JP4159346B2

JP4159346B2 - バイアスｔ

Info

Publication number: JP4159346B2
Application number: JP2002358463A
Authority: JP
Inventors: 義公谷為
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: JP2004193886A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高周波信号に影響を与えずに直流電流や直流電圧といった直流成分を重畳して供給するバイアスＴに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波信号に影響を与えずに、直流電流や直流電圧といった直流成分を重畳して供給する電子部品としてのバイアスＴが、特開平９−８５８３号に開示されているように、従来から用いられている。
図８に示すように、バイアスＴ70は、端子ａ−ｂ間にコンデンサＣ’を接続すると共に、端子ａ−ｃ間にコイルＬ’を接続することにより構成されている。
上記バイアスＴ70は、高周波信号は端子ａ−ｂ間を通過させて、コンデンサＣ’によって低域成分を除去し、また、直流成分は端子ｃから入力し、コイルＬ’によって高域成分を除去して高周波信号に重畳している。
【０００３】
図９及び図１０は、バイアスＴ70に用いられるコイルＬ’の一例を示すものであり、このコイル74は、銅線76の表面にポリエステル、ポリウレタン等の高分子絶縁材料より成る絶縁被膜78を形成した導線80を、誘電体セラミックや、フェライト等の磁性材料より成る円柱状のコア82の外周面に巻回して成る。また、導線80の両端は、上記絶縁被膜78を剥離して銅線76を露出させることにより、端子部84と成されている。
上記コイル74にあっては、コア82が円柱状であり、該コア82に巻回された導線80の巻線径はどの部分でも一定となるため、一つの自己共振周波数だけを持つこととなる。その結果、図１１のグラフに示すように、上記コイル74は、その自己共振周波数においてインピーダンスが最大となり、上記自己共振周波数以上の周波数ではインピーダンスが急激に低下し、コイルの機能を発揮しなくなるため、単一のコイル74では、広帯域において使用することはできなかった。
【０００４】
このため上記コイル74を、広帯域用のバイアスＴ70に使用する場合には、図１２のグラフに示す如く、自己共振周波数の異なる複数個のコイル74ａ，74ｂ，74ｃ，74ｄを直列接続することにより、図１２のグラフの実線部分で示すような広帯域で使用可能なコイルを構成していた。
【０００５】
また、広帯域用のバイアスＴ70に使用するコンデンサＣ’は、図１３に示すように、高周波用コンデンサ86と低周波用コンデンサ88とを並列接続することにより、広帯域で使用可能なコンデンサを構成していた。
上記高周波用コンデンサ86及び低周波用コンデンサ88は、例えばセラミックチップコンデンサで構成される。
そして、図１４に示すように、高周波用コンデンサ86の一方の電極86ａを、回路基板90表面の導体パターン92ａに接続すると共に、他方の電極86ｂを、銅箔等より成る外部電極端子94を介して、回路基板90表面の導体パターン92ｂに接続し、また、低周波用コンデンサ88の一方の電極88ａを、上記外部電極端子94を介して、回路基板90表面の導体パターン92ｂに接続すると共に、他方の電極88ｂを、銅等より成る導電性の台座96を介して、回路基板90表面の導体パターン92ａに接続することにより、高周波用コンデンサ86及び低周波用コンデンサ88の回路基板90への実装が行われている。
【特許文献１】
特開平９−８５８３号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通り、従来は、自己共振周波数の異なる複数個のコイル74を直列接続することにより、広帯域用のバイアスＴ70に使用可能なコイルを構成していたが、この場合、複数個のコイル74を接続して安定的な特性を備えたコイルを得るための接続作業が煩雑であると共に、部品点数の増加、形状の大型化をもたらしていた。
【０００７】
