JP4245930B2

JP4245930B2 - 分布定数型フィルタ素子

Info

Publication number: JP4245930B2
Application number: JP2003021262A
Authority: JP
Inventors: 敏郎佐藤; 浩一柳沢; 福春張
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-01-30
Also published as: JP2004235911A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気的絶縁性を有する帯状誘電体シートに帯状導電体を重ねた状態で巻回されて構成された分布定数型フィルタ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のフィルタ素子として、特開平２−２６１１４号公報および特開平７−１２２４６０号公報に開示された分布定数型フィルタ素子が知られている。これらの分布定数型フィルタ素子（以下、「フィルタ素子」ともいう）は、いずれも、所定距離だけ隔たった位置に入出力リード線が接続された線路用の帯状導電体と、接地用リード線が接続されると共に第１の帯状導電体に対向させて設けられた接地用の帯状導電体と、これらの帯状導電体を巻回したときにこれらの電気的絶縁を行う誘電体シートとを備え、各帯状導電体および誘電体シートを巻回することにより、３端子型ノイズフィルタ（低域通過型フィルタ）としてそれぞれ構成されている。これらの各フィルタ素子では、誘電体シートを介して２枚の帯状導電体を巻回することにより、インダクタ成分とキャパシタ成分とが分布定数的に存在するフィルタ素子として機能するため、広帯域に亘って良好な減衰特性が得られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−２６１１４号公報（第４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平７−１２２４６０号公報（第４−５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の各フィルタ素子には、以下のような解決すべき共通の問題点がある。すなわち、これらのフィルタ素子では、接地用の帯状導電体を線路用の帯状導電体と一緒に巻回する構成のため、接地用の帯状導電体自体も比較的大きなインダクタンスを有している。したがって、線路用の帯状導電体と接地用の帯状導電体との間のキャパシタ成分よりも線路用の帯状導電体における各部位相互間のキャパシタ成分の方が、線路用の帯状導電体を通過する信号に対して大きく影響を及ぼすことになる結果、カットオフ周波数を超える周波数帯域において減衰特性が悪化する。さらに、線路用の帯状導電体と接地用の帯状導電体とが磁気的に結合することにより、線路用の帯状導電体を通過する信号に対応した影像電流（誘導電流）が接地用の帯状導電体に流れる結果、磁気的特性が低下して線路用の帯状導電体におけるインダクタ成分が低下する。このため、これによってもカットオフ周波数を超える周波数帯域において減衰特性が悪化する。したがって、カットオフ周波数を超える周波数帯域におけるノイズを良好に減衰させることが困難であるという問題点が存在する。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、カットオフ周波数を超える周波数帯域においてノイズを良好に減衰させ得る分布定数型フィルタ素子を提供することを主目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載の分布定数型フィルタ素子は、入力端子と、出力端子と、接地用端子と、電気的絶縁性を有する帯状誘電体シートに帯状導電体を重ねた状態で巻回することによって全体として筒状に形成されたコイル部と、切り込みを介して外縁側と連通する中心孔が形成されると共に前記コイル部の両端面側に前記帯状導電体と電気的に絶縁された状態で配設された平板状の一対の接地用電極とを備え、前記入力端子が前記帯状導電体の一端側に接続されると共に前記出力端子が当該帯状導電体の他端側に接続され、前記接地用端子が前記一対の接地用電極に接続されている。なお、本発明における「端子」には、金具状の端子を含むのは勿論のこと、いわゆるリード線も含まれる。
【０００７】
また、請求項２記載の分布定数型フィルタ素子は、請求項１記載の分布定数型フィルタ素子において、前記帯状導電体は、前記帯状誘電体シートよりも幅狭に形成されると共にその幅方向の両端縁が当該帯状誘電体シートの幅方向の両端縁に達しないように重ねた状態で巻回されている。
