JP5668159B1

JP5668159B1 - 高周波チョークコイルとｃａｔｖ機器

Info

Publication number: JP5668159B1
Application number: JP2014063895A
Authority: JP
Inventors: 正美栗原; 愛菜北越
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: JP2015185817A

Abstract

【課題】自己共振による高周波信号の損失が少なく、広帯域化が可能な高周波チョークコイルとＣＡＴＶ機器を提供する。【解決手段】巻線３と並列にダンパー抵抗器５を接続し、磁心２の外周に結合線６を巻き、結合線の両端部を接地し、巻線と結合線が電磁結合することによって巻線に伝送された高周波信号の共振信号が結合線を通してアースに接地されるようにした。巻線の一端側を高周波回路に接続し、他端側を高周波的にアースに接地し、結合線を巻線のアース接地端４側に巻いてもよい。巻線の高周波接続７側を２ターン以上密巻きし、アース接地側を均等間隔で１ターン巻きし、結合線を隣接する巻線間に巻線と並行に巻くことにより、結合線の巻き位置を安定させ、巻線と結合線とが電磁結合し易くなるようにしてもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＡＴＶシステムをはじめとする共聴設備で用いられる高周波チョークコイルに関し、重畳して伝送される高周波信号と電源電流とを分岐（分離）するのに使用される高周波チョークコイルと当該高周波チョークコイルが組み込まれたＣＡＴＶ機器に関するものである。

ＣＡＴＶシステムには、増幅器、ラインスプリッター、パワーインジェクター、タップオフ等の各種機器（以下、これらを「ＣＡＴＶ機器」と総称する）が同軸ケーブルで接続される。これらＣＡＴＶ機器の動作に必要な電源電流（機器駆動用電源電流）は、同軸ケーブルに、テレビジョン信号（高周波信号）と重畳させて伝送し、分岐回路などで高周波信号と分離してＣＡＴＶ機器に供給されている。図５（ａ）に示すものは増幅器、ラインスプリッター、パワーインジェクター等のＣＡＴＶ機器であり、高周波チョークコイルＬ_１、Ｌ_２と、コンデンサＣ_１、Ｃ_２で構成される。入力端ＩＮからの入力信号のうち、直流又は低周波である電源電流は、電流阻止コンデンサＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３で阻止されて高周波回路に流れず、チョークコイルＬ_１、Ｌ_２を通過して出力端ＯＵＴに出力され、出力端ＯＵＴに接続されている同軸ケーブルに供給されて次のＣＡＴＶ機器に供給される。他方、高周波信号は、チョークコイルＬで阻止されてコンデンサＣ_１、Ｃ_２を通過して、出力端ＯＵＴに出力される。

図５（ｂ）に示すものは分岐器等のＣＡＴＶ機器であり、高周波チョークコイルＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４とコンデンサＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４、Ｃ_５で構成される。この場合も入力端ＩＮからの入力信号のうち、直流又は低周波である電源電流は、電流阻止コンデンサＣ_１、Ｃ_２で阻止されて高周波回路に流れず、チョークコイルＬ_１、Ｌ_２を通過して出力端ＯＵＴに出力され、出力端ＯＵＴに接続されている同軸ケーブルに供給されて次のＣＡＴＶ機器に供給される。他方、高周波信号はチョークコイルＬ_１、Ｌ_２で阻止されてコンデンサＣ_１、Ｃ_２を通過して、出力端ＯＵＴに出力される。直流又は低周波である電源電流は電流阻止コンデンサＣ_１、Ｃ_２で阻止されて高周波回路に流れず、チョークコイルＬ_１、Ｌ_２を通過して出力端ＯＵＴに出力され、出力端ＯＵＴに接続されている同軸ケーブルに供給されて次のＣＡＴＶ機器に供給される。また、高周波チョークコイルＬ_３、Ｌ_４とコンデンサＣ_４、Ｃ_５で構成される分岐端ＢＲでは、直流又は低周波である電源電流は電流阻止コンデンサＣ_１、Ｃ_４で阻止されて高周波回路に流れず、チョークコイルＬ_３、Ｌ_４を通過して分岐端ＢＲに出力され、分岐端ＢＲに接続されている同軸ケーブルに供給されて次のＣＡＴＶ機器に供給される。他方、高周波信号はチョークコイルＬ_３、Ｌ_４で阻止されてコンデンサＣ_１、Ｃ_４を通過して、分岐端ＢＲに出力される。直流又は低周波である電源電流は電流阻止コンデンサＣ_１、Ｃ_４で阻止されて高周波回路に流れず、チョークコイルＬ_３、Ｌ_４を通過して分岐端ＢＲに出力され、分岐端ＢＲに接続されている同軸ケーブルに供給されて次のＣＡＴＶ機器に供給される。