また、従来は、セラミックチップコンデンサで構成された高周波用コンデンサ86と低周波用コンデンサ88とを並列接続して広帯域で使用可能なコンデンサを構成し、これら高周波用コンデンサ86及び低周波用コンデンサ88を、外部電極端子94や台座96を介して回路基板90へ実装（図１４）していたが、この場合、外部電極端子94のインダクタンス成分が高周波用コンデンサ86の高周波特性に大きく影響を与えることから、特性劣化をできるだけ防止するために外部電極端子94の長さや取付位置等を微調整しながら接続作業を行う必要があり、接続作業が煩雑であった。さらに、個別の部品として完成された高周波用コンデンサ86及び低周波用コンデンサ88を、外部電極端子94や台座96を用いて回路基板90への実装を行っていたため、部品点数の増加、形状の大型化をもたらしていた。
【０００８】
本発明は、従来の上記問題を解決するために案出されたものであり、その目的とするところは、生産性が良く、小型で特性の安定したバイアスＴの実現にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るバイアスＴにあっては、第１乃至第３の端子を有し、第１の端子と第２の端子との間に、高周波用コンデンサと低周波用コンデンサとを並列接続して構成したコンデンサを接続すると共に、第２の端子と第３の端子との間、又は、第１の端子と第３の端子との間に、コイルを接続して成るバイアスＴであって、誘電体基板の表面に導体パターンを配置すると共に、誘電体基板内部に上記導体パターンと重なる内部電極を配置することにより、上記導体パターンと内部電極との間に上記高周波用コンデンサを形成し、また、コアの巻線部に他の部分と径の異なる部分を少なくとも１箇所以上形成すると共に、該コアの外周面に導線を巻回することにより、上記コイルを形成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明のバイアスＴを構成するコイルは、コアの巻線部に、他の部分と径の異なる部分を少なくとも１箇所以上形成したので、径の異なる部分に巻回された導線の巻線径と、それ以外の部分に巻回された導線の巻線径とが相違し、複数の自己共振周波数を持つこととなる。その結果、単一のコイルでありながら、広帯域において使用することが可能である。従って、該コイルを用いた本発明のバイアスＴにあっては、従来の広帯域用のバイアスＴ70の如く複数個のコイル74の煩雑な接続作業が不要となり、生産性及び特性が向上すると共に、部品点数の減少、形状の小型化を実現できる。
【００１１】
また、本発明のバイアスＴを構成するコンデンサは、誘電体基板表面に配置された導体パターンと、誘電体基板内部に配置され、上記導体パターンと重なる内部電極との間に、高周波用コンデンサを形成しているので、従来の広帯域用のバイアスＴ70の如く、導体パターン92ｂと高周波用コンデンサ86とを接続する外部電極端子94を設ける必要がない。従って、該コンデンサを用いた本発明のバイアスＴにあっては、従来のバイアスＴ70の如く高周波特性の劣化防止のための外部電極端子94の煩雑な接続作業が不要となり、生産性及び特性が向上すると共に、部品点数の減少、形状の小型化を実現できる。
【００１２】
誘電体基板の表面に、第１の導体パターンと第２の導体パターンとを所定の間隙を設けて対向配置すると共に、誘電体基板内部に、上記第１の導体パターン及び第２の導体パターンと重なる内部電極を配置することにより、第１の導体パターンと内部電極との間、第２の導体パターンと内部電極との間に、直列接続された第１の高周波用コンデンサ及び第２の高周波用コンデンサを形成しても良い。この場合、上記低周波用コンデンサをチップコンデンサで構成すると共に、該低周波用コンデンサの一方の電極を、第１の高周波用コンデンサを構成する第１の導体パターンに接続すると共に、他方の電極を、第２の高周波用コンデンサを構成する第２の導体パターンに接続することにより、低周波用コンデンサと、第１の高周波用コンデンサ及び第２の高周波用コンデンサとが並列接続できるので、更に、生産性が向上すると共に、部品点数の減少、形状の小型化を実現できる。
【００１３】
上記コイルのコアの巻線部は、円錐状又は角錐状と成すのが望ましい。
