JP2008288058A - 高周波回路基板用同軸コネクタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波回路基板に接合して用いられる高周波同軸コネクタにおいて、高周波回路基板側の特性インピーダンスと整合がとれるように、特性インピーダンスの調整を図ることができる汎用性の高い高周波同軸コネクタおよび高周波同軸コネクタの製造方法を得ること。
【解決手段】高周波回路基板用同軸コネクタ１０は、中心導体１１の第１の径大部１１ｃの外周を覆うように設けられる所要の誘電率を有する第１の絶縁体１２と、更に第１の絶縁体１２の外周を覆うように設けられた外部導体１４とを具備した高周波回路基板用同軸コネクタであって、第１の絶縁体１２の誘電率を異ならせるか、外部導体１４の内側半径Ｒおよび中心導体１１の径大部半径ｄ１の少なくともいずれか一つの寸法を異ならせることにより種々の特性インピーダンスＺ１を生成して、高周波回路基板２０側の特性インピーダンスＺ２にほぼ一致するようにする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、高周波回路基板に同軸ケーブルを接続するのに好適する同軸コネクタおよびその製造方法に関する。

従来、この種の高周波回路基板用同軸コネクタは、マイクロ波、ミリ波帯域に対応した高周波回路基板に同軸ケーブルを接続するにあたって用いられる。この回路基板用同軸コネクタは、線状の中心導体の外周を所要の誘電率を有する筒状の絶縁体で覆い、更にその筒状の絶縁体の外周を覆うように設けられた外部導体とを備え、前記中心導体が高周波回路基板側に接続して実用に耐えられるように同軸コネクタが用いられている。

また、同軸コネクタ側の持つ特性インピーダンスが、高周波基板側の特性インピーダンスに対して整合性をとる必要があるため、高周波基板側において、設計上の制約を受けていた。例えば、従来の高周波回路基板においては、同軸コネクタ側の特性インピーダンスに高周波回路基板の特性インピーダンスを整合させるために、導電パターンの大きさを大きさや同軸コネクタの中心導体の径の大きさを可変させることができるように構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図３に示すように、従来の同軸コネクタ１は中心導体２と、この中心導体２の外周を覆うように誘電体層３ａおよび３ｂより構成される。両誘電体層３ａおよび３ｂ間において中心導体２の中央部付近に中心導体小径部４を有し、これに対応する位置の外部導体５の内壁に外部導体内径拡大部５ａを有し、中心導体小径部４および外部導体内径拡大部５ａの画する空間に、接着硬化型の高誘電体樹脂６を充満させて構成したものが示されている。なお、符号７は、外郭を構成する外部導体５の結合ナットで、空洞部に設けられたねじ山７ａを介して外部導体５側へ螺合して固定される。

従って、同軸コネクタ１側の外部導体により構成される同軸線路に生成される特性インピーダンスとして、通常５０Ω前後に設定されるにあたって、高誘電体樹脂６の外径Ｄ２は、中心導体２の径Ｄ２と両誘電体層３ａおよび３ｂの誘電率が定まれば、高誘電体樹脂６の外径Ｄ２は容易に求められ、５０Ω前後の特性インピーダンスに整合がとれるようになっている。
特開平６−２７５３４５号公報

しかしながら、従来の同軸コネクタ１によれば、この同軸コネクタ１側の同軸線路の特性インピーダンスとして、５０Ω前後の特性インピーダンスの調整ができるようになっているが、高周波回路基板側の特性インピーダンスが異なる場合には、この高周波回路基板側が同軸コネクタ１側の特性インピーダンスと整合が得られるように種々の回路設計が必要であった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、高周波回路基板用同軸コネクタにおいて、高周波回路基板側の特性インピーダンスと同軸ケーブル側の特性インピーダンスとの整合が得られるようにした汎用性の高い高周波回路基板用同軸コネクタおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、中心導体の第１の径大部の外周を覆うように設けられる所要の誘電率を有する第１の絶縁体と、更に前記第１の絶縁体の外周を覆うように設けられた外部導体とを具備した高周波回路基板用同軸コネクタであって、前記第１の絶縁体の誘電率を異ならせるか、前記外部導体の内側半径および中心導体の径大部半径の少なくともいずれか一つの寸法を異ならせることにより種々の特性インピーダンスが生成されるようにしたことを特徴とする高周波回路基板用同軸コネクタを提供する。