通常、高周波チョークコイルはインダクタンスを大きくするため棒状の磁心（通常フェライトコア）を用い、その外周に絶縁線を巻いてある。高周波チョークコイルには浮遊容量があるため、チョークコイル自体のインダクタンスＬと浮遊容量Ｃにより共振回路が構成され、その共振回路が同軸ケーブルで伝送される高周波信号の特定周波数帯域に共振して現われ、高周波信号の伝送特性に悪影響を与える（入出力端間の高周波損失が大きくなる）ことが知られている。この損失は、高周波回路による損失、コンデンサＣ_１、Ｃ_２による損失、チョークコイルＬによる損失の和である（特許文献１）。

前記問題を回避するため、チョークコイルにダンパー抵抗器を並列接続することが知られているが、ダンパー抵抗器を接続すると高周波信号の損失が増大するという難点がある。従来、この問題を解決する手段として、複数のコイルをフェライトコアの外周に間隔をあけて直列接続した分割コイルに抵抗性リングを接続したもの（特許文献１）や、分割コイルの巻き数を変えて夫々のコイルが異なる自己共振周波数を持たせて、これら自己共振周波数が、高周波チョークコイルの使用周波数帯域中で分散するように選定されたもの（特許文献２）が提案されている。特許文献２では、それら分割コイルの一部にダンパー抵抗器を並列接続することも提案されている。

ＣＡＴＶシステムでは、広い周波数範囲にわたって高周波信号を伝送する必要があるため、ＣＡＴＶ機器内で使用する高周波チョークコイルには、高周波信号の伝送帯域内に悪影響を与えない（部分共振がない、広帯域に亘って伝送損失が少ない）ことが要求される。

特開平８−１７６３８号公報特開２００１−６０５２０号公報

本発明の解決課題は、高周波チョークコイルの自己共振による高周波信号の損失が少なく、広帯域化が可能な高周波チョークコイルと当該高周波チョークコイルが組み込まれたＣＡＴＶ機器を提供することにある。

本発明の高周波チョークコイルは、磁心の外周に巻線が数回巻かれた高周波チョークコイルにおいて、前記巻線は高周波接続端側が２ターン以上密巻きされ、アース接続端側が均等（ほぼ均等を含む）間隔で巻かれ、一端側が高周波回路に接続され、他端側が高周波的にアースに接地されるものであり、ダンパー抵抗器が、前記巻線のアース接続端側に当該巻線と並列に接続され、ジャンパー線（結合線）が、前記磁心の外周に巻かれ、その両端部を接地することによって、巻線と電磁結合できるようにして、前記巻線に伝送される高周波信号中の特定周波数帯域の共振信号が前記結合線を通してアースに接地されるようにしたものである。前記高周波チョークコイルにおいて、結合線が絶縁線（コイル用の巻線）であり、その外周に樹脂チューブを被せたものでもよい。

本発明のＣＡＴＶ機器は、高周波回路を備えたＣＡＴＶ機器において、前記高周波チョークコイルが、高周波回路の入力端と出力端との間に当該高周波回路と並列に設けられ、高周波チョークコイルの巻線の高周波接続端側が前記高周波回路に接続され、アース接続端側が高周波的にアースに接地され、結合線の両端がアースに接地されたものとすることができる。本発明のＣＡＴＶ機器は、高周波回路を備えたＣＡＴＶ機器において、ＣＡＴＶ機器が高周波回路と分岐回路を備えた分岐器であり、前記高周波チョークコイルが、高周波回路の入力端と出力端との間に当該高周波回路と並列に設けられ、高周波チョークコイルの巻線の高周波接続端側が前記高周波回路に接続され、アース接続端側が高周波的にアースに接地され、結合線の両端がアースに接地され、前記高周波チョークコイルが、分岐回路の入力端と分岐回路のアース接続端との間に当該高周波回路と並列に設けられ、当該高周波チョークコイルの巻線のアース接続端側が高周波的にアースに接地され、結合線の両端がアースに接地されたものとすることもできる。

