JP2014082593A - 高周波信号発生器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高周波信号を生成するための回路部品が搭載されると共に、当該高周波信号を前記出力端子に出力するための出力用電極が設けられた基板を、筐体内に電源と重なるように設ける。そして、芯線と、金属管と、金属管と芯線との間に前記芯線を囲むように設けられる絶縁体とからなるケーブルの一端側を筐体の外側の端子に接続し、前記ケーブルの他端側に第1のコネクタを設ける。前記基板には第1のコネクタと嵌合する第2のコネクタが設けられ、ケーブルの他端側が固定される。
【選択図】図6
Description
前記筐体内に設けられ、前記高周波信号を生成するための回路部品が搭載されると共に、当該高周波信号を前記出力端子に出力するための出力用電極と、接地された接地電極とが設けられた基板と、
前記筐体内にて前記基板に重なるように設けられ、前記回路部品に電力を供給するための電源と、
芯線と、前記芯線の周囲を囲むように当該芯線に沿って設けられる金属管と、前記金属管と前記芯線とを絶縁するために当該金属管と芯線との間に前記芯線を囲むように設けられる絶縁体と、を備え、前記筐体内にその一端が前記出力端子に接続されるように設けられたケーブルと、
前記ケーブルの他端側に設けられる第1のコネクタと、
前記基板の一面側に設けられ、前記芯線、金属管を夫々前記出力用電極、前記接地電極に接続するために、前記ケーブルの他端側が前記基板に固定されるように前記第1のコネクタと嵌合する第2のコネクタと、
を備えることを特徴とする。
前記第2のコネクタは、前記貫通孔を基板の一面側から他面側に向かって貫通すると共に、前記基板の一面側にて前記芯線に接続され、基板の他面側にて前記信号出力用電極に接続されるピンを備え、
前記前記出力用電極は、基板の他面側における前記貫通孔の孔縁部に設けられ、基板の一面側における前記貫通孔の孔縁部及び前記貫通孔の周面は絶縁部材により構成されている。その場合、例えば前記基板の一面側における孔縁部及び前記貫通孔の周面は、剥き出しの基板により構成される。前記出力端子から出力される高周波信号は例えば10MHz以上である。
Zin=−j×Z0×cot(β×I)
β=位相定数[rad/m]=2π/λ(λ:伝送線路上の波長)
I=スタブ長
β×I=2π×λ/2=π
cot(π)=cos(π)/sin(π)=−1/0=−∞
Zin=−j×Z0×−∞=j×Z0×∞となり、当該入力インピーダンスZinは誘導性となる。
β×I=2π×λ/4=π/2
cot(π)=cos(π/2)/sin(π/2)=0/1=0
Zin=−j×Z0×0となり、入力インピーダンスは誘導性でも容量性でも無い。
β×I=2π×0=0
cot(π)=cos(0)/sin(0)=1/0=∞
Zin=−j×Z0×∞となり、容量性となる。
そして、この信号発生器1は3GHz以下の高周波を出力するため、c=光速[m/s]、f=周波数[Hz]とすると、
λ=c/f=(3×108)/(3×109)=0.1[m]
λ/4=0.025[m]
基板21の厚さは例えば1.6mmであり、これをスタブ長Iとすると、スタブ長I<λ/4であるので、オープンスタブ74は容量性として働き、インピーダンス特性が劣化する。そこで、オープンスタブ74が形成されないように、上記のようにスルーホール61の基板21裏面側の孔縁部のみに当該電極62を形成する。これによってスルーホール61の電極62を容量性でも誘導性でも無いようにして良好なインピーダンス特性を得るようにした。
また、セミリジッドケーブル41の端部に設けられるコネクタ及び基板21に設けられるコネクタは、互いに嵌合することにより互いに固定されるものであればよく、上記のように各コネクタをSMBコネクタとして構成する代わりにSMAコネクタとして構成してもよい。即ち、例えば前記ジャック側コネクタ31の円筒部32の外周面にネジが切られ、プラグ側コネクタ53の内周面にネジが切られ、これらのネジが螺合することでコネクタ31、53が互いに嵌め合わされるようになっていてもよい。そのようにSMAコネクタを用いる場合であっても、半田付けによらずにセミリジッドケーブル41の端部を基板21に固定することができるので、SMBコネクタを用いる場合と同様の効果が得られる。
