JP2021150906A - Coupling circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ギガヘルツクラス以上の高周波信号を扱う光信号伝送用回路において、発光素子または受光素子に使用される直流電流と高周波の交流電流を結合した結合回路に関する。特に、発光素子に印加する必要のある直流電流と高周波の交流電流の各々を回路基板パターン等の導電体と、必要な場合には抵抗や導電体により形成された素子をさらに加えた簡素な構成で結合回路を提供するための技術に関する。 The present invention relates to a coupling circuit that combines a direct current used in a light emitting element or a light receiving element and a high frequency alternating current in an optical signal transmission circuit that handles high frequency signals of the gigahertz class or higher. In particular, a simple configuration in which each of the direct current and high-frequency alternating current that need to be applied to the light emitting element is further added with a conductor such as a circuit board pattern and, if necessary, an element formed of a resistor or a conductor. Concerning techniques for providing coupling circuits in.
ギガヘルツクラス以上の高周波電気信号を良好な光信号に変換するためには、レーザ等の発光素子に対し、適切なバイアス電流としての直流電流を印加して一定出力で発光させた上で、高周波交流電流を重畳させて光の強弱を生み出した光信号を生成する必要がある。 In order to convert a high-frequency electric signal of Gigahertz class or higher into a good optical signal, a DC current as an appropriate bias current is applied to a light emitting element such as a laser to emit light at a constant output, and then high-frequency AC is emitted. It is necessary to superimpose electric currents to generate an optical signal that produces the intensity of light.
このためには、一般的にバイアスティー(Bias―Tee)と呼ばれる、直流成分と交流成分の結合回路が用いられる。一般的にはバイアスティーは多くのインダクタおよびキャパシタで構成されており、コストが高く、体積も大きくなる傾向がある。 For this purpose, a coupling circuit of a DC component and an AC component, which is generally called a bias tea (Bias-Tee), is used. Bias tees are generally composed of many inductors and capacitors, which tend to be costly and bulky.
例えば、特許文献1では、バイアスティー内のハイパスフィルタに必要となるインダクタについて、高域用コイルと中域用コイルのみを使用して低域用コイルを削減した。その代り低域に関しては、新たにローパスフィルタ回路を構成することで、低域成分に応じたバイアスが被駆動素子へ印加される構成を備える。
For example, in
上記特許文献1によれば、ハイパスフィルタに用いるインダクタを削減できるが、高域用と中域用のインダクタは残ってしまい、また低域に関しては、新たにオペアンプ等を含む検出回路が必要となり、回路が大型化し、コストが上昇するという課題があった。
According to the above-mentioned
本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、インダクタやキャパシタを必要とせず、回路基板上に設けた曲げ半径の小さい蛇行部を有することで小型化した伝送路パターン等の導電体と終端抵抗のみで良好に直流電流と高周波交流電流を結合することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art. An object of the present invention is that an inductor or a capacitor is not required, and a tortuous portion having a small bending radius provided on a circuit board is provided, so that a small conductor such as a transmission path pattern and a terminating resistor are sufficient for a good direct current. To combine high frequency alternating current with.
本発明の態様に係る結合回路は、あらかじめ定められた間隔で第1の導電体と第2の導電体とが並走し、並走する前記第1の導電体と前記第2の導電体が蛇行する蛇行部を有する並走部と、前記第1の導電体で伝送される電気信号のグランドを形成する第3の導電体と、前記第2の導電体で伝送される電気信号のグランドを形成する、前記第3の導電体と接続される第4の導電体と、を含み、前記並走部において前記第1の導電体と前記第2の導電体の間で電気信号が透過する結合回路において、前記並走部において、前記第1の導電体で伝送される第1の電気信号は前記第1の導電体の伝送方向と同じ方向に前記第2の導電体に透過し、前記第2の導電体には前記第1の電気信号とは異なる周波数を有する第2の電気信号が印加されることが好ましい。 In the coupling circuit according to the aspect of the present invention, the first conductor and the second conductor run in parallel at predetermined intervals, and the first conductor and the second conductor running in parallel run in parallel. A parallel running portion having a meandering portion, a third conductor forming a ground for an electric signal transmitted by the first conductor, and a ground for an electric signal transmitted by the second conductor. A bond that includes a fourth conductor that is connected to the third conductor and that an electric signal is transmitted between the first conductor and the second conductor in the parallel running portion. In the circuit, in the parallel running portion, the first electric signal transmitted by the first conductor is transmitted to the second conductor in the same direction as the transmission direction of the first conductor, and the second conductor is transmitted. It is preferable that a second electric signal having a frequency different from that of the first electric signal is applied to the second conductor.
前記並走部における前記蛇行部の曲げ半径は、前記第1の導電体の一端部から入力された前記第1の電気信号が前記第1の導電体の終端部から前記一端部に反射される場合の反射量があらかじめ定められた値を超えない範囲の曲げ半径であることが好ましい。 With respect to the bending radius of the meandering portion in the parallel running portion, the first electric signal input from one end portion of the first conductor is reflected from the terminal portion of the first conductor to the one end portion. It is preferable that the bending radius is in a range in which the amount of reflection in the case does not exceed a predetermined value.
前記並走部の前記第1の導電体と前記第2の導電体との間隔は、あらかじめ定められた結合ピーク周波数に対して、前記並走部の長さが短くなるように設定され、前記結合ピーク周波数は前記第1の導電体と前記第2の導電体との間で透過する前記第1の電気信号の振幅の減衰が最も小さい周波数であることが好ましい。 The distance between the first conductor and the second conductor of the parallel running portion is set so that the length of the parallel running portion is shorter than the predetermined coupling peak frequency. The coupling peak frequency is preferably the frequency at which the attenuation of the amplitude of the first electric signal transmitted between the first conductor and the second conductor is the smallest.
前記第1の電気信号が印加される前記第1の導電体の一端部とは反対側に位置する前記第1の導電体の終端部には、前記第1の導電体と前記第3の導電体とで形成される特性インピーダンスの値の±20%以内の値を有する終端抵抗が、前記終端部と前記第3の導電体との間に接続されることが好ましい。 The first conductor and the third conductor are located at the end of the first conductor located on the side opposite to one end of the first conductor to which the first electric signal is applied. It is preferable that a terminating resistor having a value within ± 20% of the value of the characteristic impedance formed by the body is connected between the terminating portion and the third conductor.
前記第1の電気信号が印加される前記第1の導電体の一端部とは反対側に位置する前記第1の導電体の終端部には、前記第1の導電体と前記第3の導電体とで形成される特性インピーダンスの値の±20%以内の値を有するインダクタが、前記終端部と前記第3の導電体との間に接続されることが好ましい。 The first conductor and the third conductor are located at the end of the first conductor located on the side opposite to one end of the first conductor to which the first electric signal is applied. It is preferable that an inductor having a value within ± 20% of the value of the characteristic impedance formed by the body is connected between the terminal portion and the third conductor.
前記第1の導電体と前記第2の導電体の前記並走部が短くなるほど、前記第1の電気信号の結合ピーク周波数は高くなり、前記結合ピーク周波数は前記第1の導電体と前記第2の導電体との間で透過する前記第1の電気信号の振幅の減衰が最も小さい周波数であることが好ましい。 The shorter the parallel portion of the first conductor and the second conductor, the higher the coupling peak frequency of the first electric signal, and the coupling peak frequency of the first conductor and the first conductor. It is preferable that the frequency at which the amplitude attenuation of the first electric signal transmitted between the two conductors is the smallest is the smallest.
前記第1の導電体と前記第2の導電体の前記並走部における前記第1の導電体と前記第2の導電体との間隔が狭くなるほど、前記第1の電気信号の結合ピーク周波数は低くなり、前記結合ピーク周波数は第1の導電体と第2の導電体との間で透過する前記第1の電気信号の振幅の減衰が最も小さい周波数であることが好ましい。 The narrower the distance between the first conductor and the second conductor in the parallel running portion of the first conductor and the second conductor, the closer the coupling peak frequency of the first electric signal becomes. It is preferable that the coupling peak frequency becomes low and the attenuation of the amplitude of the first electric signal transmitted between the first conductor and the second conductor is the smallest.
本発明の態様に係る結合回路は、回路基板をさらに含み、前記第1の導電体および前記第2の導電体は、前記回路基板の表面に構成される配線であり、前記第3の導電体および前記第4の導電体は、前記回路基板の裏面に構成されるグランドであることが好ましい。 The coupling circuit according to the aspect of the present invention further includes a circuit board, and the first conductor and the second conductor are wirings formed on the surface of the circuit board, and the third conductor is the third conductor. The fourth conductor is preferably a ground formed on the back surface of the circuit board.
前記第2の電気信号が入力される前記第2の導電体の入力部に前記第2の導電体をらせん状にしたインダクタを形成し、前記第1の電気信号の周波数における当該インダクタのインピーダンスは、前記第2の導電体と前記第4の導電体とで形成される特性インピーダンスの±20%以内であることが好ましい。 An inductor in which the second conductor is spirally formed is formed at an input portion of the second conductor into which the second electric signal is input, and the impedance of the inductor at the frequency of the first electric signal is It is preferable that the characteristic impedance formed by the second conductor and the fourth conductor is within ± 20%.
前記第1の導電体の一端部をポート1とし、前記第1の導電体の終端部をポート2とし、前記第2の導電体の一端部をポート3とし、前記第2の導電体の終端部をポート4とすると、前記ポート1に入力された前記第1の電気信号は前記ポート4から出力され、前記第2の電気信号は前記ポートから前記ポート4に出力され、前記ポート1、前記ポート3および前記ポート4に外部の装置と前記第1の電気信号および前記第2の電気信号の送受信をするためのコネクタをそれぞれ実装することが好ましい。
One end of the first conductor is
本発明によれば、インダクタ、キャパシタ、オペアンプ等の実装部品を削減できるので、部品コストおよび実装コストを削減できるだけではなく、回路パターンの並走部の曲げ半径を1mm程度まで小さくできるので、装置を大幅に小型化することが可能となる。また本発明によれば、回路パターンによってインダクタを形成するだけで、低い電源インピーダンスを持つ装置にも対応することが可能になる。 According to the present invention, the number of mounting components such as inductors, capacitors, and operational amplifiers can be reduced, so that not only the component cost and mounting cost can be reduced, but also the bending radius of the parallel running portion of the circuit pattern can be reduced to about 1 mm. It is possible to significantly reduce the size. Further, according to the present invention, it is possible to cope with a device having a low power supply impedance only by forming an inductor according to a circuit pattern.
