JP2021100211A

JP2021100211A - イコライザ

Info

Publication number: JP2021100211A
Application number: JP2019231676A
Authority: JP
Inventors: 聡泰角田; Akiyasu Tsunoda; 草野　正明; Masaaki Kusano; 正明草野; 仁深尾野; Hitomi Ono
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2021-07-01

Abstract

【課題】基板上に構成される共振回路の共振周波数および減衰量を容易に調整可能なイコライザを得ること。【解決手段】基板３０上に構成されるイコライザ１０であって、主線路１１と、主線路１１より短い線路長であって、基板３０上において主線路１１とともにキャパシタを構成する副線路１２と、１以上の第１の調整用線路で構成され、副線路１２と導体２２で接続されることによってキャパシタの容量成分を調整可能な第１の調整パターン１３と、複数の第２の調整用線路で構成され、複数の第２の調整用線路のうち２以上の第２の調整用線路において第２の調整用線路間が導体２２で接続されることによって、基板３０上に構成されるインダクタの誘導成分、および基板３０上に構成される抵抗の抵抗成分を調整可能な、副線路１２に接続される第２の調整パターン１４と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、基板上に構成されるイコライザに関する。

抵抗、インダクタ、およびキャパシタが直列に接続され、一端がマイクロ波、ミリ波などのＲＦ（Radio Frequency）帯の高周波信号が流れる主線路に接続され、他端が接地されたＲＬＣ直列共振回路がある。ＲＬＣ直列共振回路は、共振周波数において減衰量が大きくなる電気特性が得られる。ＲＬＣ直列共振回路は、キャパシタの容量成分およびインダクタの誘導成分を適切に設定することで、共振周波数を任意に調整することができる。

特許文献１には、マイクロストリップ線路基板上に構成されるイコライザにおいて、マイクロストリップ主線路と、マイクロストリップ主線路の側縁に対向して配置される副線路とでキャパシタが構成される場合に、調整用パターンを用いて共振周波数を調整する技術が開示されている。具体的には、特許文献１の記載のイコライザは、調整用パターンを用いて、副線路の線路長を変更してキャパシタの容量成分を変更し、またはオープンスタブの開放端の配線を変更してインダクタの誘導成分を変更することで、共振周波数を調整している。

特開２００２−２１７６１９号公報

一般的に、ＲＬＣ直列共振回路は、抵抗の抵抗成分およびインダクタの誘導成分を変更することで減衰量を調整できる。特許文献１に記載のイコライザも、誘導成分を変更することで減衰量の調整が可能である。しかしながら、特許文献１に記載のイコライザは、抵抗の抵抗成分を変更できない。そのため、インダクタの誘導成分の変更のみでは所望の減衰量が得られない場合がある、という問題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、基板上に構成される共振回路の共振周波数および減衰量を容易に調整可能なイコライザを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、基板上に構成されるイコライザである。イコライザは、主線路と、主線路より短い線路長であって、基板上において主線路とともにキャパシタを構成する副線路と、１以上の第１の調整用線路で構成され、副線路と導体で接続されることによってキャパシタの容量成分を調整可能な第１の調整パターンと、複数の第２の調整用線路で構成され、複数の第２の調整用線路のうち２以上の第２の調整用線路において第２の調整用線路間が導体で接続されることによって、基板上に構成されるインダクタの誘導成分、および基板上に構成される抵抗の抵抗成分を調整可能な、副線路に接続される第２の調整パターンと、を備えることを特徴とする。

本開示によれば、イコライザは、基板上に構成される共振回路の共振周波数および減衰量を容易に調整できる、という効果を奏する。

実施の形態１に係るイコライザの構成例を示す第１の図実施の形態１に係るイコライザで構成されるＲＬＣ直列共振回路の等価回路を示す図実施の形態１に係るイコライザにおいてＲＬＣ直列共振回路の共振周波数を変化させた状態を示す図実施の形態１に係るイコライザにおいてＲＬＣ直列共振回路の減衰量を変化させた状態を示す図実施の形態１に係るイコライザの構成例を示す第２の図実施の形態１に係るイコライザの構成例を示す第３の図実施の形態１に係るイコライザの構成例を示す第４の図実施の形態１に係るイコライザの構成例を示す第５の図実施の形態１に係るイコライザの構成例を示す第６の図実施の形態２に係るイコライザの構成例を示す第１の図実施の形態２に係るイコライザの構成例を示す第２の図実施の形態２に係るイコライザで構成されるＲＬＣ直列共振回路の等価回路を示す図

