JP2016046813A - マイクロ波フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】伝送路のインピーダンス曲線を調整することでフィルタリング効果が改善されたマイクロ波フィルタを提供する。
【解決手段】マイクロ波フィルタは、細長い伝送路と、該伝送路に接続されたフィルタリング組立体とを備える。伝送路は入力端子及び出力端子を有する。フィルタリング組立体は、伝送路の第１の接続点に直接接続された細長い第１の一次分岐部を含む。第１の一次分岐部は、第１の本体部と、該第１の本体部の第１の端部の第１の湾曲部とを含み、第１の湾曲部は、第１の接続点に直接接続され、第１の本体部は、伝送路の本体部に対して実質的に平行である。マイクロ波フィルタを電気モータに組み込むと、伝送路のインピーダンス曲線を高周波ＥＭＩ曲線に一致させることがでるので、フィルタリング効果が改善され、ＥＭＩを抑制してＥＭＣレベルを改善することができる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、マイクロ波フィルタリングの技術分野に関し、詳細には、マイクロ波フィルタを有する電気モータに関する。

図１には、理想ＬＣフィルタリング回路が示されており、図２には、実施可能な用途（特に、マイクロ波分野）におけるＬＣフィルタリング回路の等価回路の概略図が示されている。実施可能な用途において、インダクタＬは、寄生抵抗（等価並列抵抗ＥＰＲ）及び寄生容量（等価並列コンデンサＥＰＣ）に対して並列に接続された理想インダクタＬＣＭと等価であり、コンデンサＣは、寄生インダクタ（等価直列インダクタＥＳＬ／２）及び寄生抵抗（等価直列抵抗ＥＰＲ／２）に対して直列に接続された理想コンデンサＣｙと等価である。

さらに、図３に示すように、導体は、高周波領域において前述と同じ特性を有する。図３において、実体配線は左側に示されており、高周波領域における配線の２つの等価モデルは右側に示されている。

導体のインダクタ及びコンデンサ等の寄生インダクタンス及び寄生容量は、回路の挿入損失及びＥＭＩ（電磁妨害）に影響を与える可能性がある。図４は、図１に示す回路のシミュレーション結果を示す図である。図４を参照すると、曲線１は、理想素子として構成されたフィルタの挿入損失を表し、曲線２は、直列寄生インダクタンスだけを考慮した場合の挿入損失を表し、曲線３は、並列寄生抵抗及び直列寄生抵抗を考慮した場合の挿入損失を表し、曲線４は、並列寄生容量を考慮した場合の挿入損失を表し、曲線５は、前述の４つの寄生パラメータを考慮した場合の挿入損失を表す。

電磁妨害（ＥＭＩ）が著しく影響を受けるので、伝送路のインピーダンス曲線を調整することでフィルタリング効果が改善されたマイクロ波フィルタに対するニーズが存在する。

従って、１つの態様において、本発明はマイクロ波フィルタを提供し、このマイクロ波フィルタは、入力端子及び出力端子を有する細長い伝送路と、該伝送路に接続されたフィルタリング組立体とを備え、フィルタリング組立体は、伝送路の第１の接続点に直接接続された細長い第１の一次分岐部と、該第１の一次分岐部に直接接続された細長い第１の二次分岐部を備え、第１の二次分岐部の幅は、第１の一次分岐部の幅とは異なっている。

好ましくは、第１の一次分岐部は、伝送路に対して直交する方向に延びる。

好ましくは、フィルタリング組立体は、伝送路の第２の接続点に直接接続された細長い第２の一次分岐部と、該第２の一次分岐部に直接接続された第２の二次分岐部とをさらに備え、第２の二次分岐部の幅は、第２の一次分岐部の幅とは異なっている。

好ましくは、第２の一次分岐部の幅は、第１の一次分岐部の幅とは異なっている。

好ましくは、第１の一次分岐部及び第２の一次分岐部は、それぞれ伝送路の反対側に配置される。

好ましくは、伝送路は、第１の接続点の両側で第１の一次分岐部の方向に湾曲して第１の匚−形状部を形成し、伝送路は、第２の接続点の両側で第２の一次分岐部の方向に湾曲して第２の匚−形状部を形成するようになっており、第１の匚−形状部の開口部は、第２の匚−形状部の開口部とは反対方向に向いている。