(回路基板に形成された結合回路の特徴の概要)
本実施形態の結合回路1000の構成としては、図1Aに示す回路基板300上に並走して設けられた2本の銅箔パターン(銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200))、回路基板300の裏面にプレーンとして設けられるグランド500を含む。さらに、結合回路1000のポート2(320)に実装された終端抵抗(図示せず)またはインダクタを基本構成とする。ただし、ポート2(320)に終端抵抗を実装しない構成を基本構成とすることもできる。また、以下の本実施形態の説明ではポート4(340)に接続される発光素子(図示せず)を駆動する結合回路の一例について詳細に記述する。ポート2(320)およびポート4(340)については以下に説明する。
(Outline of the characteristics of the coupling circuit formed on the circuit board)
As the configuration of the
ポート1(310)は、銅箔パターン1(100)における高周波交流信号の入力部である。基本的には特性インピーダンスが50Ωの同軸ケーブル等の伝送路が接続される。当該伝送路によって銅箔パターン1(100)に供給される高周波交流信号が伝送される。 The port 1 (310) is an input unit for a high-frequency AC signal in the copper foil pattern 1 (100). Basically, a transmission line such as a coaxial cable having a characteristic impedance of 50Ω is connected. The high frequency AC signal supplied to the copper foil pattern 1 (100) is transmitted by the transmission line.
ポート2(320)は、銅箔パターン1(100)の終端部である。終端部と回路基板300の裏面に設けられるグランド500との間に50Ωの終端抵抗が実装される場合と実装されない場合がある。図1Aでは基本作用を説明するために、終端抵抗が実装される場合を数値で図示する。
Port 2 (320) is the end of copper foil pattern 1 (100). A terminating resistor of 50Ω may or may not be mounted between the terminating portion and the
ポート3(330)は、銅箔パターン2(200)における、発光素子に供給されるバイアス電流等の直流信号の入力部である。ポート3(330)には基本的には後述する低出力インピーダンスの電源装置等(図示せず)が接続される。図1Aでは基本作用を説明するために、出力インピーダンスが50Ωの装置(図示せず)が接続される場合を図示する。 The port 3 (330) is an input unit for a DC signal such as a bias current supplied to the light emitting element in the copper foil pattern 2 (200). A power supply device or the like (not shown) having a low output impedance, which will be described later, is basically connected to the port 3 (330). In FIG. 1A, in order to explain the basic operation, a case where a device (not shown) having an output impedance of 50Ω is connected is illustrated.
ポート4(340)は、ポート3(330)から入力された直流信号に、銅箔パターン1(100)から銅箔パターン2(200)に透過した高周波交流信号が重畳されて出力される銅箔パターン2(200)における出力部である。ポート4(340)は、発光素子等の被駆動デバイスが接続されるポートである。 The port 4 (340) is a copper foil in which a high-frequency AC signal transmitted from the copper foil pattern 1 (100) to the copper foil pattern 2 (200) is superimposed on the DC signal input from the port 3 (330) and output. This is the output unit in pattern 2 (200). Port 4 (340) is a port to which a driven device such as a light emitting element is connected.
並走部350は、銅箔パターン1(100)と銅箔パターン2(200)があらかじめ定められた距離で並走する区間である。並走部350において、ポート1(310)から銅箔パターン1(100)に入力された高周波交流信号が、銅箔パターン2(200)に透過する。高周波交流信号がポート1(310)からポート2(320)に向かう方向と同一の方向である、ポート3(330)からポート4(340)に向かう方向に当該高周波交流信号が次第に透過する。この透過は、銅箔パターン1(100)から銅箔パターン2(200)へ交流信号成分が結合する現象を利用している。
The
最も効率的に結合する周波数は、並走部350の長さ、並走部350における銅箔パターン1(100)と銅箔パターン2(200)との間隔、および、回路基板300内外の伝送路の特性インピーダンス等のパラメータによって変化する。以下、並走部350の長さを結合伝送路長、並走部350における銅箔パターン1(100)と銅箔パターン2(200)との間隔を結合伝送路間隔と称する場合がある。
The frequencies that are most efficiently coupled are the length of the
図1Bは、ポート1(310)に高周波交流信号を入力した場合に、ポート1(310)からポート4(340)に透過した透過信号と、ポート1(310)からポート1(310)に反射した反射信号の周波数特性を示す。図1Bの例では、7.2GHz付近において最も効率的に結合し、透過信号の振幅の減衰が最も小さくなる様子を示している。以下、銅箔パターン1(100)と銅箔パターン2(200)との間で透過する高周波交流信号の振幅の減衰が最も小さい周波数を結合ピーク周波数と称する。 FIG. 1B shows a transmitted signal transmitted from port 1 (310) to port 4 (340) and reflected from port 1 (310) to port 1 (310) when a high-frequency AC signal is input to port 1 (310). The frequency characteristics of the reflected signal are shown. In the example of FIG. 1B, the coupling is most efficient at around 7.2 GHz, and the attenuation of the amplitude of the transmitted signal is the smallest. Hereinafter, the frequency at which the amplitude attenuation of the high-frequency AC signal transmitted between the copper foil pattern 1 (100) and the copper foil pattern 2 (200) is the smallest is referred to as a coupling peak frequency.
上述したように、結合ピーク周波数は、結合伝送路間隔および結合伝送路長を含むパラメータを変化させることによって、任意に選択可能である。これらの構成及び作用によれば、別途インダクタやキャパシタを設けなくとも回路パターンと終端抵抗のみでバイアスティーの機能を実現できることが分かる。 As described above, the coupling peak frequency can be arbitrarily selected by changing the parameters including the coupling transmission line spacing and the coupling transmission line length. According to these configurations and operations, it can be seen that the bias tee function can be realized only by the circuit pattern and the terminating resistor without separately providing an inductor or a capacitor.
(結合回路の具体的仕様)
図2Aは、結合回路のパラメータの一部を示す図である。Lは結合伝送路長であり、図2Aでは銅箔パターン1(100)と銅箔パターン2(200)の長さに対応する。gapは結合伝送路間隔であり、図2Aでは銅箔パターン1(100)と銅箔パターン2(200)との間隔に対応する。Wは伝送路幅であり、図2Aでは銅箔パターン1(100)と銅箔パターン2(200)の幅に対応する。図2Aでは銅箔パターン1(100)と銅箔パターン2(200)の幅は同一である。tは回路基板の厚みである。表1に図2Aの結合回路のパラメータの具体的な値を示す。
(Specific specifications of the coupling circuit)
FIG. 2A is a diagram showing a part of the parameters of the coupling circuit. L is the combined transmission line length, and corresponds to the lengths of the copper foil pattern 1 (100) and the copper foil pattern 2 (200) in FIG. 2A. Gap is a coupled transmission line spacing, and corresponds to the spacing between the copper foil pattern 1 (100) and the copper foil pattern 2 (200) in FIG. 2A. W is the width of the transmission line, and corresponds to the width of the copper foil pattern 1 (100) and the copper foil pattern 2 (200) in FIG. 2A. In FIG. 2A, the widths of the copper foil pattern 1 (100) and the copper foil pattern 2 (200) are the same. t is the thickness of the circuit board. Table 1 shows specific values of the parameters of the coupling circuit of FIG. 2A.
図2Bは、表1のパラメータ値を有する図2Aの結合回路において、結合伝送路間隔を変化させた時の、結合ピーク周波数の変化を示した図である。図2Bの横軸は結合伝送路間隔[mm]を示し、図2Bの縦軸は結合ピーク周波数[GHz]を示す。図2Bにおいて、結合伝送路間隔を2mmからに0.2mm変化させた場合には、結合ピーク周波数が約12GHzから約6GHzに変化する。すなわち、結合伝送路間隔が狭くなるにつれて結合ピーク周波数は低くなる。 FIG. 2B is a diagram showing a change in the coupling peak frequency when the coupling transmission line spacing is changed in the coupling circuit of FIG. 2A having the parameter values of Table 1. The horizontal axis of FIG. 2B indicates the coupling transmission line spacing [mm], and the vertical axis of FIG. 2B indicates the coupling peak frequency [GHz]. In FIG. 2B, when the coupling transmission line spacing is changed from 2 mm to 0.2 mm, the coupling peak frequency changes from about 12 GHz to about 6 GHz. That is, the coupling peak frequency decreases as the coupling transmission line spacing becomes narrower.
図2Cは、図2Bの結合伝送路間隔が0.7mmの場合における、ポート1(310)に高周波交流信号を入力した場合に、ポート1(310)からポート4(340)に透過した透過信号の周波数特性を示す。また、図2Cはポート1(310)からポート1(310)に反射した反射信号の周波数特性も示す。図2Cの横軸は周波数[GHz]を示し、縦軸は透過信号および反射信号の振幅[dB]を示す。反射信号は約−20dB以下に低減されているので、透過信号に対する影響が小さい様子が示されている。図2Cの例では、7.0GHz付近に結合ピーク周波数が存在し、結合ピーク周波数が極大値であることを示している。 FIG. 2C shows a transmitted signal transmitted from port 1 (310) to port 4 (340) when a high-frequency AC signal is input to port 1 (310) when the combined transmission line spacing of FIG. 2B is 0.7 mm. Shows the frequency characteristics of. FIG. 2C also shows the frequency characteristics of the reflected signal reflected from port 1 (310) to port 1 (310). The horizontal axis of FIG. 2C indicates the frequency [GHz], and the vertical axis indicates the amplitude [dB] of the transmitted signal and the reflected signal. Since the reflected signal is reduced to about -20 dB or less, it is shown that the influence on the transmitted signal is small. In the example of FIG. 2C, the coupling peak frequency exists in the vicinity of 7.0 GHz, indicating that the coupling peak frequency is the maximum value.
