JP5394228B2 - ポテンシャル・フリーの貫通ハウジング - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に規定しているように、プリント基板上に配置してある電子回路を有しておりかつプリント基板を取り囲んで遮へいするハウジングを有している回路配置に関し、プリント基板上には、電子回路に接続しておりかつ外部導体部分と中心導体部分とを有しているＨＦプラグまたはソケット・コネクタがハウジング内の開口部を挿通された状態で配置されている。

それぞれの遮へいハウジング内に配置してある２つ以上の電気回路が、信号線と遮へい体とを有する少なくとも１つのケーブルにより互いに接続されているとき、信号線とハウジングとに対する高周波信号の入出力に対して連続した切れ目のない遮へいを与えるために、ケーブルの遮へい体をハウジングの両方またはすべてに直接電気的に接続することが知られている。

しかしながら、このような場合、ケーブルの遮へい体を介して２つまたはすべてのハウジングの間で電気的伝導性接続が行われることになるため、ハウジングの間の電位差の結果としてケーブルの遮へい体を通して好ましくない電流が流れるという問題が生じる。

また、接続する電気回路が異なる接地電位になければならない場合には、この配置は明らかにケーブルの遮へい体上に寄生電流の流れを生じさせることになるため、この配置を実行することはできない。したがって、接続する２つの電気回路を異なる接地電位に保持することができない。これらのような場合では、したがって、ケーブルの遮へい体をハウジングのうちの１つだけに直接電気的に接続し、かつ他の１つのハウジングまたは複数のハウジングからは電気的に絶縁することが必要であり、すなわち換言すれば、ケーブルの遮へい体が他の１つのハウジングまたは複数のハウジングと直接接触しないようにすることが必要になる。

しかしながら、これは、ケーブル、もしくは電気回路に接続された対応するケーブル・コネクタ、プラグまたはソケット・コネクタがケーブルの遮へい体と接続していないハウジングに入るところで、必然的に遮へいが中断するという問題を生じさせる。

本発明の基礎となる目的は、高周波信号が好ましくない方法で信号線またはハウジングから出力するのを効果的に防止するとともに、同様に外部の高周波信号が好ましくない方法で信号線またはハウジングに入力するのを効果的に防止するポテンシャル・フリーの信号接続を有している上述した種類の回路配置を提供することである。

この目的は、本発明に基づいて、請求項１で特徴づけられた機能を有する上述した種類の回路配置により達成される。本発明の有利な実施形態は、他の請求項で説明される。

上述した種類の回路配置では、本発明に基づいて、ハウジングに直接接続しないことによりハウジングから絶縁されたＨＦプラグまたはソケット・コネクタの外部導体部分が提供されており、外部導体部分をトンネル状の形態内に軸方向と周方向の両方において少なくとも部分的に取り囲むとともに、ハウジングに直接に接続しておりかつＨＦプラグまたはソケット・コネクタの外部導体部分に容量的に接続している遮へいスリーブを設けてある。

この回路配置は、ＨＦプラグまたはソケット・コネクタがハウジングを貫通する領域内において遮へいの物理的中断があるという事実にもかかわらず、高周波信号のいかなるカップリング・インまたはカップリング・アウトをも防止するという利点を有しており、その理由は、このような信号が外部導体部分の容量結合によりハウジングに短絡しており、かつ高次モードがトンネル状の遮へいスリーブ内において指数関数的に減衰するためである。

プリント基板は、ハウジングに直接接続しないことによりハウジングから絶縁されているシステムアースを有していることが有用である。

信号を中心導体部分からプリント基板上の電子回路に伝達するために、中心導体部分は、プリント基板上の電気回路の少なくとも１つのプリント信号線に直接にまたは容量的に接続している。

好ましい実施形態では、遮へいスリーブと、ＨＦプラグまたはソケット・コネクタの外部導体部分との間の容量接続は、その一方が遮へいスリーブに、他方がＨＦプラグまたはソケット・コネクタの外部導体部分にそれぞれ接続され、かつ互いに離間している複数のコンデンサを含んでいる。

