JPH08204486A

JPH08204486A - 信号伝送素子

Info

Publication number: JPH08204486A
Application number: JP933395A
Authority: JP
Inventors: Taro Miura; 太郎三浦; Fumio Uchikoba; 文男内木場; Shigeyuki Nakajima; 重行中島; Makoto Furubayashi; 眞古林
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】強磁性金属の表皮効果にかかわらず、高周波
磁場を強磁性金属粒子の内部に効率よく充分に浸透さ
せ、強磁性金属粉の有する磁気損失を最大限利用した高
域阻止及び低域通過特性を有する信号伝送素子を提供す
る。【構成】アース用電極１と、信号線用電極２と、絶縁
基体３とを含む。電極１、２のそれぞれは絶縁基体３に
設けられている。絶縁基体３は強磁性金属粉と絶縁樹脂
とを混合した複合部材でなる。強磁性金属粉の粒径は、
使用周波数範囲の高周波磁場が粒子内部に入り得る表皮
厚さに基づいて定められている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、信号伝送素子に関し、
更に詳しくは、高域側の周波数成分を吸収によって減衰
させる低域通過型（高域阻止型）の信号伝送素子に係
る。

【０００２】

【従来の技術】低域通過型（高域阻止型）の信号伝送素
子は、典型的には、低域通過型フィルタである。従来の
一般的な低域通過型フィルタは、インピーダンスの整合
と、不整合との間の周波数特性の差を利用し、高周波側
の周波数帯域に属する信号を反射させることにより、必
要なフィルタ特性を得ている。しかし、反射型の低域通
過型フィルタでは、反射された不要な周波数成分がフィ
ルタの前段に戻され、例えば、回路中で予期しない発振
を引き起すことがある。吸収型の低域通過型フィルタは
不要周波数成分を吸収するタイプのフィルタであり、反
射型の低域通過型フィルタに見られる上記欠点を改善す
る。

【０００３】吸収型の低域通過型フィルタは既に提案さ
れている。例えばフェライトを用いたものがその一例で
あり、具体的にはフェライトビーズなどが既に広く用い
られている。しかし、フェライトの吸収し得る周波数帯
域は、２ＧＨｚよりも低い周波数領域にあり、約２ＧＨ
ｚ以上の周波数帯域では吸収作用が低く、通過を許容し
てしまう。

【０００４】別の先行技術として、U.S.P.4,297,661 号
は、マイクロストリップをフェライトによって構成した
高域通過型フィルタを開示している。この高域通過型フ
ィルタは低域側で吸収作用が発生し、高域側では吸収作
用が発生しなくなる現象を利用したものである。

【０００５】上述した２つのタイプの何れの場合も、Ｇ
Ｈｚ以上の高周波領域にある不要信号成分を吸収によっ
て抑止することはできない。

【０００６】Ｓchiffresは、IEEE Ｔransactions on Ｅ
lectromagnetic Ｃompatibility. EMC-6 55-61, 1964に
おいて、フェライトを用いた同軸伝送線路を提案してい
るいるが、この同軸伝送線路は、主に、ＭＨｚ帯域での
特性取得を目的としたものであり、ＧＨｚ以上の高周波
領域での透過特性及び反射特性を開示していない。ＧＨ
ｚ以上の高周波領域では、やはり透過が起こるものと思
われる。

【０００７】高域側で吸収作用のある非磁性材料と、フ
ェライトとを組み合わせ、高周波側でも吸収による信号
除去を行なう試みも報告されている。Ｓchlicke が IEE
EＳpectrum 59-68 1967において提案したＥＭＩフィル
タや、ＢogarがProc.of IEEE 67 159-163 1979 におい
て提案した低域通過型ＥＭＩフィルタがその例である。
これらの先行技術においては、同軸型フィルタの絶縁物
の一部を、フェライトと誘電体とを積層することによっ
て構成してある。また、Ｆiallo は、ペンシルバニア州
立大学博士論文 1993及びＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔ
ｉｏｎｓｏｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙ
Ｔｅｃｈ．，ＭＴＴー４２１１７６，１９８４に
おいて、フェライトと誘電体を組み合わせたマイクロス
トリップ構造のフィルタを提案している。しかし、これ
らの先行技術においては、多層構造をとらざるを得ず、
構造が複雑になる。

