図9(b)は、コンタクトスリーブ2を用いずに、同軸ケーブル1の外導体1bの下面でグランデッドコプレーナ線路基板3bのグランド電極4cと接続したものである。
図9(c)は、同軸ケーブル1の外導体1bをコンタクトスリーブ2によって芯線1aを含む平面内で一ヶ所の位置のみでグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4bと接続したものである。
【0049】
図9(d)は、図9(a)、図9(b)、図9(c)を含めて各態様の接続部構造に対する周波数特性を示したものである。縦軸に通過信号[dB]、横軸に周波数[GHz]を示すグラフ100である。
前記グラフ100において、(1)は、コンタクトスリーブ2を用い、同軸ケーブル1の外導体1bを芯線1aが含まれる平面内で二ヶ所の位置でグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4a、4bと接続され、コンタクトスリーブ2の下面でグランデッドコプレーナ線路基板3bのグランド電極4cと接続したものである。(2)は、コンタクトスリーブ2を用い、同軸ケーブル1の外導体1bを芯線1aが含まれる平面内で一ヶ所の位置でグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4a、4bと接続され、コンタクトスリーブ2の下面でグランデッドコプレーナ線路基板3bのグランド電極4cと接続したものである。(3)は、同軸ケーブル1の外導体1bの下面でグランデッドコプレーナ線路基板3bのグランド電極4cと接続したものである。(4)は、コンタクトスリーブ2を用い、同軸ケーブル1の外導体1bを芯線1aが含まれる平面内で二ヶ所の位置でセラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3のグランド電極4a、4bと接続したものである。(5)は、コンタクトスリーブ2を用い、同軸ケーブル1の外導体1bを芯線1aが含まれる平面内で一ヶ所の位置でグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4bと接続したものである。前記グラフ100において、(1)が最も高周波特性が良好であるが、(2)がこれに続き、(3)、(4)、(5)の順となる。
上記は、光伝送モジュールでは、電気信号が入力し光信号を発信する光伝送モジュールについて説明したが、光信号を入力し電気信号を発信する光伝送モジュールについても本発明は適用することができる。また、上記は、セラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3について説明しているが、金属部材の第2のグランデッドコプレーナ線路基板3bを用いて、同様の効果を奏させることができる。
【0050】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した如く、本発明の構成によれば、接続用のコネクタを使用することなく、同軸ケーブルの芯線部に誘電体の電磁界モード緩和部を設けることにより、妨害電磁波の放射が少なく、低背化を実現しつつ、高周波信号の伝送効率を向上させた、同軸ケーブルと接続された小型の光伝送モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る光伝送モジュールの説明図である。
【図2】図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板の説明図である。
【図3】図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとのコンタクトスリーブによる接続図である。
【図4】図3の光伝送モジュールのコンタクトスリーブにおける電気力線変移説明図である。
【図5】図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他のコンタクトスリーブとの接続図である。
【図6】図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他のコンタクトスリーブによる接続図である。
【図7】図1の光伝送モジュールのグランデッドコプレーナ線路基板における同軸ケーブルとの他の接続図である。
【図8】図1の光伝送モジュールのグランデッドコプレーナ線路基板における同軸ケーブルとのさらに他の接続図である。
【図9】本発明に係る光伝送モジュールの各実施形態における高周波特性図である。
【図10】従来の光伝送モジュールと同軸ケーブルとの接続に用いられるコネクタの説明図である。
【符号の説明】
M 光伝送モジュール
1 同軸ケーブル
1a 芯線
1b 外導体
2 コンタクトスリーブ
2A、2B、2C、2D コンタクトスリーブの円筒部材
2a1、2a2 コンタクトスリーブの突起
2c1 コンタクトスリーブの半円筒状部
2a3、2b3、2c3、2d3、 コンタクトスリーブの下筒面
3 グランド基板
3a セラミック製の上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板
3b セラミック製の下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板
3b´ 金属部材の下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板
3d セラミック製または金属部材の下部基板の突出部
4 信号電極
4a、4b、4c グランド電極
5 固定部材
6 溝部
50 筺体
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送モジュールに係り、高周波伝送用ケーブルの接続方式が用いられた光伝送モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光伝送モジュールには、異なる基板に搭載された部品がある。これらの部品の接続にはボンディングワイヤ又は同軸ケーブルが用いられる。