以下に、本開示の実施の形態に係るイコライザを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの開示が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るイコライザ１０の構成例を示す第１の図である。イコライザ１０は、図示しない無線通信装置などの電気機器に搭載される基板３０上に構成される回路である。イコライザ１０は、主線路１１と、副線路１２と、第１の調整パターン１３と、第２の調整パターン１４と、スルーホール１７と、を備える。第２の調整パターン１４は、第３の調整パターン１５と、第４の調整パターン１６と、を備える。主線路１１、副線路１２、第１の調整パターン１３、第２の調整パターン１４、およびスルーホール１７は、例えば、マイクロストリップ線路で構成される。

主線路１１は、基板３０上に構成される伝送線路である。なお、図１では省略しているが、基板３０には、実際には図１に示す構成以外の電気部品などが実装されている。主線路１１には、基板３０に実装された電気部品などが接続されている。

副線路１２は、基板３０上において、主線路１１に対して並行に配置される伝送線路である。副線路１２は、主線路１１より短い線路長である。副線路１２は、基板３０上において、主線路１１とともにキャパシタを構成する。

第１の調整パターン１３は、１以上の調整用線路１３１から構成される伝送線路である。第１の調整パターン１３は、基板３０上において、主線路１１に対して並行に配置され、かつ副線路１２の延長線上に配置される。第１の調整パターン１３を構成する調整用線路１３１は、金属リボン、金ワイヤなどの導体２２によって、隣接する調整用線路１３１または副線路１２と接続可能である。図１において、黒い部分が導体２２を示す。以降の図においても同様とする。第１の調整パターン１３は、副線路１２と導体２２で接続されることによって、基板３０上において、主線路１１と、副線路１２および第１の調整パターン１３とによって構成されるキャパシタの容量成分を調整可能である。具体的には、第１の調整パターン１３は、導体２２によって副線路１２に直接的または間接的に接続される調整用線路１３１の数によって、前述のキャパシタの容量成分を調整可能である。副線路１２は、導体２２によって接続される第１の調整パターン１３の調整用線路１３１の数が多くなるほど、主線路１１に対向する線路の長さを実質的に長くすることができるからである。以降の説明において、調整用線路１３１を第１の調整用線路と称することがある。

第２の調整パターン１４は、副線路１２およびスルーホール１７に接続される。第２の調整パターン１４は、複数の調整用線路で構成される伝送線路である。図１の例では、複数の調整用線路には、１以上の調整用線路１５１、および１以上の調整用線路１６１が含まれる。第２の調整パターン１４は、複数の調整用線路のうち２以上の調整用線路において調整用線路間が、金属リボン、金ワイヤなどの導体２２で接続されることによって、基板３０上に構成されるインダクタの誘導成分、および基板３０上に構成される抵抗の抵抗成分を調整可能である。第２の調整パターン１４において、調整用線路間を接続する導体２２同士は、直接接続されないものとする。以降の図においても同様とする。以降の説明において、第２の調整パターン１４を単に調整パターンと称することがある。

なお、図１では、第３の調整パターン１５において、１つの調整用線路のみに符号「１５１」が付与されているが、実際には、第３の調整パターン１５に含まれる調整用線路は、線路長に関わらず全て調整用線路１５１である。同様に、第４の調整パターン１６において、１つの調整用線路のみに符号「１６１」が付与されているが、実際には、第４の調整パターン１６に含まれる調整用線路は、全て調整用線路１６１である。以降の図においても同様とする。以降の説明において、調整用線路１５１，１６１を第２の調整用線路と称することがある。

第３の調整パターン１５は、基板３０上において、１以上の調整用線路１５１から構成される伝送線路である。調整用線路１５１は、金属リボン、金ワイヤなどの導体２２によって、隣接する調整用線路１５１、副線路１２、第４の調整パターン１６の調整用線路１６１などと接続可能である。第３の調整パターン１５は、副線路１２と第４の調整パターン１６との間で接続される調整用線路１５１の数および配列によって、基板３０上に構成されるインダクタの誘導成分を調整可能である。また、第３の調整パターン１５は、副線路１２と第４の調整パターン１６との間で接続される調整用線路１５１の数によって、第４の調整パターン１６とともに、基板３０上に構成される抵抗の抵抗成分を調整可能である。