差分信号の伝達を可能とするために、ＨＦプラグまたはソケット・コネクタの中心導体部分は、２つの信号線を有している。

例示的な実施形態では、遮へいスリーブは、ハウジングのトンネル状の環状被覆の形態からなる。

例示的な実施形態では、遮へいスリーブは、少なくとも１つの第１のＵ字状構成要素と、第１のＵ字状構成要素から離れているプリント基板の側面に適用された少なくとも１つの第１のメタライゼーションと、を含んでおり、第１のＵ字状構成要素は、プリント基板を貫通する第１のスルー・コンタクトにより第１のメタライゼーションに接続している。プリント基板は、例えば、片面上に、少なくとも１つの第２のメタライゼーションを有しており、この少なくとも１つの第２のメタライゼーションは、プリント基板のシステムアースを形成し、かつ第１のメタライゼーションからは電気的に絶縁されている。ＨＦプラグまたはソケット・コネクタの外部導体部分は、この場合、少なくとも１つの第２のＵ字状構成要素と、プリント基板内に形成してある少なくとも１つの金属層とにより、少なくとも部分的に形成されることが好ましく、第２のＵ字状構成要素はプリント基板内に配置してあるスルー・コンタクトにより金属層に接続しており、金属層はプリント基板内の、第１のメタライゼーションと遮へいスリーブの第１のＵ字状構成要素との間に配置するようになされている。

他の実施形態では、遮へいスリーブは、プリント基板の表裏両面上に配置してある少なくとも２つの第１のＵ字状構成要素を含んでおり、第１のＵ字状構成要素は、プリント基板を貫通する第１のスルー・コンタクトにより互いに接続している。ＨＦプラグまたはソケット・コネクタの外部導体部分は、少なくとも１つの第２のＵ字状構成要素と、プリント基板内に形成してある少なくとも１つの金属層とにより、少なくとも部分的に形成され、第２のＵ字状構成要素はプリント基板内に配置してある第２のスルー・コンタクトにより金属層に接続しており、金属層はプリント基板内の、遮へいスリーブの第１のＵ字状構成要素の間に配置するようになされている。プリント基板は、片面上に、少なくとも１つの第２のメタライゼーションを有しており、この少なくとも１つの第２のメタライゼーションは、プリント基板のシステムアースを形成し、かつ第１のＵ字状構成要素に直接接続しないことにより第１のＵ字状構成要素から絶縁されている。

プリント基板から離れておりかつハウジングから突出している端部において、ＨＦプラグまたはソケット・コネクタは、信号ケーブル上のプラグまたはソケット・コネクタに接続するように設計されている。

図１に示している本発明の回路配置の第１の好ましい実施形態は、適切なプリント導体と構成要素とからなる電子回路を有するプリント基板１０を含んでおり、これらの適切なプリント導体および構成要素のうち、プリント基板１０上に配置してある２つのプリント信号線１２と、１つの増幅器構成要素１３のみを示しているとともに、図１に示している本発明の回路配置の第１の好ましい実施形態は、遮へいハウジング１４と、中心導体部分１６および外部導体部分１８を有しているＨＦプラグまたはソケット・コネクタと、を含んでいる。図示の例示的な実施形態では、ＨＦプラグまたはソケット・コネクタは、２つの信号線上の差分信号を伝達し、対応する信号ケーブル２０に接続するように設計されている。ＨＦプラグまたはソケット・コネクタは、ハウジング１４内の開口部２２の中を通って延びている。ハウジングに遮へい機能を行わせるために、ハウジングは適切な電気的伝導性材料で形成されており、特に、金属で形成されている。プリント基板１０は、ハウジングに直接接続しないことによりハウジングから絶縁されているシステムアースを有している。中心導体部分１６は、例えば、コンデンサ２８を用いてプリント信号線１２に容量的に接続している。

外部導体部分１８は、ハウジング１４に直接接続しないことによりハウジング１４から絶縁されており、すなわち、ＨＦプラグまたはソケット・コネクタは、外部導体部分１８がハウジング１４と直接的な電気的（物理的）接触を行うことなく、開口部２２の中を通って延びている。本発明に基づいて、ハウジング１４は、開口部２２の領域内部へトンネル状の形態で引き込まれて遮へいスリーブ２４を形成しており、ＨＦプラグまたはソケット・コネクタは、遮へいスリーブ２４の中を通って延びている。したがって、遮へいスリーブ２４は、互いに離間している点でコンデンサ２６を介してＨＦプラグまたはソケット・コネクタの外部導体部分１８に容量的に接続している。外部導体部分１８からハウジング１４への、または、むしろ外部導体部分１８から遮へいスリーブ２４へのＤＣ電流は、このようにして防止され、同時に高周波信号はコンデンサを横切って短絡する。高次モードは指数関数的に減衰するため、高次モードもまた遮へいスリーブ２４で形成されたトンネルを横切ることができない。その結果、全体として、遮へいスリーブ２４と外部導体部分１８の間に存在する物理的な空隙にもかかわらず、高周波信号は開口部２２を通って入り込むことができず、したがって、ＨＦはハウジングの内部から外部に出て行くことができずまたは外部からハウジングの中に入り込むことができない。