ボンディングワイヤで接続する場合、ボンディングワイヤの長さ(接続距離)が長くなるとインダクタンスが大きくなるので、高周波信号の伝送には向いていない。
一方、同軸ケーブルは外導体で被覆しているため、接続距離が長くなってもインダクタンスがボンディングワイヤよりも大きくならない。そのため、同軸ケーブルによる接続は高周波信号の伝送に向いている。
この同軸ケーブルをコプレーナ伝送線路に接続する場合、同軸ケーブルの外導体を剥いて芯線を出してコプレーナ伝送線路の信号線と接続しているため、同軸ケーブルの芯線周囲に外導体が存在しない領域が発生する。外導体で周囲が覆われている領域では、信号線から法線方向に均一な向きで電磁界が発生するが、同軸ケーブルの芯線周囲に外導体が存在しない領域との境界では、電磁界の向きが急激に変化する。この電磁界の向きの急激な変化は、高周波信号の伝送効率低下につながる。また、同軸ケーブルの外導体は信号線の周囲に薄く広がっているため、コプレーナ伝送線路のグランド線との接続が困難であった。
この高周波信号の伝送効率を向上させるとともに、接続性を改善する方法として、コネクタを用いる方法がある。
【0003】
図10を参照して、コネクタを用いて同軸ケーブルとコプレーナ伝送線路が接続されている構造を説明する。図10は、従来の光伝送モジュールと同軸ケーブルとの接続に用いられるコネクタの説明図である。
図10(a)に示すように、同軸ケーブルの外導体と接続された雄型コネクタS1が同軸ケーブルの先端に取り付けられ、コプレーナ伝送線路が搭載された筐体の側壁の一部で雌型コネクタS2が形成されている。雄型コネクタS1は、3.8ミリ(図10(b))〜9ミリ(図10(a))程度の直径を有し、同軸ケーブルの外導体とはんだ接続され、先端から同軸ケーブルの芯線が出ている。雌型コネクタS2はS1コネクタを固定するために、一定の厚みが必要であるため、雄型コネクタS1よりも厚い構造になっており、この厚みを利用して、この雌型コネクタS2とコプレーナ伝送線路のグランド電極とをはんだで固定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
今後の光伝送モジュールは低背化の傾向があるが、コネクタの厚みが光伝送モジュール全体を低背化できない一つの原因になっていた。
そこで、本発明者等は、コネクタの厚みを薄くする構造を検討した。
本発明者等は、雌雄2種のコネクタを用いる構造を止めて、一つの部材でコネクタを構成し、筐体の一部ではない別個の薄い円筒形状の1つの部材でコネクタ(コンタクトスリーブ)を構成することにした。
実際に、かかるコンタクトスリーブで接続した結果、コンタクトスリーブを薄くすると、コプレーナ伝送線路のグランド電極との間のはんだ接続に接続不良が生じやすくなることがわかった。このような接続不良が生じると、同軸ケーブルの芯線である信号線が外導体で囲まれない領域が発生するとともに、コンタクトスリーブとコプレーナ伝送線路との間のグランド線のグランド電位に微小な電位差が生じることが判った。これらのことは外導体で囲まれない領域ではコンタクトスリープとコプレーナ信号線路のグランド電極のそれぞれに向かって電界が集中するとともに、電位差による電磁界の偏りが生じることになるので、高周波信号の伝送効率が低下した。
【0005】
本発明の目的は、低背化を実現しつつ、高周波信号の伝送効率を向上させることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る光伝送モジュールの構成は、伝送線路基板と、該伝送線路基板間を接続する同軸ケーブルとを有する光伝送モジュールにおいて、前記同軸ケーブルの外導体に固定され、該同軸ケーブルの延伸方向に突出した突起を備えたコンタクトスリーブを介して前記外導体が伝送線路基板に接続されていることを特徴とするものである。
【0007】
本発明に係る光伝送モジュールの他の構成は、金属部材またはグランド基板からなる下部基板と、該下部基板上に形成されたグランデッドコプレーナ線路を有する上部基板と、同軸ケーブルとを有し、前記上部基板の信号電極と前記同軸ケーブルの芯線とが接続されている光伝送モジュールにおいて、前記上部基板に溝部を設けて前記金属部材またはグランド基板を露出せしめ、該露出部に前記同軸ケーブルの外導体に接続されたコンタクトスリーブを接続するように構成したことを特徴とするものである。
【0008】
本発明に係る光伝送モジュールのさらに他の構成は、金属部材またはグランド基板からなる下部基板と、該下部基板上に形成されたグランデッドコプレーナ線路を有する上部基板と、同軸ケーブルとを有し、前記上部基板の信号電極と前記同軸ケーブルの芯線とが接続されている光伝送モジュールにおいて、前記下部基板は前記上部基板よりも同軸ケーブルの延伸方向に突出した突出部を有し、前記同軸ケーブルの外導体に接続されたコンタクトスリーブが前記下部基板の突出部に接続されていることを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光伝送モジュールの各実施形態を、図1から図9を参照しながら具体的に説明する。光伝送モジュールでは、電気信号が入力し光信号を発信する光伝送モジュールと、光信号を入力し電気信号を発信する光伝送モジュールとがあるが、本実施形態では前者について例として説明するものとする。
【0010】