好ましくは、伝送路は、第１の匚−形状部を第２の匚−形状部に直列に接続するための第３の匚−形状部をさらに備える。

第２の態様によれば、本発明は、マイクロ波フィルタを提供し、このマイクロ波フィルタは、入力端子及び出力端子を有する細長い伝送路と、該伝送路に接続されたフィルタリング組立体とを備え、フィルタリング組立体は、伝送路の第１の接続点に直接接続された細長い第１の一次分岐部を備え、第１の一次分岐部は、第１の本体部と、該第１の本体部の第１の端部の第１の湾曲部とを備え、第１の湾曲部は、第１の接続点に直接接続され、第１の本体部は、伝送路の本体部に対して実質的に平行である。

好ましくは、フィルタリング組立体は、伝送路の第２の接続点に直接接続された細長い第２の一次分岐部をさらに備え、第２の一次分岐部は、第２の本体部と、該第２の本体部の第１の端部の第２の湾曲部とを備え、第２の湾曲部は、第２の接続点に直接接続され、第２の本体部は、伝送路の前記本体部に対して実質的に平行である。

好ましくは、伝送路の本体部は、第１の本体部と第２の本体部との間に設けられる。

好ましくは、伝送路の本体部は、円弧状である。

好ましくは、伝送路の本体部の幅、第１の本体部の幅、及び第２の本体部の幅は異なっている。

好ましくは、フィルタリング組立体は、第１の二次分岐部をさらに備え、第１の二次分岐部は、第３の本体部と、該第３の本体部の第１の端部の第３の湾曲部とを備え、第３の湾曲部は、第１の本体部の第２の端部に直接接続され、第３の本体部は、第１の本体部に対して実質的に平行である。

好ましくは、伝送路の端子と第１の接続点との間にパッドが形成される。

好ましくは、前記伝送路の幅及び前記第１の一次分岐部の幅は、０．１５ｍｍから１．１ｍｍの間の範囲にある。

第３の態様によれば、本発明は電気モータを提供し、このモータは、モータ用電源回路を備え、電源回路と直列に接続された前記で定義された少なくとも１つのマイクロ波フィルタが組み込まれている。

好ましくは、モータ内で同一平面に配置された２つのマイクロ波フィルタが存在する。

好ましくは、モータ内でリング状に配置された２つのマイクロ波フィルタが存在する。

本発明を実行することで、伝送路のインピーダンス曲線を高周波ＥＭＩ曲線に一致させることができるので、フィルタリング効果が改善され、ＥＭＩを抑制してＥＭＣレベルを改善することができる。

本発明の好ましい実施形態は、添付の図面を参照して例示的に以下に説明される。各図において、２つ以上の図面に現れる同じ構造、要素、又は部品には、これが現れる全ての図面において概して同じ参照符号が付与されている。図面に示される構成要素及び特徴部の寸法は、概して便宜的に説明を明確にするために選択され、必ずしも縮尺通りではない。

理想ＬＣフィルタリング回路の概略図である。 実施可能なＬＣ等価フィルタリング回路の概略図である。 マイクロ波領域における導体の等価回路を示す。 種々の寄生パラメータを考慮したＬＣ回路の種々の挿入損失を示す。 本開示の第１の実施形態による、マイクロ波フィルタの概略図である。 プリント回路基板に組み込まれた図５に示すマイクロ波フィルタの概略図である。 図５に示すマイクロ波フィルタのシミュレーション結果のグラフである。 本開示の第２の実施形態による、マイクロ波フィルタの概略図である。 プリント回路基板に組み込まれた図８に示すマイクロ波フィルタの概略図である。 図８に示すマイクロ波フィルタのシミュレーション結果のグラフである。 本開示の第３の実施形態による、マイクロ波フィルタの概略図である。 プリント回路基板に組み込まれた図１１に示すマイクロ波フィルタの概略図である。 本開示の第４の実施形態による、マイクロ波フィルタの概略図である。 プリント回路基板に組み込まれた図１３に示すマイクロ波フィルタの概略図である。 本開示によるマイクロ波フィルタを組み込んだモータの概略図である。

