JP5457313B2 - 電磁波ノイズ除去装置およびこれを用いたマイクロホン - Google Patents

Description

この発明は、マイクロホンの出力コネクタに装着可能な電磁波ノイズ除去装置およびこれを用いたマイクロホン、特にコンデンサマイクロホンに関し、例えば携帯電話機などから発生する電磁波ノイズに起因する雑音の発生を防止する技術に関する。

例えばコンデンサマイクロホンは、そのマイクロホンユニットの出力インピーダンスがきわめて高いために、ＦＥＴ（電界効果トランジタ）などを用いたインピーダンス変換器を内蔵している。一般にコンデンサマイクロホンはいわゆるファントム電源が用いられ、マイク音声信号はファントム電源用の平衡シールドケーブルを介してミキサなどに出力される。

そして、この種のコンデンサマイクロホンにおいては、３ピンタイプの出力コネクタを備えており、マイクロホンとマイクケーブルとが着脱可能となっている。前記出力コネクタはＥＩＡＪ ＲＣ−５２３６「音響機器用ラッチロック式丸型コネクタ」で規定されるコネクタであり、電気絶縁体からなる円柱状の基台に接地用の１番ピン、信号のホット側として用いられる２番ピン、信号のコールド側として用いられる３番ピンの３本のピンがそれぞれ取り付けられている。

図５および図６は、前記した従来の出力コネクタの構成を示したものである。すなわち、図５は出力コネクタをマイクケース内に装着した状態で示す断面図であり、図６は出力コネクタを外側（マイクケーブルの接続側）から視た状態の正面図である。

この出力コネクタ１０はＰＢＴ（ポリブタジエンテレフタレート）樹脂などの電気絶縁体からなる円盤状のコネクタ基台１１を備えている。このコネクタ基台１１には３本のピン、すなわち前記した接地用の１番ピンＥ、信号のホット側の２番ピンＳＨおよび信号のコールド側の３番ピンＳＣとがそれぞれ圧入により取り付けられている。

そして、出力コネクタ１０はマイクグリップの端部にネジ止めされるコネクタ収納筒１８内に筒状体１７を介して装着されている。なお、前記コネクタ収納筒１８を含めてマイクグリップ部は真鍮などの金属材からなり、その内部に収容された前記インピーダンス変換器等を含む電子回路（図示せず）のシールドケースとしても作用する。

前記コネクタ基台１１内には接地用の１番ピンＥをコネクタ収納筒１８に電気的に接続するための雄ネジ１２が設けられている。この雄ネジ１２はコネクタ基台１１の半径方向に穿設されているネジ収納穴１３に収納されるとともに、コネクタ基台１１にはネジ収納穴１３内において前記雄ネジ１２と螺合する雌ネジを有するアース端子板１４が設けられている。そして、アース端子板１４と接地用の１番ピンＥは、図には示されていないが接続金具を介して導通されている。

また、図５に示すように、コネクタ収納筒１８の側壁に穿設されている丸孔１９から、例えばドライバ（図示せず）の先端を挿入し、前記雄ネジ１２を回して同雄ネジ１２を丸孔１９の周縁に当接させることができるように構成されている。これにより、接地用の１番ピンＥとコネクタ収納筒１８とが、雄ネジ１２、アース端子板１４および図示されていない前記した接続金具を介して電気的に接続される。

前記した出力コネクタ１０に、図示しないファントム電源側から引き出されているマイクケーブル（平衡シールドケーブル）が接続された状態において、強い電磁波がマイクロホンやマイクケーブルに輻射されると、その電磁波が出力コネクタ１０を介してマイクロホンの内部に入り込み、これが前記したインピーダンス変換器で復調されて可聴周波数の雑音としてマイクロホンから出力されるという問題が発生する。

このような問題を解消するために本件特許出願人は、特許文献１に示すような対策を先に提案している。これによると、コネクタ基台１１の内側にプリント配線板を配置して、このプリント配線板上にコンデンサ素子とゼナーダイオードとの並列接続体を搭載し、信号のホット側の２番ピンＳＨと接地用の１番ピンＥとの間、および信号のコールド側の３番ピンＳＣと接地用の１番ピンＥとの間に、それぞれ前記コンデンサ素子とゼナーダイオードとの並列接続体が挿入接続されるように構成されている。