図2Dは、図2Bの結合伝送路間隔が1.0mmの場合における、ポート1(310)に高周波交流信号を入力した場合に、ポート1(310)からポート4(340)に透過した透過信号の周波数特性を示す。また、図2Dはポート1(310)からポート1(310)に反射した反射信号の周波数特性を示す。図2Dの横軸は周波数[GHz]を示し、縦軸は透過信号および反射信号の振幅[dB]を示す。反射信号は約−20dB以下に低減されているので、透過信号に対する影響が小さい様子が示されている。図2Dの例では、7.8GHz付近に結合ピーク周波数が存在し、結合ピーク周波数が極大値であることを示している。 FIG. 2D shows a transmitted signal transmitted from port 1 (310) to port 4 (340) when a high-frequency AC signal is input to port 1 (310) when the combined transmission line spacing of FIG. 2B is 1.0 mm. Shows the frequency characteristics of. Further, FIG. 2D shows the frequency characteristics of the reflected signal reflected from the port 1 (310) to the port 1 (310). The horizontal axis of FIG. 2D indicates the frequency [GHz], and the vertical axis indicates the amplitude [dB] of the transmitted signal and the reflected signal. Since the reflected signal is reduced to about -20 dB or less, it is shown that the influence on the transmitted signal is small. In the example of FIG. 2D, the coupling peak frequency exists in the vicinity of 7.8 GHz, indicating that the coupling peak frequency is the maximum value.
図2Eは、図2Bの結合伝送路間隔が2.0mmの場合における、ポート1(310)に高周波交流信号を入力した場合に、ポート1(310)からポート4(340)に透過した透過信号の周波数特性を示す。また、図2Eはポート1(310)からポート1(310)に反射した反射信号の周波数特性を示す。図2Eの横軸は周波数[GHz]を示し、縦軸は透過信号および反射信号の振幅[dB]を示す。反射信号は約−20dB以下に低減されているので、透過信号に対する影響が小さい様子が示されている。図2Eの例では、12.0GHz付近に結合ピーク周波数が存在し、結合ピーク周波数が極大値であることを示している。 FIG. 2E shows a transmitted signal transmitted from port 1 (310) to port 4 (340) when a high-frequency AC signal is input to port 1 (310) when the combined transmission line spacing of FIG. 2B is 2.0 mm. Shows the frequency characteristics of. Further, FIG. 2E shows the frequency characteristics of the reflected signal reflected from the port 1 (310) to the port 1 (310). The horizontal axis of FIG. 2E indicates the frequency [GHz], and the vertical axis indicates the amplitude [dB] of the transmitted signal and the reflected signal. Since the reflected signal is reduced to about -20 dB or less, it is shown that the influence on the transmitted signal is small. In the example of FIG. 2E, the coupling peak frequency exists in the vicinity of 12.0 GHz, indicating that the coupled peak frequency is the maximum value.
図2Fは、表1のパラメータ値を有する図2Aの結合回路において、結合伝送路長を変化させた時の、結合ピーク周波数の変化を示した図である。図2Fの横軸は結合伝送路長[mm]を示し、図2Fの縦軸は結合ピーク周波数[GHz]を示す。図2Fにおいて、結合伝送路長を約175mmから約25mmに変化させた場合には、結合ピーク周波数は約5GHzから約43GHzに変化する。すなわち、結合伝送路長が短くなるほど、結合ピーク周波数は高くなる。 FIG. 2F is a diagram showing a change in the coupling peak frequency when the coupling transmission path length is changed in the coupling circuit of FIG. 2A having the parameter values of Table 1. The horizontal axis of FIG. 2F indicates the coupled transmission line length [mm], and the vertical axis of FIG. 2F indicates the coupled peak frequency [GHz]. In FIG. 2F, when the coupled transmission line length is changed from about 175 mm to about 25 mm, the coupled peak frequency changes from about 5 GHz to about 43 GHz. That is, the shorter the combined transmission line length, the higher the combined peak frequency.
上記構成例によれば、一般的なガラエポ系の10cm程度以内の回路パターンの構成を用いることによって10GHz以上の結合回路が簡素に構成可能となる。 According to the above configuration example, a coupling circuit of 10 GHz or more can be simply configured by using a circuit pattern configuration of a general Gala Epo system within about 10 cm.
(同軸コネクタを実装した結合回路の具体例)
図3A、図4A、図5Aおよび図6Aでは、より実際の使用形態に合わせ、回路基板端に同軸コネクタの実装領域を追加し、第5世代無線通信で使用が見込まれている28GHz帯に向けた構成例を示す。図3A、図4A、図5Aおよび図6Aの回路基板300および結合回路1000のパラメータ値を表2に示す。
(Specific example of a coupling circuit with a coaxial connector mounted)
In FIGS. 3A, 4A, 5A and 6A, a coaxial connector mounting area is added to the end of the circuit board according to the actual usage pattern, and the area is directed toward the 28 GHz band, which is expected to be used in the 5th generation wireless communication. An example of the configuration is shown. Table 2 shows the parameter values of the
(実施例1)
図3Aは、表1のパラメータ値を有する結合回路に同軸コネクタを実装した形態を示す。図3Aの銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200)の特性インピーダンスは約50Ωである。また、ポート1(310)には高周波交流信号を入力するために同軸コネクタ311が実装される。同軸コネクタ311の特性インピーダンスは約50Ωである。同軸コネクタ311には高周波交流信号を伝送する特性インピーダンスが約50Ωの同軸ケーブルが接続される。ポート1の実装領域をエリアA101(360)と称し、エリアA101(360)の詳細を図7Cに示す。図7Cに示されるように、同軸コネクタ311はポート1コネクタ実装領域1(361)およびポート1コネクタ実装領域2(362)にまたがって実装される。銅箔パターン1(100)はポート1コネクタ実装領域1(361)とポート1コネクタ実装領域2(362)との間を回路基板300の端部まで延在する。
(Example 1)
FIG. 3A shows a form in which a coaxial connector is mounted on a coupling circuit having the parameter values in Table 1. The characteristic impedance of the copper foil pattern 1 (100) and the copper foil pattern 2 (200) of FIG. 3A is about 50Ω. Further, a
また、ポート2(320)には高周波交流信号の反射を抑制する等の目的のためにインピーダンスが50Ωの終端抵抗321が実装される。終端抵抗321は銅箔パターン1(100)と、回路基板300の裏面のグランドとの間を接続するように実装される。終端抵抗321が実装される領域の詳細を図7Bに示す。図7Bの終端抵抗実装領域383に終端抵抗321が実装される。図7Bの終端抵抗実装領域383の右側に隣接する銅箔パターン1(100)の終端であるポート2(320)と終端抵抗321が接続される。また、図7Bの終端抵抗実装領域383の左側端部は回路基板300の裏面とスルーホール等を介して接続されている。なお、終端抵抗321のインピーダンスは、銅箔パターン1(100)の特性インピーダンスの値の±20%以内の値を有する。
Further, a terminating
ポート3(330)は直流信号を銅箔パターン2(200)に入力するための直流入力部として機能する。直流信号は出力インピーダンスが低い電源装置が接続されることが一般的であるが、図3Aでは、ポート3に接続される装置の出力インピーダンスを約50Ωと設定した。したがって、銅箔パターン2(200)の特性インピーダンスとマッチングするので、銅箔パターン2(200)に透過する高周波交流信号に対する影響が小さくなる。すなわち、本実施例の場合には、銅箔パターン2(200)に透過した透過信号の周波数変化に対する平坦性が維持される。
The port 3 (330) functions as a DC input unit for inputting a DC signal to the copper foil pattern 2 (200). A power supply device having a low output impedance is generally connected to the DC signal, but in FIG. 3A, the output impedance of the device connected to the
ポート4(340)には高周波交流信号の透過信号と、ポート3(330)に入力された直流信号が重畳された重畳信号を出力するための同軸コネクタ341が実装される。同軸コネクタ341の特性インピーダンスは約50Ωである。同軸コネクタ341には重畳信号を伝送する特性インピーダンスが約50Ωの同軸ケーブルが接続される。同軸ケーブルの他端にはレーザダイオード等の発光素子が接続される。直流信号は発光素子のバイアスレベルを規定するために使用され、透過信号は情報搬送のための搬送信号または情報信号としても使用されることが可能である。ポート4(340)の実装領域はエリアA103(380)の一部に含まれ、エリアA101(360)の詳細は前述したように図7Cに示される。図7Cに示されるように、同軸コネクタ341はポート4コネクタ実装領域1(381)およびポート4コネクタ実装領域2(382)にまたがって実装される。銅箔パターン2(200)はポート4コネクタ実装領域1(381)とポート4コネクタ実装領域2(382)との間を回路基板300の端部まで延在する。
A
なお、図3A、図4A、図5Aおよび図6Aの銅箔パターン1(100)の特性インピーダンス、銅箔パターン2(200)の特性インピーダンスおよび銅箔パターン1(100)と接続される同軸ケーブルの特性インピーダンス間のばらつきは±20%以内である。 The characteristic impedance of the copper foil pattern 1 (100) of FIGS. 3A, 4A, 5A and 6A, the characteristic impedance of the copper foil pattern 2 (200), and the coaxial cable connected to the copper foil pattern 1 (100). The variation between the characteristic impedances is within ± 20%.
さらに、図1Aおよび図2Aの銅箔パターン1(100)の特性インピーダンス、銅箔パターン2(200)の特性インピーダンス、および、銅箔パターン1(100)と接続される伝送路の特性インピーダンス間のばらつきは±20%以内である。 Further, between the characteristic impedance of the copper foil pattern 1 (100) of FIGS. 1A and 2A, the characteristic impedance of the copper foil pattern 2 (200), and the characteristic impedance of the transmission line connected to the copper foil pattern 1 (100). The variation is within ± 20%.