図５は、本発明の第１の実施形態による、細長い伝送路３１及び該伝送路３１に接続されたフィルタリング組立体を有するマイクロ波フィルタ３０を示す。伝送路３１の２つの端子３３、３４は、それぞれ入力端子及び出力端子を構成する。フィルタリング組立体は、伝送路３１の第１の接続点に直接接続された細長い第１の一次分岐部３６と、伝送路３１の第２の接続点に直接接続された細長い第２の一次分岐部３８とを含む。フィルタリング組立体は、第１の一次分岐部３６に直接接続された細長い第１の二次分岐部３７と、第２の一次分岐部３８に直接接続された第２の二次分岐部３９とを有する。第１の実施形態によれば、伝送路３１及び第２の一次分岐部３８の幅は０．２ｍｍ、第１の一次分岐部３６の幅は０．５ｍｍ、及び第１の二次分岐部３７と第２の二次分岐部３９の幅は１．０ｍｍである。

第１の実施形態によれば、第１の一次分岐部３６、第１の二次分岐部３７、第２の一次分岐部３８、及び第２の二次分岐部３９の全ては、伝送路３１に対して直交する方向に延びる。第１の一次分岐部３６及び第２の一次分岐部３８は、伝送路３１の同じ側に配置されている。

図６を参照すると、マイクロ波フィルタは、プリント回路基板又はフレキシブル回路基板５１に組み込むことができる。回路基板５１には関連の配線又はピンが貫通するバイアホール５３を予め形成することができる。

図７は、図５のマイクロ波フィルタに関するシミュレーション結果のグラフである。横軸は周波数、縦軸は帯域幅を表している。図７の曲線は、図５のマイクロ波フィルタが、１．０ＭＨｚと２．０ＭＨｚとの間の周波数帯域において信号を効果的に減衰することを示す（図７の曲線は、国際規格ＣＩＳＰＲ２５（２００８）ＰＫに従う）。伝送路のインピーダンスは一般に種々の素子誘電率に応じて変わるので、主として伝送路３１のインピーダンスが分岐部３６、３７、３８、３９によって変わるという理由で、フィルタの周波数帯域は調整又は整調することができる。

図８を参照すると、本発明の第２の実施形態によるマイクロ波フィルタは、図５に示すマイクロ波フィルタの変形である。１つの変形形態では、第１の一次分岐部３６及び第２の一次分岐部３８は、伝送路３１の反対側で接続される。さらに、伝送路３１は、第１の接続点の両側で第１の一次分岐部３６の方向に湾曲して第１の匚−形状部を形成する（伝送路のセクション３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃで形成される図８の匚−形状部を参照）。伝送路３１は、第２の接続点の両側で第２の一次分岐部３８の方向に湾曲して第２の匚−形状部を形成し、第１の匚−形状部の開口部は、第２の匚−形状部の開口部の反対側に向いている。マイクロ波フィルタが占めるスペースは、この構成により著しく減少する。

さらに、伝送路３１は、第１の匚−形状部と第２の匚−形状部とを直列に接続するための第３の匚−形状部をさらに含む。また、類似の匚−形状部は、第１の接続点と端子３３との間に設けることができ、同様に、類似の匚−形状部は、第２の接続点と端子３４との間の設けることができる。前述の第１の匚−形状部、第２の匚−形状部、及び第３の匚−形状部はマイクロ波フィルタのフィルタリング効果を改善するための使用することができる。

同様に、図９に示すように、図８に示すマイクロ波フィルタは、プリント回路基板又はフレキシブル回路基板５１に組み込むことができる。回路基板５１には関連の配線又はピンが貫通するバイアホール５３を予め形成することができる。

図１０は、図７と同様のものであり、図８のフィルタのシミュレータ結果のグラフを提示する。横軸は周波数を表し、縦軸は帯域幅を表す。図１０の曲線は、図８のマイクロ波フィルタが高周波数帯域で信号を減衰し得ることを示す。