第４の調整パターン１６は、基板３０上において、１以上の調整用線路１６１から構成される伝送線路である。調整用線路１６１は、金属リボン、金ワイヤなどの導体２２によって、隣接する調整用線路１６１、第３の調整パターン１５の調整用線路１５１、スルーホール１７などと接続可能である。第４の調整パターン１６は、第３の調整パターン１５とスルーホール１７との間で接続される調整用線路１６１の数によって、第３の調整パターン１５とともに、基板３０上に構成される抵抗の抵抗成分を調整可能である。実際には、第４の調整パターン１６は分割抵抗であり、個々の調整用線路１６１は抵抗として機能している。

イコライザ１０では、基板３０上において、主線路１１、副線路１２、および第１の調整パターン１３によって構成されるキャパシタと、第２の調整パターン１４によって構成されるインダクタおよび抵抗とから、ＲＬＣ直列共振回路が構成される。

スルーホール１７は、図１に示す基板３０の面を表面とした場合に、基板３０の表面の線路と基板３０の裏面とを接続する。スルーホール１７は、基板３０の裏面が接地されているので、前述のＲＬＣ直列共振回路において接地電極になる。

なお、図１では、副線路１２と第１の調整パターン１３との間の導体２２、副線路１２と第３の調整パターン１５との間の導体２２、第３の調整パターン１５と第４の調整パターン１６との間の導体２２、および第４の調整パターン１６とスルーホール１７との間の導体２２について、各構成の範囲を示す点線によって途切れているように見える場合があるが、実際には、導体２２によって接続されているものとする。以降の図においても同様とする。

このように、イコライザ１０は、副線路１２、第１の調整パターン１３、第２の調整パターン１４、およびスルーホール１７が電気的に接続されることによって、ＲＬＣ直列共振回路として動作する。また、イコライザ１０は、第１の調整パターン１３および第２の調整パターン１４において、金属リボン、金ワイヤなどの導体２２によって接続する各調整用線路の数および配列を調整することによって、キャパシタの容量成分、インダクタの誘導成分、および抵抗の抵抗成分をそれぞれ変化させ、ＲＬＣ直列共振回路において所望の共振周波数および減衰量を得ることができる。

図２は、実施の形態１に係るイコライザ１０で構成されるＲＬＣ直列共振回路の等価回路を示す図である。イコライザ１０は、図２に示すように、可変容量成分３１、可変誘導成分３２、および可変抵抗成分３３を持つＲＬＣ直列共振回路として動作する。イコライザ１０では、スルーホール１７が、ＲＬＣ直列共振回路の接地３４として機能する。

図３は、実施の形態１に係るイコライザ１０においてＲＬＣ直列共振回路の共振周波数ｆ_０を変化させた状態を示す図である。図４は、実施の形態１に係るイコライザ１０においてＲＬＣ直列共振回路の減衰量α_０を変化させた状態を示す図である。一般的に、ＲＬＣ直列共振回路において、共振周波数ｆ_０は式（１）のように表すことができ、減衰量α_０は式（２）のように表すことができる。

共振周波数ｆ_０＝１／２π√（ＬＣ） …（１）
減衰量α_０＝Ｒ／２Ｌ …（２）

式（１）および式（２）において、Ｃは基板３０上に構成されるキャパシタの容量成分を示し、Ｌは基板３０上に構成されるインダクタの誘導成分を示し、Ｒは基板３０上に構成される抵抗の抵抗成分を示す。なお、√（ＬＣ）はＬＣの平方根を示す。

イコライザ１０は、式（１）に示すように、ＬおよびＣ、すなわちＲＬＣ直列共振回路において、インダクタの誘導成分およびキャパシタの容量成分のうち少なくとも一方を変化させることで、共振周波数ｆ_０を、共振周波数ｆ_１，ｆ_２のように変化させることができる。イコライザ１０は、ＲＬＣ直列共振回路において、インダクタの誘導成分およびキャパシタの容量成分を変化させることで、柔軟な共振周波数の特性を得ることができる。同様に、イコライザ１０は、式（２）に示すように、ＲおよびＬ、すなわちＲＬＣ直列共振回路において、抵抗の抵抗成分およびインダクタの誘導成分のうち少なくとも一方を変化させることで、減衰量α_０を、減衰量α_１，α_２，α_３のように変化させることができる。イコライザ１０は、ＲＬＣ直列共振回路において、抵抗の抵抗成分およびインダクタの誘導成分を変化させることで、柔軟な減衰量の特性を得ることができる。

実際には、ユーザ、例えば、基板３０の設計者などが、ＲＬＣ直列共振回路において所望の共振周波数ｆ_０および減衰量α_０の特性が得られるように、イコライザ１０の第１の調整パターン１３および第２の調整パターン１４を調整して、インダクタの誘導成分、キャパシタの容量成分、および抵抗の抵抗成分の各成分を設定する。