【０００８】次に、U.S.P.4,146,854 号には、フェライ
トビーズと、金属や樹脂複合部材等でなる電波吸収体と
を用いた減衰素子が開示され、また、特開平4ー127701号
公報には、非磁性のマイクロストリップ線路の一部に電
波吸収物質を用いる技術が開示されている。しかし、い
ずれの場合にも、電波吸収体もしくは電波吸収物質は、
吸収しきれない高周波成分を抑える目的で補助的に使用
されているに過ぎない。

【０００９】更に、U.S.P.4,301,428 号には、適当な電
気抵抗をもつ導電性素子と、磁性吸収混合物とを含む電
線またはケーブル等が開示されている。導電性素子は、
繊維、樹脂、またはガラス等でなる非導電性コアを、薄
い導電金属層で被覆した複合構造を有している。磁性吸
収混合物は非導電性であり、導電性素子を被覆してい
る。しかし、信号線路に電気抵抗値を持たせることは，
ノイズ成分の除去のみならず、信号成分の減衰も引き起
こしてしまうため、例えば微小信号を扱う用途では問題
がある。また、この先行例は電線についての開示であっ
て、回路素子としての事例は記載されていない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高周
波成分を確実に吸収できる高域阻止及び低域通過特性を
有する信号伝送素子を提供することである。

【００１１】本発明のもう一つの課題は、１ＧＨｚ以上
の高周波成分を確実に吸収できる高域阻止及び低域通過
特性を有する信号伝送素子を提供することである。

【００１２】本発明の更にもう一つの課題は、強磁性金
属の表皮効果にかかわらず、高周波磁場を強磁性金属粒
子の内部に効率よく充分に浸透させ、強磁性金属粉の有
する磁気損失を最大限利用した信号伝送素子を提供する
ことである。

【００１３】本発明の更にもう一つの課題は、簡素な構
造を有する信号伝送素子を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明に係る信号伝送素子は、少なくとも一つのア
ース用導体と、少なくとも一つの信号線用導体と、絶縁
性磁性体とを含む。前記アース用導体は、前記絶縁性磁
性体の表面に設けられている。前記信号線用導体は、前
記絶縁性磁性体の内部に埋設されている。前記絶縁性磁
性体は、強磁性金属粉と有機絶縁樹脂とを含む複合材料
によって構成されている。前記強磁性金属粉の粒径は、
使用周波数範囲の高周波磁場が粒子内部に入り得る表皮
厚さに基づいて定められている。

【００１５】前記強磁性金属粉は、鉄を主成分とするも
の、特に、有機金属間化合物から合成したカーボニル鉄
が用いられる。強磁性金属粉が鉄である場合、表皮厚さ
の３倍の深さまでは、高周波磁場が粒子内部に入り得
る。従って、強磁性金属粉が鉄である場合の粒径は、好
ましくは、表皮厚さの数倍である。

【００１６】前記信号線用導体は、好ましくは、コイル
状である。このコイル状の信号線用導体は、絶縁性磁性
体の上に巻かれていることが好ましい。この場合、前記
信号線用導体は、各ターンが巻き軸方向に間隔を隔てて
巻き進むように巻かれる。

【００１７】具体的構造として、前記信号線用導体は、
両端が、前記絶縁性磁性体の相反する両端部に付与され
た一対の端子電極のそれぞれに接続され、前記アース用
導体は、前記一対の端子電極間において、前記端子電極
から電気絶縁された状態で、前記絶縁性磁性体の表面に
形成されていることがある。このタイプは三端子型の信
号伝送素子となる。

【００１８】

【作用】本発明に係る信号伝送素子は、少なくとも一つ
のアース用導体と、少なくとも一つの信号線用導体と
が、絶縁性磁性体に設けられているから、信号伝送路へ
の適用において、アース用導体をアースし、信号線用導
体を信号伝送路中に挿入することにより、信号伝送を行
なう信号伝送素子が得られる。

【００１９】絶縁性磁性体は、強磁性金属粉と絶縁樹脂
とを混合した複合部材でなるから、信号用電極を通る周
波数信号に含まれる高周波領域の不要な高周波成分を、
絶縁性磁性体の吸収作用によって確実に吸収できる。

【００２０】強磁性金属の代表例として、金属鉄を例に
とった場合、金属鉄は広い周波数範囲にわたって、高い
透磁率及び磁気損失を示す物質であるけれども、導電性
が高いために、表皮効果によって高周波磁場が鉄の内部
に浸透せず、大きなブロックのままでは、鉄の有する磁
気損失を充分に利用することができない。そこで、本発
明においては、強磁性金属を粉体の形で用いる。強磁性
金属粉の粒径は、使用周波数範囲の高周波磁場が粒子内
部に入り得る表皮厚さに基づいて定める。これにより、
表皮効果にかかわらず、高周波磁場を強磁性金属粒子の
内部に効率よく充分に浸透させ、鉄等の強磁性金属粉の
有する磁気損失を最大限利用することができる。