図１１を参照すると、本開示の第３の実施形態によれば、独立したマイクロ波フィルタ３０及び独立したマイクロ波フィルタ４０が、お互いに向き合ってリング形状を成している。好ましくは、マイクロ波フィルタ３０及びマイクロ波フィルタ４０はリング中心に関して対称である。マイクロ波フィルタ３０は、細長い伝送路３１、及びそれぞれ入力端子及び出力端子を構成する２つの端子３３、３４を含む。フィルタ組立体は、伝送路３１の第１の接続点に直接接続された細長い第１の一次分岐部３６を含み、第１の一次分岐部３６は、第１の本体部３６ｈと、該第１の本体部３６ｈの第１の端部の第１の湾曲部３６ｆとを含み、第１の湾曲部３６ｆは、第１の接続点に直接接続され、第１の本体部３６ｈは、伝送路３１の本体部３１ｈに実質的に平行であり、換言すると、第１の本体部３６ｈと伝送路３１の本体部３１ｈは、ほぼ一様に離間するか又は同じ方向に延びる。

フィルタリング組立体は、伝送路３１の第２の接続点に直接接続された細長い第２の一次分岐部３８をさらに含み、第２の一次分岐部３８は、第２の本体部３８ｈと、該第２の本体部３８ｈの第１の端部の湾曲部３８ｆとを含み、第２の湾曲部３８ｆは、第２の接続点に直接接続され、第２の本体部３８ｈは、伝送路３１の本体部３１ｈに実質的に平行である。

本実施形態によれば、伝送路３１の本体部３１ｈは円弧状である。伝送路３１の本体部３１ｈは、第１の本体部３６ｈと第２の本体部３８ｈとの間に設けられる。伝送路の本体部３１ｈの幅、第１の本体部３６ｈの幅、及び第２の本体部３８ｈの幅は異なる。詳細には、本体部３１ｈの幅は０．５ｍｍ、第１の本体部３６ｈ及び第２の本体部３８ｈの幅は１．０ｍｍである。

好ましくは、伝送路３１は、第１の接続点と端子３３との間に形成された湾曲部３１ｆ、及び第２の接続点と端子３４との間に形成された湾曲部３１ｇをさらに含む。湾曲部３１ｆ及び湾曲部３１ｇは、マイクロ波フィルタのフィルタリング効果を改善するために使用される。

マイクロ波フィルタ４０は、マイクロ波フィルタ３０の構造に対して対称な構造を有するので、詳細な説明は省略する。

図１２に示すように、図１１に示すマイクロ波フィルタは、プリント回路基板又はフレキシブル回路基板５１に組み込むことができる。

図１３を参照すると、本開示の第４の実施形態によるマイクロ波フィルタは、図１１に示すマイクロ波フィルタの変形である。１つの変形形態では、フィルタリング組立体は、第１の二次分岐部３７をさらに含み、第１の二次分岐部３７は、第３の本体部３７ｈと、該第３の本体部３７ｈの第１の端部の第３の湾曲部３７ｆとを含み、第３の湾曲部３７ｆは、第１の本体部３６ｈの第２の端部に直接接続され、第３の本体部３７ｈは、第１の本体部３６ｈに実質的に平行である。

図１４に示すように、他の変形形態では、伝送路３１の第１の接続点と端子３３との間に湾曲部が形成され、第１のパッド３１ｋが湾曲部に設けられ、第２のパッド３１ｍが第１のパッド３１ｋに隣接して設けられ、第１のパッド３１ｋ及び第２のパッド３１にはコンデンサを溶着又ははんだ付けによって接続することができる。第２のパッド３１ｍは、バイアホール５３によって回路基板の裏側の回路に接続される。

本実施形態によれば、マイクロ波フィルタ３０の本体部３１ｈ、第１の本体部３６ｈ、第２の本体部３８ｈ、及び第３の本体部３７ｈの全ての幅は０．５ｍｍである。

本実施形態によれば、マイクロ波フィルタ４０の伝送路４１の本体部４１ｈ、第１の一次分岐部４６の第１の本体部４６ｈ、第２の一次分岐部４８の第２の本体部４８ｈの幅は０．５ｍｍであり、第１の二次分岐部４７の第３の本体部４７の幅は１．０ｍｍである。

