JP2006019936A - ノイズフィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁体5内に、各信号配線3に個別に対応して入力側コイル11、出力側コイル12、およびノイズ還流用コンデンサ13を配設し、両コイル11,12を直列接続するとともに、各入力側コイル11と出力側コイル12との接続点を、ノイズ還流用コンデンサ13を介して非接地の状態で共通に接続する。
また、ノイズ還流用コンデンサ13を、入力側コイル11と出力側コイル12との間を互いに接続するコイル接続用電極21と、このコイル接続用電極に対して絶縁体5を介して対向配置されたノイズ還流用電極22とから構成するとともに、ノイズ還流用電極22を、各コイル接続用電極21を横切るように連続して形成する。
【選択図】図4
Description
このLCフィルタには、T型、π型、L型等の各種のものがあるが、これらのいずれにおいてもインダクタンスとキャパシタンスとを適宜設定することにより、広帯域のノイズ除去特性が得られるという利点がある。
しかしながら、LCフィルタは、コンデンサに連なる外部電極を接地する必要があるため、LCフィルタが実装される回路基板には、接地用電極パターンを形成することが不可欠となる。このため、回路基板の配線の自由度が制限されるという問題点がある。
回路基板上に形成された複数の信号配線を流れるノイズを除去するためのノイズフィルタであって、
絶縁体内に、前記各信号配線に個別に対応して入力側コイル、出力側コイル、およびノイズ還流用コンデンサが配設され、
前記入力側コイルと出力側コイルとが直列接続されるとともに、
前記信号配線ごとの前記入力側コイルと前記出力側コイルとの接続点が、前記ノイズ還流用コンデンサを介して非接地の状態で共通に接続されていること
を特徴としている。
したがって、本発明のノイズフィルタを用いることにより、例えば携帯電話のノイズ対策を有効に行うことが可能になる。また、急峻なカットオフ特性をもつため、信号波形に及ぼす影響を小さく抑えることが可能になる。
しかも、回路基板には接地用電極パターンを形成する必要がないため、回路基板の配線の自由度を向上させることが可能になるとともに、回路基板の内部に広面積の接地用電極パターンを形成することが不要になるため、回路基板のコストダウンを図ることが可能になる。
さらに、一つの部品内に複数のフィルタ素子が一体的に形成されているため、複数の信号配線のノイズをそれぞれ除去することが可能で、それぞれの信号配線ごとにフィルタ素子を個別に設ける必要がなく、従来に比べて部品点数を削減することが可能になるとともに、部品実装の効率化、回路基板上の実装面積の削減を図ることが可能になる。
なお、複数の信号配線どうしを容量結合させると、クロストークなどの問題が生じることが知られており、また、一般的に、信号周波数は数十MHz以下であり、ノイズ周波数はGHz帯であることが知られている。
本発明においては、信号周波数にクロストークの影響が出ないように、ノイズ還流用コンデンサの値を設定すること(特に小容量で形成すること)が重要であり、ノイズ還流用コンデンサの値を適切な値に設定することにより、他の信号配線にノイズ電流のみを還流させることが可能になる。
そして、この実施例においては、各コイル接続用電極21は、各信号配線3ごとに当該信号配線3に沿って形成されているが、ノイズ還流用電極22は、各信号配線3と直交する方向(図1の上下方向)に沿って各々のコイル接続用電極21を横切るように連続して形成されている。また、このノイズ還流用電極22は、絶縁体5内に埋設されて外部接続されないように構成されている。
同様に、各出力側コイル12は、その一端側が絶縁体5の側面に形成された信号入出力用の外部電極7に接続され、他端側がビアホール25,26を介してコイル接続用電極21に共通に接続されている。
また、上記のように、ノイズ還流用電極22は、各信号配線3と直交する方向に沿って各々のコイル接続用電極21と対向した状態でコイル接続用電極21を横切るように連続して形成されており、このノイズ還流用電極22は、ノイズ還流用コンデンサ13の一方のキャパシタンス形成用の電極として機能するとともに、ノイズ還流用コンデンサ13の相互間を非接地の状態で共通に接続する電極としても機能するように構成されている。