上記目的を達成するために、本発明によれば、中心導体の第１の径大部の外周を所要の誘電率を有する第１の絶縁体で覆い、更に前記第１の絶縁体の外周を覆うように外部導体を位置させ、前記中心導体が高周波回路基板側に接続させる高周波回路基板用同軸コネクタ製造方法であって、前記高周波回路基板側の特性インピーダンスにほぼ一致するように、前記高周波回路基板用同軸コネクタ側において前記第１の絶縁体の誘電率を異ならせるか、前記外部導体の内径および前記中心導体の半径の少なくともいずれか一つの寸法を異ならせて、種々の特性インピーダンスが生成されるようにすることを特徴とする高周波回路基板用同軸コネクタの製造方法を提供する。

本発明によれば、高周波回路基板および同軸ケーブルに接続して用いられる高周波同軸コネクタにおいて、高周波回路基板側の特性インピーダンスと同軸ケーブルの特性インピーダンスの整合がとれるように、高周波同軸コネクタ内に１／４波長整合器を内蔵する高周波回路基板用同軸コネクタおよびその製造方法を提供することができる。

本発明に係る高周波回路基板用同軸コネクタおよびその製造方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の高周波回路基板用同軸コネクタ（以下、同軸コネクタという。）を回路基板に接続した状態を示す縦断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

図１に示す同軸コネクタ１０は、線状の中心導体１１と、この中心導体１１の外周を覆い且つ軸方向に隣あわせに設けられる第１の絶縁体１２および第２の絶縁体１３と、更にこれらの第１の絶縁体１２および第２の絶縁体１３の外周を覆うように設けられた外部導体１４とから構成される。

中心導体１１は、回路基板接続側に設けられるコネクタピン部１１ｂと、所要の大きさの径大部半径ｄ１を有して部分的に設けられる第１の径大部１１ｃと、この第１の径大部１１ｃに隣接して、第１の径大部１１ｃよりやや小さな径大部半径ｄ２を有して部分的に設けられる第２の径大部１１ｄとより構成される。

この第２の径大部１１ｄは、図示しない同軸ケーブルの中心導体と接続され、コネクタピン部１１ｂは、高周波回路基板２０側に接続される。コネクタピン部１１ｂは、高周波回路基板２０の板面を貫通して設けられ、高周波回路基板２０内の導電パターン２０ａと導電的に接続されるスルーホール導体２０ｂと、このスルーホール導体２０ｂとコネクタピン部１１ｂとの間に流し込まれて固定される半田２１とより構成される。

第１の絶縁体１２は、第１の径大部１１ｃの外周を覆うように設けられ、所望の誘電率を持つ絶縁体である。第２の絶縁体１３は、第２の径大部１１ｄの外周を覆うように設けられ、所望の誘電率を持つ絶縁体である。この第１の絶縁体１２は、例えばセラミックまたはセラミックコンポジット材のように、やや高い誘電率を有する材が用いられる。

また、第２の絶縁体１３は、第１の絶縁体１２よりも低い誘電率を有する材質、例えばテフロン（登録商標）が用いられる。なお、第２の絶縁体１２は、その軸方向の寸法ｌが第２の径大部１１ｃの軸方向の寸法ｌを一致させている一方で、この寸法ｌがλ／４（λ；高周波の波長）長に設定される。このλ／４長の設定により、１／４波長整合器が形成されるようになっている。

外部導体１４は、第１の絶縁体１２および第２絶縁体１３の外周を覆い固定する内側半径Ｒを有する胴体部１４ａと、この胴体部１４ａの端部に設けられ、高周波回路基板２０の表面に接合するフランジ部１４ｂが設けられる。また、胴体部１４ａの外周には、接続する同軸ケーブルを保持するカップリング（図示せず）螺合用のネジ部１４ａ１が設けられる。