これによると、強い電磁波を受けてマイクケーブルに誘起されるノイズ成分は、出力コネクタ１０を介してマイクロホンの内部に入り込もうとするものの、前記プリント配線板上に搭載されたコンデンサ素子を含むフィルタ回路が、高周波のノイズ成分を減衰させて、前記したインピーダンス変換器を含む電子回路内にノイズ成分が侵入するのを阻止もしくは減衰させるように作用する。

特開２００８−７２５４５号公報

ところで、本件特許出願人が提案した前記特許文献１に開示の構成によると、コンデンサ素子を含むフィルタ回路は、前記した１〜３番ピンを植設したコネクタ基台の内側に配置されたプリント配線板に搭載されるものである。したがって、この構成によるとマイクロホンの組み立て工程においてコンデンサ素子等を搭載したプリント配線板を内部に組み込む必要があり、既存のマイクロホンに対して前記フィルタ回路を後付けすることは不可能となる。

この発明は、昨今において多用されている例えば携帯電話機のように高周波かつ高レベル電磁波を輻射する機器が、マイクロホンに接近して使用される状況に鑑みてなされたものであり、３ピンタイプの出力コネクタを備えた既存のマイクロホンに対しても、後付けで容易に装着することができ、前記した電磁波に対しても効果的に抑制効果を図ることができる低コストの電磁波ノイズ除去装置およびこれを用いたマイクロホンを提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる電磁波ノイズ除去装置は、電気絶縁体からなるコネクタ基台に接地用の１番ピン、信号用の２番ピンおよび３番ピンが植設され、前記１番ピンが前記コネクタ基台を包囲するマイクケースに導通されてなるマイクロホンの出力コネクタに対して、前記マイクケースの外側に面するコネクタ基台側に前記３本のピンを利用して装着される電磁波ノイズ除去装置であって、前記電磁波ノイズ除去装置は、両面に導体箔が施されると共に、前記３本のピンを挿通するピン挿通孔が形成されたプリント基板と、前記プリント基板の両面にそれぞれ接するようにして配置され、前記３本のピンを挿通するピン挿通孔がそれぞれ形成された第１と第２の磁性体シートよりなり、前記プリント基板の一方の面は導体箔のベタパターンが形成されて前記１番ピンと導通し、前記２番ピンおよび３番ピンとは非導通になされ、前記プリント基板の他方の面は、少なくとも２つの島状に分離された導体箔のベタパターンが形成されて、第１の島状のベタパターンは前記２番ピンと導通し、前記１番ピンおよび３番ピンとは非導通になされ、第２の島状のベタパターンは前記３番ピンと導通し、前記１番ピンおよび２番ピンとは非導通になされていることを特徴とする。

この場合、好ましい形態においては、前記プリント基板に形成されているピン挿通孔は、いずれも前記各ピンの外径よりも大径になされると共に、前記第１ないし第３のピン挿通孔のうちのいずれか１つのピン挿通孔が、対応する前記ピンに対して第１の方向に偏心して配置され、残りの２つのピン挿通孔が対応する前記各ピンに対して前記第１の方向とは逆の第２の方向に偏心して配置され構成にされる。

加えて、前記プリント基板に形成されているピン挿通孔内には、前記各１〜３番ピンとの電気的な導通を確保するためのスルーホールメッキがそれぞれ施され、前記各ピン挿通孔内に形成された各スルーホールメッキが、前記プリント基板に形成された各ベタパターンにそれぞれ導通されていることが望ましい。

また、前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかるマイクロホンは、前記した構成の電磁波ノイズ除去装置を用いたマイクロホンであって、前記電磁波ノイズ除去装置を構成する前記プリント基板および第１と第２の磁性体シートに形成されたピン挿通孔を、前記マイクロホンの出力コネクタを構成する３本のピンにそれぞれ挿通し、前記電磁波ノイズ除去装置をマイクケースの外側に面する前記コネクタ基台側に装着したことを特徴とする。