本発明の回路配置の第２の好ましい実施形態を図２〜図５の様々な図面で示しているが、図２〜図５の中で図１と同じ機能を実行する部分は、図１と同じ参照番号で特定されており、したがって、読者の注意は、関心がある部分の説明に対する図１の上述した説明に向けられる。図２〜図５の様々な図面は、異なった角度から見た図面を与えると同時に、また、そうしなければ隠れてしまうであろう構成要素の、より明瞭な図面を与えるために、図４および図５ではプリント基板を省略しており、同様に図５では中心導体部分１６およびプリント信号線１２を省略している点で互いに異なっている。図２〜図５では、信号ケーブル２０を単に模式的に示しているに過ぎない。また、分かりやすくするために、外部導体部分１８を遮へいスリーブ２４に容量的に接続するコンデンサ２６は図示していない。

図２〜図５から分かるように、遮へいスリーブ２４は、プリント基板１０上の第１のＵ字状構成要素３０と第１のメタライゼーション３２とから形成され、第１のメタライゼーション３２は、第１のＵ字状構成要素３０から離れているプリント基板１０の側面上に配置されている。第１のＵ字状構成要素３０と第１のメタライゼーション３２とは、プリント基板１０内の第１のスルー・コンタクト３４（図４および図５を参照のこと）により一緒に電気的に接続している。第２のメタライゼーション３６が、プリント基板１０上の第１のメタライゼーション３２と同じ側面上に配置されており、この第２のメタライゼーション３６は、プリント基板１０のシステムアースを形成し、かつ第１のメタライゼーション３２とハウジング１４とに直接接続しないことにより第１のメタライゼーション３２とハウジング１４とから絶縁されている。このシステムアース３６は、また、外部導体部分１８に直接接続しないことにより外部導体部分１８からも絶縁されている。

遮へいスリーブ２４、３０、３２の中に位置している外部導体部分１８のその区域は、第２のＵ字状構成要素３８とプリント基板１０の内部の金属層４０とにより形成され、第２のスルー・コンタクト４２（図５を参照のこと）がプリント基板１０内に配置され、この第２のスルー・コンタクト４２は、第２のＵ字状構成要素３８と金属層４０とに直接接続することにより第２のＵ字状構成要素３８と金属層４０とを互いに電気的に接続している。全体として、金属層４０と、第１および第２のＵ字状構成要素３０、３８と、第１のメタライゼーション３２との配置は、第１のＵ字状構成要素３０と第１のメタライゼーション３２とで形成される遮へいスリーブ２４は、第２のＵ字状構成要素３８と金属層４０とで形成される外部導体部分１８の区域を取り囲むようになされている。したがって、中心導体部分１６と、外部導体部分１８と、遮へいスリーブ２４とは、３軸配置を形成している。

遮へいスリーブ２４の第１のＵ字状構成要素３０は、弾性接触タング４４を用いてハウジング１４に直接接続することによりハウジング１４に直接電気的に接続している。他方で、金属層４０と第１のメタライゼーション３２とは、互いに直接接続しないことにより互いから電気的に絶縁されている。

特に図４および図５から分かるように、Ｕ字状構成要素３０および３８は、それぞれの接触細片４６および４８上に設置されており、これらの接触細片４６および４８は、第１および第２のスルー・コンタクト３４および４２にそれぞれ順に接続している。外部導体部分１８と遮へいスリーブ２４の間の容量接続は、例えば、コンデンサ（図４および図５には図示せず）を用いて行われており、これらの接触細片４６および４８を介して、コンデンサは、それぞれ、コンデンサの一方の端部が接触細片４６に接続しており、コンデンサの所与のもう一方の端部が他方の接触細片４８に接続している。ＨＦプラグまたはソケット・コネクタの軸方向において互いから離間している複数のコンデンサを設けることが好ましい。

