JP2010010079A - 高周波回路ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】なるべくコンパクトな端子配列で端子間の電界干渉を有効に防止する。
【解決手段】高周波回路ユニット１０は、高周波回路が形成された回路基板１２と、回路基板１２上に直立して設けられた信号端子１６と、信号端子１６を取り囲むようにして配置された複数のローインピーダンス端子（１８，２０）とを備える。ローインピーダンス端子は、高周波回路内で接地極としての特性を有するものであり、例えば基準電位（ＧＮＤ）に接続された接地端子１８又はコンデンサに接続された電源用端子２０である。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば高周波用チューナ等の高周波回路内で使用される高周波信号を伝送する信号端子を有した高周波回路ユニットに関する。

従来、シールドコネクタ内に設けられた複数の端子間でのクロストークを防止する先行技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この先行技術では、シールドコネクタ内に設けられた端子列同士の間をシールド板で区切り、同一列内にあるシグナル端子とグランド端子とを交互に配置して、各グランド端子をシールド板に接続したものである。

この先行技術によれば、同一列内ではシグナル端子間に配置されたグランド端子によってクロストークを防止することができ、かつ、隣り合う列同士の間ではシールド板によってシグナル端子間のクロストークを防止することができると考えられる。
特開２００３−１７１９３号公報

しかしながら、上述した先行技術のように各列の間に電界遮蔽用の大きなシールド板を設けた場合、それだけ部品点数が多くなるため、全体として構造の複雑化や製造コストの上昇を招いてしまう。また先行技術では、端子配列内に電界の遮蔽効果を得るためだけのグランド端子を数多く設置する必要があるため、それだけ端子配列が不用意に大型化するという問題がある。

そこで本発明は、なるべくコンパクトな端子配列で端子間の電界干渉を有効に防止できる技術の提供を課題としたものである。

本発明は、上記の課題を解決するため以下の解決手段を採用する。
すなわち本発明は、所定の高周波回路が形成された回路基板と、この回路基板に立てて設けられ、高周波回路で使用される高周波信号を伝送するための信号端子と、回路基板上で信号端子を取り囲む位置に立てて設けられ、高周波回路内で接地極としての特性を有する複数のローインピーダンス端子とを備えた高周波回路ユニットである。そして複数のローインピーダンス端子は、高周波回路内のコンデンサに接続された電源用端子と、高周波回路内で直接的に基準電位と接続された接地端子とを含む構成である。

上記のように本発明の高周波回路ユニットは、回路基板上で信号端子の周囲に複数のローインピーダンス端子を配置した構成である。ローインピーダンス端子は、その全てが直接に接地されているわけではないが、いずれも高周波回路内では接地極（グランド）としての特性を有している。すなわち、高周波回路内でコンデンサに接続された電源用端子（給電用の端子）は、信号端子に比較してインピーダンスが極端に低いことから、高周波域ではグランドと同じ特性を示す。したがって電源用端子を含む複数のローインピーダンス端子は、高周波信号の伝送時に信号端子から周囲に発生する電界を良好に遮蔽することができるので、それによって他への電界干渉を確実に防止することができる。

また本発明では、信号端子の周囲をローインピーダンス端子で取り囲んだ端子配列を採用するため、シールド板のような遮蔽部材を設ける必要がない。さらに、基準電位に直接に接続された接地端子だけでなく、電源用端子をも有効に活用して電界の遮蔽効果を得ることができるため、単に遮蔽効果を持たせるためだけにわざわざ接地端子を数多く設ける必要がない。したがって、全体的な端子配列が不用意に大型化することなく、回路基板上でコンパクトなまとまりのよい端子配列を構築することができる。

好ましくは、信号端子及び複数のローインピーダンス端子が回路基板上で格子状に配列されており、この格子状配列の中で少なくとも１本の信号端子と縦方向、横方向及び斜め方向にそれぞれ隣り合う位置にローインピーダンス端子が配置されている。

このような配置であれば、格子状配列の中で信号端子の周囲８方向全てに遮蔽効果を発揮することができる。このため、例えば列間にシールド板のような別部材を配置しなくても、周囲への電界干渉を確実に防止することができる。