そして、前記電磁波ノイズ除去装置は、マイクロホンユニットからの出力インピーダンスを変換する変換器を前記マイクケース内に内蔵してなるコンデンサマイクロホンに装着することで、好ましい作用効果を得ることができる。

前記した構成の電磁波ノイズ除去装置は、両面に互いに導体箔によるベタパターンが対峙するように構成されたプリント基板と、その両外側に配置された第１と第２の磁性体シートにより構成され、マイクロホンの出力コネクタを構成する１〜３番ピンを利用して外側から装着することができるので、電磁波ノイズの対策がなされていない従来のマイクロホンに対しても容易にその対策を施すことができる。

そして、電磁波ノイズ除去装置を構成する前記プリント基板の両面に対峙するようにして構成されたベタパターンにより、接地用の１番ピンに対して信号用の２番および３番ピンとの間に等価的にそれぞれコンデンサを形成させることができる。また、前記第１と第２の磁性体シートは、各１〜３番ピンの周囲の透磁率を増大させる作用を与え、いわゆるフェライトビーズと同様の自己誘導作用により実質的に各ピンに対してインダクタンス成分を生成するように働く。

これにより、信号伝送路として機能する前記２番および３番ピンには、前記コンデンサとインダクタンスによるＴ型フィルタを実質的に形成することができ、このＴ型フィルタが信号用の２番ピンおよび３番ピンを介して伝わる電磁波のレベルを好適に低減させることに寄与する。

また、前記磁性体シートは、前記１番ピンに対してもインダクタンス成分を生成するように働き、接地用の１番ピンは実質的に前記インダクタンス成分（高周波チョークコイル）を介してマイクロホン内部の電子回路のグランドラインに接続されることになる。これによれば、外来電磁波に起因する高周波電流は接地用の１番ピンから、電子回路内には流れ込まずに、マイクケース側に流れるように作用し、コモンモードノイズの対策を効果的に施すことができる。

さらに、出力コネクタを構成する１〜３番ピンに対して、前記プリント基板に形成されるピン挿通孔の位置関係を前記したように偏心して配置したことで、前記プリント基板を含む電磁波ノイズ除去装置を前記１〜３番ピンを利用して装着した場合、各１〜３番ピンに対して各ピン挿通孔がバランス良く当接し、電磁波ノイズ除去装置を安定した状態で固定することができる。

この発明にかかる電磁波ノイズ除去装置をマイクロホンの出力コネクタに装着する様子を示した一部断面図である。 電磁波ノイズ除去装置を構成するプリント基板の一例を示した表裏両面図および断面図である。 電磁波ノイズ除去装置の装着によって出力コネクタ部分に生成されるフィルタ回路の等価回路図である。 前記プリント基板に形成されたピン挿通孔と出力コネクタの各ピンとの好ましい関係を示した透視図である。 従来のマイクロホンの出力コネクタの例を示した断面図である。 同じく出力コネクタを外側（マイクケーブルの接続側）から視た状態の正面図である。

以下、この発明にかかる電磁波ノイズ除去装置およびこれを用いたマイクロホンについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１はマイクロホンの出力コネクタに、この発明にかかる電磁波ノイズ除去装置を装着した例、および電磁波ノイズ除去装置を構成する各部材を分解した状態で示したものである。なお、図１に示すマイクロホンの出力コネクタ部分は、図５に基づいて説明した例と同一であり、したがって図５と同一部号を付けてその詳細な説明は省略する。

この発明にかかる電磁波ノイズ除去装置２０は、図１に示したように出力コネクタ１０を構成する基台１１の外側に突出した３本のピン、すなわち接地用の１番ピンＥ、信号用の２番ピンＳＨおよび信号用の３番ピンＳＣを利用してマイクケースの外側に面するコネクタ基台１１側に装着されるものである。したがって、円盤状に形成された電磁波ノイズ除去装置２０の外径は、コネクタ収納筒１８内に配置される筒状体１７の内径よりも僅かに小さな寸法になされている。