図3Bは、図3Aの結合回路のポート1(310)に高周波交流信号を入力し、ポート3(330)に直流信号を入力し、ポート4(340)から重畳信号を出力した場合の透過信号および反射信号の周波数特性を示した図である。透過信号はポート4(340)において測定した高周波交流信号の透過成分であり、反射信号はポート1(310)において測定した高周波交流信号の反射成分である。図3Bの横軸は周波数[GHz]であり、縦軸は透過信号および反射信号の振幅[dB]である。透過信号の結合ピーク周波数は28.0GHz付近であり、目標とする28.0GHzで最も効率よく透過信号が得られている。また、透過信号は約1dB減衰しているが構造体の最適化および構造体の製造時のばらつきを抑制することで、減衰量は約1dB未満となる。 FIG. 3B shows a transmission signal when a high-frequency AC signal is input to port 1 (310) of the coupling circuit of FIG. 3A, a DC signal is input to port 3 (330), and a superimposed signal is output from port 4 (340). It is a figure which showed the frequency characteristic of a reflected signal. The transmitted signal is a transmitted component of the high-frequency AC signal measured at port 4 (340), and the reflected signal is a reflected component of the high-frequency AC signal measured at port 1 (310). The horizontal axis of FIG. 3B is the frequency [GHz], and the vertical axis is the amplitude [dB] of the transmitted signal and the reflected signal. The combined peak frequency of the transmitted signal is around 28.0 GHz, and the transmitted signal is obtained most efficiently at the target 28.0 GHz. Further, although the transmitted signal is attenuated by about 1 dB, the amount of attenuation is less than about 1 dB by optimizing the structure and suppressing variations in the manufacturing of the structure.
上記構成例によれば、一般的な同軸コネクタをガラエポ系の回路基板に実装した場合であっても、5cm程度以内の回路パターンの構成を用いることによって第5世代無線通信で使用が見込まれている28.0GHz付近での結合回路が簡素に構成可能となる。 According to the above configuration example, even when a general coaxial connector is mounted on a glass epoxy circuit board, it is expected to be used in 5th generation wireless communication by using a circuit pattern configuration within about 5 cm. The coupling circuit near 28.0 GHz can be simply configured.
(実施例2)
図4Aも、表1のパラメータ値を有する結合回路に同軸コネクタを実装した形態を示す。図4Aの銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200)の特性インピーダンスは約50Ωである。また、ポート1(310)、ポート2(320)およびポート4(340)は図3Aと同じ構成である。ポート1(310)には同軸コネクタ311が接続され、ポート2(320)には終端抵抗321が接続され、ポート4(340)には同軸コネクタ341が実装される。説明の重複を避けるために、ポート1(310)、ポート2(320)およびポート4(340)については図3Aの説明を参照されたい。
(Example 2)
FIG. 4A also shows a form in which a coaxial connector is mounted on a coupling circuit having the parameter values in Table 1. The characteristic impedance of the copper foil pattern 1 (100) and the copper foil pattern 2 (200) of FIG. 4A is about 50Ω. Further, port 1 (310), port 2 (320) and port 4 (340) have the same configuration as that in FIG. 3A. A
図3Aの構成と異なるポート3(330)について以下に説明する。ポート3(330)は直流信号を入力するための直流入力部として機能する。直流信号は出力インピーダンスが低い電源装置が接続されることが一般的である。そのために、ポート3(330)に接続される装置の出力インピーダンスを1Ωと低くした構成が図4Aの構成である。この場合には、交流成分に対してインピーダンス不整合を与えることになるので、周波数特性の平坦性が劣化する。周波数特性の平坦性が劣化した様子を図4Bに示す。 Port 3 (330), which is different from the configuration of FIG. 3A, will be described below. Port 3 (330) functions as a DC input unit for inputting a DC signal. A power supply device having a low output impedance is generally connected to a DC signal. Therefore, the configuration shown in FIG. 4A is a configuration in which the output impedance of the device connected to the port 3 (330) is lowered to 1Ω. In this case, impedance mismatch is given to the AC component, so that the flatness of the frequency characteristic deteriorates. FIG. 4B shows how the flatness of the frequency characteristics has deteriorated.
図4Bは、図4Aの結合回路のポート1(310)に高周波交流信号を入力し、ポート3(330)に直流信号を入力し、ポート4(340)から重畳信号を出力した場合の透過信号および反射信号の周波数特性を示した図である。透過信号はポート4(340)において測定した高周波交流信号の透過成分であり、反射信号はポート1(310)において測定した高周波交流信号の反射成分である。図4Bの横軸は周波数[GHz]であり、縦軸は透過信号および反射信号の振幅[dB]である。透過信号の結合ピーク周波数は28.0GHz付近であり、目標とする28.0GHzで最も効率よく透過信号が得られている。また、透過信号は約1dB減衰しているがこれは最適化して約1dB未満とすることができる。図3Bの透過信号と比較すると、約20GHz以下の透過信号と約40GHz以上の透過信号で周波数特性の平坦性が劣化しているが、目標とする28.0GHzの近辺では周波数特性の平坦性が維持されている。 FIG. 4B shows a transmission signal when a high-frequency AC signal is input to port 1 (310) of the coupling circuit of FIG. 4A, a DC signal is input to port 3 (330), and a superimposed signal is output from port 4 (340). It is a figure which showed the frequency characteristic of a reflected signal. The transmitted signal is a transmitted component of the high-frequency AC signal measured at port 4 (340), and the reflected signal is a reflected component of the high-frequency AC signal measured at port 1 (310). The horizontal axis of FIG. 4B is the frequency [GHz], and the vertical axis is the amplitude [dB] of the transmitted signal and the reflected signal. The combined peak frequency of the transmitted signal is around 28.0 GHz, and the transmitted signal is obtained most efficiently at the target 28.0 GHz. Also, the transmitted signal is attenuated by about 1 dB, which can be optimized to less than about 1 dB. Compared with the transmitted signal of FIG. 3B, the flatness of the frequency characteristics is deteriorated in the transmitted signal of about 20 GHz or less and the transmitted signal of about 40 GHz or more, but the flatness of the frequency characteristics is deteriorated in the vicinity of the target 28.0 GHz. It is maintained.
上記構成例によれば、直流信号を一般的に出力インピーダンスが低い電源装置で供給しても、5cm程度以内の回路パターンの構成を用いることによって第5世代無線通信で使用が見込まれている28.0GHz付近での結合回路が簡素に構成可能となる。 According to the above configuration example, even if a DC signal is generally supplied by a power supply device having a low output impedance, it is expected to be used in 5th generation wireless communication by using a configuration of a circuit pattern within about 5 cm28. A coupling circuit near 0.0 GHz can be easily configured.
(実施例3)
図5Aも、表1のパラメータを有する結合回路に同軸コネクタを実装した形態を示す。図5Aの銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200)の特性インピーダンスは約50Ωである。また、ポート1(310)、ポート2(320)およびポート4(340)は図3Aと同じ構成である。ポート1(310)には同軸コネクタ311が接続され、ポート2(320)には終端抵抗321が接続され、ポート4(340)には同軸コネクタ341が実装される。説明の重複を避けるために、ポート1(310)、ポート2(320)およびポート4(340)については図3Aの説明を参照されたい。
(Example 3)
FIG. 5A also shows a form in which a coaxial connector is mounted on a coupling circuit having the parameters shown in Table 1. The characteristic impedance of the copper foil pattern 1 (100) and the copper foil pattern 2 (200) of FIG. 5A is about 50Ω. Further, port 1 (310), port 2 (320) and port 4 (340) have the same configuration as that in FIG. 3A. A
図3Aおよび図4Aの構成と異なるポート3(330)について以下に説明する。ポート3(330)は直流信号を入力するための直流入力部として機能する。直流信号は出力インピーダンスが低い電源装置が接続されることが一般的である。そのために、ポート3(330)に接続される装置の出力インピーダンスを1Ωと、図4Aと同様に低くした構成が図5Aの構成である。この場合には、図4Aで説明したように交流成分に対してインピーダンス不整合を与えることになるので、周波数特性の平坦性が劣化する。しかし、図5Aでは、周波数特性の平坦性の劣化を改善するために、ポート3(330)の直流入力部にインダクタ400を形成し、周波数特性の平坦性を改善している。
Port 3 (330), which differs from the configurations of FIGS. 3A and 4A, will be described below. Port 3 (330) functions as a DC input unit for inputting a DC signal. A power supply device having a low output impedance is generally connected to a DC signal. Therefore, the configuration of FIG. 5A is a configuration in which the output impedance of the device connected to the port 3 (330) is 1Ω, which is as low as in FIG. 4A. In this case, as described with reference to FIG. 4A, impedance mismatch is given to the AC component, so that the flatness of the frequency characteristic deteriorates. However, in FIG. 5A, in order to improve the deterioration of the flatness of the frequency characteristic, the
ポート3(330)の直流入力部にインダクタ400を形成した領域をエリアC101(390)と称し、エリアC101(390)の詳細を図7Dに示す。図7Dに示されるように、らせん状の回路パターンによるインダクタ400の形成により、高周波帯域のインピーダンスを上昇させる。この結果、銅箔パターン2(200)において直流成分には影響なく、高周波成分のインピーダンス不整合だけが改善され、周波数応答特性の平坦性が改善される。
The region in which the
図7Dに示されるインダクタ400の半径は約5mmであり、回路パターンの巻き始めから巻き終わりまでの距離は約4mmである。目標とする28.0GHz付近でのインピーダンスは約50Ωであり、自己インダクタンス0.37nH程度の値を形成することが可能になっている。また、エリアC101(390)のインダクタ400が形成されている領域に対応する回路基板300の裏面にはグランドが形成されていない。また、銅箔パターン1(100)を伝送する高周波交流信号の周波数におけるインダクタ400のインピーダンスは、銅箔パターン2(200)の特性インピーダンスの±20%以内である。
The radius of the
図5Bは、図5Aの結合回路のポート1(310)に高周波交流信号を入力し、ポート3(330)に直流信号を入力し、ポート4(340)から重畳信号を出力した場合の透過信号および反射信号の周波数特性を示した図である。透過信号はポート4(340)において測定した高周波交流信号の透過成分であり、反射信号はポート1(310)において測定した高周波交流信号の反射成分である。図5Bの横軸は周波数[GHz]であり、縦軸は透過信号および反射信号の振幅[dB]である。透過信号の結合ピーク周波数は28.0GHz付近であり、目標とする28.0GHzで最も効率よく透過信号が得られている。また、透過信号は約2dB減衰しているがこれは上述した最適化によって1dB未満とすることができる。図4Bの透過信号と比較すると、約20GHz以下の透過信号と約40GHz以上の透過信号で周波数特性の平坦性が改善されており、目標とする28.0GHzの近辺での周波数特性の平坦性も改善されている。 FIG. 5B shows a transmission signal when a high-frequency AC signal is input to port 1 (310) of the coupling circuit of FIG. 5A, a DC signal is input to port 3 (330), and a superimposed signal is output from port 4 (340). It is a figure which showed the frequency characteristic of a reflected signal. The transmitted signal is a transmitted component of the high-frequency AC signal measured at port 4 (340), and the reflected signal is a reflected component of the high-frequency AC signal measured at port 1 (310). The horizontal axis of FIG. 5B is the frequency [GHz], and the vertical axis is the amplitude [dB] of the transmitted signal and the reflected signal. The combined peak frequency of the transmitted signal is around 28.0 GHz, and the transmitted signal is obtained most efficiently at the target 28.0 GHz. Further, the transmitted signal is attenuated by about 2 dB, which can be reduced to less than 1 dB by the above-mentioned optimization. Compared with the transmitted signal of FIG. 4B, the flatness of the frequency characteristics is improved in the transmitted signal of about 20 GHz or less and the transmitted signal of about 40 GHz or more, and the flatness of the frequency characteristics in the vicinity of the target 28.0 GHz is also improved. It has been improved.