【００２１】しかも、高周波成分を吸収する絶縁性磁性
体が強磁性金属粉と絶縁樹脂とを混合した複合部材でな
り、この絶縁性磁性体に、アース用導体と、信号線用導
体とを設けた構造であるから、構造がきわめて簡素化さ
れる。

【００２２】信号線用導体は、コイル状であって、各タ
ーンは巻き軸方向にほぼ同一の間隔を隔てて巻き進むよ
うに巻かれ、各ターンの旋回方向が一定化されている構
造の場合、限られた容積内に電気的に長い線路を形成し
ても、各ターン毎に発生した発生した磁束が、全体とし
て打ち消し合うことがないため、大きなインダクタンス
を得ることができ、それによって、大きな減衰率を得る
ことができる。

【００２３】コイル状の信号線用導体が前記絶縁性磁性
体とは異なる他の絶縁性磁性体、例えばフェライト磁性
体に巻かれている構造の場合、１ＧＨｚ以下の周波数帯
域でも充分な損失特性を有する吸収型フィルタを実現で
きる。

【００２４】

【実施例】図１は本発明に係る信号伝送素子に含まれる
信号線用導体を強調した斜視図、図２は図１に示した信
号伝送素子の外観斜視図、図３は図２のＡ３ーＡ３線上
の断面図、図４は図１〜図３に示した本発明に係る信号
伝送素子の電気的等価回路図である。本発明に係る信号
伝送素子は、少なくとも一つのアース用導体１と、少な
くとも一つの信号線用導体２と、絶縁性磁性体３とを含
んでいる。アース用導体１は、絶縁性磁性体３の表面に
設けられている。信号線用導体２は、絶縁性磁性体３の
内部に埋設されている。

【００２５】絶縁性磁性体３は、強磁性金属粉と有機絶
縁樹脂とを含む複合材料によって構成されている。本発
明において、強磁性金属粉の粒径は、使用周波数範囲の
高周波磁場が粒子内部に入り得る表皮厚さに基づいて定
められている。鉄の導電率は、１．０７×１０⁷Ｓ／ｍ
であり、透磁率は、図５のような周波数特性を示すの
で、その値を金属の表皮厚さを求める式ｄ＝１／（πｆμσ）^1/2 但し、ｄは表皮厚さｆは周波数 μは物質の透磁率 σは導電率に代入して、表皮厚さの周波数特性を計算し、それを図
６に示した。

【００２６】表皮厚さの３倍の深さまでは、高周波磁場
が浸透するので、金属粉の粒径が表皮厚さの数倍程度で
あれば、この物質は十分な高周波磁気損失を示す。この
図によれば、１０ＧＨｚにおける表皮厚さが約１μｍで
あるので、表皮厚さの３倍を半径とする球径は約６μｍ
となる。従って、約６μｍ以下の粒径を有する金属粉
を、粒子間に電流が流れないように電気絶縁して、絶縁
性磁性体を構成すれば、広い周波数範囲で大きな高周波
磁気損失を示すようになる。

【００２７】このような微細な強磁性金属粉の好ましい
例は、カーボニル鉄を熱分解して得られる粒径が数μｍ
以下の純鉄微細粉（カーボニル鉄粉）がある。この鉄粉
を絶縁物で固めると、ミリ波に至るまで、高い損失を示
す物質となる。強磁性金属粉としては、鉄の他、ニッケ
ルまたはコバルト等の他の強磁性金属粉を用いることも
できる。これらの強磁性金属粉は、単独で用いてもよい
し、併用してもよい。強磁性金属粉と混合する絶縁樹脂
は、特に種類は問わないが、フェノール系、エポキシ系
またはゴム系で良好な特性が得られることを確認してい
る。これらの絶縁樹脂は、単独で用いることもできる
し、併用することもできる。

【００２８】強磁性金属粉として、鉄を用いる場合、含
有量は、３０ｖｏｌ％から７０ｖｏｌ％の範囲が好まし
い。強磁性金属粉の含有量が３０ｖｏｌ％よりも少ない
と、充分な減衰が得られない。また、強磁性金属粉の含
有量が７０ｖｏｌ％よりも多くなると、樹脂と均一混合
することが困難になり、また、電極間の絶縁抵抗の著し
い劣化を招く。強磁性金属粉の含有量のより好ましい組
成範囲は、４０ｖｏｌ％から６３ｖｏｌ％である。