図1は本発明の一実施形態に係る光伝送モジュールの説明図、図2は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板の説明図、図3は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとのコンタクトスリーブによる接続図、図4は図3の光伝送モジュールのコンタクトスリーブにおける電気力線変移説明図、図5は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他のコンタクトスリーブによる接続図、図6は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他のコンタクトスリーブによる接続図、図7は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他の接続図、図8は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとのさらに他の接続図、図9は本発明に係る光伝送モジュールの各実施形態における高周波特性図である。
【0011】
[実施形態 1]
図1乃至図6を参照して本発明の目的を達成する光伝送モジュールの[実施形態 1]及びその変形例を説明する。図1において、光伝送モジュールMの筺体50は、その内部には短手側端部の一つに設けられた光出力部51と結合されているレンズ52を載置している金属ブロック53が設置されている。前記金属ブロック53には光素子57が載置されている。一方、前記光伝送モジュールMの筺体50における長手側端部の一つには、セラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3が載置されている。
【0012】
セラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3のグランデッドコプレーナ構造について、図2を参照して後述する。前記グランデッドコプレーナ線路基板3は、高周波信号を伝送する同軸ケーブル1とコンタクトスリーブ2を介して接続される信号電極4及びグランド電極4a,4b、4cとが配設されている。
【0013】
セラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3は、筺体50に取り付けられていると共に、金属性の台座60上にも載置されている。また、実際においては、信号電極4及びグランド電極4a,4b、4cの他に、電源ライン導体、制御ライン導体等が設けられているが、煩瑣となるので図示、説明を省略した。
【0014】
これらの信号電極4及びグランド電極4a,4bは光素子57の出力方向と直交する方向から該光素子57に接続されるようになっている。さらに、該接続される経路には、同軸ケーブル1からの電気信号を増幅し、前記光素子57に駆動信号を供給する駆動増幅素子55が配設されている。
該駆動増幅素子55はセラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3を配設されている台座60上に載置されている。前記台座60は前記駆動増幅素子55と前記セラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3の共通台座となっている。
【0015】
駆動増幅素子55と光素子57間、信号電極4及びグランド電極4a,4bと前記駆動増幅素子55間は短い導体ワイヤ56,54で接続されている。なお、詳細な図示及び説明を省略したが、光伝送モジュールMの筺体50の内部には、通常、冷却のためのペルチェクーラ及び温度検出のためのサーミスタ等が設けられている。
【0016】
次に、図2、3を参照して、同軸ケーブル1及びグランデッドコプレーナ線路3並びに同軸ケーブル1とセラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3との接続を説明する。説明を簡単にするため、前記セラミック製のグランデッドコプレーナ構造のグランデッドコプレーナ線路基板3は筺体50から取り外して図示されている。
図3に示すように、前記同軸ケーブル1は、円筒状の外導体1bと、その中央にある芯線1aと、該両者間を充たす絶縁物1cからなり、これらを同軸心に束ねたケーブルであり、その構造上、高周波における伝送損失が少なく、漏話特性が良好となるよう構成されている。
【0017】
図2に示すように、前記セラミックのグランデッドコプレーナ線路基板3は、図1に示すように、矢印の方向に長く延設されたものの一部を示したものであり、グランドデッドコプレーナ構造の上部基板である伝送線路基板3aと、前記上部基板のグランドデッドコプレーナ構造のグランド電極4a、4bとソルダリングで接続されているグランド電極4cを備えた下部基板であるグランドデッドコプレーナ構造の伝送線路基板3bとからなっている。
【0018】
図2(a)に示すように、上部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3aは、長方形のセラミック材で形成し、該長方形のセラミック材の長手方向に平行に一条の信号電極4と二条のグランド電極4a、4bを導電性ペーストで焼成して形成したり、メッキやフォトレジストで形成されることもある。前記グランデッドコプレーナ線路基板3aの裏面にはグランド電極4dが同様に導電性ペーストで焼成して形成したり、メッキやフォトレジストで形成されることもある。グランド電極4a、4bから裏面のグランド電極4dに対しドリルまたはレーザー等で穴あけを行い、スルホールT1、T2(図示では3個ずつ)を形成し、スルホールめっきまたは導電性ペーストを充填・焼成することにより、前記グランド電極4a、4bと前記グランド電極4dとを貫通接続させる。
このように形成することにより、上部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4a、4bに直交する方向に誘起する誘起電圧の不平衡を解消することができる。
【0019】