上記構成例によれば、直流信号を一般的に出力インピーダンスが低い電源装置で供給しても、回路パターンで形成したインダクタ400を含む5cm程度以内の回路パターンの構成を用いることによって28.0GHz付近での結合回路が簡素に構成可能となる。すなわち、実際の使用に向けた形状や接続先のインピーダンス等を鑑みた上でも、インダクタやキャパシタ等の追加の実装部品を必要とせずに安定した結合特性を実現することができる。このように、目標とする周波数28GHzに対し少なくとも±1GHz程度の範囲において、挿入損失1dB程度でほぼ平坦な周波数特性を得ることができる。
According to the above configuration example, even if a DC signal is generally supplied by a power supply device having a low output impedance, it is around 28.0 GHz by using a circuit pattern configuration within about 5 cm including an
(実施例4)
図6Aも、表1のパラメータを有する結合回路に同軸コネクタを実装した形態を示す。図6Aの銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200)の特性インピーダンスは約50Ωである。また、ポート1(310)、ポート3(330)およびポート4(340)は図5Aと同じ構成である。ポート1(310)には同軸コネクタ311が接続され、ポート4(340)には同軸コネクタ341が実装される。ポート3(330)には同軸コネクタ331が接続され、インダクタ400が形成される。ポート2(320)には終端抵抗321が接続されない。したがって、ポート2(320)は開放状態となる。すなわち、図6Aの結合回路は、図5Aの結合回路とは、ポート2(320)が開放状態となる点で異なる。なお、説明の重複を避けるために、ポート1(310)、ポート3(330)およびポート4(340)については図3Aおよび図5Aの説明を参照されたい。
(Example 4)
FIG. 6A also shows a form in which a coaxial connector is mounted on a coupling circuit having the parameters shown in Table 1. The characteristic impedance of the copper foil pattern 1 (100) and the copper foil pattern 2 (200) of FIG. 6A is about 50Ω. Further, port 1 (310), port 3 (330) and port 4 (340) have the same configuration as that in FIG. 5A. A
図6Bは、図6Aの結合回路のポート1(310)に高周波交流信号を入力し、ポート3(330)に直流信号を入力し、ポート4(340)から重畳信号を出力した場合の透過信号および反射信号の周波数特性を示した図である。透過信号はポート4(340)において測定した高周波交流信号の透過成分であり、反射信号はポート1(310)において測定した高周波交流信号の反射成分である。図5Bの横軸は周波数[GHz]であり、縦軸は透過信号および反射信号の振幅[dB]である。透過信号の結合ピーク周波数は28.0GHz付近であり、目標とする28.0GHzで最も効率よく透過信号が得られている。ただし、ポート2(320)が開放状態となっているために、反射信号のレベルが全体的に上昇している。しかし、目標とする周波数である28GHzに対しては、少なくとも±1GHz程度の範囲において、挿入損失2.5dB程度でほぼ平坦な特性を得ることができる。また、挿入損失は製造ばらつきや並走部350の結合伝送路間隔等の基本形状の最適化をすることで1dB未満に収めることが可能である。
FIG. 6B shows a transmission signal when a high-frequency AC signal is input to port 1 (310) of the coupling circuit of FIG. 6A, a DC signal is input to port 3 (330), and a superimposed signal is output from port 4 (340). It is a figure which showed the frequency characteristic of a reflected signal. The transmitted signal is a transmitted component of the high-frequency AC signal measured at port 4 (340), and the reflected signal is a reflected component of the high-frequency AC signal measured at port 1 (310). The horizontal axis of FIG. 5B is the frequency [GHz], and the vertical axis is the amplitude [dB] of the transmitted signal and the reflected signal. The combined peak frequency of the transmitted signal is around 28.0 GHz, and the transmitted signal is obtained most efficiently at the target 28.0 GHz. However, since the port 2 (320) is in the open state, the level of the reflected signal rises as a whole. However, with respect to the target frequency of 28 GHz, a substantially flat characteristic can be obtained with an insertion loss of about 2.5 dB in a range of at least ± 1 GHz. Further, the insertion loss can be suppressed to less than 1 dB by optimizing the basic shape such as manufacturing variation and the coupling transmission line spacing of the
上記構成例によれば、ポート2(320)の終端抵抗321を削除しても、高周波成分の透過特性には劣化等の影響はほぼ無く、5cm程度以内の回路パターンの構成を用いることによって28.0GHz付近での結合回路が簡素に構成可能となる。すなわち、実際の使用に向けた形状や接続先のインピーダンス等を鑑みた上でも、抵抗、インダクタおよびキャパシタ等の追加の実装部品を必要とせずに安定した結合特性を実現することができる。このように、目標とする周波数28GHzに対し少なくとも±1GHz程度の範囲において、挿入損失1dB程度でほぼ平坦な周波数特性を得ることができる。
According to the above configuration example, even if the terminating
(実施例5)
上記、図1A、図2A、図3A、図4A、図5Aおよび図6Aの実施例では、銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200)を直線状に配置して、並走部350を含む結合回路1000を形成した。しかし、本実施形態では、銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200)を蛇行させて並走部350を形成することも可能である。例えば、銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200)を蛇行させて並走部350を形成した結合回路1000を図8Aに実施例5として示す。図8Aにおいても、回路基板300の一端部のポート1(310)に実装される同軸コネクタ311は、ポート1左側コネクタ実装領域363およびポート1右側コネクタ実装領域364にまたがって実装される。このような構成を含むことによって、第5世代無線通信において使用が見込まれる28GHz帯に対応する構成とすることも可能となる。
(Example 5)
In the embodiment of FIGS. 1A, 2A, 3A, 4A, 5A and 6A, the copper foil pattern 1 (100) and the copper foil pattern 2 (200) are arranged in a straight line to form a parallel running portion. A
図8Aに示す回路基板300および結合回路1000のパラメータ値は、図3A、図4A、図5Aおよび図6Aと同様に表2に示されるが、結合伝送路間隔gapおよび結合伝送路長Lだけが異なる。すなわち、図3A、図4A、図5Aおよび図6Aの結合伝送路間隔gapは0.2mmであるが、図8Aに示す結合回路1000の結合伝送路間隔gapは0.1mmである。また、図3A、図4A、図5Aおよび図6Aの結合伝送路長Lは37mmであるが、図8Aに示す結合回路1000の結合伝送路長Lは約30mmである。なお、図3A、図4A、図5A、図6Aおよび図8Aの伝送路幅Wは0.2mmである。図8Aの銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200)の特性インピーダンスも約50Ωである。図8Aにおいては、並走部350を形成する結合伝送路長Lを約30mmとし、さらに、並走部350を蛇行させることによって、ポート1(310)からポート2(320)またはポート4(340)までの直線距離を短くしている。その結果、結合回路1000の大きさを小さくすることが可能になる。また、このように、結合伝送路間隔gapを短くし、並走部350を蛇行させた結合回路1000であっても、図8Bに示すように28GHz帯で良好な特性を示すことが可能である。図8Bの詳細な説明は後述する。
The parameter values of the
図8Aにおいては、並走部350を蛇行させる場合の曲げ半径rを1mmとし、隣接する並走部350の間隔を2mmとしている。例えば、図8Aにおける蛇行部351aの詳細な模式図を図8Cの拡大図352に示す。図8Cおよび図8Aの結合回路1000は同一の結合回路を示し、図8Cの拡大図352は蛇行部351aを拡大した模式図である。曲げ半径rは並走部350の銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200)の中間点からの距離を示し、並走部350の間隔は銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200)の中間点から中間点までの距離を示している。図8Aにおける蛇行部351bおよび蛇行部351cにおいても、曲げ半径rを1mmとし、隣接する並走部350の間隔を2mmとしている。さらに、蛇行部351d、蛇行部351eおよび蛇行部351fにおいても、曲げ半径rを1mmとし、並走部350を直交する方向に曲げている。なお、蛇行部351a、蛇行部351b、蛇行部351c、蛇行部351d、蛇行部351eおよび蛇行部351fを総称して蛇行部351と称する場合がある。
In FIG. 8A, the bending radius r when the
図8Aに示すように、並走部に複数の蛇行部351を設けることによって、ポート1左側コネクタ実装領域363およびポート1右側コネクタ実装領域364にまたがって同軸コネクタ311が実装された場合に、回路基板300の長さを短くすることが可能となる。すなわち、図8Cに示すように、並走部350によって構成される結合回路部600の長さKW1の長さを短くすることが可能となる。28GHz帯で使用可能な同軸コネクタ311の実装に要する基板端部の幅であるCW1は約12mm程度であるが、図8Aおよび図8Cの並走部350の構成によれば、結合回路部600の長さKW1を約11mm程度にすることが可能である。図1A、図2A、図3A、図4A、図5Aおよび図6Aの実施例では、銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200)を直線状に配置して、並走部350を形成しているために、結合回路部600の長さKW1は約37mm必要であった。しかし、図8Aおよび図8Cに示すように、結合伝送路間隔gapを短くすることで並走部350を短くし、さらに、並走部350に複数の蛇行部を設けることによって、結合回路部600の長さを70%程度縮小することが可能になる。また、このように縮小した結合回路部600であっても、図8Bに示すように28GHz帯で良好な特性を示すことが可能である。