【０００８】
また、請求項３記載の分布定数型フィルタ素子は、請求項２記載の分布定数型フィルタ素子において、前記各接地用電極における切り込みの最小幅よりも幅狭の複数の固片状導電体が、前記帯状誘電体シートにおける前記各端縁と前記帯状導電体の前記各端縁との空き領域において、その各端縁を前記接地用電極に接触させられた状態で当該帯状誘電体シートの前記各端縁に沿って互いに離間して並設されている。
【０００９】
また、請求項４記載の分布定数型フィルタ素子は、請求項１記載の分布定数型フィルタ素子において、前記コイル部の前記各端面と前記各接地用電極との間に絶縁シートが配設されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る分布定数型フィルタ素子の好適な実施の形態について説明する。
【００１１】
最初に、本発明の第１の実施の形態に係る分布定数型フィルタ素子（以下、「フィルタ素子」ともいう）１について、図面を参照して説明する。
【００１２】
フィルタ素子１は、図１，２に示すように、入力端子２、出力端子３、接地用端子４、コイル部５および一対の接地用電極６，６を備えて、３端子型ノイズフィルタ（低域通過型フィルタ）として構成されている。
【００１３】
コイル部５は、両図に示すように、電気的絶縁性を有する帯状誘電体シート５ａ、および帯状誘電体シート５ａよりも幅狭に形成された帯状導電体５ｂを備えている。この場合、帯状導電体５ｂは、その一端側に入力端子２の一端側が電気的に接続されると共に、他端側に出力端子３の一端側が電気的に接続されている。また、帯状導電体５ｂは、帯状誘電体シート５ａにおける幅方向の中央部に位置するように重ねられている。すなわち、帯状導電体５ｂは、その幅方向の両端縁が帯状誘電体シート５ａの幅方向の両端縁に達しないように重ねた状態で巻回されている。コイル部５は、このように互いに重ねられた帯状誘電体シート５ａおよび帯状導電体５ｂを巻回することにより、全体として筒状（一例として中心孔５ｃが形成された円筒状）に形成されている。この場合、入力端子２および出力端子３は、帯状導電体５ｂと共に帯状誘電体シート５ａ内に巻き込まれて、各々の各他端側がコイル部５（一例として同図中のコイル部５の下端面）から突出している。
【００１４】
一対の接地用電極６，６は、図１に示すように、外形が環状（中心孔６ａが形成された円板状）に形成されると共に、コイル部５の両端面（同図中の上下端面）側にそれぞれ配設されている。また、各接地用電極６，６は、接地用端子４にそれぞれ電気的に接続されている。この場合、上記したように、帯状導電体５ｂは、帯状誘電体シート５ａよりも幅狭に形成され、かつ帯状誘電体シート５ａの中央部に配置されているため、図１，２に示すように、その各端縁は帯状誘電体シート５ａの各端縁に達していない。このため、各接地用電極６，６が帯状導電体５ｂと非接触状態に維持される結果、各接地用電極６，６と帯状導電体５ｂとの間の電気的絶縁性が、絶縁シートなどを用いることなく簡易な構成で維持される。また、各接地用電極６，６には、中心孔６ａから接地用電極６の外縁に達する切り込み６ｂがそれぞれ形成されている。すなわち、この中心孔６ａは、この切り込み６ｂを介して接地用電極６の外縁に連通する。つまり、接地用電極６は、帯状導電体５ｂに流れる電流によってコイル部５に形成される閉磁路に対してショートリングとして機能しないように構成されている。この場合、切り込み６ｂは、一例として、各接地用電極６，６の径方向に沿って直線状に１つずつ形成されている。ただし、この構成に限定されるものではなく、その形状を非直線状（例えばジグザグ状、曲線状等）に形成することもできるし、複数形成してもよい。また、図２に示すように、この切り込み６ｂを利用して帯状導電体５ｂに接続された入力端子２が接地用電極６の外面側に引き出される。なお、各接地用電極６，６は、平板状の金属体に対してメッキ処理や打ち抜き加工を施すことによって形成される。
【００１５】