図2(b)に示すように、下部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3bは、上部基板と同様に、長方形のセラミック材で、該長方形の長手方向に平行な広幅の一条のグランド電極4cを導電性ペーストにより焼成して形成する。このようにグランド電極が形成されたグランデッドコプレーナ線路基板を「グランド基板」ということにする。この下部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3bは、必要に応じて上部基板より、該長方形の長手方向の長さをやや長めに形成する。
【0020】
グランド電極4cは、上部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3aの裏面に設けたグランド電極4dとソルダリングにより接続され、下部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3b上に、上部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3aとが重なり合わさるようにする。このとき、前記の如く、下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3bが長方形の長手方向をやや長めに形成してあるので、前記グランド電極4cを上面に露出させている下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3bの一部分が前記上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3aより前記同軸ケーブル1の延伸方向に3dとして突出させる。これが図2(d)に示されている。
【0021】
いままでの説明では、下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3bは、長方形のセラミック材で形成し、該セラミック材の長手方向にグランド電極4cを形成していたが、全体を金属、例えば銅板または銅ブロックに金メッキした金属部材3b´で構成しても差し支えない。図2(c)がこれを示している。この下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3b´上に上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3aを重ね合わせて、前記下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3b´が前記上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3aより同軸ケーブル1の延伸方向に突出させる。このとき、下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3b´の突出させた3dの上面部は全面がグランド電極4cとなっている。このように、銅板または銅ブロックに金メッキした部材を「金属部材」と呼ぶことにし、これを図2(e)に示す如く、ハッチングして表すことにする。
【0022】
次に、コンタクトスリーブ2を説明する。
コンタクトスリーブ2は、前記同軸ケーブル1の外導体1bが内接する金属性の円筒部材2Aを有し、該円筒部材2Aの先端の外周上に軸方向と平行な突起2a1、2a2を設けたものである。
【0023】
同軸ケーブル1と信号電極4及びグランド電極4a、4b、4cとがコンタクトスリーブ2を介して接続される機能を説明する。
前記同軸ケーブル1の外導体1bは、コンタクトスリーブ2の金属性の円筒部材2Aに内接させ、外導体1bと前記円筒部材2Aが接続される。この接続はソルダリング、溶接等でなされる。以下の場合の接続も大方は、ソルダリング、溶接等でなされるので、以後も特に断らないものとする。
【0024】
同軸ケーブル1の芯線1aは該同軸ケーブル1の絶縁物1cを削り取り、突出させる。該芯線1aとセラミック製の上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3a(以下、セラミック材を省略し、単に上部基板であるもしくは上部のグランデッドコプレーナ線路基板3aという)の信号電極4が接続される。次で、円筒部材2Aの先端外周上に軸方向と平行な突起2a1、2a2がそれぞれ前記上部のグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4a、4bに接続されると同時に、前記円筒部材2Aの円筒下面2a3が前記下部のグランデッドコプレーナ線路基板3bのグランド電極4cに接続される。
ここでは、外周上の軸方向と平行な突起2a1、2a2が複数の直線的な突起となっているが、単数片でも差し支えなく、外側に張り出して変形させた曲線形片でも差し支えない。
【0025】
次に、図4を参照して、同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3a、bとの接続部における電気力線変異状態を説明する。図4(a)は同軸ケーブル1及びグランデッドコプレーナ線路基板3a、b並びに両者の接続部におけるそれぞれの電気力線変異状態の説明図、図4(b)は図4(a)の電気力線変異状態の光伝送モジュールMからみた模式図である。図4において、図3と同一符号は、同一機能、同一機能の相当品であるので再度の説明は煩瑣となるので省略する。
【0026】
図4において、(101)は同軸ケーブル1上の1点、(102)は同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3aとを接続したコンタクトスリーブ2の突起2a1、2a2上の1点、(103)は信号電極4上の1点をそれぞれ示し、図4(a)の下段には前記各点に対応した電気力線を示し、図4(b)には電気力線変異状態を理解し易いように模式的に示した図である。一般に同軸ケーブル1上では放射状に電気力線が放射されており、平等電界となっている。グランデッドコプレーナ線路基板3上では、同軸ケーブル1上のように平等電界が形成されることは不可能である。