As shown in FIG. 8A, when a
図8Bは、図8Aの結合回路のポート1(310)に高周波交流信号を入力し、ポート3(330)に直流信号を入力し、ポート4(340)から重畳信号を出力した場合の透過信号および反射信号の周波数特性を示した図である。透過信号はポート4(340)において測定した高周波交流信号の透過成分であり、反射信号はポート1(310)において測定した高周波交流信号の反射成分である。図8Bの横軸は周波数[GHz]であり、縦軸は透過信号および反射信号の振幅[dB]である。透過信号の結合ピーク周波数は28.0GHz付近であり、目標とする28.0GHz付近で最も効率よく透過信号が得られている。また、透過信号は約1.5dB減衰しているが、これは前述した最適化によって1dB未満とすることができる。また、ポート1(310)における反射信号は約18dB減衰しており、良好な特性を実現できることが示されている。なお、曲げ半径rが0.5mmよりも小さくなると、反射信号が大きくなり、反射特性が劣化する傾向がある。例えば、曲げ半径rが0.5mmよりも小さくなると、反射信号が約−10dBを超える場合があり、実用的には、曲げ半径rは0.5mm以上であることが好ましい。 FIG. 8B shows a transmission signal when a high-frequency AC signal is input to port 1 (310) of the coupling circuit of FIG. 8A, a DC signal is input to port 3 (330), and a superimposed signal is output from port 4 (340). It is a figure which showed the frequency characteristic of a reflected signal. The transmitted signal is a transmitted component of the high-frequency AC signal measured at port 4 (340), and the reflected signal is a reflected component of the high-frequency AC signal measured at port 1 (310). The horizontal axis of FIG. 8B is the frequency [GHz], and the vertical axis is the amplitude [dB] of the transmitted signal and the reflected signal. The combined peak frequency of the transmitted signal is around 28.0 GHz, and the transmitted signal is most efficiently obtained near the target 28.0 GHz. Further, the transmitted signal is attenuated by about 1.5 dB, which can be reduced to less than 1 dB by the above-mentioned optimization. Further, the reflected signal at the port 1 (310) is attenuated by about 18 dB, indicating that good characteristics can be realized. If the bending radius r is smaller than 0.5 mm, the reflected signal becomes large and the reflection characteristics tend to deteriorate. For example, when the bending radius r is smaller than 0.5 mm, the reflected signal may exceed about −10 dB, and practically, the bending radius r is preferably 0.5 mm or more.
ポート3(330)について以下に説明する。ポート3(330)は直流信号を入力するための直流入力部として機能する。直流信号は出力インピーダンスが低い電源装置が接続されることが一般的である。そのために、ポート3(330)に接続される装置の出力インピーダンスを1Ωとして構成している。この場合には、図4Aで説明したように交流成分に対してインピーダンス不整合を与えることになるので、周波数特性の平坦性が劣化する。しかし、図8Aでは、周波数特性の平坦性の劣化を改善するために、ポート3(330)の直流入力部にインダクタ410を形成し、周波数特性の平坦性を改善している。すなわち、ポート3(330)の回路基板側にらせん状の回路パターンによるインダクタ成分を生成し、高周波帯域のインピーダンスを上昇させる。また、インダクタ410の回路パターン幅を、並走部350の0.2mmよりも細い、0.1mmとすることで、特性インピーダンスを上昇させ、並走部350からの高周波成分の流入を低減している。なお、インダクタ410の回路パターン幅を0.1mm以下とすることで、並走部350からの高周波成分の流入を低減させる効果はさらに高まる。
Port 3 (330) will be described below. Port 3 (330) functions as a DC input unit for inputting a DC signal. A power supply device having a low output impedance is generally connected to a DC signal. Therefore, the output impedance of the device connected to the port 3 (330) is set to 1Ω. In this case, as described with reference to FIG. 4A, impedance mismatch is given to the AC component, so that the flatness of the frequency characteristic deteriorates. However, in FIG. 8A, in order to improve the deterioration of the flatness of the frequency characteristic, the
この結果、銅箔パターン2(200)において直流成分には影響なく、高周波成分のインピーダンス不整合だけが改善され、周波数応答特性の平坦性が改善される。このように、上述した実際の使用に対応する形状、および、接続先のインピーダンス等を考慮した構成によって、インダクタやキャパシタ等の部品を追加しなくとも、安定した結合特性を実現することが可能となる。 As a result, in the copper foil pattern 2 (200), only the impedance mismatch of the high frequency component is improved without affecting the DC component, and the flatness of the frequency response characteristic is improved. In this way, it is possible to realize stable coupling characteristics without adding components such as inductors and capacitors by considering the shape corresponding to the actual use described above and the impedance of the connection destination. Become.
図8Cは上述したように、図8Aの結合回路1000の蛇行部351aを拡大した拡大図352を含む図である。図8Cおよび図8Aの結合回路1000は同一の結合回路を示す。図8Cに示すようにポート4(340)にはレーザや発光ダイオード等の光素子を実装可能な領域を設けることが可能である。また、ポート1(310)に接続される基板端コネクタとしての同軸コネクタ311の実装部の幅がCW1で示されている。さらに、図8Cには、並走部350によって構成される結合回路部600の長さKW1が示されている。
As described above, FIG. 8C is a diagram including an
図8Aのポート2(320)には、一例として、50Ωの終端抵抗を接続した場合と、インダクタを接続した形態が形成され得る。ポート2(320)に、一例として、50Ωの終端抵抗を接続した場合については既に説明しているので、詳細は省略する。ポート2(320)にインダクタを接続した形態を以下に説明する。 As an example, the port 2 (320) of FIG. 8A may be formed with a terminating resistor of 50Ω connected or an inductor connected. As an example, the case where a 50Ω terminating resistor is connected to the port 2 (320) has already been described, so the details will be omitted. The form in which the inductor is connected to the port 2 (320) will be described below.
図9Aは、ポート2(320)にインダクタ420を接続した構成を示している。インダクタ420は、回路基板300の裏面に形成することができる。目標とする28.0GHz付近でのインピーダンスは約50Ωであり、自己インダクタンス0.37nH程度の値を形成することが可能になっている。また、銅箔パターン1(100)を伝送する高周波交流信号の周波数におけるインダクタ420のインピーダンスは、銅箔パターン2(200)の特性インピーダンスの±20%以内であることが好ましい。
FIG. 9A shows a configuration in which the
図9Bは、ポート2(320)にインダクタ440を接続した構成を示している。インダクタ440は回路基板300の表面に形成することができる。すなわち、並走部350が形成されている基板面と同じ基板面にインダクタ440を形成することができる。目標とする28.0GHz付近でのインピーダンスは約50Ωであり、自己インダクタンス0.37nH程度の値を形成することが可能になっている。また、銅箔パターン1(100)を伝送する高周波交流信号の周波数におけるインダクタ440のインピーダンスは、銅箔パターン2(200)の特性インピーダンスの±20%以内であることが好ましい。
FIG. 9B shows a configuration in which the
(同軸コネクタ等の実装領域)
図7Aは図5Aの結合回路の平面図である。図7Aの平面図では、ポート1(310)に同軸コネクタ311が実装されるエリアA101(360)、ポート3(330)に同軸コネクタ331が実装されるエリアA102(370)が含まれる。さらに、図7Aの平面図では、インダクタ400が形成されるエリアC101(390)が含まれる。さらに、図7Aの平面図では、ポート4(340)に同軸コネクタ341が実装され、ポート2(320)に終端抵抗321が実装されるエリアA103(380)が含まれる。エリアA101(360)とエリアA103(380)との間には並走部350が長さ37mmにわたって延在する。並走部350は幅0.2mmの銅箔パターン1(100)と銅箔パターン2(200)とが結合伝送路間隔0.2mmで並走する。
(Mounting area for coaxial connectors, etc.)