【００２９】本発明に係る信号伝送素子は、少なくとも
一つのアース用導体１と、少なくとも一つの信号線用導
体２とが、絶縁性磁性体３に設けられているから、信号
伝送路への適用において、アース用導体１をアースし、
信号線用導体２を信号伝送路中に挿入することにより、
信号伝送を行なう信号伝送素子が得られる。

【００３０】絶縁性磁性体３は、強磁性金属粉と絶縁樹
脂とを混合した複合部材でなるから、信号用電極を通る
周波数信号に含まれる高周波領域の不要な高周波成分
を、絶縁性磁性体１の吸収作用によって確実に吸収でき
る。具体的には、１ＧＨｚ以上の高周波帯域において吸
収作用（高域阻止）を生じ、それよりも低い周波数帯域
に属する信号は通過させる（低域通過）信号伝送素子と
なる。また、２０ＧＨｚ程度の周波数までインピーダン
スをほぼ一定にすることができ、反射を−１０ｄＢ程度
にすることができる。従って、本発明に係る信号伝送素
子は、低域通過型フィルタとして用いるのに適してい
る。

【００３１】強磁性金属の代表例として、金属鉄を例に
とった場合、金属鉄は広い周波数範囲にわたって、高い
透磁率及び磁気損失を示す物質であるけれども、導電性
が高いために、表皮効果によって高周波磁場が鉄の内部
に浸透せず、大きなブロックのままでは、鉄の有する磁
気損失を充分に利用することができない。これに対し
て、本発明では、金属粉の形で用い、その際、強磁性金
属粉の粒径は、使用周波数範囲の高周波磁場が粒子内部
に入り得る表皮厚さに基づいて定めるので、表皮効果に
かかわらず、高周波磁場を強磁性金属粒子の内部に効率
よく充分に浸透させ、鉄等の金属粉の有する磁気損失を
最大限利用することができる。

【００３２】しかも、高周波成分を吸収する絶縁性磁性
体３が強磁性金属粉と絶縁樹脂とを混合した複合部材で
なり、この絶縁性磁性体３に、アース用導体１と、信号
線用導体２とを設けた構造であるから、構造がきわめて
簡素化される。

【００３３】次に、本発明に係る信号伝送素子の低域通
過及び高域阻止の機構を、強磁性金属粉として、鉄を用
いた場合を例にとって、更に詳しく述べる。図７は鉄ー
フェノール樹脂の複合部材（鉄６０ｖｏｌ％、粒径６μ
ｍ）の複素透磁率特性を示す図、図８は同じく鉄ーフェ
ノール樹脂複合部材（鉄６０ｖｏｌ％、粒径６μｍ）の
複素誘電率特性を示す図である。図において、横軸は周
波数を示し、縦軸は比透磁率μまたは比誘電率εと、損
失角δとを示している。

【００３４】鉄ーフェノール樹脂複合部材の場合、ＧＨ
ｚ領域で、透磁率の損失角δ（図７）及び誘電率の損失
角δ（図８）が増大し、それが高周波領域まで持続して
いる。比透磁率μは損失角δが増大するにつれて小さく
なっている（図７）。また、比誘電率εも徐々に減少し
ていくことが分かる（図８）。

【００３５】伝送路において、その反射利得Ｓ１１
（ω）と透過利得Ｓ２１（ω）は、素子の反射率をΓ、
透過率をＴとすると以下の式で表される。

【００３６】Ｓ１１（ω）＝（１ーＴ²）Γ／（１ーＴ²Γ²）Ｓ２１（ω）＝（１ーΓ²）Ｔ／（１ーＴ²Γ²） Γ＝｛（μ_eff／ε_eff ）^1/2ーＺｃ｝／｛（μ_eff／ε
_eff）^1/2＋Ｚｃ｝Ｔ＝ｅｘｐ｛−ｉω（ε_effμ_eff）^1/2ｘ｝ここで、ε_effは材料の複素実効誘電率、μ_effは材料の
複素実効透磁率である。複素実効誘電率ε_eff及び複素
実効透磁率μ_effは、実際には材料の複素誘電率と複素
透磁率に形状の因子を加味したものである。Ｚｃは回路
の特性インピーダンスである。