前述の実施形態において、伝送路３１及び４１、第１の一次分岐部３６及び４６、第２の一次分岐部３８及び４８、及び第１の二次分岐部３７及び４７の幅は、必要に応じて様々とすることができ、例えば、０．０５ｍｍから０．１ｍｍの範囲で増減可能なことに留意されたい。伝送路４１の第１の接続点と端子３３との間には湾曲部が形成され、第１のパッド４１ｋが湾曲部に設けられ、第２のパッド４１ｍが第１のパッド４１ｋに隣接して設けられ、第１のパッド４１ｋ及び第２のパッド４１ｍにはコンデンサを溶着又ははんだ付けによって接続することができる。第２のパッド４１ｍは、バイアホール５３によって回路基板の裏側の回路に接続される。

図１５を参照すると、本開示の実施形態によるモータは、本開示のマイクロ波フィルタ３０及び４０を含み、該マイクロ波フィルタ３０及び４０は、モータの電源回路と直列に接続されている。好ましくは、モータは、ブラシモータであり、マイクロ波フィルタ３０及び４０は、モータの各端子とブラシとの間にそれぞれ接続される。例えば、マイクロ波フィルタ３０の端子３３は、モータの一方の端子と一方のブラシとの間に接続され、マイクロ波フィルタ４０の端子４３は、モータの他方の端子と他方のブラシとの間に接続される。モータの各端子は外部電源に接続され、ブラシは整流子に対して摺接して、モータのロータに巻かれた巻き線に電力を供給するようになっている。適用されるマイクロ波フィルタは、モータのハウジング内、例えばエンドキャップの内側に装着すること、又はエンドキャップの外側に設けることができる。好ましくは、２つのマイクロ波フィルタは、同一平面に配置することができ、より好ましくは、２つのマイクロ波フィルタは、図１１から１４に示すように、リング状に配置された状態で共通の回路基板上にプリントすることができる。回路基板は、モータハウジングのエンドキャップの外側に又はモータの内側に取り付けることができる。図５及び図８に示すマイクロ波フィルタは、同様にモータＭに適用できることに留意されたい。

本出願の説明及び請求項において、各々の動詞「備える」、「含む」、「包含する」、及び「有する」、及びこれらの変形形態は、包括的な意味で使用され、記載の要素又は特徴部の存在を明示するが、追加の要素又は特徴部の存在を除外するものではない。

また、明確にするために別々の実施形態との関連で記載される本発明の特定の各特徴部は、単一の実施形態に組み合わせて提供できる。また、対照的に、簡略化のために単一の実施形態との関連で記載される本発明の種々の特徴部は、別々に又は任意の好適な部分的組み合わせで提供できる。

前述の実施形態は、例示目的のみで提供され、当業者には請求項に定義された本発明の範囲を逸脱することなく種々の他の変形例が明らかであろう。

３０ マイクロ波フィルタ
３１ 伝送路
３１ｆ 湾曲部
３１ｇ 湾曲部
３１ｈ 本体部
３３ 端子
３４ 端子
３６ 第１の一次分岐部
３６ｆ 第１の湾曲部
３６ｈ 第１の本体部
３８ 第２の一次分岐部
３８ｆ 第２の湾曲部
３８ｈ 第２の本体部
４０ マイクロ波フィルタ
４１ 伝送路
４１ｆ 湾曲部
４１ｇ 湾曲部
４３ 端子
４４ 端子
４６ 第１の一次分岐部
４６ｆ 第１の湾曲部
４６ｈ 第１の本体部

Claims (18)