図６〜図９は、本発明の回路配置の第３の好ましい実施形態の様々な図面を示しているが、図６〜図９の中で図１〜図５と同じ機能を実行する部分は、図１〜図５と同じ参照番号で特定されており、したがって、読者の注意は、関心がある部分の説明に対する図１〜図５の上述した説明に向けられる。図２〜図５に示した第２の好ましい実施形態とは対照的に、第３の好ましい実施形態では、遮へいスリーブは、プリント基板１０の表裏両面上に配置してある２つの第１のＵ字状構成要素３０で形成される。第２の実施形態に対して必要とされたメタライゼーション３２は存在していない。２つの第１のＵ字状構成要素３０は、プリント基板１０内で第１のスルー・コンタクト３４（図７〜図９を参照のこと）を介して互いに電気的に接続している。プリント基板１０の両面上の２つの第１のＵ字状構成要素３０の配置は、さらに大きなブロッキング減衰を与える。

他の方法としては、外部導体部分１８を、直接接続により、または単に容量的にシステムアース３６に接続する方法がある。しかしながら、２つの信号線１２を介して伝達される信号が対称的な信号、すなわち、電流の合計がゼロである信号であり、電流がシステムアースを介して流れないということを意味するとき、この接続を完全に省いてもよい。

外部導体部分１８と遮へいスリーブ２４の間の容量接続は、互いから離間している４個、６個、８個以上のコンデンサ２６を用いて行われてもよい。図示の実施形態では、これらのコンデンサは対をなして配置されているが、これは必ずしもそうでなければならないというわけではない。コンデンサ２６は、電気的に低域フィルタとして作用する分散構造を形成することが好ましい。

本発明の回路配置の第１の好ましい実施形態の断面模式図である。 本発明の回路配置の第２の好ましい実施形態の断面斜視図である。 図２に示すような本発明の回路配置の第２の好ましい実施形態のさらなる断面斜視図である。 図２に示すような本発明の回路配置の第２の好ましい実施形態のさらなる断面斜視図であり、プリント基板を省略して示している。 図２に示すような本発明の回路配置の第２の好ましい実施形態のさらなる断面斜視図であり、プリント基板および中心導体部分を省略して示している。 本発明の回路配置の第３の好ましい実施形態の断面斜視図である。 図６に示すような本発明の回路配置の第３の好ましい実施形態のさらなる断面斜視図であり、プリント基板を省略して示している。 図６に示すような本発明の回路配置の第３の好ましい実施形態のさらなる断面斜視図であり、プリント基板および遮へいスリーブの上端部分を省略して示している。 図６に示すような本発明の回路配置の第３の好ましい実施形態のさらなる断面斜視図であり、プリント基板および遮へいスリーブの上端部分を省略して示している。

Claims (13)