このように、コアの巻線部を円錐状又は角錐状にした場合、該巻線部に巻回された導線の巻線径は、その一端から他端に向かって徐々に小さく、又は大きくなっていくことから、広い周波数帯域に亘って連続的に多数の自己共振周波数を持つこととなり、単一のコイルでありながら、広帯域において使用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明に係るバイアスＴの実施形態を説明する。図１は、本発明に係るバイアスＴ10の回路図であり、該バイアスＴ10は、第１の端子１、第２の端子２及び第３の端子３を有しており、第１の端子１と第２の端子２との間に、直列接続された一対の高周波用コンデンサ12ａ，12ｂと低周波用コンデンサ14とを並列接続して構成したコンデンサＣを接続すると共に、第２の端子２と第３の端子３との間に、コイルＬを接続することにより構成されている。尚、コイルＬは、第１の端子１と第３の端子３との間に接続することもできる。
【００１５】
上記コイルＬは、図２乃至図４に示すように、銅線16の表面にポリエステル、ポリウレタン等の高分子絶縁材料より成る絶縁被膜18を形成した導線20を、誘電体セラミックや、フェライト等の磁性材料より成る円錐状のコア22の巻線部24外周面に巻回して成る。
また、導線20の両端は、上記絶縁被膜18を剥離して銅線16を露出させることにより、端子部26と成されている。
【００１６】
本発明のコイルＬにあっては、上記の通り、コア22の巻線部24が、その一端（図２の右端）から他端（図２の左端）に向かって徐々に直径が小さくなっていく円錐状と成されているので、該巻線部24に巻回された導線20の巻線径も、一端（図２の右端）から他端（図２の左端）に向かって徐々に小さくなっていく。
【００１７】
このように、本発明のコイルＬにおいては、巻線部24に巻回された導線20の巻線径が、一端（図２の右端）から他端（図２の左端）に向かって徐々に小さくなっていくことから、図５のグラフに示す通り、広い周波数帯域に亘って連続的に多数の異なる自己共振周波数を持つこととなり、単一のコイルＬでありながら、広帯域において使用することができる。
【００１８】
上記コイルＬの寸法は、例えば、コア22の巻線部24の最大直径が１mm、長さが２mm、導線20の直径が０．０５mmと成され、この場合、上記導線20の巻回数を４０回としたときのインダクタンスＬは１μＨであった。
【００１９】
尚、コア22の巻線部24の形状は、上記した円錐状だけに限定されるものではなく、角錐状であっても良い。
さらに、複数の自己共振周波数を持ったコイルＬを構成するためには、導線20の巻回されるコア22の巻線部24に、他の部分と径の異なる部分が少なくとも１箇所以上形成されていれば良い。
【００２０】
図６は、本発明に係るバイアスＴ10を構成するコンデンサＣの概略断面図であり、誘電体基板30表面に、該誘電体基板30の両端から内方に向かって、第１の導体パターン32と第２の導体パターン33とを所定の間隙を設けて対向配置すると共に、誘電体基板30内部に、上記第１の導体パターン32及び第２の導体パターン33と、部分的に重なる内部電極34を配置することにより、第１の導体パターン32と内部電極34との間に上記第１の高周波用コンデンサ12ａが形成され、また、第２の導体パターン33と内部電極34との間に上記第２の高周波用コンデンサ12ｂが形成されている。
【００２１】
また、セラミックチップコンデンサで構成された上記低周波用コンデンサ14の一方の電極14ａを、第１の高周波用コンデンサ12ａを構成する第１の導体パターン32に接続すると共に、他方の電極14ｂを、第２の高周波用コンデンサ12ｂを構成する第２の導体パターン33に接続することにより、該低周波用コンデンサ14と、直列接続された上記一対の高周波用コンデンサ12ａ，12ｂとが並列接続されている。
尚、上記第１の導体パターン32及び第２の導体パターン33において、上記内部電極34と重ならず高周波用コンデンサ12ａ，12ｂを構成しない部分は、高周波信号を伝送するマイクロストリップラインを構成すると共に、第１の導体パターン32及び第２の導体パターン33の外端部は、それぞれ上記第１の端子１、第２の端子２と成されている。
図６において36は、誘電体基板30の裏面全面に形成されたアース電極である。
【００２２】