この実施例のノイズフィルタ1を製作するには、まず、図3に示すように、例えばコイル形成用の絶縁性シート31、ノイズ還流用コンデンサ形成用の絶縁性シート32、およびこれらの絶縁性シート31,32の間に介在される相互間接続用の絶縁性シート33をそれぞれ所定枚数分だけ準備する。
また、各コイル導体16,17は、絶縁性シート31の積層方向に対して螺旋状になるように絶縁性シート31ごとに形状を変えて形成されている。また、各コイル導体16,17は、信号の流れる方向に対して同じ巻回方向とされている。
さらに、ノイズ還流用コンデンサ形成用の上下一対の絶縁性シート32のうち、一方側には各信号配線3に対応して4つのコイル接続用電極21が並列に形成されており、また、他方側には各々のコイル接続用電極21を横切るように延びるノイズ還流用電極22が形成されている。
その後、一体焼成して得られた絶縁体5の左右両端部に、各信号配線3に対応する信号入出力用の外部電極6,7を形成する。
そして、各入力用と出力用の各コイル11,12は、その一端側が外部電極6,7に接続され、他端側がビアホール18,23,24、19,25,26を介してコイル接続用電極21に共通に接続される。
また、ノイズ還流用電極22は、各コイル接続用電極21を横切るように形成されており、各々のコイル接続用電極21と対向するので、コイル接続用電極21とノイズ還流用電極22により、各フィルタ素子4に対応したノイズ還流用コンデンサ13が形成される。
さらに、一つの部品内に複数のフィルタ素子4が一体的に形成されており、各信号配線3のノイズを共に除去することができるため、信号配線3ごとにフィルタ素子を個別に設ける必要がなく、従来に比べて部品点数を削減することができる。
本発明のノイズフィルタ1についての挿入損失(IL)の周波数依存特性(以下、IL特性という)を調べた。この場合、クロストークの影響によりIL特性に差が生じることを防止するため、図6の等価回路で示すように、4つのフィルタ素子4のうち、3つのフィルタ素子4について、その左右端に50Ωの終端抵抗37を接続して測定を行った。その際、特性を比較するために、各信号配線にT型LCフィルタを実装したもの(この場合、コンデンサは接地)と、信号配線に対して誘電体内にコイルを形成した空芯コイルを2個直列に接続したものについて、それぞれのIL特性を調べた。なお、ここでは、コイルのインダクタンスは73nH、コンデンサのキャパシタンスは14.5pFに統一して測定を行った。その結果を図7に示す。
本発明のノイズフィルタ1において、ノイズ還流用コンデンサ13のキャパシタンスの影響を調べるために、ノイズ還流用コンデンサ13のキャパシタンスを4.66pF〜14.5pFの範囲で変化させた場合における各IL特性を測定した。なお、この場合も図6の等価回路に示す構成となるように結線して測定を行った。その結果を図8に示す。
また、図6に示す等価回路において、ノイズ還流用コンデンサ13のキャパシタンスを5pF〜100pFの範囲で変化させた場合における各IL特性を理論計算により求めた。その結果を図9に示す。
本発明のノイズフィルタ1において、フィルタ素子4の数によるIL特性の変化を調べた。
このとき、図4に示す等価回路において、例えば、1つのフィルタ素子4のIL特性の変化を調べる場合には、測定対象外の残り3つのフィルタ素子4の、それぞれの信号入出力用の外部電極6,7は何も結線せずに自由端として測定を行った。
また、2つのフィルタ素子4のIL特性の変化を調べる場合には、測定対象となる2つの両フィルタ素子4のうち、一方のフィルタ素子4の左右の外部電極6,7に50Ωの終端抵抗を接続した。また、測定対象外の他の2つのフィルタ素子4は自由端として測定を行った。
さらに、3つのフィルタ素子4のIL特性の変化を調べる場合には、測定対象となる3つのフィルタ素子のうち、2つのフィルタ素子の左右の外部電極に50Ωの終端抵抗を接続し、測定対象外の残り1つのフィルタ素子は自由端として測定を行った。