1. プリント基板（１０）上に配置された電子回路（１２、１３）と、前記プリント基板（１０）を取り囲んで電気的に遮へいするハウジング（１４）とを有し、前記電子回路（１２、１３）に接続され、かつ外部導体部分（１８）と中心導体部分（１６）とからなるＨＦプラグまたはソケット・コネクタが、前記ハウジング（１４）の開口部（２２）に挿通された状態で前記プリント基板（１０）上に配置されている回路配置であって、
   前記ＨＦプラグまたはソケット・コネクタの前記外部導体部分（１８）は前記ハウジング（１４）に直接接続しないことにより前記ハウジング（１４）から絶縁されており、前記外部導体部分（１８）をトンネル状の形態内に軸方向と周方向の両方において少なくとも部分的に取り囲むとともに、前記ハウジング（１４）に直接に接続し、且つ前記ＨＦプラグまたはソケット・コネクタの前記外部導体部分（１８）に容量的に接続している遮へいスリーブ（２４）を設けてあることを特徴とする、回路配置。
2. 請求項１に記載の回路配置であって、前記プリント基板（１０）が前記ハウジング（１０）に直接接続しないことにより前記ハウジング（１４）から絶縁されるシステムアース（３６）を有していることを特徴とする、回路配置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の回路配置であって、前記中心導体部分（１６）が、前記プリント基板（１０）上の前記電気回路の少なくとも１つのプリント信号線（１２）に直接にまたは容量的に接続していることを特徴とする、回路配置。
4. 請求項１から請求項３の少なくとも１項に記載の回路配置であって、前記遮へいスリーブ（２４）と、前記ＨＦプラグまたはソケット・コネクタの前記外部導体部分（１８）との間の容量接続が、その一方が前記遮へいスリーブ（２４）に、他方が前記ＨＦプラグまたはソケット・コネクタの前記外部導体部分（１８）にそれぞれ接続され、かつ互いに離間している複数のコンデンサ（２６）を含んでいることを特徴とする、回路配置。
5. 請求項１から請求項４の少なくとも１項に記載の回路配置であって、前記ＨＦプラグまたはソケット・コネクタの前記中心導体部分（１６）が、２つの信号線を有していることを特徴とする、回路配置。
6. 請求項１から請求項５の少なくとも１項に記載の回路配置であって、前記遮へいスリーブ（２４）が、前記ハウジング（１４）のトンネル状の環状被覆の形態からなることを特徴とする、回路配置。
7. 請求項１から請求項５の少なくとも１項に記載の回路配置であって、前記遮へいスリーブ（２４）が、少なくとも１つの第１のＵ字状構成要素（３０）と、前記第１のＵ字状構成要素（３０）から離れている前記プリント基板（１０）の側面に適用された少なくとも１つの第１のメタライゼーション（３２）と、を含んでおり、前記第１のＵ字状構成要素（３０）は、前記プリント基板（１０）を貫通する第１のスルー・コンタクト（３４）により前記第１のメタライゼーション（３２）に接続していることを特徴とする、回路配置。
8. 請求項７に記載の回路配置であって、前記プリント基板（１０）が、片面上に、少なくとも１つの第２のメタライゼーション（３６）を有しており、前記少なくとも１つの第２のメタライゼーション（３６）は、前記プリント基板（１０）の前記システムアースを形成し、かつ前記第１のメタライゼーション（３２）に直接接続しないことにより前記第１のメタライゼーション（３２）から絶縁されていることを特徴とする、回路配置。
9. 請求項７または請求項８に記載の回路配置であって、前記ＨＦプラグまたはソケット・コネクタの前記外部導体部分（１８）が、少なくとも１つの第２のＵ字状構成要素（３８）と前記プリント基板（１０）内に形成してある少なくとも１つの金属層（４０）とにより少なくとも部分的に形成され、前記第２のＵ字状構成要素（３８）は前記プリント基板（１０）内に配置してあるスルー・コンタクト（４２）により前記金属層（４０）に接続しており、前記金属層（４０）は前記プリント基板（１０）内の、前記第１のメタライゼーション（３２）と前記遮へいスリーブ（２４）の前記第１のＵ字状構成要素（３０）との間に配置されていることを特徴とする、回路配置。
10. 請求項１から請求項５の少なくとも１項に記載の回路配置であって、前記遮へいスリーブ（２４）が、前記プリント基板の表裏両面上に配置してある少なくとも２つの第１のＵ字状構成要素（３０）を含んでおり、前記第１のＵ字状構成要素（３０）は、前記プリント基板（１０）を貫通する第１のスルー・コンタクト（３４）により互いに接続していることを特徴とする、回路配置。
11. 請求項１０に記載の回路配置であって、前記ＨＦプラグまたはソケット・コネクタの前記外部導体部分（１８）が、少なくとも１つの第２のＵ字状構成要素（３８）と前記プリント基板（１０）内に形成してある少なくとも１つの金属層（４０）とにより少なくとも部分的に形成され、前記第２のＵ字状構成要素（３８）は前記プリント基板（１０）内に配置してある第２のスルー・コンタクト（４２）により前記金属層（４０）に接続しており、前記金属層（４０）は前記プリント基板（１０）内の、前記遮へいスリーブ（２４）の前記第１のＵ字状構成要素（３０）の間に配置されていることを特徴とする、回路配置。
12. 請求項１０または請求項１１に記載の回路配置であって、前記プリント基板（１０）が、片面上に、少なくとも１つの第２のメタライゼーション（３６）を有しており、前記少なくとも１つの第２のメタライゼーション（３６）は、前記プリント基板（１０）のシステムアースを形成しており、かつ前記第１のＵ字状構成要素（３０）に直接接続しないことにより前記第１のＵ字状構成要素（３０）から絶縁されていることを特徴とする、回路配置。
13. 請求項１から請求項１２の少なくとも１項に記載の回路配置であって、前記プリント基板（１０）から離れておりかつ前記ハウジング（１４）から突出している端部において、前記ＨＦプラグまたはソケット・コネクタが、信号ケーブル（２０）上のプラグまたはソケット・コネクタに接続するように設計されていることを特徴とする、回路配置。

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