この同軸コネクタ１０の第１の絶縁体１２部分の特性インピーダンスＺ１は、以下の数１により求められる。

同様にして、第２の絶縁体部分の特性インピーダンスＺ２は、以下の数２により求められる。

特性インピーダンスＺ２は、コネクタに接続される同軸ケーブルの特性インピーダンスＺ３と同一となるように設計される。すなわち、特性インピーダンスＺ２＝Ｚ３である。

一方、特性インピーダンスＺ１は、高周波回路基板の特性インピーダンスＺ４と整合が得られるように、１／４波長整合器となる条件式である以下の条件式数３より決定する。

この場合に、第１の絶縁体１２の材料選定や、中心導体の径大部半径ｄ１および外部導体の内側半径Ｒの寸法的制約を考慮して選定することができる。

すなわち、例えば比誘電率ε１に関して、種々の比誘電率εｎを有する材料を幅広く選定可能である場合には、特に、中心導体の径大部半径ｄ１および外部導体の内側半径Ｒの寸法的制約が緩和される。また、中心導体の径大部半径ｄ１および外部導体の内側半径Ｒの寸法的制約がある場合には、第１の絶縁体１２の所望の比誘電率ε１を有するものを選定して用いることができる。

このように、同軸コネクタ１０は、中心導体１１の第１の径大部１１ｃの外周を所要の比誘電率ε１を有する第１の絶縁体１２で覆い、更にその絶縁体１２の外周を覆うように設けられた外部導体１４とを備え、中心導体１１が高周波回路基板２０側に接続されるものであって、高周波回路基板２０側の特性インピーダンスＺ４と整合が得られる１／４波長整合器を形成するように、第１の絶縁体１２の比誘電率ε１を異ならせるか、外部導体１４の内側半径Ｒおよび中心導体１１の径大部半径ｄ１の少なくともいずれか一つの寸法を異ならせる構成にしたから、高周波回路基板２０の種々の特性インピーダンスＺ２の値に整合する同軸コネクタ１０の特性インピーダンスＺ１を生成することができる。

従って、種々異なる特性インピーダンスＺ２を有する高周波回路基板２０に対して適合できる高周波回路基板用同軸コネクタ１０を提供することができる。

従って、高周波回路基板用同軸コネクタ１０を高周波回路基板２０に接合して用いるにあたって、種々異なる高周波回路基板２０であっても、特性インピーダンスの調整が可能且つ容易となり汎用性の高い高周波回路基板用同軸コネクタおよびその製造方法を提供することができる。

本発明の高周波回路基板用同軸コネクタを回路基板に接続した状態を示す縦断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。 従来の高周波同軸コネクタを示す断面図。

符号の説明

１０ 高周波回路基板用同軸コネクタ
１１ 中心導体
１１ａ リード線部
１１ｂ コネクタピン部
１１ｃ 第１の径大部
１１ｄ 第２の径大部
１２ 第１の絶縁体
１３ 第２の絶縁体
１４ 外部導体
１４ａ 胴体部
１４ａ１ ネジ部
１４ｂ フランジ部
２０ 高周波回路基板
２０ａ 導電パターン
２０ｂ スルーホール導体
２１ 半田
ｄ１，ｄ２ 中心導体の径大部半径
Ｒ 中心導体の内側半径
Ｚ１〜Ｚ４ 特性インピーダンス
ε１，ε２，εｎ 絶縁体の比誘電率

Claims (3)

1. 中心導体の第１の径大部の外周を覆うように設けられる所要の誘電率を有する第１の絶縁体と、更に前記第１の絶縁体の外周を覆うように設けられた外部導体とを具備した高周波回路基板用同軸コネクタであって、
   前記第１の絶縁体の誘電率を異ならせるか、前記外部導体の内側半径および中心導体の径大部半径の少なくともいずれか一つの寸法を異ならせることにより種々の特性インピーダンスが生成されるようにしたことを特徴とする高周波回路基板用同軸コネクタ。
2. 前記中心導体には、第１の径大部のリード線部側に隣接して前記第１の径大部の径大部より小径な第２の径大部が設けられ、この第２の径大部の外周を覆うように、所要の誘電率を有する第２の絶縁体を備えたことを特徴とする請求項１記載の高周波回路基板用同軸コネクタ。
3. 中心導体の第１の径大部の外周を所要の誘電率を有する第１の絶縁体で覆い、更に前記第１の絶縁体の外周を覆うように外部導体を位置させ、前記中心導体が高周波回路基板側に接続させる高周波回路基板用同軸コネクタ製造方法であって、
   前記高周波回路基板側の特性インピーダンスにほぼ一致するように、前記高周波回路基板用同軸コネクタ側において前記第１の絶縁体の誘電率を異ならせるか、前記外部導体の内径および前記中心導体の半径の少なくともいずれか一つの寸法を異ならせて、種々の特性インピーダンスが生成されるようにすることを特徴とする高周波回路基板用同軸コネクタの製造方法。

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