【0027】
また、同軸ケーブル1と上部基板であるグランデッドコプレーナ線路基板3aとの接続部ではその構造が変化することにより、急激に電気力線が変化すると、電磁波の放射が起こり、遮蔽の効果が弱くなり、高周波特性が悪くなる。前記同軸ケーブル1においては、芯線1a(信号電極4)と外導体1b(グランド電極4a、b、c)との間に信号エネルギーが蓄積され伝送する構造となっている。これらを配慮して定めた接続構造を説明する。
【0028】
図4の同軸ケーブル1の(101)上では、同軸ケーブル1の芯線1aを中心に放射状に電気力線が発生していることを示している。
(102)上では、前記芯線1aを中心に前記同軸ケーブル1上のように電気力線が放射することができず、上方に向かう電気力線が左右にわかれる傾向を示し、水平方向の電気力線を維持されるような傾向を示している。下方に向かう電気力線が信号電極4の下面に集中する傾向を示している。突起2a1、2a2を有するコンタクトスリーブ2が前記傾向を助長している。
(103)に代表される信号電極4上では、該信号電極4から左右のグランド電極4a、bに向かう電気力線と、前記信号電極4の下面から下方に向かう電気力線が示されている。
【0029】
このように、(101)から(102)、さらに(103)と、電気力線が伝播モードである放射状形から非放射状形へ滑らかに変化することを示しており、電磁波の放射が防止され、遮蔽効果が向上し、高周波特性が良くなる効果が示されている。
【0030】
図5を参照して、同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3(以下、上部および下部のグランデッドコプレーナ線路基板3a、3bの両方全体を示す場合をいう)とのさらに他の接続部の変形例を説明する。
図5(a)は同軸ケーブル1及びグランデッドコプレーナ線路基板3との接続部における説明図、図5(b)は図5(a)の側面図である。図5において、図2、3と同一符号は、同一仕様、同一機能の相当品であるので再度の説明は煩瑣となるので省略し、新たな符号のみを説明する。2Bはコンタクトスリーブ2の円筒部材である。
【0031】
グランデッドコプレーナ線路基板3については、上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3a、下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3bが、図2と同様に構成されている。
コンタクトスリーブ2は、同軸ケーブル1の外導体1bが内接する金属性の円筒部材2Bで構成し、該円筒部材2Bの先端部が半円筒状部2b1として形成されたものである。
該半円筒状部2b1の軸方向の下部端面が上部基板のグランド電極4a、4bとの接続面とされ、前記円筒部材2Bの下筒面2b3が下部基板のグランド電極4cと接続するようにしたものである。さらに、同軸ケーブル1の芯線1aが前記コンタクトスリーブ2から突設させて前記同軸ケーブル1の信号電極4に接するようにしたものである。図5においても、図3、図4と同様に、コンタクトスリーブ2の作用により、同軸ケーブル1と光伝送モジュールとの接続部近傍の電気力線は、滑らかな変化をすると共に、電磁波の放射が防止され、遮蔽効果が向上し、高周波特性が良くなる効果がある。
【0032】
図6を参照して、同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3a、3bとの他の接続部の変形例及びその電気力線変異状態を説明する。
図6(a)は同軸ケーブル1及びグランデッドコプレーナ線路基板3との接続部における説明図、図6(b)は図6(a)の側面図である。図6(c)は図6(a)の電気力線変異状態の光伝送モジュールからみた模式図である。図6において、図2、3と同一符号は、同一仕様、同一機能の相当品であるので再度の説明は煩瑣となるので省略する。
【0033】
グランデッドコプレーナ線路基板3については、上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3a、下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3bが、図2と同様に構成されている。
コンタクトスリーブ2は、同軸ケーブル1の外導体1bが内接する金属性の円筒部材2Cを形成し、該円筒部材2Cの先端部が半円筒状部2c1として形成され、該半円筒状部2c1を軸との斜交面で円周方向に裁断した曲縁部を有する円筒部材2Cで構成したものである。
該半円筒状部2c1の軸方向の端面が、前記上部基板のグランド電極4a、4bと接続され、円筒部材2Cの下筒面2c3が前記上部基板のグランド電極4cと接続するようにしたものである。さらに、前記同軸ケーブル1の芯線1aが前記コンタクトスリーブ2の半円筒状部2c1内で信号電極4に接続するようにしたものである。
【0034】
図6(b)において、(201)は同軸ケーブル1上で、且つ下方にグランド電極4cを有する1点、(202)は同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3とのコンタクトスリーブ2との接続における外導体1bの端部近傍の1点、(203)は信号電極4と同軸ケーブル1の芯線1aとの接続面上の1点、(204)は信号電極4上の1点をそれぞれ示している。
【0035】
図6(c)は、各点に対応して発生した電気力線変異を理解し易いように模式的に示した図である。図6(c)の最右端(201)図は、(201)点に対応するものであり、(201)上においては、芯線1aから上方へ放射状に電気力線が発生していることを示している。さらに、芯線1aから下方へ放射状に発生した電気力線が信号電極4の下面に集中する傾向を示している。