また複数のローインピーダンス端子は、少なくとも１本の信号端子を複重に取り囲んで配置されていることが好ましい。

この場合、信号端子の周囲がより強固に遮蔽された状態となるため、例えば同軸ケーブルに匹敵する程度の高い遮蔽効果を得ることができる。

本発明の高周波回路ユニットは、コンパクトな構造で信号端子による電界干渉を確実に防止することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態の高周波回路ユニット１０の構成を概略的に示す斜視図である。高周波回路ユニット１０は回路基板１２を備えており、この回路基板１２には、図示しない高周波回路（例えば５０ＭＨｚ帯〜１．５ＧＨｚ帯のチューナ回路）が形成されている。また回路基板１２の周囲（側方）は、例えば金属製のシールド枠１４で覆われており、このシールド枠１４は高周波回路ユニット１０の筐体としても機能する。図示していないが、シールド枠１４の下方は金属製のシールド板で塞がれており、このシールド板によって回路基板１２の下方が覆われている。

また回路基板１２には、その一方の面に多数の端子（図中参照符号１６，１８，２０，２２）が直立した姿勢で設けられている。高周波回路ユニット１０は、これら端子１６〜２２を通じて他の回路基板（例えばマザーボード）３０に接続されるものとなっている。

〔信号端子〕
回路基板１２に設けられた端子配列中、その内側に位置する１本の信号端子１６は、図示しない高周波回路で用いられる高周波信号（ＲＦ信号）を伝送するためのものであり、この信号端子１６は、例えば図示しない高周波回路内のＲＦ入力ライン又はＲＦ出力ラインに接続されている。

〔ローインピーダンス端子〕
その他に端子配列中には、複数の接地端子１８及び電源用端子２０がローインピーダンス端子として含まれている。このうち接地端子１８は、図示しない高周波回路内で接地極（ＧＮＤ）に接続されている。また２本の電源用端子２０は、図示しない高周波回路内で電力ライン上のコンデンサに接続されている。図示しない高周波回路内において、接地端子１８のインピーダンスは最も低い部類に属する。一方、電源用端子２０は直に接地されていないが、そのインピーダンスは信号端子１６より低く、高周波的には接地極としての特性を有するものである。

なお、その他の端子２２には、例えば上記の接地端子１８や電源用端子２０と同種のものや、バス信号用のもの等が含まれている（特に符号を区別していない。）。

〔ローインピーダンス端子の配置〕
図２は、第１実施形態の高周波回路ユニット１０内での端子配列を示す回路基板１２の平面図である。第１実施形態では、回路基板１２上で端子１８〜２２が格子状に配列されている。このような格子状配列中で、図中にハッチングを付して示した信号端子１６の周りは、上記の接地端子１８及び電源用端子２０によって囲まれている。すなわち、信号端子１６の周囲には配列中の縦方向、横方向及び斜め方向（全８方向）の全てに接地端子１８又は電源用端子２０のいずれかが配置されている。

〔ローインピーダンス端子による遮蔽効果〕
このような端子配列において、高周波回路ユニット１０の作動時に信号端子１６に高周波信号が伝送されると、その周囲に電界が発生する。一方で、信号端子１６を取り囲んでいる接地端子１８及び電源用端子２０は接地極としての特性を有するため、それによって電界に対して遮蔽効果を発揮する。これにより、信号端子１６から他の信号端子（図示していない）への電界干渉を防止することができる。

なお、本発明の発明者が検証（例えばシミュレーション解析）を行った結果、高周波信号の伝送時に発生する強いレベルの電界（図中参照符号Ｅを付す。）は、周囲の接地端子１８及び電源用端子２０の内側に押しとどめられることが確認されている。

また本発明の発明者は、第１実施形態について信号端子１６による伝送時のリターンロス（反射損失）、及び他の信号端子とのアイソレーションをそれぞれ観測し、信号端子１６の周囲に接地端子１８及び電源用端子２０を配置しない場合を比較例として、その観測結果との比較を行った。その結果、第１実施形態では所望の高周波数域（例えば５０ＭＨｚ〜２ＧＨｚ）で比較例よりも良好な低減効果が得られることが確認された。

〔第２実施形態〕
次に図３は、第２実施形態の高周波回路ユニット１０の構成を概略的に示す斜視図である。第２実施形態の高周波回路ユニット１０は、その端子配列が第１実施形態と異なっている。その他の構成は第１実施形態と共通であるため、これらについては第１実施形態と共通の符号を付し、その重複した説明を省略する。以下、第１実施形態との違いについて説明する。

第２実施形態では、第１実施形態と比較して端子配列がより密となっている。具体的には、第１実施形態で挙げた格子状配列の中間点にさらに接地端子１８を追加することにより、回路基板１２の各辺に対して４５°傾斜した格子状配列を構成している。