FIG. 7A is a plan view of the coupling circuit of FIG. 5A. In the plan view of FIG. 7A, the area A101 (360) in which the
図7Bは、エリアA103(380)を拡大した図である。エリアA103(380)において、ポート4(340)に実装される同軸コネクタ341はポート4コネクタ実装領域1(381)およびポート4コネクタ実装領域2(382)にまたがって実装される。銅箔パターン2(200)はポート4コネクタ実装領域1(381)とポート4コネクタ実装領域2(382)との間を回路基板300の端部まで延在する。また、ポート2(320)とグランド500との間を接続する終端抵抗321は終端抵抗実装領域383に実装される。
FIG. 7B is an enlarged view of area A103 (380). In the area A103 (380), the
図7Cは、エリアA101(360)を拡大した図である。エリアA101(360)において、ポート1(310)に実装される同軸コネクタ311はポート1コネクタ実装領域1(361)およびポート1コネクタ実装領域2(362)にまたがって実装される。銅箔パターン1(100)はポート1コネクタ実装領域1(361)とポート1コネクタ実装領域2(362)との間を回路基板300の端部まで延在する。銅箔パターン2(200)は、インダクタ400が形成されるエリアC101(390)に向かうように折れ曲がる。図7Cでは、銅箔パターン2(200)は、ほぼ直角に折れ曲がり、エリアC101(390)に向かう。
FIG. 7C is an enlarged view of area A101 (360). In the area A101 (360), the
図7Dは、インダクタ400が形成されるエリアC101(390)を拡大した図である。インダクタ400は、銅箔パターン2(200)がらせん状に配線されて形成される。図7Dに示されるインダクタ400の半径は約5mmであり、銅箔パターン2(200)の巻き始めから巻き終わりまでの距離は約4mmである。目標とする28.0GHz付近でのインピーダンスは約50Ωであり、自己インダクタンス0.37nH程度の値を形成することが可能になっている。また、エリアC101(390)のインダクタ400が形成されている領域に対応する回路基板300の裏面にはグランドが形成されていない。したがって、銅箔パターン2(200)の巻き始めと巻き終わりにはスルーホールが形成され、回路基板300の裏面に回路パターンを設けることで銅箔パターン2(200)の巻き始めと巻き終わりが接続されている。
FIG. 7D is an enlarged view of the area C101 (390) in which the
図7Eは、エリアA102(370)を拡大した図である。エリアA102(370)において、ポート3(330)に実装される同軸コネクタ331はポート3コネクタ実装領域1(371)およびポート3コネクタ実装領域2(372)にまたがって実装される。銅箔パターン2(200)はポート3コネクタ実装領域1(371)とポート3コネクタ実装領域2(372)との間を回路基板300の端部まで延在する。
FIG. 7E is an enlarged view of the area A102 (370). In the area A102 (370), the
なお、以上の実施形態において、各構成要素の特性インピーダンスのばらつきは±20%以内である。また、銅箔パターン1(100)を伝送する高周波交流信号の周波数または結合ピーク周波数における終端抵抗321およびインダクタ400のインピーダンスは、各構成要素の特性インピーダンスのばらつき±20%以内に含まれる。
In the above embodiment, the variation in the characteristic impedance of each component is within ± 20%. Further, the impedances of the terminating
同軸コネクタ311、331、341および終端抵抗321が実装された図5Aの結合回路は、実使用に向けた形状や接続先のインピーダンス等を鑑みた上でも、インダクタやキャパシタ等の追加の実装部品を必要とせずに安定した結合特性を実現することができる。すなわち、目標とする周波数28GHzに対し少なくとも±1GHz程度の範囲において、挿入損失1dB程度でほぼ平坦な周波数特性を得ることができる。
The coupling circuit of FIG. 5A on which the
(変形例1)
上述した実施例においては、回路基板300のポート4(340)に接続されるデバイスとして発光素子を想定して説明したが、ポート4(340)に接続されるデバイスが受光素子の場合にも上述した実施例の原理を適用できる。すなわち、ポート4(340)に受光素子が接続される場合には、高周波交流信号は、受光素子の出力信号としてポート4(340)に入力され、並走部350において透過し、透過信号がポート1(310)から出力される。この場合の並走部350における透過信号と反射信号の特性は、図3B、図4B、図5B、図6Bおよび図8Bであらわされる。また、ポート3(330)に入力される直流信号は受光素子のバイアスを規定する信号に使用されるので、直流信号はポート4(340)から出力される。
(Modification example 1)
In the above-described embodiment, the light emitting element is assumed as the device connected to the port 4 (340) of the
(変形例2)
上述した実施例においては、回路基板300に銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200)を配線した構成について説明した。しかし、銅箔パターン同士が近接する基板材または基板形態であれば、プリント回路基板に限定されない、例えば、電線、成形樹脂回路部品(MID:Molded Interconnect Device)等に適用してもよい。電線の場合には、並走する2本の電線を銅箔パターン1(100)および銅箔パターン2(200)の並走部350に対応させ、2本の電線の外側にグランドとなる電線をさらに2本配置することもできる。また、シールド付き電線によって実現されてもよい。この場合には、2線のシールド付き電線の外被に巻かれているに金属箔や導電体である編組をグランドとして利用することが可能である。
(Modification 2)
In the above-described embodiment, the configuration in which the copper foil pattern 1 (100) and the copper foil pattern 2 (200) are wired to the
(変形例3)
上述した実施例においては、並走部350を1つだけ設ける構成について説明した。しかし、複数の並走部350を設けて、それぞれの並走部350において異なる周波数の信号を透過信号としてもよい。図2Bにおいて説明したように、それぞれの並走部350において結合伝送路間隔が異なれば、結合ピーク周波数も異なる。また、図2Fにおいて説明したように、それぞれの並走部350において結合伝送路長が異なれば、結合ピーク周波数も異なる。また、表1の結合伝送路間隔および結合伝送路長とは異なる他のパラメータの値を変化させても結合ピーク周波数は変化する。これらのパラメータを変化させた並走部350を複数設ける構成を結合回路1000に採用することも可能である。
(Modification example 3)
In the above-described embodiment, a configuration in which only one
図10に並走部350を複数設ける構成を結合回路1000に採用した一例を図示する。結合回路部600にはさまざまな周波数成分を有する信号S1が入力され、並走部350aで任意の低周波帯域の低周波信号S4が透過し、並走部350bで任意の高周波帯域の高周波信号S3が透過し、通過成分が通過信号S2として生成される。このように、並走部350を複数設ける構成を採用することによって、複数の結合周波数によって、さまざまな周波数または周波数帯域の信号を生成することが可能となる。
FIG. 10 shows an example in which the
(変形例4)
上述した実施例においては、ポート2(320)に終端抵抗321を実装する場合を主に説明したが、図6Aに示したようにポート2(320)に終端抵抗321を実装しない構成を基本構成とすることも可能である。すなわち、図3Aおよび図4Aの結合回路において、ポート2(320)に終端抵抗321を実装しない構成とすることも可能である。この場合であっても、実際の使用に向けた形状や接続先のインピーダンス等を鑑みた上で、抵抗、インダクタおよびキャパシタ等の追加の実装部品を必要とせずに安定した結合特性を実現することができる。すなわち、ポート2(320)に終端抵抗321を実装しない構成であっても、目標とする周波数28GHzに対し少なくとも±1GHz程度の範囲において、挿入損失1dB程度でほぼ平坦な周波数特性を得ることができる。
(Modification example 4)
In the above-described embodiment, the case where the terminating
(変形例5)
上述した実施例においては、ポート3(330)に印加される電気信号を直流として説明したが、本実施形態においては、ポート3(330)に印加される電気信号は直流に限定されない。すなわち、ポート1(310)またはポート4(340)に印加される高周波交流信号の周波数と異なる周波数であれば、ポート3(330)に印加される電気信号の周波数として設定することが可能である。
(Modification 5)
In the above-described embodiment, the electric signal applied to the port 3 (330) has been described as a direct current, but in the present embodiment, the electric signal applied to the port 3 (330) is not limited to the direct current. That is, if the frequency is different from the frequency of the high-frequency AC signal applied to the port 1 (310) or the port 4 (340), it can be set as the frequency of the electric signal applied to the port 3 (330). ..
以下に、本実施形態の結合回路1000の特徴について記載する。
The features of the
本発明の第1の態様に係る結合回路1000は、あらかじめ定められた間隔で第1の導電体と第2の導電体とが並走し、並走する第1の導電体と第2の導電体が蛇行する蛇行部351を有する並走部350を含むことが好ましい。また、結合回路1000は、第1の導電体で伝送される電気信号のグランドを形成する第3の導電体と、第2の導電体で伝送される電気信号のグランドを形成する、第3の導電体と接続される第4の導電体と、を含むことが好ましい。結合回路1000の並走部350において第1の導電体と第2の導電体の間で電気信号が透過することが好ましい。並走部350において、第1の導電体で伝送される第1の電気信号は第1の導電体の伝送方向と同じ方向に第2の導電体に透過し、第2の導電体には第1の電気信号とは異なる周波数を有する第2の電気信号が印加されることが好ましい。
In the
上記構成によれば、インダクタやキャパシタを必要とせず、回路基板上に設けた曲げ半径の小さい蛇行部を有することで小型化した伝送路パターン等の導電体と終端抵抗のみで良好に直流電流と高周波交流電流を結合することが可能になる。 According to the above configuration, no inductor or capacitor is required, and by having a meandering portion having a small bending radius provided on the circuit board, a conductor such as a miniaturized transmission line pattern and a terminating resistor are sufficient to generate a direct current. It is possible to combine high frequency alternating current.
本発明の第2の態様に係る蛇行部351の曲げ半径は、第1の導電体の一端部であるポート1(310)から入力された第1の電気信号が第1の導電体の終端部であるポート2(320)から一端部に反射される場合の反射量によって決定されることが好ましい。曲げ半径は当該反射量があらかじめ定められた値を超えない範囲であることが好ましい。 The bending radius of the meandering portion 351 according to the second aspect of the present invention is such that the first electric signal input from the port 1 (310), which is one end portion of the first conductor, is the terminal portion of the first conductor. It is preferably determined by the amount of reflection when the light is reflected from the port 2 (320) to one end. The bending radius is preferably in a range in which the amount of reflection does not exceed a predetermined value.
上記構成によれば、曲げ半径の小さい蛇行部を有することで小型化した伝送路パターンを使用することによって、結合回路1000を小型化することが可能になる。
According to the above configuration, the
本発明の第3の態様に係る並走部350の第1の導電体と第2の導電体との間隔は、あらかじめ定められた結合ピーク周波数に対して、並走部350の長さが短くなるように設定されることが好ましい。結合ピーク周波数は第1の導電体と第2の導電体との間で透過する第1の電気信号の振幅の減衰が最も小さい周波数であることが好ましい。
The distance between the first conductor and the second conductor of the
上記構成によれば、第1の導電体と第2の導電体との間隔を狭めて、並走部350の幅を小さくすることで小型化した伝送路パターンを使用することによって、結合回路1000を小型化することが可能になる。
According to the above configuration, the
本発明の第4の態様に係る結合回路1000において、第1の電気信号が印加される第1の導電体の一端部であるポート1(310)とは反対側に位置する第1の導電体の終端部であるポート2(320)には、終端抵抗321が接続されることが好ましい。終端抵抗321の特性インピーダンスは、第1の導電体と第3の導電体とで形成される特性インピーダンスの値の±20%以内の値を有し、終端部であるポート2(320)と第3の導電体との間に接続されることが好ましい。
In the
上記構成によれば、第1の導電体の終端部は、第1の導電体の特性インピーダンスとマッチングを取ることが可能になる。したがって、第1の導電体で伝送される第1の電気信号の反射の影響が低減され、第1の電気信号が透過する場合の周波数特性が向上することが可能になる。 According to the above configuration, the end portion of the first conductor can be matched with the characteristic impedance of the first conductor. Therefore, the influence of the reflection of the first electric signal transmitted by the first conductor is reduced, and the frequency characteristic when the first electric signal is transmitted can be improved.