【0036】
(202)では、図6(c)の右端から2番目の図(202)が示す如く、その芯線1aを中心に同軸ケーブル1上のように電気力線は放射状に放射することができず、上方に向かう電気力線が左右のグランド電極4a、bに分かれて向かう傾向を示し、下方に向かう電気力線が信号電極4の下面に集中する傾向を示している。
【0037】
(203)では、図6(c)の左端から2番目の図(203)が示す如く、コンタクトスリーブ2の半円筒状部2c1の先端部近傍で、同軸ケーブル1の芯線1aと信号電極4が接続されている。したがって、前記半円筒状部2c1の遮蔽作用の影響をうけて、芯線1aから上方に向かう電気力線が左右のグランド電極4a、bに分かれて向かう傾向が一層強くなり、前記信号電極4の下面に集中する傾向を示している。
【0038】
(204)では、図6(c)の最左端の図(204)が示す如く、同軸ケーブル1の芯線1aから電気力線が左右のグランド電極4a、bに分かれ、前記信号電極4の下面に集中することを示している。
【0039】
このように、(201)から(202)、(203)、さらに(204)と図4の実施形態と比較して、さらに、電気力線がより滑らかに変化することが示されており、電磁波の放射が防止され、遮蔽効果が向上し、高周波特性が良くなる効果が示されている。
【0040】
[実施形態 2]
詳細な図示を省略するが、光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板3と同軸ケーブル1とのさらに他の接続部の変形例を説明する。なお、符号については図2を参照して説明する。
同軸ケーブル1の芯線1aと上部基板のグランデッドコプレーナ線路3aの信号電極4とを接続する場合、電磁波放射の抑制からも高さ方向の位置合わせがなされる必要がある。この場合、前記同軸ケーブル1は金属部材またはグランド基板の下部基板の3b(セラミック製)または3b´(金属部材)に比べて低背であるので、前記同軸ケーブル1の底部にスペーサを配置しなければならない。
【0041】
そこで、スペーサの代わりに、グランド基板または金属部材からなる下部基板3bまたは3b´が、該下部基板上に形成されたグランデッドコプレーナ線路を有する上部基板3aよりも、同軸ケーブルの延伸方向に突出するように突出部3dを形成し、前記同軸ケーブル1の外導体1bに接続されたコンタクトスリーブ2が前記下部基板の突出部3dに接続され、前記上部基板3aの信号電極4と前記同軸ケーブルの芯線1aとが接続されているようにしたものである。本実施形態は、[実施形態 1]と同様の効果を奏する。
【0042】
[実施形態 3]
図7を参照して、本発明の目的を達成する光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの接続部を説明する。図7は図1の光伝送モジュールのグランデッドコプレーナ線路基板における同軸ケーブルとの他の接続説明図である。図7において、図2、3と同一符号は、同一仕様、同一機能の相当品であるので再度の説明は煩瑣となるので省略する。図7(a)は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの接続説明図、図7(b)は図7(a)において接続後のB−B‘断面図である。
【0043】
図7(a)において、グランデッドコプレーナ線路基板3については、上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3a、下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3bが、図2と同様に構成されている。
本実施形態においては、図3の[実施形態 1]のコンタクトスリーブ2を用い、第2のグランデッドコプレーナ線路基板3に溝部6が設けられる。同軸ケーブル1は、前記溝部6にコンタクトスリーブ2を接続し、且つ埋設されることにより固定される。
図7(b)において、前記上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板3aと同軸ケーブル1は、該同軸ケーブル1の両側a点で接続しても差し支えない。このように構成することによって、同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3a、bの接続部においては、電磁波の放射が防止され、遮蔽効果が向上し、高周波特性が良くなると共に、これらの接続部の強度が確保される。
【0044】
[実施形態 4]
図8を参照して、本発明の目的を達成する光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他の接続部を説明する。図8は図1の光伝送モジュールのグランデッドコプレーナ線路基板における同軸ケーブルとの他の接続説明図である。図8において、図2、3と同一符号は、同一仕様、同一機能の相当品であるので再度の説明は煩瑣となるので省略する。図8(a)は図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他の接続説明図、図8(b)は図8(a)において接続した後のA−A‘視図である。[実施形態 4]では、本発明に係る光伝送モジユールにおける同軸ケーブルの接続部を固定する方法である。
【0045】
図8(a)に示した如く、固定治具5は、図7で説明した接続構造に同軸ケーブル1及びコンタクトスリーブ2を覆うように第1のグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4a、4bと接続されて固定する。前記固定治具5は、導体で形成され、長方形部材内に長方形状の溝部5aが長手方向に設けられている。前記コンタクトスリーブ2に接続されている同軸ケーブル1が前記溝部5aに挟まるようにして固定されているものである。