1. 入力端子及び出力端子を有する細長い伝送路と、該伝送路に接続されたフィルタリング組立体とを備えるマイクロ波フィルタであって、
   前記フィルタリング組立体は、前記伝送路の第１の接続点に直接接続された細長い第１の一次分岐部と、該第１の一次分岐部に直接接続された細長い第１の二次分岐部を備え、
   前記第１の二次分岐部の幅は、前記第１の一次分岐部の幅とは異なっている、
   マイクロ波フィルタ。
2. 前記第１の一次分岐部は、前記伝送路に対して直交する方向に延びる、請求項１に記載のマイクロ波フィルタ。
3. 前記フィルタリング組立体は、前記伝送路の第２の接続点に直接接続された細長い第２の一次分岐部と、該第２の一次分岐部に直接接続された第２の二次分岐部とをさらに備え、前記第２の二次分岐部の幅は、前記第２の一次分岐部の幅とは異なっている、請求項１又は２に記載のマイクロ波フィルタ。
4. 前記第２の一次分岐部の幅は、前記第１の一次分岐部の幅とは異なっている、請求項３に記載のマイクロ波フィルタ。
5. 前記第１の一次分岐部及び前記第２の一次分岐部は、それぞれ前記伝送路の反対側に配置される、請求項３又は４に記載のマイクロ波フィルタ。
6. 前記伝送路は、前記第１の接続点の両側で前記第１の一次分岐部の方向に湾曲して第１の匚−形状部を形成し、前記伝送路は、前記第２の接続点の両側で前記第２の一次分岐部の方向に湾曲して第２の匚−形状部を形成するようになっており、前記第１の匚−形状部の開口部は、前記第２の匚−形状部の開口部とは反対方向に向いている、請求項５に記載のマイクロ波フィルタ。
7. 前記伝送路は、前記第１の匚−形状部を前記第２の匚−形状部に直列に接続するための第３の匚−形状部をさらに備える、請求項６に記載のマイクロ波フィルタ。
8. 入力端子及び出力端子を有する細長い伝送路と、該伝送路に接続されたフィルタリング組立体とを備えるマイクロ波フィルタであって、
   前記フィルタリング組立体は、前記伝送路の第１の接続点に直接接続された細長い第１の一次分岐部を備え、
   前記第１の一次分岐部は、第１の本体部と、該第１の本体部の第１の端部の第１の湾曲部とを備え、
   前記第１の湾曲部は、前記第１の接続点に直接接続され、前記第１の本体部は、前記伝送路の本体部に対して実質的に平行である、
   マイクロ波フィルタ。
9. 前記フィルタリング組立体は、前記伝送路の第２の接続点に直接接続された細長い第２の一次分岐部をさらに備え、前記第２の一次分岐部は、第２の本体部と、該第２の本体部の第１の端部の第２の湾曲部とを備え、前記第２の湾曲部は、前記第２の接続点に直接接続され、前記第２の本体部は、前記伝送路の前記本体部に対して実質的に平行である、請求項８に記載のマイクロ波フィルタ。
10. 前記伝送路の前記本体部は、前記第１の本体部と前記第２の本体部との間に設けられる、請求項９に記載のマイクロ波フィルタ。
11. 前記伝送路の前記本体部の幅、前記第１の本体部の幅、及び前記第２の本体部の幅は異なっている、請求項１０又は１１に記載のマイクロ波フィルタ。
12. 前記伝送路の前記本体部は、円弧状である、請求項８、９、１０、又は１１に記載のマイクロ波フィルタ。
13. 前記フィルタリング組立体は、第１の二次分岐部をさらに備え、前記第１の二次分岐部は、第３の本体部と、該第３の本体部の第１の端部の第３の湾曲部とを備え、前記第３の湾曲部は、前記第１の本体部の第２の端部に直接接続され、前記第３の本体部は、前記第１の本体部に対して実質的に平行である、請求項８から１２のいずれかに記載のマイクロ波フィルタ。
14. 前記伝送路の端子と前記第１の接続点との間にパッドが形成される、請求項８から１３のいずれかに記載のマイクロ波フィルタ。
15. 前記伝送路の幅及び前記第１の一次分岐部の幅は、０．１５ｍｍから１．１ｍｍの間の範囲にある、請求項８から１４のいずれかに記載のマイクロ波フィルタ。
16. モータ用電源回路を備え、前記電源回路と直列に接続された請求項１から１５のいずれか１つによる、少なくとも１つのマイクロ波フィルタを組み込んだ、電気モータ。
17. ２つのマイクロ波フィルタが存在し、前記マイクロ波フィルタは、モータ内で同一平面に配置される、請求項１６に記載のモータ。
18. ２つのマイクロ波フィルタが存在し、モータ内でリング状に配置される、請求項１６又は１７に記載のモータ。

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