本発明の第5の態様に係る結合回路1000において、第1の電気信号が印加される第1の導電体の一端部であるポート1(310)とは反対側に位置する第1の導電体の終端部であるポート2(320)にはインダクタ420、440が接続されることが好ましい。インダクタ420、440の特性インピーダンスは、第1の導電体と第3の導電体とで形成される特性インピーダンスの値の±20%以内の値を有し、終端部であるポート2(320)と第3の導電体との間に接続されることが好ましい。
In the
上記構成によれば、第1の導電体の終端部は、第1の導電体の特性インピーダンスとマッチングを取ることが可能になる。したがって、第1の導電体で伝送される第1の電気信号の反射の影響が低減され、第1の電気信号が透過する場合の周波数特性が向上することが可能になる。 According to the above configuration, the end portion of the first conductor can be matched with the characteristic impedance of the first conductor. Therefore, the influence of the reflection of the first electric signal transmitted by the first conductor is reduced, and the frequency characteristic when the first electric signal is transmitted can be improved.
本発明の第6の態様に係る結合回路1000は、第1の導電体と第2の導電体の並走部350が短くなるほど、第1の電気信号の結合ピーク周波数は高くなることが好ましい。結合ピーク周波数は第1の導電体と第2の導電体との間で透過する第1の電気信号の振幅の減衰が最も小さい周波数であることが好ましい。
In the
上記構成によれば、並走部350を透過する第1の電気信号の結合ピーク周波数を可変にすることが可能になる。特に、並走部350の長さを短くするほど、結合ピーク周波数が高くなるので、高周波数を扱う結合回路では、結合回路の小型化に有効な方法とすることが可能になる。
According to the above configuration, the coupling peak frequency of the first electric signal transmitted through the
本発明の第7の態様に係る結合回路1000は、第1の導電体と第2の導電体の並走部350における第1の導電体と第2の導電体との間隔が狭くなるほど、第1の電気信号の結合ピーク周波数は低くなることが好ましい。結合ピーク周波数は第1の導電体と第2の導電体との間で透過する第1の電気信号の振幅の減衰が最も小さい周波数であることが好ましい。
In the
上記構成によれば、並走部350を透過する第1の電気信号の結合ピーク周波数を可変にすることが可能になる。特に、並走部350の導体間の間隔を狭く維持する必要がある場合には製造ばらつきが大きくなるが、並走部350の導体間の間隔が必要以上に狭く維持する必要がないので製造ばらつきによる結合ピーク周波数の変動を低く抑えることが可能になる。
According to the above configuration, the coupling peak frequency of the first electric signal transmitted through the
本発明の第8の態様に係る結合回路1000は、回路基板300をさらに含むことが好ましい。第1の導電体および第2の導電体は、回路基板300の表面に構成される配線であり、第3の導電体および第4の導電体は、回路基板300の裏面に構成されるグランド500であることが好ましい。
The
上記構成によれば、結合回路1000を回路基板300および回路パターンで実現できるので、キャパシタ、オペアンプ等の実装部品を削減でき、部品コストおよび実装コストを削減できるだけではなく、装置を大幅に小型化することが可能となる。
According to the above configuration, since the
本発明の第9の態様に係る結合回路1000は、第2の電気信号が入力される第2の導電体の一端部であるポート3(330)に第2の導電体をらせん状にしたインダクタ410、430を形成することが好ましい。第1の電気信号の周波数におけるインダクタ410、430のインピーダンスは、第2の導電体と第4の導電体とで形成される特性インピーダンスの±20%以内であることが好ましい。
The
上記構成によれば、低出力インピーダンスの電源装置等が接続されても、回路パターンによってインダクタを形成するだけで、高周波交流信号に対する周波数特性を良好に維持することが可能になる。 According to the above configuration, even if a power supply device having a low output impedance or the like is connected, it is possible to maintain good frequency characteristics for a high-frequency AC signal simply by forming an inductor according to a circuit pattern.
本発明の第10の態様に係る結合回路1000は、第1の導電体の一端部をポート1(310)とし、第1の導電体の終端部をポート2(320)とすることが好ましい。また、第2の導電体の一端部をポート3(330)とし、第2の導電体の終端部をポート4(340)とすることが好ましい。ポート1(310)に入力された第1の電気信号はポート4(340)から出力され、第2の電気信号はポート3(330)からポート4(340)に出力されることが好ましい。ポート1(310)、ポート3(330)およびポート4(340)に外部の装置と第1の電気信号および第2の電気信号の送受信をするための同軸コネクタ311、331、341をそれぞれ実装することが好ましい。
In the
上記構成によれば、結合回路に第1の電気信号および第2の電気信号を送受信するためのコネクタを実装した形態においても、キャパシタ、オペアンプ等の実装部品を削減することが可能となる。したがって、部品コストおよび実装コストを削減できるだけではなく、装置を大幅に小型化することが可能となる。 According to the above configuration, it is possible to reduce the number of mounted components such as a capacitor and an operational amplifier even in a form in which a connector for transmitting and receiving a first electric signal and a second electric signal is mounted on a coupling circuit. Therefore, not only the component cost and the mounting cost can be reduced, but also the device can be significantly miniaturized.
実施形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明したが、以上の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、上記に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、上記に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。 Although the embodiments have been described in detail with reference to the drawings, the present invention is not limited to the contents described in the above embodiments. In addition, the components described above include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Further, the configurations described above can be combined as appropriate. In addition, various omissions, substitutions or changes of the configuration can be made without departing from the gist of the present invention.
100 銅箔パターン1
200 銅箔パターン2
300 回路基板
310 ポート1
311 ポート1コネクタ
320 ポート2
321 終端抵抗
330 ポート3
331 ポート3コネクタ
340 ポート4
341 ポート4コネクタ
350 並走部
351 蛇行部
360 エリアA101
361 ポート1コネクタ実装領域1
362 ポート1コネクタ実装領域2
370 エリアA102
371 ポート3コネクタ実装領域1
372 ポート3コネクタ実装領域2
380 エリアA103
381 ポート4コネクタ実装領域1
382 ポート4コネクタ実装領域2
383 終端抵抗実装領域
390 エリアC101
400 インダクタ
500 グランド
600 結合回路部
1000 結合回路
100
200
300
311
321
331
341
361
362
370 area A102
371
372
380 area A103
381
382
383 Termination
400
Claims (10)
前記第1の導電体で伝送される電気信号のグランドを形成する第3の導電体と、
前記第2の導電体で伝送される電気信号のグランドを形成する、前記第3の導電体と接続される第4の導電体と、を含み、前記並走部において前記第1の導電体と前記第2の導電体の間で電気信号が透過する結合回路において、
前記並走部において、前記第1の導電体で伝送される第1の電気信号は前記第1の導電体の伝送方向と同じ方向に前記第2の導電体に透過し、
前記第2の導電体には前記第1の電気信号とは異なる周波数を有する第2の電気信号が印加される結合回路。 A parallel running portion in which the first conductor and the second conductor run in parallel at predetermined intervals, and the first conductor running in parallel and the second conductor meandering in a meandering portion. ,
With the third conductor forming the ground of the electric signal transmitted by the first conductor,
A fourth conductor connected to the third conductor, which forms a ground for an electric signal transmitted by the second conductor, and the first conductor in the parallel running portion. In a coupling circuit in which an electric signal is transmitted between the second conductors,
In the parallel running portion, the first electric signal transmitted by the first conductor is transmitted to the second conductor in the same direction as the transmission direction of the first conductor.
A coupling circuit in which a second electric signal having a frequency different from that of the first electric signal is applied to the second conductor.
前記第1の導電体および前記第2の導電体は、前記回路基板の表面に構成される配線であり、
前記第3の導電体および前記第4の導電体は、前記回路基板の裏面に構成されるグランドである請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の結合回路。 Including the circuit board
The first conductor and the second conductor are wirings formed on the surface of the circuit board.
The coupling circuit according to any one of claims 1 to 7, wherein the third conductor and the fourth conductor are grounds formed on the back surface of the circuit board.
前記ポート1、前記ポート3および前記ポート4に外部の装置と前記第1の電気信号および前記第2の電気信号の送受信をするためのコネクタをそれぞれ実装した請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の結合回路。
One end of the first conductor is port 1, the end of the first conductor is port 2, one end of the second conductor is port 3, and the end of the second conductor. When the unit is port 4, the first electric signal input to the port 1 is output from the port 4, and the second electric signal is output from the port to the port 4.
Any of claims 1 to 9, wherein an external device and a connector for transmitting and receiving the first electric signal and the second electric signal are mounted on the port 1, the port 3, and the port 4, respectively. The coupling circuit according to one item.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06177617A (en) * | 1992-12-08 | 1994-06-24 | Denki Kogyo Co Ltd | Wide-band directional coupler |
JP2004320408A (en) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Signal distributor and high frequency signal transmitting/receiving apparatus using the same |
JP2005130376A (en) * | 2003-10-27 | 2005-05-19 | Sony Corp | Balun |
JP2008011188A (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Fujitsu Ltd | Multiband high-frequency amplifier |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7002430B2 (en) | 2003-05-30 | 2006-02-21 | Intel Corporation | Compact non-linear geometry electromagnetic coupler for use with digital transmission systems |
JP4712083B2 (en) | 2008-10-27 | 2011-06-29 | 京セラ株式会社 | High frequency transceiver and radar device |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06177617A (en) * | 1992-12-08 | 1994-06-24 | Denki Kogyo Co Ltd | Wide-band directional coupler |
JP2004320408A (en) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Signal distributor and high frequency signal transmitting/receiving apparatus using the same |
JP2005130376A (en) * | 2003-10-27 | 2005-05-19 | Sony Corp | Balun |
JP2008011188A (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Fujitsu Ltd | Multiband high-frequency amplifier |
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