なお、図１に示すイコライザ１０は、一例であって、これに限定されない。第１の調整パターン１３および第２の調整パターン１４については、様々なパターンレイアウトにすることが可能である。図５は、実施の形態１に係るイコライザ１０の構成例を示す第２の図である。イコライザ１０は、第３の調整パターン１５において、接続する調整用線路１５１の数を変更することで、基板３０上に構成されるインダクタの誘導成分および基板３０上に構成される抵抗の抵抗成分を調整可能である。接続される調整用線路１５１の数が多くなるほど、ＲＬＣ直列共振回路において、抵抗の抵抗成分が大きくなる。

図６は、実施の形態１に係るイコライザ１０の構成例を示す第３の図である。イコライザ１０は、第３の調整パターン１５において、副線路１２と第４の調整パターン１６との間の線路を並列に接続するようにしてもよい。図示は省略するが、イコライザ１０は、第３の調整パターン１５において、副線路１２と第４の調整パターン１６との間の線路を３並列以上で接続するようにしてもよい。

図７は、実施の形態１に係るイコライザ１０の構成例を示す第４の図である。図８は、実施の形態１に係るイコライザ１０の構成例を示す第５の図である。イコライザ１０は、第３の調整パターン１５において、副線路１２と第４の調整パターン１６との間を結ぶ線路に、電流の経路としては行き止まりになる調整用線路１５１を接続するようにしてもよい。

図９は、実施の形態１に係るイコライザ１０の構成例を示す第６の図である。イコライザ１０は、第４の調整パターン１６において、導線１６２などを用いて導体２２間を接続し、導体２２間の調整用線路１６１を経由しない線路にするようにしてもよい。この場合、第４の調整パターン１６は、図１などと比較して、基板３０上に構成される抵抗の抵抗成分を小さくすることができる。なお、図９に示す導線１６２の形状は一例であって、導線１６２は直線状の形状であってもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、イコライザ１０は、ユーザが副線路１２に接続される第１の調整パターン１３の調整用線路１３１を調整することによって、基板３０上に構成されるキャパシタの容量成分を所望の値に設定できる。また、イコライザ１０は、ユーザが副線路１２およびスルーホール１７との間で接続される第２の調整パターン１４の調整用線路１５１，１６１を調整することによって、基板３０上に構成されるインダクタの誘導成分および基板３０上に構成される抵抗の抵抗成分を所望の値に設定できる。これにより、ユーザは、イコライザ１０において、基板３０上に構成されるＲＬＣ直列共振回路の共振周波数および減衰量を容易に調整できる。ユーザは、イコライザ１０において、第１の調整パターン１３および第２の調整パターン１４を調整することによって、設計完了後に共振周波数、損失量などの電気特性を容易に変更することができる。

また、イコライザ１０は、ユーザが第１の調整パターン１３および第２の調整パターン１４を調整することによって、同じ基板３０を用いつつ、適用可能な周波数帯域を拡大することができる。

実施の形態２．
実施の形態２では、イコライザにおいて基板３０上に構成されるＲＬＣ直列共振回路のキャパシタを、チップ部品で構成する場合について説明する。

図１０は、実施の形態２に係るイコライザ１０ａの構成例を示す第１の図である。イコライザ１０ａは、図示しない無線通信装置などの電気機器に搭載される基板３０上に構成される回路である。イコライザ１０ａは、主線路１１と、側面電極型チップキャパシタ１８と、第２の調整パターン１４と、スルーホール１７と、を備える。

側面電極型チップキャパシタ１８は、主線路１１と、第２の調整パターン１４を構成する調整用線路１５１との間に配置され、主線路１１と第２の調整パターン１４とを直接接続するチップ部品である。側面電極型チップキャパシタ１８は、基板３０に実装される。側面電極型チップキャパシタ１８は、はんだ１９によって一端が主線路１１に接続され、はんだ１９によって他端が第３の調整パターン１５の調整用線路１５１に接続される。なお、はんだ１９は一例であって、導電性接着剤など、側面電極型チップキャパシタ１８を固定しつつ、側面電極型チップキャパシタ１８の電極と主線路１１または調整用線路１５１との間を導通できるものであれば他のものを用いてもよい。