このフィルタ素子１では、帯状導電体５ｂがコイル部５の各端面側に配設された一対の接地用電極６，６と容量結合することにより、フィルタ素子１は、インダクタ成分とキャパシタ成分とが分布定数的に存在するフィルタ素子として機能する。また、このフィルタ素子１では、従来のフィルタ素子とは異なり、接地用電極６，６が帯状導電体５ｂと一緒に巻回されない構成のため、接地用電極６，６自体のインダクタンスが従来のフィルタ素子と比較して十分に小さくなる。この結果、カットオフ周波数よりも高い周波数帯域においても、帯状導電体５ｂを通過する信号に対する帯状導電体５ｂにおける各部位相互間のキャパシタ成分の影響よりもその信号に対する帯状導電体５ｂと各接地用電極６，６との間のキャパシタ成分の影響が大きい状態を維持することができる。また、接地用電極６，６と帯状導電体５ｂとが一緒に巻回されない構成のため、帯状導電体５ｂと各接地用電極６，６との磁気的結合の度合いを従来のフィルタ素子よりも小さくすることができる結果、帯状導電体５ｂを通過する信号に対応した影像電流（誘導電流）が各接地用電極６，６に流れにくくなる。このため、影像電流に起因する磁気的特性の悪化を軽減することができ、これにより、帯状導電体５ｂにおけるインダクタ成分の低下を十分に抑制することができる。したがって、このフィルタ素子１によれば、カットオフ周波数を超える周波数帯域においても十分な減衰量を確保することができる結果、この周波数帯域におけるノイズ等を良好に減衰させることができる。
【００１６】
また、このフィルタ素子１によれば、帯状導電体５ｂが帯状誘電体シート５ａよりも幅狭に形成されると共にその幅方向の両端縁が帯状誘電体シート５ａの幅方向の両端縁に達しないように重ねた状態で巻回される構成のため、絶縁シートなどを用いることなく、簡易な構成でありながら、各接地用電極６，６と帯状導電体５ｂとの間の電気的絶縁性を確実に確保することができる。
【００１７】
次いで、本発明の第２の実施の形態に係るフィルタ素子１１について、図面を参照して説明する。なお、フィルタ素子１と同一の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１８】
フィルタ素子１１は、図３に示すように、入力端子２、出力端子３、接地用端子４、コイル部１５および一対の接地用電極６，６を備えている。
【００１９】
コイル部１５は、同図に示すように、帯状誘電体シート５ａ、帯状誘電体シート５ａよりも幅狭の帯状導電体５ｂ、および複数の固片状導電体１５ｄを備えている。この場合、各固片状導電体１５ｄは、図４に示すように、平面視の外形が一例として長方形に形成されると共に、帯状誘電体シート５ａにおけるその幅方向の各端縁と帯状導電体５ｂの幅方向の各端縁との間の空き領域Ａにおいて、帯状誘電体シート５ａの各端縁に沿って互いに離間して（間隔を空けて）並設されている。また、各固片状導電体１５ｄは、その接地用電極６に対向する側の端縁が帯状誘電体シート５ａの端縁から外側に若干突出するようにして配設されている。コイル部１５は、このように互いに重ねられた帯状誘電体シート５ａ、帯状導電体５ｂおよび複数の固片状導電体１５ｄを巻回することにより、全体として筒状（一例として中心孔１５ｃが形成された円筒状）に形成されている。したがって、コイル部１５の両端面（同図中の上下端面）側に配設された一対の接地用電極６，６は、コイル部１５における対応する端面側に配設された各固片状導電体１５ｄと電気的に接触する構成となる。また、各固片状導電体１５ｄは、図４に示すように、その帯状誘電体シート５ａの長手方向に沿った幅Ｂが切り込み６ｂの最小幅Ｃよりも幅狭（短寸）に形成されている。したがって、切り込み６ｂを構成する各接地用電極６，６における開放端同士の固片状導電体１５ｄによる電気的接続が回避されている。つまり、接地用電極６および固片状導電体１５ｄは、帯状導電体５ｂに流れる電流によってコイル部１５に形成される閉磁路に対してショートリングとして機能しないように構成されている。
【００２０】
このフィルタ素子１１では、各接地用電極６，６と電気的に接触した状態の各固片状導電体１５ｄが帯状導電体５ｂの長手方向に沿って互いに離間して並設される構成のため、接地された導体（接地用電極６，６および各固片状導電体１５ｄ）自体のインダクタンスが従来のフィルタ素子と比較して十分に小さくなる。したがって、このフィルタ素子１１によれば、フィルタ素子１と同様にして、カットオフ周波数を超える周波数帯域においても十分な減衰量を確保することができる結果、この周波数帯域におけるノイズ等を良好に減衰させることができる。加えて、このフィルタ素子１１では、各固片状導電体１５ｄが帯状導電体５ｂと共に巻回されるため、固片状導電体１５ｄと帯状導電体５ｂとの間隔、固片状導電体１５ｄにおける帯状導電体５ｂに対向する辺の長さ、固片状導電体１５ｄの面積、および固片状導電体１５ｄの形状などを変化させることにより、帯状導電体５ｂの対接地間容量、つまりキャパシタ成分の大小を自由に調整することができる結果、フィルタ設計の自由度を高めることができる。また、この種のフィルタ素子では、一般的に、帯状誘電体シート５ａを円筒状に正確に巻回してコイル部１５を形成することが難しいため、コイル部１５における各端面の平面性を十分に確保できないこともある。この場合、帯状導電体の各端縁とコイル部の各端面に配設された各接地用電極との間の間隔を一定に形成することができない結果、製品毎にフィルタ特性が大きくばらつくことがある。しかしながら、このフィルタ素子１１では、表面に金属箔が配設された帯状誘電体シート５ａを使用してその金属箔をエッチングするという手法で各固片状導電体１５ｄと帯状導電体５ｂとを形成することにより、各固片状導電体１５ｄと帯状導電体５ｂとの間隔を精度良く一定に形成することができる。したがって、製品毎のフィルタ特性のばらつきを大幅に低減することができる。