【００３７】まず、高周波領域で吸収を起こすために
は、透過率Ｔがゼロに近くなければならない。その条件
は（ε_effμ_eff）が虚数、または実数でマイナスになる
ことである。つまり、ε_eff、μ_effのどちらかまたは両
方の虚数成分が存在し、しかもその値が大きいほど伝送
線での吸収が大きいことになる。言い換えれば、材料の
損失角（ｔａｎδ）が高周波で大きくなることである。

【００３８】また、全周波数にわたって反射を小さくす
る（Ｓ１１を小さくする）ためには反射率Γがゼロに近
くなければならない。従って、（μ_eff／ε_eff）^1/2は
全周波数を通して特性インピーダンスＺｃに近くなる必
要がある。

【００３９】フェライト等による吸収現象の場合、一般
的には２ＧＨｚ程度で虚数成分がゼロとなり、透過率Ｔ
が高域で１に近づき、結果として、低域通過効果が得ら
れなくなる。

【００４０】一方、本発明において用いられる複合部材
は１ＧＨｚ程度から吸収が顕著となり、２０ＧＨｚ以上
でも吸収があり、また、誘電的吸収も伴なっている。従
って、フェライト材料と違って、透過率Ｔは高周波まで
ゼロに近くなる。

【００４１】一般的に、誘電率ε、透磁率μの実数成分
は、吸収のある領域では周波数とともに減少する。この
ため、吸収がある場合、信号伝送素子の特性インピーダ
ンスＺｃは周波数とともに変化し、結果として、反射率
Γが増加し、反射が顕著になる。

【００４２】本発明において用いられる複合部材の場合
は、周波数の増加とともに透磁率の著しい減少を伴うけ
れども、これと同時に誘電率も小さくなり、その分だけ
インピーダンスの変化が少なくなるように寄与して、結
果として反射が少なくなる。このため、高周波領域で吸
収による高域阻止作用を発揮する低域通過型フィルタが
実現でき、反射の少ない信号伝送素子を得ることができ
る。

【００４３】図１〜図３の実施例において、信号線用導
体２は、コイル状である。このコイル状の信号線用導体
２は、絶縁性磁性体３とは異なる他の絶縁性磁性体４の
上に巻かれている。信号線用導体２は、各ターンの旋回
方向が一定であり、巻き軸方向に間隔を隔てて巻き進む
ように巻かれる。各ターン間の間隔は、信号線用導体２
を構成する線材の線径以上であればよい。

【００４４】信号線用導体２は、両端が、絶縁性磁性体
３の相反する両端部に付与された一対の端子電極５１、
５２のそれぞれに接続されている。また、アース用導体
１は、一対の端子電極５１及び５２の間において、端子
電極５１及び５２から電気絶縁された状態で、絶縁性磁
性体３の表面に形成されている。６１及び６２はその絶
縁領域を示す。絶縁領域６１、６２はリング状に形成さ
れている。

【００４５】図１〜図３に示した本発明に係る信号伝送
素子は、図４に示した如く、端子電極５１及び５２の間
に信号線用導体２によって発生する線路インダクタンス
Ｌを挿入し、線路インダクタンスに対してＴ型に、アー
ス用導体１を結合した三端子型の等価回路となる。図４
の回路によって表現される本発明に係る信号伝送素子の
磁気損失は、線路インダクタンスＬに比例するので、線
路インピーダンスＬが駆動回路（図示しない）の出力イ
ンピーダンス以上となる周波数帯域で、損失が大きくな
り、低域通過フィルタと等価な特性を示す。但し、通常
の低損失回路素子で構成された低域通過フィルタと異な
って、減衰帯域においては、信号のエネルギーを素子内
で吸収し、反射させない。このように、小さな粒子径を
有する金属粉を絶縁して成形した磁性体３内に、信号用
導体２を挿入することにより、広い周波数で大きな磁気
損失を示し、しかも、不要な周波数成分を吸収する信号
伝送素子を実現できる。