本発明の高周波チョークコイル及びＣＡＴＶ機器には、次のような効果がある。
（１）ダンパー抵抗器をコイルに並列に接続しているので、チュークコイルの自己共振による周波数特性の劣化を抑えることができる。
（２）コイルの周囲に結合線を巻いてその両端をアースに接地してあるので、自己共振による共振信号が結合線と電磁結合してアースに接地されるため、高周波帯域の損失が低減して広帯域化が可能になる。
（３）ダンパー抵抗器と結合線の双方を設けることにより、チョークコイルの自己共振による特性劣化と高周波信号の損失低減という双方の課題が解決される。

本発明の高周波チョークコイルの一例を示す正面図。本発明の高周波チョークコイルを組み込んだＣＡＴＶ機器の一例を示す結線図。本発明の高周波チョークコイルを組み込んだＣＡＴＶ機器の他例を示す結線図。（ａ）はダンパー抵抗器を接続した場合と接続しない場合の高周波チョークコイルの高周波伝送特性の違いを比較したグラフ、（ｂ）はダンパー抵抗器を接続した高周波チョークコイルの周囲に結合線を配置した場合と配置しない場合の高周波チョークコイルの高周波伝送特性の違いを比較したグラフ。（ａ）（ｂ）は本発明のＣＡＴＶ機器の異なる例の説明図。

（高周波チョークコイルの実施形態）
本発明の高周波チョークコイル１の一例を、図面を参照して説明する。この実施形態では、高周波チョークコイル１をＣＡＴＶシステムで用いる場合を一例として説明するが、本発明の高周波チョークコイル１は、ＣＡＴＶシステム以外の共聴設備において使用することもできる。

図１に示す高周波チョークコイル１は、磁心２の外周に絶縁線（巻線）３がコイル状に巻回されてコイルが形成されている。この実施形態では、磁心２がフェライトコアであり、巻線３が絶縁線である。磁心２、巻線３には、これら以外のものを使用することができる。

巻線３は一端側（高周波回路接続側）７が２ターン密巻きされており、他端側（アース接続側）が均等（略均等を含む）間隔で１ターン巻きされている。巻線３の巻き方はこれ以外であってもよく、例えば、磁心２の全長に均一間隔で巻回したもの、ランダムな間隔で巻回されたもの、数ターンずつ密巻きしたもの等であってもよい。

図１ではダンパー抵抗器５が高周波チョークコイル１のアース接続端４側に並列接続され、ジャンパー線（結合線）６を高周波チョークコイル１のアース接続端４側に巻いて両端部をアースに接続してある。この場合、結合線６は隣接する巻線３の間に配置してある。ダンパー抵抗器５の抵抗値は高周波チョークコイル１の巻線３の線径や巻き方と磁心２の材質などの条件によっても異なるが数百Ω〜数キロΩ程度が適し、結合線６には絶縁線の外周に樹脂チューブ（例えば、ポリウレタン製チューブ：絶縁チューブ）を被せたものを使用してある。また、高周波チョークコイル１の巻線３と同じものを使用してもよい。

前記のようにダンパー抵抗器５を接続することにより高周波領域への影響を低減することができ、結合線６を巻いてアースに接地することにより、高周波信号の損失を低減することができる。結合線６は巻線３間に巻くことにより配線位置が安定し、巻線３と並行に配列することにより電磁結合し易くなって、高周波チョークコイル１の自己共振による共振信号をアースに確実に落すことができる。

結合線６の配置箇所は任意に変更することができるが、本件出願人の実験では、結合線６をコイルのアース接続端４側に配線すると顕著な効果が認められた。結合線６は複数本配置することもできる。

ダンパー抵抗器５を接続した場合と接続しない場合の高周波伝送特性の違いを比較したグラフを図４（ａ）に、結合線６をコイルのアース接続端４側に配置した場合としない場合の高周波伝送特性の違いを比較したグラフを図４（ｂ）に示す。