上記の高周波信号発生器1のコネクタ31について、周波数を10MHz〜3000MHzの範囲で変化させて入力VSWR(Voltage Standing Wave Ratio:電圧定在波比)及び出力VSWRを測定した。このVSWRとは高周波信号の進行波の電圧Vpと反射波の電圧Vrとの比である。高周波信号において伝送線路と負荷のインピーダンスとが一致(整合)した場合にはVSWRが1であり、反射波が無い状態である。インピーダンスに不整合があると、VSWR悪化して電力損失が発生する。例えば信号源側のVSWRが1であり、負荷側のVSWRが1.5のとき、電力効率は96%となる。入力側VSWR及び出力側VSWRは1に近いほど良好なインピーダンス特性を有する。コネクタ31は、上記の実施形態で説明したように、スルーホール61の孔縁部のみに形成した電極62に接続されており、コネクタ31の定格インピーダンスは、50Ωである。
図9、図10で説明したコネクタ71について、評価試験1と同様に入力VSWR及び出力VSWRを測定した。このコネクタ71のピン34は、既述のように基板21のスルーホール61の孔縁部及び内周面に形成された電極62に接続されている。図16は、評価試験1の図14と同様に入力VSWR及び出力VSWRを示したグラフであり、図17は評価試験1の図15と同様に入力VSWRを示したスミスチャートである。これらのグラフ及びチャートに示す実験結果において、周波数が10、1000、1500、2000、3000MHzの各箇所にマーカーB1〜B5を付して示している。図16のグラフに示すように評価試験1に比べて入力VSWR、出力VSWR共にその値が高く、特に高い周波数では評価試験1の値との差が大きかった。また、スミスチャートを見ると、上記の各周波数において、評価試験1よりも容量性が大きい。この評価試験1、2の結果から、上記の実施形態で示したようにスルーホール61の孔縁部のみに電極を形成することで、良好なインピーダンス特性を得ることができることが示された。
12 パネル
17 出力コネクタ
21 基板
23 電源
24 回路部品
31 ジャック側コネクタ
41 セミリジッドケーブル
51 プラグ側コネクタ
61 スルーホール
62 電極
Claims (4)
- 筐体の外側に設けられる出力端子から高周波信号を出力する高周波信号発生器において、
前記筐体内に設けられ、前記高周波信号を生成するための回路部品が搭載されると共に、当該高周波信号を前記出力端子に出力するための出力用電極と、接地された接地電極とが設けられた基板と、
前記筐体内にて前記基板に重なるように設けられ、前記回路部品に電力を供給するための電源と、
芯線と、前記芯線の周囲を囲むように当該芯線に沿って設けられる金属管と、前記金属管と前記芯線とを絶縁するために当該金属管と芯線との間に前記芯線を囲むように設けられる絶縁体と、を備え、前記筐体内にその一端が前記出力端子に接続されるように設けられたケーブルと、
前記ケーブルの他端側に設けられる第1のコネクタと、
前記基板の一面側に設けられ、前記芯線、金属管を夫々前記出力用電極、前記接地電極に接続するために、前記ケーブルの他端側が前記基板に固定されるように前記第1のコネクタと嵌合する第2のコネクタと、
を備えることを特徴とする高周波信号発生器。 - 前記基板は貫通孔を備え、
前記第2のコネクタは、前記貫通孔を基板の一面側から他面側に向かって貫通すると共に、前記基板の一面側にて前記芯線に接続され、基板の他面側にて前記信号出力用電極に接続されるピンを備え、
前記前記出力用電極は、基板の他面側における前記貫通孔の孔縁部に設けられ、前記貫通孔の周面は絶縁部材により構成されていることを特徴とする請求項1記載の高周波信号発生器。 - 前記貫通孔の周面は、剥き出しの基板により構成されることを特徴とする請求項2記載の高周波信号発生器。
- 前記出力端子から出力される高周波信号は10MHz以上であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の高周波信号発生器。
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