前記電磁波ノイズ除去装置２０は、図１に示す出力コネクタ１０の右側にも分解した状態で示されており、円板状に形成されたプリント基板（両面銅箔基板）２１と、このプリント基板２１の両外側にそれぞれ貼り張り付けられた前記プリント基板２１とほぼ同寸法の円板状に成形された第１と第２の磁性体シート３１，３２より構成されている。そして前記プリント基板２１および第１と第２の磁性体シート３１，３２には、前記３本のピンを挿通することができるピン挿通孔がそれぞれ形成されている。

図２は前記プリント基板２１を示すものであり、（Ａ）はプリント基板２１の表面、すなわち図１に示すように、電磁波ノイズ除去装置２０がコネクタ基台１１に接して装着された場合に、マイクケーブルの接続側に向く表面のプリントパターン（ベタパターン）を示すものである。また、（Ｂ）は前記（Ａ）におけるＡ−Ａ線より矢印方向に視た断面図であり、（Ｃ）はプリント基板２１の裏面のプリントパターン（ベタパターン）を示すものである。

前記プリント基板２１の基板素体２２の厚さは、０．２ｍｍ程度の薄物が用いられ、この基板素体２２の表面は、図２（Ａ）に示すようにほぼ全面にわたって導体箔（銅箔）のベタパターン２３になされている。このベタパターン２３は電磁波ノイズ除去装置２０を装着した場合において、ピン挿通孔に形成されたスルーホールメッキを利用して前記１番ピンＥと導通し、前記２番ピンＳＨおよび３番ピンＳＣとは非導通になされる。

また、前記プリント基板２１の裏面には、図２（Ｃ）に示すように２つの島状に分離された導体箔（銅箔）のベタパターンが形成されている。第１の島状のベタパターン２４は電磁波ノイズ除去装置２０を装着した場合において、ピン挿通孔に形成されたスルーホールメッキを利用して前記２番ピンＳＨと導通し、前記１番ピンＥおよび３番ピンＳＣとは非導通になされる。またプリント基板２１の裏面に形成された第２の島状のベタパターン２５はピン挿通孔に形成されたスルーホールメッキを利用して前記３番ピンＳＣと導通し、前記１番ピンＥおよび２番ピンＳＨとは非導通になされる。

前記した構成のプリント基板２１によると、図３に等価回路図で示したように前記プリント基板２１の両面に対峙するようにして構成された各ベタパターンにより、接地用の１番ピンＥと信号用の２番ピンＳＨとの間に等価的にコンデンサＣ１を形成することができる。また、接地用の１番ピンＥと信号用の３番ピンＳＣとの間に等価的にコンデンサＣ２を形成することができる。

そして、前記電磁波ノイズ除去装置２０は、前記プリント基板２１の両面に第１と第２の磁性体シート３１，３２が貼り付けられた状態で構成されている。この磁性体シート３１，３２としては、例えばＴＤＫ株式会社より提供されている“ＩＦＬ１０Ｍ”と称呼される磁性体シートを好適に利用することができる。この磁性体シートは表面抵抗率が高く比較的大きな透磁率を備えるものであり、したがって前記した両面銅箔基板を構成するプリント基板２１に直接貼り付けても電気的に支障をもたらすことはない。

前記第１と第２の磁性体シート３１，３２は、前記したとおり等価的にコンデンサＣ１およびＣ２を形成するプリント基板２１の両面に沿って配置され、各１〜３番ピンの周囲の透磁率を増大させる作用を与え、いわゆるフェライトビーズと同様の自己誘導作用により実質的に各ピンに対してインダクタンス成分を生成するように働く。

これにより、前記第１の磁性体シート３１により、図３に等価的に示すように各１〜３番ピンＥ，ＳＨ，ＳＣに対してＬ１，Ｌ２，Ｌ３で示すインダクタンスが生成される。また、前記第２の磁性体シート３２により、各１〜３番ピンに対してＬ４，Ｌ５，Ｌ６で示すインダクタンスが生成される。