このように、イコライザ１０ａは、実施の形態１のイコライザ１０のように、副線路１２および第１の調整パターン１３によってキャパシタの容量成分を調整する必要がない。そのため、イコライザ１０ａは、ＲＬＣ直列共振回路のキャパシタをチップ部品で構成することで、実施の形態１のイコライザ１０と比較して、サイズを小型化することができる。また、イコライザ１０ａは、実施の形態１のイコライザ１０と比較して、キャパシタの容量値を幅広くとることができる。

図１１は、実施の形態２に係るイコライザ１０ｂの構成例を示す第２の図である。イコライザ１０ｂは、図示しない無線通信装置などの電気機器に搭載される基板３０上に構成される回路である。イコライザ１０ｂは、主線路１１と、表面電極型チップキャパシタ２０と、ワイヤ２１と、第２の調整パターン１４と、スルーホール１７と、を備える。

表面電極型チップキャパシタ２０は、主線路１１に配置されるチップ部品である。表面電極型チップキャパシタ２０は、基板３０に実装される。表面電極型チップキャパシタ２０は、はんだ１９によって主線路１１に接続される。表面電極型チップキャパシタ２０と第３の調整パターン１５の調整用線路１５１との間は導体であるワイヤ２１によって接続される。すなわち、イコライザ１０ｂにおいて、表面電極型チップキャパシタ２０は、主線路１１と第２の調整パターン１４を構成する第３の調整パターン１５の調整用線路１５１とを、導体であるワイヤ２１とともに接続する。なお、表面電極型チップキャパシタ２０については、主線路１１ではなく、第３の調整パターン１５の調整用線路１５１に配置されてもよい。

この場合においても、イコライザ１０ｂは、実施の形態１のイコライザ１０のように、副線路１２および第１の調整パターン１３によってキャパシタの容量成分を調整する必要がない。そのため、イコライザ１０ｂは、ＲＬＣ直列共振回路のキャパシタをチップ部品で構成することで、実施の形態１のイコライザ１０と比較して、サイズを小型化することができる。また、イコライザ１０ｂは、実施の形態１のイコライザ１０と比較して、キャパシタの容量値を幅広くとることができる。

図１２は、実施の形態２に係るイコライザ１０ａ，１０ｂで構成されるＲＬＣ直列共振回路の等価回路を示す図である。イコライザ１０ａ，１０ｂは、図１２に示すように、容量成分３５、可変誘導成分３２、および可変抵抗成分３３を持つＲＬＣ直列共振回路として動作する。イコライザ１０ａ，１０ｂでは、スルーホール１７が、ＲＬＣ直列共振回路の接地３４として機能する。

図示は省略するが、図１０に示すイコライザ１０ａ、および図１１に示すイコライザ１０ｂにおいても、第２の調整パターン１４の部分は、実施の形態１のイコライザ１０と同様、図５から図９に示すように様々なパターンレイアウトにすることが可能である。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０，１０ａ，１０ｂイコライザ、１１主線路、１２副線路、１３第１の調整パターン、１４第２の調整パターン、１５第３の調整パターン、１６第４の調整パターン、１７スルーホール、１８側面電極型チップキャパシタ、１９はんだ、２０表面電極型チップキャパシタ、２１ワイヤ、２２導体、３０基板、３１可変容量成分、３２可変誘導成分、３３可変抵抗成分、３４接地、３５容量成分、１３１，１５１，１６１調整用線路、１６２導線。

Claims

基板上に構成されるイコライザであって、
主線路と、
前記主線路より短い線路長であって、前記基板上において前記主線路とともにキャパシタを構成する副線路と、
１以上の第１の調整用線路で構成され、前記副線路と導体で接続されることによって前記キャパシタの容量成分を調整可能な第１の調整パターンと、
複数の第２の調整用線路で構成され、前記複数の第２の調整用線路のうち２以上の第２の調整用線路において第２の調整用線路間が導体で接続されることによって、前記基板上に構成されるインダクタの誘導成分、および前記基板上に構成される抵抗の抵抗成分を調整可能な、前記副線路に接続される第２の調整パターンと、
を備えることを特徴とするイコライザ。
基板上に構成されるイコライザであって、
主線路と、
複数の調整用線路で構成され、前記複数の調整用線路のうち２以上の調整用線路において調整用線路間が導体で接続されることによって、前記基板上に構成されるインダクタの誘導成分および前記基板上に構成される抵抗の抵抗成分を調整可能な調整パターンと、
前記基板に実装されるチップ部品であって、前記主線路と前記調整パターンを構成する調整用線路とを直接または導体とともに接続するキャパシタと、
を備えることを特徴とするイコライザ。