図４（ａ）に示すように、ダンパー抵抗器５を接続しない場合は、250MHz付近と450MHz付近（共振周波数部分）においてディップが生じるが、ダンパー抵抗器５を接続することによって、当該周波数付近でのディップが解消される。しかし、単にダンパー抵抗器５を接続しただけの場合、図４（ｂ）に示すように、1000MHz付近でレベルが急激に落ち込むことが見られる。これに対し、ダンパー抵抗器５を接続し、更に結合線６を配置した場合（本発明の場合）、1000MHz付近でも高周波レベルが落ち込むことなく、高いレベルを維持しており、広帯域特性が低減しない（向上している）ことがわかる。

図２は図１の等価回路である。ＣＡＴＶ機器用の電源電流は、テレビジョン信号などの高周波信号に重畳して伝送される。このうち、テレビ信号（高周波信号）は高周波チョークコイル１で阻止されてコンデンサＣ_１、Ｃ_２を通過し、電源電流（直流又は低周波）はコンデンサＣ_１、Ｃ_２で阻止されて高周波チョークコイル１を通過する。

（ＣＡＴＶ機器の実施形態）
本発明のＣＡＴＶ機器の一例として増幅器、ラインスプリッター、パワーインジェクター等の一例を図２に、分岐器等の一例を図３に示す。図２は図５（ａ）に示すＣＡＴＶ機器に本発明の高周波チョークコイル１を組み込んだ場合である。図３は図５（ｂ）に示すＣＡＴＶ機器に本発明の高周波チョークコイル１を組み込んだ場合である。図２、図３の５が図1におけるダンパー抵抗５、図２、図３の６が図1におけるジャンパー線６である。

１高周波チョークコイル
２磁心
３絶縁線（巻線）
４アース接続端
５ダンパー抵抗器
６ジャンパー線（結合線）
７高周波回路接続側
８高周波回路
Ｃ_１〜Ｃ_５コンデンサ
Ｌ_１〜Ｌ_４インダクタンス

Claims

磁心の外周に巻線が数回巻かれた高周波チョークコイルにおいて、
前記巻線は高周波接続端側が２ターン以上密巻きされ、アース接続端側が均等（ほぼ均等を含む）間隔で巻かれ、一端側が高周波回路に接続され、他端側が高周波的にアースに接地されるものであり、
ダンパー抵抗器が、前記巻線のアース接続端側に当該巻線と並列に接続され、
ジャンパー線（結合線）が、前記磁心の外周に巻かれ、その両端部を接地することによって、巻線と電磁結合できるようにして、前記巻線に伝送される高周波信号中の特定周波数帯域の共振信号が前記結合線を通してアースに接地されるようにした、
ことを特徴とする高周波チョークコイル。
請求項１記載の高周波チョークコイルにおいて、
結合線が絶縁線であり、その外周に樹脂チューブを被せたものである、
ことを特徴とする高周波チョークコイル。
高周波回路を備えたＣＡＴＶ機器において、
請求項１又は請求項２記載の高周波チョークコイルが、高周波回路の入力端と出力端との間に当該高周波回路と並列に設けられ、
高周波チョークコイルの巻線の高周波接続端側が前記高周波回路に接続され、アース接続端側が高周波的にアースに接地され、結合線の両端がアースに接地された、
ことを特徴とするＣＡＴＶ機器。
高周波回路を備えたＣＡＴＶ機器において、
ＣＡＴＶ機器が高周波回路と分岐回路を備えた分岐器であり、
請求項１又は請求項２記載の高周波チョークコイルが、高周波回路の入力端と出力端との間に当該高周波回路と並列に設けられ、高周波チョークコイルの巻線の高周波接続端側が前記高周波回路に接続され、アース接続端側が高周波的にアースに接地され、結合線の両端がアースに接地され、
請求項１又は請求項２記載の高周波チョークコイルが、分岐回路の入力端と分岐回路のアース接続端との間に当該高周波回路と並列に設けられ、当該高周波チョークコイルの巻線のアース接続端側が高周波的にアースに接地され、結合線の両端がアースに接地された、
ことを特徴とするＣＡＴＶ機器。