【００２１】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されない。例えば、フィルタ素子１では、帯状導電体５ｂを帯状誘電体シート５ａよりも幅狭に形成することにより、帯状導電体５ｂと各接地用電極６，６との電気的接触を避ける構成を簡易かつ確実に実現しているが、この構成に代えて、コイル部５の各端面と各接地用電極６，６との間に絶縁性を有する誘電体を配設して、この誘電体によって帯状導電体５ｂと各接地用電極６，６とを電気的に絶縁する構成を採用することもできる。この構成では、帯状導電体５ｂと帯状誘電体シート５ａとを同一幅に設定しても良く、しかも誘電体の材質や厚みを変更することにより、分布定数的に存在するキャパシタ成分の大小を容易に調整することができる。また、上記した各実施の形態では、１つの帯状導電体５ｂを帯状誘電体シート５ａに重ねて、各フィルタ素子１，１１をノーマルモードフィルタに構成した例について説明したが、図５，６に示すように、２つの帯状導電体５ｂを帯状誘電体シート５ａに重ねて巻回してコイル部２５，３５を構成することにより、分布定数型コモンモードフィルタとして機能するフィルタ素子２１，３１を実現することもできる。この場合、各フィルタ素子２１，３１では、入力端子２および出力端子３をそれぞれ２つとして、各帯状導電体５ｂの各端部にそれぞれ接続させる。また、各フィルタ素子１，１１，２１，３１において、各接地用電極６，６の中心孔６ａおよび各コイル部５，１５，２５，３５における各中心孔５ｃ，１５ｃ，２５ｃ，３５ｃに磁性体（図示せず）を装着したり、各接地用電極６，６の外面側に平板状の磁性体（図示せず）を配設したりする構成を採用することにより、分布定数的に存在するインダクタ成分を増加させることもできる。
【００２２】
また、フィルタ素子１では、帯状導電体５ｂの各端縁と帯状誘電体シート５ａの各端縁との間に隙間を設けることにより、帯状導電体５ｂと各接地用電極６，６とを電気的に絶縁する構成を採用したが、図７に示すフィルタ素子４１のように、コイル部５の各端面と各接地用電極６，６との間に誘電材料で形成された絶縁シート４２，４２をそれぞれ配設することによって帯状導電体５ｂと各接地用電極６，６とを電気的に絶縁する構成を採用することもできる。この構成によれば、部品点数は若干増加するものの、帯状導電体５ｂの幅を帯状誘電体シート５ａの幅まで拡げることができるため、帯状導電体５ｂの抵抗成分を低減することができる。なお、図示はしないが、同様にして、フィルタ素子２１においても、コイル部２５の各端面と各接地用電極６，６との間に誘電材料で形成された絶縁シートをそれぞれ配設する構成を採用することにより、フィルタ素子４１と同様の効果を奏することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の分布定数型フィルタ素子によれば、帯状誘電体シートに帯状導電体を重ねた状態で巻回して形成したコイル部と、コイル部の両端面側に帯状導電体と電気的に絶縁された状態で配設された平板状の一対の接地用電極とを備え、帯状導電体の一端側に入力端子を接続して帯状導電体の他端側に出力端子を接続し、一対の接地用電極に接地用端子を接続して構成したことにより、帯状導電体が一対の接地用電極と容量結合する結果、インダクタ成分とキャパシタ成分とが分布定数的に存在するフィルタ素子として機能させることができる。また、この分布定数型フィルタ素子では、一対の接地用電極が帯状導電体と一緒に巻回されない構成のため、接地用電極自体のインダクタンスを従来のフィルタ素子と比較して十分に小さくすることができる。この結果、カットオフ周波数よりも高い周波数帯域においても、帯状導電体を通過する信号に対する帯状導電体における各部位相互間のキャパシタ成分の影響よりもその信号に対する帯状導電体と各接地用電極との間のキャパシタ成分の影響が大きい状態を維持することができる。また、接地用電極と帯状導電体とが一緒に巻回されない構成のため、帯状導電体と各接地用電極との磁気的結合の度合いを従来のフィルタ素子よりも小さくすることができる結果、帯状導電体を通過する信号に対応した影像電流（誘導電流）が各接地用電極に流れにくくなる。このため、影像電流に起因する磁気的特性の悪化を軽減することができ、これにより、帯状導電体におけるインダクタ成分の低下を十分に抑制することができる。したがって、この分布定数型フィルタ素子によれば、カットオフ周波数を超える周波数帯域においても十分な減衰量を確保することができる結果、この周波数帯域におけるノイズ等を良好に減衰させることができる。