図４は、第２実施形態の高周波回路ユニット１０内での端子配列を示す回路基板１２の平面図である。第２実施形態の端子配列では、信号端子１６の周囲を他のローインピーダンス端子（接地端子１８及び電源用端子２０）が二重に取り囲んでいる。すなわち、信号端子１６の周囲には、先ず４本の接地端子１８が斜め四方に配列されており、これらが一重目の囲いを構成している。そして、その外側には第１実施形態と同様に縦方向、横方向及び斜め方向（全８方向）の全てに接地端子１８又は電源用端子２０のいずれかが配置されており、これらが二重目の囲いを構成している。

第２実施形態の端子配列において、高周波回路ユニット１０の作動時に信号端子１６の周囲に電界が発生すると、その周りを二重に囲むローインピーダンス端子（接地端子１８及び電源用端子２０）によって高い遮蔽効果が働くため、より狭い範囲内に電界を押しとどめることができる。

第２実施形態について本発明の発明者が検証を行った結果、高周波信号の伝送時に発生する強いレベルの電界Ｅは、一重目の接地端子１８の内側に押しとどめられることが確認された。また、強い電界Ｅの外側には二重目の接地端子１８及び電源用端子２０の範囲内で電界Ｅ’が発生するが、その強度は極めて低いレベル（強い電界Ｅの約４分の１程度）であることが確認されている。

以上のように第１及び第２実施形態の高周波回路ユニット１０によれば、信号端子１６の周囲で高い電界の遮蔽効果を発揮することができ、それによって他の信号端子への干渉を確実に防止することができる。また、各実施形態では回路基板１２上にシールド板のような別部品を設けていないため、他の回路基板３０に高周波回路ユニット１０を接続する際の半田付け作業が容易である。

また各実施形態では、電界の遮蔽効果を得るためだけに接地端子１８を接地するのではなく、電源用端子２０をも有効に活用して電界を遮蔽しているため、それだけ端子配列に無駄がなく、全体としてコンパクトな端子配列を構築することができる。

なお、第１，第２実施形態で挙げた端子配列はあくまで好ましい例示であり、各種端子の本数やピッチ、長さ等の条件は適宜に変更してもよい。また、各実施形態では信号端子１６を１本だけ挙げているが、端子配列中に複数の信号端子１６が設けられていてもよい。この場合、個々の信号端子１６の周囲にローインピーダンス端子を接地することで、第１，第２実施形態と同様の遮蔽効果を得ることができる。

また各実施形態では、ローインピーダンス端子として接地端子１８及び電源用端子２０を挙げているが、その他の端子を信号端子１６の周囲に接地してもよい。例えば、高周波信号を伝送しないバス信号用端子のように、高周波回路内で接地極としての特性を有するものであれば、これを接地端子１８や電源用端子２０とともに信号端子１６の周囲に接地することで、各実施形態と同様に電界の遮蔽効果を得ることができる。

第１実施形態の高周波回路ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。 第１実施形態の高周波回路ユニット内での端子配列を示す回路基板の平面図である。 第２実施形態の高周波回路ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。 第２実施形態の高周波回路ユニット内での端子配列を示す回路基板の平面図である。

符号の説明

１０ 高周波回路ユニット
１２ 回路基板
１４ シールド枠
１６ 信号端子
１８ 接地端子
２０ 電源用端子

Claims (3)

1. 所定の高周波回路が形成された回路基板と、
   前記回路基板に立てて設けられ、前記高周波回路で使用される高周波信号を伝送するための信号端子と、
   前記回路基板上で前記信号端子を取り囲む位置に立てて設けられ、前記高周波回路内で接地極としての特性を有する複数のローインピーダンス端子とを備えた高周波回路ユニットであって、
   複数の前記ローインピーダンス端子は、
   前記高周波回路内のコンデンサに接続された電源用端子と、
   前記高周波回路内で直接的に基準電位と接続された接地端子とを含むことを特徴とする高周波回路ユニット。
2. 請求項１に記載の高周波回路ユニットにおいて、
   前記信号端子及び複数の前記ローインピーダンス端子が前記回路基板上で格子状に配列されており、この格子状配列の中で少なくとも１本の前記信号端子と縦方向、横方向及び斜め方向にそれぞれ隣り合う位置に前記ローインピーダンス端子が配置されていることを特徴とする高周波回路ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の高周波回路ユニットにおいて、
   複数の前記ローインピーダンス端子は、
   少なくとも１本の前記信号端子を複重に取り囲んで配置されていることを特徴とする高周波回路ユニット。