【００４６】本発明に係る信号伝送素子は、損失の大き
い伝送線路を構成するのに適しており、減衰率は駆動回
路の出力インピーダンスとの比で決定される。損失が大
きくなる周波数を、通常のフィルタの場合と同様に、遮
断周波数と定義すると、遮断周波数はほぼ線路長に比例
して低くなる。従って、限られた容積内に電気的に長い
線路を構成できる構造が、高い遮断周波数を確保しなが
ら、小型化するための要点となる。限られた容積内に電
気的に長い線路を形成する技術は、メアンダー線路基板
として公知である。しかし、このメアンダー線路基板
は、メアンダー線路内で発生した磁束が、全体として打
ち消し合うため、大きなインダクタンスを得ることが困
難であり、大きな減衰率を得ることができない。図１〜
図３に示す実施例の場合、信号線用導体２はコイル状で
あって、各ターンは巻き軸方向にほぼ同一の間隔を隔て
て巻き進むように巻かれている。従って、各ターンの旋
回方向が一定である。このような構造であると、各ター
ン毎に発生した磁束が、全体として打ち消し合うことが
ないため、限られた容積内に電気的に長い線路を形成し
て、大きなインダクタンスを得ることができ、それによ
って、大きな減衰率を得ることができる。

【００４７】次に、カーボニル鉄を含有する磁性体３
は、カーボニル鉄の損失周波数特性から明かなようによ
うに、磁性体３は１ＧＨｚ以下では損失が小さく、この
周波数帯域で吸収型フィルタを構成する場合、損失特性
が不充分になることがある。この問題点を解決する手段
として、この実施例では、前述したように、コイル状の
信号線用導体２は、絶縁性磁性体４の上に巻かれてい
る。絶縁性磁性体４は１ＧＨｚ以下での損失が大きい絶
縁性磁性材料、代表的にはフェライト磁性体である。こ
の構造により、１ＧＨｚ以下の周波数帯域でも充分な損
失特性を有する吸収型フィルタを実現できる。

【００４８】より具体的な実施例として、直径１．２ｍ
ｍのフェライト棒でなる絶縁性磁性体４に、直径０．１
ｍｍの線径を有する線材でなる信号線用導体２を、８回
巻いて構成し、その周囲を、厚さ約０．３ｍｍのカーボ
ニル鉄粉を主成分とする絶縁性磁性体３で固めて、直方
体とした。この直方体の外周の全体に無電解メッキ膜を
形成した後、両端側に端子導体５１、５２となる領域が
残るようにして、無電解メッキ膜に切れめを入れて、絶
縁領域６１、６２を形成した。これにより、中間にアー
ス用導体１があり、その両側に、絶縁領域６１、６２に
よって絶縁された端子導体５１、５２を有する三端子構
造の信号伝送素子（図１〜図４参照）を得た。切り離さ
れた両端の端子導体５１、５２は、内部の信号線路用導
体２と電気的に接続される。この工程では、温度３００
℃以下で製造されるので、従来のセラミック素子のよう
に、１０００℃以上の温度で熱処理する必要がなく、製
造に必要なエネルギーを大幅に低減できる。

【００４９】図９は本発明に係る信号伝送素子の伝送特
性を示す図、図１０は同じくその反射特性を示す図であ
る。図９に示す伝送特性より、この素子の遮断周波数、
即ち、減衰量がー３ｄＢとなる周波数は約１６５ＭＨｚ
であり、遮断周波数以上の周波数領域では、周波数の増
大とともに、減衰が増大している。４ＧＨｚ〜２０ＧＨ
ｚの範囲では、−２０ｄＢの減衰を持ち、それが殆ど変
化していない。また、図１０図に示すように、１ＧＨｚ
以上での反射特性は、−１０ｄＢ以下で、ほぼ一定であ
る。

【００５０】次に、図１１は本発明に係る信号伝送素子
の短絡、開放の反射特性を示している。短絡及び開放の
何れの場合も、１ＧＨｚ以上における反射特性は、殆ど
変化していない。これは、素子内に送り込まれたエネル
ギーが１ＧＨｚ以上の周波数では、殆ど素子内部で吸収
されることを示している。このため、反射特性が素子の
入力インピーダンスと、駆動側インピーダンスとの比に
よって定まり、素子内及び負荷側のインピーダンスは寄
与しない。

【００５１】本発明に係る信号伝送素子を、信号線用導
体２による伝送線路と、アース用導体１による地導体と
で構成されるＴＥＭ伝送線路と考えた場合、図１２に示
すように、その構造を伝送線路によって展開できる。伝
送線路理論によれば、この線路の特性インピーダンスＺ
ｃは次式（２）で与えられる。