また、4つのフィルタ素子のIL特性の変化を調べる場合には、測定対象となる4つのフィルタ素子のうち、3つのフィルタ素子の左右の外部電極に50Ωの終端抵抗を接続して測定を行った。その結果を図10に示す。
本発明のノイズフィルタ1には、各フィルタ素子4に入力側コイル11と出力側コイル12とを設けているが、入力側コイル11と出力側コイル12の影響を調べるために、入力側コイル11を省略した場合の各IL特性を測定した。なお、この場合、本発明のノイズフィルタ1については図6の等価回路に示す構成となるように配線して測定を行った。その結果を図11に示す。
これにより、広帯域でかつ急峻なカットオフ特性を得るためには、本発明のノイズフィルタ1のように、ノイズ還流用コンデンサ13に対して入力側コイル11と出力側コイル12の両方を設ける必要があることが確認された。
なお、コイルは入力側と出力側に少なくとも1つずつ配設されていればよく、必要に応じて3つ以上を直列接続してもよい。
したがって、本発明のノイズフィルタは、例えば携帯電話のノイズ除去などの用途に好適に用いることが可能であり、さらに、携帯電話のノイズ除去以外の、他の高周波回路のノイズ除去を行う際のノイズフィルタとしても利用することが可能である。
2 回路基板
3 信号配線
3a,3b 電極パターン
4 フィルタ素子
5 絶縁体
6,7 外部電極
11 入力側コイル
12 出力側コイル
13 ノイズ還流用コンデンサ
16,17 コイル導体
18,19 ビアホール
21 コイル接続用電極
22 ノイズ還流用電極
23,24,25,26 ビアホール
31 コイル形成用の絶縁性シート
32 ノイズ還流用コンデンサ形成用の絶縁性シート
33 相互間接続用の絶縁性シート
35,36 寄生キャパシタンス(コンデンサ)
37 終端抵抗
Claims (7)
- 回路基板上に形成された複数の信号配線を流れるノイズを除去するためのノイズフィルタであって、
絶縁体内に、前記各信号配線に個別に対応して入力側コイル、出力側コイル、およびノイズ還流用コンデンサが配設され、
前記入力側コイルと出力側コイルとが直列接続されるとともに、
前記信号配線ごとの前記入力側コイルと前記出力側コイルとの接続点が、前記ノイズ還流用コンデンサを介して非接地の状態で共通に接続されていること
を特徴とするノイズフィルタ。 - 前記ノイズ還流用コンデンサが、前記入力側コイルと出力側コイルとの間を互いに接続するコイル接続用電極と、このコイル接続用電極に対して前記絶縁体を介して対向配置されたノイズ還流用電極とから構成され、前記ノイズ還流用電極が前記各コイル接続用電極を横切るように連続して形成されていることを特徴とする請求項1記載のノイズフィルタ。
- 前記入力側コイルと前記出力側コイルには、それぞれコンデンサが並列接続されてLC並列共振回路が構成されていることを特徴とする請求項1または2記載のノイズフィルタ。
- 前記入力側コイルと出力側コイルのインダクタンス値が同じであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のノイズフィルタ。
- 各信号配線に個別に対応して配設された各ノイズ還流用コンデンサの容量値がそれぞれ同じ値であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のノイズフィルタ。
- 各信号配線に個別に対応して配設された各ノイズ還流用コンデンサの容量値がそれぞれ同じ値であり、かつ、20pF以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のノイズフィルタ。
- 前記信号配線の数が3以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のノイズフィルタ。
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JP2017022584A (ja) * | 2015-07-10 | 2017-01-26 | 株式会社村田製作所 | 表面実装型フィルタアレイ |
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