図３に示す等価回路によると、信号のホット側として用いられる２番ピンＳＨと、接地用の１番ピンＥとの間で、コンデンサＣ１とインダクタンスＬ２，Ｌ５によるＴ型フィルタが形成される。また、信号のコールド側として用いられる３番ピンＳＣと、接地用の１番ピンＥとの間で、コンデンサＣ２とインダクタンスＬ３，Ｌ６によるＴ型フィルタが形成される。

前記コンデンサおよびインダクタンスの各定数を選定することにより、昨今において多用されている例えば８００ＭＨｚおよび１．５ＧＨｚのキャリア周波数を利用する携帯電話機からの輻射ノイズを効果的に減衰させるフィルタとして機能させることができる。これにより特にマイクロホンユニットの出力インピーダンスがきわめて高いために、ＦＥＴなどのインピーダンス変換器を内蔵したコンデンサマイクロホンに対して、高いノイズ低減効果を発揮することができる。

また、前記した電磁波ノイズ除去装置２０によると、図３に等価回路図で示すように、接地用の１番ピンＥに対してインダクタンスＬ１，Ｌ４を生成することができる。これによれば、インダクタンスＬ１，Ｌ４は高周波チョークコイルとしての機能を発揮し、外来電磁波に起因する高周波電流は接地用の１番ピンＥからマイクケース内の電子回路には流れ込まずに、マイクケース側に流すように作用する。よって、前記した電磁波ノイズ除去装置２０の構成によると、本件出願人が先に出願した特開２００５−２４４４０９号公報に示された例と同様のコモンモードノイズの対策を効果的に発揮することができる。

加えて、前記した電磁波ノイズ除去装置２０を構成する前記第１と第２の磁性体シート３１，３２は、コネクタ収納筒１８内を物理的に閉塞した状態に配置されるので、外部からの電磁波を磁性体シート３１，３２によって効果的に遮蔽することができる。そして、前記１番ピンＥと導通するプリント基板２１の表面側のベタパターン２３による遮蔽作用も相乗して、より効果的な電磁波遮蔽機能を発揮することができる。

次に図４は、電磁波ノイズ除去装置２０を構成する前記プリント基板２１に形成されたピン挿通孔と前記出力コネクタ１０の各ピンとの好ましい位置関係を透視図で示したものであり、図４においてはその前面に配置された前記磁性体シートを除き、出力コネクタ１０を構成する各ピンＥ，ＳＨ，ＳＣと、プリント基板２１に形成されたピン挿通孔２６〜２８との関係を示している。

ＥＩＡＪ ＲＣ−５２３６に規定されているコネクタは、１番ピンＥ、２番ピンＳＨ、３番ピンＳＣはほぼ二等辺三角形の各点に位置し、３番ピンが１番ピンと２番ピンとのほぼ中間の二等辺三角形の頂点位置に配置された構成にされる。

そこで、前記プリント基板２１に形成された第１〜３のピン挿通孔２６〜２８については、図４に示すように前記１〜３番ピンＥ，ＳＨ，ＳＣの外径よりもそれぞれ大径になされると共に、前記第３のピン挿通孔２８が、対応する前記３番ピンＳＣに対して、図４において下方向に偏心して配置され、残りの２つのピン挿通孔２６，２７が対応する前記１番ピンＥおよび２番ピンＳＨに対して図４において上方向に偏心して配置されている。

また、前記プリント基板２１に形成されている第１〜３のピン挿通孔２６〜２８内には、前記各１〜３番ピンＥ，ＳＨ，ＳＣとの電気的な導通を確保するためのスルーホールメッキがそれぞれ施されている。そして、第１のピン挿通孔２６内に形成されたスルーホールメッキは、図２（Ａ）に示すベタパターン２３に導通されており、第２のピン挿通孔２７内に形成されたスルーホールメッキは、図２（Ｂ）に示す島状のベタパターン２４に導通されている。さらに、第３のピン挿通孔２８内に形成されたスルーホールメッキは、図２（Ｂ）に示す島状のベタパターン２５に導通されている。