【００２４】
また、請求項２記載の分布定数型フィルタ素子によれば、帯状誘電体シートよりも幅狭に形成された帯状導電体をその幅方向の両端縁が帯状誘電体シートの幅方向の両端縁に達しないように重ねた状態で巻回してコイル部を形成したことにより、絶縁シートなどを用いることなく、簡易な構成でありながら、各接地用電極と帯状導電体との間の電気的絶縁性を確実に確保することができる。
【００２５】
また、請求項３記載の分布定数型フィルタ素子によれば、帯状誘電体シートにおける各端縁と帯状導電体の各端縁との空き領域において、各接地用電極における切り込みの最小幅よりも幅狭の複数の固片状導電体を、その各端縁を接地用電極に接触させられた状態で帯状誘電体シートの各端縁に沿って互いに離間して並設する構成を採用したことにより、固片状導電体と帯状導電体との間隔などを変化させることができ、これにより、帯状導電体の対接地間容量、つまりキャパシタ成分の大小を自由に調整することができる結果、フィルタ設計の自由度を高めることができる。さらに、このフィルタ素子によれば、表面に金属箔が配設された帯状誘電体シートを使用してその金属箔をエッチングするという手法で各固片状導電体と帯状導電体とを形成することにより、各固片状導電体と帯状導電体との間隔を精度良く一定に形成することができる。したがって、製品毎のフィルタ特性のばらつきを大幅に低減することができる。
【００２６】
また、請求項４記載の分布定数型フィルタ素子によれば、コイル部の各端面と各接地用電極との間に絶縁シートを配設する構成を採用したことにより、帯状導電体と各接地用電極との電気的な絶縁性を確保しつつ、帯状導電体の幅を拡げることができるため、帯状導電体の抵抗成分を一層低減したフィルタ素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィルタ素子１の構成を示す分解斜視図である。
【図２】フィルタ素子１の完成状態におけるコイル部５の径方向に沿って切断した断面図である。
【図３】フィルタ素子１１の構成を示す分解斜視図である。
【図４】フィルタ素子１１における帯状誘電体シート５ａ、帯状導電体５ｂおよび固片状導電体１５ｄの構成を示すコイル部１５の部分展開図である。
【図５】フィルタ素子２１の構成を示す分解斜視図である。
【図６】フィルタ素子３１の構成を示す分解斜視図である。
【図７】フィルタ素子４１の構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１，４１フィルタ素子
２入力端子
３出力端子
４接地用端子
５，１５，２５，３５コイル部
５ａ帯状誘電体シート
５ｂ帯状導電体
６接地用電極
６ａ中心孔
６ｂ切り込み
１５ｄ固片状導電体
４２絶縁シート

Claims

入力端子と、出力端子と、接地用端子と、電気的絶縁性を有する帯状誘電体シートに帯状導電体を重ねた状態で巻回することによって全体として筒状に形成されたコイル部と、切り込みを介して外縁側と連通する中心孔が形成されると共に前記コイル部の両端面側に前記帯状導電体と電気的に絶縁された状態で配設された平板状の一対の接地用電極とを備え、
前記入力端子が前記帯状導電体の一端側に接続されると共に前記出力端子が当該帯状導電体の他端側に接続され、
前記接地用端子が前記一対の接地用電極に接続されている分布定数型フィルタ素子。
前記帯状導電体は、前記帯状誘電体シートよりも幅狭に形成されると共にその幅方向の両端縁が当該帯状誘電体シートの幅方向の両端縁に達しないように重ねた状態で巻回されている請求項１記載の分布定数型フィルタ素子。
前記各接地用電極における切り込みの最小幅よりも幅狭の複数の固片状導電体が、前記帯状誘電体シートにおける前記各端縁と前記帯状導電体の前記各端縁との空き領域において、その各端縁を前記接地用電極に接触させられた状態で当該帯状誘電体シートの前記各端縁に沿って互いに離間して並設されている請求項２記載の分布定数型フィルタ素子。
前記コイル部の前記各端面と前記各接地用電極との間に絶縁シートが配設されている請求項１記載の分布定数型フィルタ素子。