【0046】
このように構成することによって、同軸ケーブル1とグランデッドコプレーナ線路基板3a、bとの接続部においては、電磁波の放射が防止され、遮蔽効果が向上し、高周波特性が良くなると共に、これらの接続部の強度が確保される。
【0047】
図9を参照して、上記に説明した本発明に係る光伝送モジユールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルの各接続形態における電磁界解析を説明する。
図9(a)は、同軸ケーブル1の外導体1bがコンタクトスリーブ2によって芯線1aが含まれる平面内で二ヶ所の位置でグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4a、4bと接続され、コンタクトスリーブ2の下面でグランデッドコプレーナ線路基板3bのグランド電極4cと接続したものである。
【0048】
図9(b)は、コンタクトスリーブ2を用いずに、同軸ケーブル1の外導体1bの下面でグランデッドコプレーナ線路基板3bのグランド電極4cと接続したものである。
図9(c)は、同軸ケーブル1の外導体1bをコンタクトスリーブ2によって芯線1aを含む平面内で一ヶ所の位置のみでグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4bと接続したものである。
【0049】
図9(d)は、図9(a)、図9(b)、図9(c)を含めて各態様の接続部構造に対する周波数特性を示したものである。縦軸に通過信号[dB]、横軸に周波数[GHz]を示すグラフ100である。
前記グラフ100において、(1)は、コンタクトスリーブ2を用い、同軸ケーブル1の外導体1bを芯線1aが含まれる平面内で二ヶ所の位置でグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4a、4bと接続され、コンタクトスリーブ2の下面でグランデッドコプレーナ線路基板3bのグランド電極4cと接続したものである。(2)は、コンタクトスリーブ2を用い、同軸ケーブル1の外導体1bを芯線1aが含まれる平面内で一ヶ所の位置でグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4a、4bと接続され、コンタクトスリーブ2の下面でグランデッドコプレーナ線路基板3bのグランド電極4cと接続したものである。(3)は、同軸ケーブル1の外導体1bの下面でグランデッドコプレーナ線路基板3bのグランド電極4cと接続したものである。(4)は、コンタクトスリーブ2を用い、同軸ケーブル1の外導体1bを芯線1aが含まれる平面内で二ヶ所の位置でセラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3のグランド電極4a、4bと接続したものである。(5)は、コンタクトスリーブ2を用い、同軸ケーブル1の外導体1bを芯線1aが含まれる平面内で一ヶ所の位置でグランデッドコプレーナ線路基板3aのグランド電極4bと接続したものである。前記グラフ100において、(1)が最も高周波特性が良好であるが、(2)がこれに続き、(3)、(4)、(5)の順となる。
上記は、光伝送モジュールでは、電気信号が入力し光信号を発信する光伝送モジュールについて説明したが、光信号を入力し電気信号を発信する光伝送モジュールについても本発明は適用することができる。また、上記は、セラミック製のグランデッドコプレーナ線路基板3について説明しているが、金属部材の第2のグランデッドコプレーナ線路基板3bを用いて、同様の効果を奏させることができる。
【0050】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した如く、本発明の構成によれば、接続用のコネクタを使用することなく、同軸ケーブルの芯線部に誘電体の電磁界モード緩和部を設けることにより、妨害電磁波の放射が少なく、低背化を実現しつつ、高周波信号の伝送効率を向上させた、同軸ケーブルと接続された小型の光伝送モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る光伝送モジュールの説明図である。
【図2】図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板の説明図である。
【図3】図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとのコンタクトスリーブによる接続図である。
【図4】図3の光伝送モジュールのコンタクトスリーブにおける電気力線変移説明図である。
【図5】図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他のコンタクトスリーブとの接続図である。
【図6】図1の光伝送モジュールにおけるグランデッドコプレーナ線路基板と同軸ケーブルとの他のコンタクトスリーブによる接続図である。
【図7】図1の光伝送モジュールのグランデッドコプレーナ線路基板における同軸ケーブルとの他の接続図である。
【図8】図1の光伝送モジュールのグランデッドコプレーナ線路基板における同軸ケーブルとのさらに他の接続図である。
【図9】本発明に係る光伝送モジュールの各実施形態における高周波特性図である。
【図10】従来の光伝送モジュールと同軸ケーブルとの接続に用いられるコネクタの説明図である。
【符号の説明】
M 光伝送モジュール
1 同軸ケーブル
1a 芯線
1b 外導体
2 コンタクトスリーブ
2A、2B、2C、2D コンタクトスリーブの円筒部材
2a1、2a2 コンタクトスリーブの突起
2c1 コンタクトスリーブの半円筒状部
2a3、2b3、2c3、2d3、 コンタクトスリーブの下筒面
3 グランド基板