【００５２】Ｚｃ＝（μ_r／ε_r）６０ｃｏｓｈ^-1（ｄ／ｒ）・・・（２）上記式（２）に先に述べた線路構成の諸元、線路径ｄ＝
０．１ｍｍ、線路間隔ｒ＝０．３ｍｍ、比誘電率ε_r＝
９０及び比透磁率μ_r＝９を代入すると、特性インピー
ダンスＺｃは、Ｚｃ＝３６．５Ωとなる。この信号伝送
素子を、駆動側インピーダンス５０Ωで駆動した場合
は、反射係数Γは、 Γ＝｛（５０／３６．５）−１｝／｛（５０／３６．５）＋１｝＝０．１６・・・（３）２０ｌｏｇ（０．１６）＝−１６．１ｄＢ・・・（４）となる。反射損失の実測地から計算した反射係数と比較
すると有意差が認められるが、これらは主に入出力端子
の構造が伝送線路を構成していないために生じた反射に
よるものと推定することができる。

【００５３】実験結果により、線路の巻き数を４回にし
たものでは、遮断周波数が３３０ＭＨｚに上昇している
ことが判明しており、遮断周波数は線路の巻き数で任意
に選択できる。特性インピーダンスは、先に述べたよう
に、線路径ｄ、線路間隔ｒ、比誘電率ε_r及び比透磁率
μ_rを適当に選択することによって、決定できる。実際
の回路では、駆動インピーダンスが必ずしも５０Ωでは
なく、１００Ω以上の値になることもあるので、線路諸
元の選定だけで、広い周波数範囲にわたるインピーダン
スを決定できるのは、この信号伝送素子の大きな利点で
ある。

【００５４】図１〜図３に示した本発明に係る信号伝送
素子では、切削によって溝状に形成された絶縁領域６
１、６２に塗料を流し込むことによって遮断周波数と特
性インピーダンスを表示することもできる。

【００５５】またこれまで述べてきたように、本発明に
係る信号伝送素子は、従来の帯域フィルタと比較して構
造が単純であり、原料も安価で、焼成等のエネルギー消
費型工程を必要としないので、製造コストを大幅に低減
できる。

【００５６】絶縁性磁性体３の内部にコイル状の信号線
用導体２を埋め込んで、外周のアース用導体１とともに
ＴＥＭ線路を構成する構造は、種々考えられる。例え
ば、図１３及び図１４に示すように、コイル状の信号線
用導体２を、端子導体５１、５２のある方向とは直交す
る方向に旋回するように、埋設してもよい。図１３及び
１４において、図１〜図３と同一の参照符号は同一性の
ある構成部分を示している。

【００５７】＜応用例＞本発明に係る信号伝送素子を吸
収型低域フィルタの応用例として、帯域通過フィルタの
帯域外特性改善の例と、中間周波増幅回路における不要
信号除去の例について、図１５及び図１６を参照して説
明する。

【００５８】ａ．帯域通過フィルタの帯域外特性改善の
応用例本発明に係る信号伝送素子を、携帯電話機等の高周波電
力増幅回路に挿入される帯域通過フィルタの帯域外特性
改善に用いた応用例を示す図である。本発明に係る信号
伝送素子は、フィルタ９として、帯域通過フィルタ８の
後段であって、デュプレクサ１０の前段に挿入されてい
る。図１５において、１１は受信回路、１２はアンテナ
である。

【００５９】携帯電話機等の高周波電力増幅回路に挿入
される帯域フィルタ８には、電力増幅器７で生じた歪み
による高調波を阻止するため、通過帯域近傍の周波数選
択性の他にキャリア周波数の奇数倍周波数における阻止
性能が要求される。このような周波数範囲では帯域通過
フィルタ８の回路素子が分布定数回路素子になってお
り、キャリア周波数付近の阻止性能と大幅に異なってい
る場合が多い。従って、帯域外の特性を改善するため
に、阻止性能を変更して帯域内特性に影響が及んでしま
うこともある。

【００６０】このようなトラブルを避けるため、該当す
る周波数帯域で動作する低域フィルタを挿入することも
考えられるが、コストアップが避けられない。該当周波
数帯域で吸収特性を示す本発明に係る信号伝送素子を、
フィルタ９として、図１５に示すような位置に挿入する
ことにより、キャリア周波数では信号に殆ど影響を与え
ず、高調波領域で吸収効果により、上述したトラブルを
除去することができる。本発明に係る信号伝送素子は低
域通過フィルタに比較すれば大幅に廉価なので、コスト
アップはほとんどなく、しかも、不要高調波を有効に吸
収して、回路安定化を図ることができる。