以上のとおり、出力コネクタを構成する１〜３番ピンに対して、前記プリント基板２１に形成されたピン挿通孔２６〜２８の位置関係を前記したように偏心して配置したことで、前記プリント基板２１を含む電磁波ノイズ除去装置２０を前記１〜３番ピンを利用して装着した場合、各１〜３番ピンに対して各ピン挿通孔がバランス良く当接し、電磁波ノイズ除去装置を安定した状態で固定することができる。

加えて、前記プリント基板２１に形成されたピン挿通孔２６〜２８内には、当該プリント基板に形成された各ベタパターン２３〜２５に導通するスルーホールメッキが施されているので、この発明にかかる電磁波ノイズ除去装置２０をマイクロホンに後付けする場合においても電気的な接触を確実にすることができ、前記スルーホールメッキを利用して、１〜３番ピンにはんだ付けすることも容易になし得る。

１０ 出力コネクタ
１１ コネクタ基台
２０ 電磁波ノイズ除去装置
２１ プリント基板
２３ ベタパターン
２４，２５ 島状ベタパターン
２６〜２８ ピン挿通孔
３１，３２ 磁性体シート
Ｅ 接地用１番ピン
ＳＨ ホット側２番ピン
ＳＣ コールド側３番ピン

Claims (5)

1. 電気絶縁体からなるコネクタ基台に接地用の１番ピン、信号用の２番ピンおよび３番ピンが植設され、前記１番ピンが前記コネクタ基台を包囲するマイクケースに導通されてなるマイクロホンの出力コネクタに対して、前記マイクケースの外側に面するコネクタ基台側に前記３本のピンを利用して装着される電磁波ノイズ除去装置であって、
   前記電磁波ノイズ除去装置は、両面に導体箔が施されると共に、前記３本のピンを挿通するピン挿通孔が形成されたプリント基板と、前記プリント基板の両面にそれぞれ接するようにして配置され、前記３本のピンを挿通するピン挿通孔がそれぞれ形成された第１と第２の磁性体シートよりなり、
   前記プリント基板の一方の面は導体箔のベタパターンが形成されて前記１番ピンと導通し、前記２番ピンおよび３番ピンとは非導通になされ、前記プリント基板の他方の面は、少なくとも２つの島状に分離された導体箔のベタパターンが形成されて、第１の島状のベタパターンは前記２番ピンと導通し、前記１番ピンおよび３番ピンとは非導通になされ、第２の島状のベタパターンは前記３番ピンと導通し、前記１番ピンおよび２番ピンとは非導通になされていることを特徴とする電磁波ノイズ除去装置。
2. 前記プリント基板に形成されているピン挿通孔は、いずれも前記各ピンの外径よりも大径になされると共に、前記第１ないし第３のピン挿通孔のうちのいずれか１つのピン挿通孔が、対応する前記ピンに対して第１の方向に偏心して配置され、残りの２つのピン挿通孔が対応する前記各ピンに対して前記第１の方向とは逆の第２の方向に偏心して配置されていることを特徴とする請求項１に記載された電磁波ノイズ除去装置。
3. 前記プリント基板に形成されているピン挿通孔内には、前記各１〜３番ピンとの電気的な導通を確保するためのスルーホールメッキがそれぞれ施され、前記各ピン挿通孔内に形成された各スルーホールメッキが、前記プリント基板に形成された各ベタパターンにそれぞれ導通されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された電磁波ノイズ除去装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された電磁波ノイズ除去装置を用いたマイクロホンであって、
   前記プリント基板および第１と第２の磁性体シートに形成されたピン挿通孔を、前記マイクロホンの出力コネクタを構成する３本のピンにそれぞれ挿通し、前記電磁波ノイズ除去装置をマイクケースの外側に面する前記コネクタ基台側に装着したことを特徴とするマイクロホン。
5. 前記マイクロホンが、マイクロホンユニットからの出力インピーダンスを変換する変換器を前記マイクケース内に内蔵してなるコンデンサマイクロホンであることを特徴とする請求項４に記載されたマイクロホン。

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