3a セラミック製の上部基板のグランデッドコプレーナ線路基板
3b セラミック製の下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板
3b´ 金属部材の下部基板のグランデッドコプレーナ線路基板
3d セラミック製または金属部材の下部基板の突出部
4 信号電極
4a、4b、4c グランド電極
5 固定部材
6 溝部
50 筺体
Claims (9)
- 伝送線路基板と、該伝送線路基板間を接続する同軸ケーブルとを有する光伝送モジュールにおいて、
前記同軸ケーブルの外導体に固定され、該同軸ケーブルの延伸方向に突出した突起を備えたコンタクトスリーブを介して前記外導体が前記伝送線路基板に接続されていることを特徴とする光伝送モジュール。 - 請求項1に記載の光伝送モジュールにおいて、
前記伝送線路基板は、金属部材またはグランド基板からなる下部基板と、該下部基板上に形成されたグランデッドコプレーナ線路を有する上部基板とからなる共に、前記金属部材またはグランド基板が前記上部基板よりも同軸ケーブルの延伸方向に突出した突出部を有し、
前記コンタクトスリーブの突起は前記上部基板のグランデッドコプレーナ線路に接続し、前記コンタクトスリーブは前記下部基板の金属部材またはグランド基板の突出部と接続するように構成したことを特徴とする光伝送モジュール。 - 請求項1に記載の光伝送モジュールにおいて、
前記コンタクトスリーブはその先端部を半円筒状に形成した円筒部材よりなり、前記伝送線路基板は、金属部材またはグランド基板からなる下部基板と、該下部基板上に形成されたグランデッドコプレーナ線路を有する上部基板とからなると共に、前記金属部材またはグランド基板が前記上部基板よりも同軸ケーブルの延伸方向に突出した突出部を有し、
前記コンタクトスリーブの半円筒状部は、前記上部基板のグランデッドコプレーナ線路を覆い、且つその軸方向の端部を前記上部基板のグランデッドコプレーナ線路に接続し、前記コンタクトスリーブは前記下部基板の金属部材またはグランド基板の突出部と接続するように構成したことを特徴とする光伝送モジュール。 - 請求項1に記載の光伝送モジュールにおいて、
前記コンタクトスリーブは、その先端部を半円筒状に形成し、該半円筒状部を軸との斜交面で円周方向に裁断した曲縁部を有する円筒部材よりなり、
前記伝送線路基板は、金属部材またはグランド基板からなる下部基板と、該下部基板上に形成されたグランデッドコプレーナ線路を有する上部基板とからなる共に、前記金属部材またはグランド基板が前記上部基板よりも同軸ケーブルの延伸方向に突出した突出部を有し、
前記コンタクトスリーブの半円筒状部は、前記上部基板のグランデッドコプレーナ線路を覆い、且つその軸方向の端部を前記上部基板のグランデッドコプレーナ線路に接続し、前記コンタクトスリーブは前記下部基板の金属部材またはグランド基板の突出部と接続するように構成したことを特徴とする光伝送モジュール。 - 金属部材またはグランド基板からなる下部基板と、該下部基板上に形成されたグランデッドコプレーナ線路を有する上部基板と、同軸ケーブルとを有し、前記上部基板の信号電極と前記同軸ケーブルの芯線とが接続されている光伝送モジュールにおいて、
前記上部基板に溝部を設けて前記金属部材またはグランド基板を露出せしめ、該露出部に前記同軸ケーブルの外導体に接続されたコンタクトスリーブを接続するように構成したことを特徴とする光伝送モジュール。 - 請求項5に記載の光伝送モジュールにおいて、
前記コンタクトスリーブを固定する固定部材が設けられ、該固定部材は上部基板のグランデッドコプレーナ線路と接続するように構成したことを特徴とする光伝送モジュール。 - 金属部材またはグランド基板からなる下部基板と、該下部基板上に形成されたグランデッドコプレーナ線路を有する上部基板と、同軸ケーブルとを有し、前記上部基板の信号電極と前記同軸ケーブルの芯線とが接続されている光伝送モジュールにおいて、
前記下部基板は前記上部基板よりも同軸ケーブルの延伸方向に突出した突出部を有し、前記同軸ケーブルの外導体に接続されたコンタクトスリーブが前記下部基板の突出部に接続されていることを特徴とする光伝送モジュール。 - コプレーナ伝送線路と同軸ケーブルが接続されている構造を有する光伝送モジュールにおいて、
コプレーナ伝送線路の信号電極と同軸ケーブルの外導体を剥いた芯線とが接続され、コプレーナ伝送線路のグランド電極と同軸ケーブルの外導体とがコンタクトスリーブを介して接続され、該コンタクトスリーブは、同軸ケーブルの芯線を囲む円筒形状の空間と該芯線の延伸方向に突出した突起を備えており、
該突起と前記コプレーナ伝送線路とが接続されていることを特徴とする光伝送モジュール。 - コプレーナ伝送線路と同軸ケーブルが接続されている構造を有する光伝送モジュールにおいて、
コプレーナ伝送線路の信号電極と同軸ケーブルの芯線が接続され、コプレーナ伝送線路のグランド電極と同軸ケーブルの外導体がコンタクトスリーブを介して接続され、該コンタクトスリーブは、同軸ケーブルの芯線を囲む円筒形状の空間と該芯線の延伸方向に突出した突起を備えた構造をしており、
前記コプレーナ線路のグランド電極上に該突起が配置され、はんだにより固定されていることを特徴とする光伝送モジュール。
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WO2010061582A1 (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-03 | 日本電気株式会社 | 回路モジュールの基板及びその製造方法 |
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-
2002
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