上記内部電極34は、該内部電極34を構成する導体パターンが表面に形成された誘電体基板30ａの上に、他の誘電体基板30ｂを積層した後、加圧・焼成して一体化することにより形成することができる。
尚、上記誘電体基板30は、誘電率が７程度のセラミックにより構成され、上記第１の導体パターン32ａ、第２の導体パターン32ｂ及び内部電極34は、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕ等で構成されている。
【００２３】
本発明のコンデンサＣにあっては、誘電体基板30表面に形成された導体パターン32，33と、誘電体基板30内部に形成され、上記導体パターン32，33と部分的に重なる内部電極34との間に、高周波用コンデンサ12ａ，12ｂを形成しているので、従来の広帯域用のバイアスＴ70の如く、導体パターン92ｂと高周波用コンデンサ86とを接続する外部電極端子94を設ける必要がなく、従って、高周波特性の劣化防止のための外部電極端子94の煩雑な接続作業が不要となり、生産性及び特性が向上する。
また、高周波用コンデンサ12ａ，12ｂを誘電体基板30内部に形成すると共に、セラミックチップコンデンサで構成された低周波用コンデンサ14の一方の電極14ａを第１の導体パターン32に、他方の電極14ｂを第２の導体パターン33に接続することにより、該低周波用コンデンサ14と、一対の高周波用コンデンサ12ａ，12ｂとが並列接続できるので、部品点数の減少、形状の小型化を実現できる。
【００２４】
図７は、本発明に係るバイアスＴ10の概略平面図であり、上記コンデンサＣの形成された誘電体基板30上に上記コイルＬを配置し、該コイルＬにおける導線20の巻線径が小さい側の端子部26を、上記第２の導体パターン33の外端部に形成された第２の端子２に接続すると共に、導線20の巻線径が小さい側の端子部26を、誘電体基板30表面に導体パターンを被着して形成した上記第３の端子３に接続することにより一体化して成る。
【００２５】
本発明のバイアスＴ10を構成するコイルＬは、コア22の巻線部24を円錐状と成し、該巻線部24に巻回された導線20の巻線径が、一端から他端に向かって徐々に小さくなっていくことから、広い周波数帯域に亘って連続的に多数の自己共振周波数を持つこととなり、単一のコイルＬでありながら、広帯域において使用することができる。従って、該コイルＬを用いた本発明のバイアスＴ10にあっては、従来の広帯域用のバイアスＴ70の如く複数個のコイル74の煩雑な接続作業が不要となり、生産性及び特性が向上すると共に、部品点数の減少、形状の小型化を実現できる。
【００２６】
また、本発明のバイアスＴ10を構成するコンデンサＣは、上記の通り、誘電体基板30表面に形成された導体パターン32，33と、誘電体基板30内部に形成され、上記導体パターン32，33と部分的に重なる内部電極34との間に、高周波用コンデンサ12ａ，12ｂを形成しているので、従来の広帯域用のバイアスＴ70の如く、導体パターン92ｂと高周波用コンデンサ86とを接続する外部電極端子94を設ける必要がない。また、高周波用コンデンサ12ａ，12ｂを誘電体基板30内部に形成すると共に、セラミックチップコンデンサで構成された低周波用コンデンサ14の一方の電極14ａを第１の導体パターン32に、他方の電極14ｂを第２の導体パターン33に接続することにより、該低周波用コンデンサ14と、一対の高周波用コンデンサ12ａ，12ｂとの並列接続を行うことができる。
従って、該コンデンサＣを用いた本発明のバイアスＴ10にあっては、従来のバイアスＴ70の如く高周波特性の劣化防止のための外部電極端子94の煩雑な接続作業が不要となり、生産性及び特性が向上すると共に、部品点数の減少、形状の小型化を実現できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のバイアスＴを構成するコイルは、コアの巻線部に、他の部分と径の異なる部分を少なくとも１箇所以上形成したので、径の異なる部分に巻回された導線の巻線径と、それ以外の部分に巻回された導線の巻線径とが相違し、複数の自己共振周波数を持つこととなる。その結果、単一のコイルでありながら、広帯域において使用することが可能である。従って、該コイルを用いた本発明のバイアスにあっては、従来の広帯域用のバイアスＴ70の如く複数個のコイル74の煩雑な接続作業が不要となり、生産性及び特性が向上すると共に、部品点数の減少、形状の小型化を実現できる。