【００６１】ｂ．中間周波増幅回路における不要信号除
去の応用例図１６は本発明に係る信号伝送素子を、中間周波増幅回
路における不要信号除去用フィルタとして用いた応用例
を示す図である。本発明に係る信号伝送素子は、中間周
波増幅回路における不要信号除去用フィルタ１５として
用いられている。１４は局部発振器である。

【００６２】高周波のミキサ回路１３から中間周波増幅
回路１６への信号線には、高周波増幅回路から漏洩した
信号が回り込んで重畳されることがある。このような信
号による中間周波増幅回路１６のトラブルを避けるため
には、本発明に係る信号伝送素子を、局部発振器１４か
ら供給されるキャリア周波数と中間周波数の間に遮断周
波数を持つフィルタ１５として、図１６に示すように挿
入する。これにより、不要信号が本発明に係る信号伝送
素子で構成されたフィルタ１５の内部で吸収され、回路
動作の安定化に寄与することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。（ａ）高周波領域の高周波成分を確実に吸収できる高域
阻止及び低域通過特性を有する信号伝送素子を提供でき
る。（ｂ）１ＧＨｚ以上の高周波成分を確実に吸収できる高
域阻止及び低域通過特性を有する信号伝送素子を提供で
きる。（ｃ）強磁性金属の表皮効果にかかわらず、高周波磁場
を強磁性金属粒子の内部に効率よく充分に浸透させ、強
磁性金属粉の有する磁気損失を最大限利用した信号伝送
素子を提供できる。（ｄ）簡素な構造を有する信号伝送素子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る信号伝送素子に含まれる信号線用
導体を強調した斜視図である。

【図２】図１に示した信号伝送素子の外観斜視図であ
る。

【図３】図２のＡ３ーＡ３線上の断面図である。

【図４】図１〜図３に示した本発明に係る信号伝送素子
の電気的等価回路図である。

【図５】鉄の透磁率ー周波数特性を示す図である。

【図６】鉄の表皮厚さー周波数特性を示す図である。

【図７】鉄ーフェノール樹脂の複合部材の複素透磁率特
性を示す図である。

【図８】鉄ーフェノール樹脂複合部材の複素誘電率特性
を示す図である。

【図９】本発明に係る信号伝送素子の伝送特性を示す図
である。

【図１０】本発明に係る信号伝送素子の反射特性を示す
図である。

【図１１】本発明に係る信号伝送素子の短絡、開放の反
射特性を示している。

【図１２】本発明に係る信号伝送素子をＴＥＭ伝送線路
と考え、伝送線路に添って展開した図である。

【図１３】本発明に係る信号伝送素子の他の実施例にお
いて信号線用導体を強調した斜視図である。

【図１４】図１３に示した信号伝送素子の断面図であ
る。

【図１５】本発明に係る信号伝送素子を、携帯電話機等
の高周波電力増幅回路に挿入される帯域通過フィルタの
帯域外特性改善に用いた応用例を示す図である。

【図１６】本発明に係る信号伝送素子を、中間周波増幅
回路における不要信号除去用フィルタとして用いた応用
例を示す図である。

【符号の説明】

１アース用導体２信号線用導体３絶縁性磁性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古林眞東京都中央区日本橋１丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つのアース用導体と、少な
くとも一つの信号線用導体と、絶縁性磁性体とを含む信
号伝送素子であって、前記アース用導体は、前記絶縁性磁性体の表面に設けら
れており、前記信号線用導体は、前記絶縁性磁性体の内部に埋設さ
れており、前記絶縁性磁性体は、強磁性金属粉と有機絶縁樹脂とを
含む複合材料によって構成されており、前記強磁性金属粉の粒径は、使用周波数範囲の高周波磁
場が粒子内部に入り得る表皮厚さに基づいて定められて
いる信号伝送素子。
【請求項２】請求項１に記載された信号伝送素子であ
って、前記信号線用導体は、コイル状である信号伝送素子。
【請求項３】請求項２に記載された信号伝送素子であ
って、前記信号線用導体は、前記絶縁性磁性体とは異なる他の
絶縁性磁性体の上に巻かれている信号伝送素子。
【請求項４】請求項１に記載された信号伝送素子であ
って、前記信号線用導体は、両端が、前記絶縁性磁性体の相反
する両端部に付与された一対の端子電極のそれぞれに接
続されており、前記アース用導体は、前記一対の端子電極間において、
前記端子電極から電気絶縁された状態で、前記絶縁性磁
性体の表面に形成されている信号伝送素子。
【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載された信
号伝送素子であって、低域通過型のフィルタとして用いられる信号伝送素子。