【００２８】
また、本発明のバイアスＴを構成するコンデンサは、誘電体基板表面に配置された導体パターンと、誘電体基板内部に配置され、上記導体パターンと重なる内部電極との間に、高周波用コンデンサを形成しているので、従来の広帯域用のバイアスＴ70の如く、導体パターン92ｂと高周波用コンデンサ86とを接続する外部電極端子94を設ける必要がない。従って、該コンデンサを用いた本発明のバイアスＴにあっては、従来のバイアスＴ70の如く高周波特性の劣化防止のための外部電極端子94の煩雑な接続作業が不要となり、生産性及び特性が向上すると共に、部品点数の減少、形状の小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバイアスＴを示す回路図である。
【図２】本発明に係るバイアスＴを構成するコイルの概略正面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】本発明に係るバイアスＴを構成するコイルのインピーダンス特性を示すグラフである。
【図６】本発明に係るバイアスＴを構成するコンデンサの概略断面図である。
【図７】本発明に係るバイアスＴの概略平面図である。
【図８】従来のバイアスＴを示す回路図である。
【図９】従来のバイアスＴに用いられるコイルを示す正面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】従来のバイアスＴに用いられるコイルのインピーダンス特性を示すグラフである。
【図１２】従来のバイアスＴに用いられるコイルを複数個直列接続した場合のインピーダンス特性を示すグラフである。
【図１３】広帯域用のバイアスＴに用いられる従来のコンデンサを示す回路図である。
【図１４】広帯域用のバイアスＴに用いられる従来のコンデンサを、回路基板へ実装した状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１第１の端子
２第２の端子
３第３の端子
10 バイアスＴ
Ｃコンデンサ
Ｌコイル
12ａ第１の高周波用コンデンサ
12ｂ第２の高周波用コンデンサ
14 低周波用コンデンサ
20 導線
22 コア
24 巻線部
30 誘電体基板
32 第１の導体パターン
33 第２の導体パターン
34 内部電極

Claims

第１乃至第３の端子を有し、第１の端子と第２の端子との間に、高周波用コンデンサと低周波用コンデンサとを並列接続して構成したコンデンサを接続すると共に、第２の端子と第３の端子との間、又は、第１の端子と第３の端子との間に、コイルを接続して成るバイアスＴであって、誘電体基板の表面に導体パターンを配置すると共に、誘電体基板内部に上記導体パターンと重なる内部電極を配置することにより、上記導体パターンと内部電極との間に上記高周波用コンデンサを形成し、また、コアの巻線部に他の部分と径の異なる部分を少なくとも１箇所以上形成すると共に、該コアの外周面に導線を巻回することにより、上記コイルを形成したことを特徴とするバイアスＴ。
誘電体基板の表面に、第１の導体パターンと第２の導体パターンとを所定の間隙を設けて対向配置すると共に、誘電体基板内部に、上記第１の導体パターン及び第２の導体パターンと重なる内部電極を配置することにより、第１の導体パターンと内部電極との間、第２の導体パターンと内部電極との間に、直列接続された第１の高周波用コンデンサ及び第２の高周波用コンデンサを形成したことを特徴とする請求項１に記載のバイアスＴ。
上記低周波用コンデンサをチップコンデンサで構成すると共に、該低周波用コンデンサの一方の電極を、第１の高周波用コンデンサを構成する第１の導体パターンに接続すると共に、他方の電極を、第２の高周波用コンデンサを構成する第２の導体パターンに接続することにより、低周波用コンデンサと、第１の高周波用コンデンサ及び第２の高周波用コンデンサとを並列接続したことを特徴とする請求項２に記載のバイアスＴ。
上記コイルのコアの巻線部が、円錐状又は角錐状と成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のバイアスＴ。