JPS5913411A - 遅延線 - Google Patents

遅延線

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JPS5913411A
JPS5913411A JP57122629A JP12262982A JPS5913411A JP S5913411 A JPS5913411 A JP S5913411A JP 57122629 A JP57122629 A JP 57122629A JP 12262982 A JP12262982 A JP 12262982A JP S5913411 A JPS5913411 A JP S5913411A
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JP
Japan
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inductance element
conductor
delay line
bobbin
pitch
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JP57122629A
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JPS6229925B2 (ja
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Kazuo Kametani
一雄 亀谷
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/30Time-delay networks
    • H03H7/32Time-delay networks with lumped inductance and capacitance

Landscapes

  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインダクタンス素子と容量を組合せた集中定数
型の遅延線に係り、特に立上りが極めて速く・ディジタ
ル回路等に好適する超高速遅延線に関する。
従来、立上りの速い、例えば立上り時間がlns以下の
遅延線としては・目的の遅延時間となる長さに切った同
軸ケーブルからなるものが主として使用されている。
しかし、形状も大きく端末処理が面倒であるし、更に遅
延時間により長さが異なるので、遅延線としての寸法が
一定でなく、従って電子部品として他の半導体部品等と
一緒に回路基板上に混在配置するには難点があった。
また一方、インダクタンス素子と容量を組合せた集中定
数型遅延線は、インダクタンス素子が高い周波数(例え
ばI、 GHz以−1:、)で周波数特性を持つうえQ
も低下して遅延特性および振幅特性が悪化することから
、立上り時間がlns以下の高速遅延特性を得ることが
困難であった。
本発明はこのような状況の下でなされたもので、超小型
で超高速かつ安価な集中定数型の遅延線の提供を図るも
のである。
以下本発明の詳細な説明する。
第1図AおよびBは本発明あ遅延線を説明する概略図で
あり、第2図は第1図に示す遅延線の等価回路図である
第1図Aにおいて厚さTおよび幅Wの断面方形の棒状非
磁性ボビン1に、導線2が長手方向にピッチPで各ター
ンが少しずつ重なり合いながら単層ソレノイド状にスペ
ース巻きされ、インダクタンス素子3が形成されている
。すなわち、図中のボビン1上面における幅Wの任意の
1本の導mWrから・隣りの導線W2への1ターンピツ
チPよりも、導線WIから導線W2へ至る間のボビン1
下面の幅Wの導i W3までのピッチB(以下便宜上半
ターンピッチとする)が長くなるように導線2が巻回さ
れている。さらに換言すれば導線2を単層ソレノイド状
に巻回した後、ボビン1の軸方向に傾けるように形成さ
れている。
なお、インダクタンス素子3の厚みTおよび幅寸法Wけ
、正確にはボビン1における厚みおよび幅方向の対向面
上の導線2の中心間の距離をいう。
インダクタンス素子3の1ターンをインダクタンスLと
し、各ターン毎に導la2とアース間に容量Cが挿入接
続され・1タ一ン分のインダクタンスLが遅延線の1区
間となり、第2図に示すように他のインダクタンスLと
相互誘導結合している。
第2図では最左端のインダクタンスしに着目し、その右
側のインダクタンスLとの結合状態を示しているが、当
然その左側にもインダクタンスLがあってそれらと′も
結合しており、また他のインダクタンスLについても同
様に左右のインダクタンスLと結合している。
各インダクタンスLは、隣りのインダクタンスLと結合
係数81でS2番目のインダクタンスとはa2で、・・
・・・・n番目のインダクタンスとは結合係数afiで
結合している。
次に・本発明の遅延線を検討する。まず、結合係数ah
  a2・・・・・’、 afiを求める・第1図への
ボビン1上面の幅Wの任意の1本の導線Wlおよび半タ
ーンピッチBずれたボビン1下面の導線w3を基準とし
、第3図に示すように、ボビン1上面および下面それぞ
れにおける導線2間の結合係数を順次にl、に2.・・
・・・に。、ボビン1を挾んで上面および下面の導線2
間の結合係数を順次KO+に11. K112 、 K
1 n +’ K21 + K22°パ°°°に2+1
とする0基準となる導線w、 、 w3 に流れる電流
の向きを考えると、ボビン1上面および下面それぞれの
各導線間においては同方向であるのでKl、に2.・・
舶「Knが正の結合となり、ボビン1を挾んだ上面およ
び下面の導線間は逆方向となるのでにo 、 Kll 
+ K121・・・・・・に】n、に21.に22.・
・・・・・に2nは各々負の結合となる。
それら結合係数の絶対値は、導線2間の距離が長くなる
程、小さくなる。
説明を簡単にするため、第1図゛Bに示す幅Wと厚みT
との関係をW>>Tとし、主に幅W方向の導線が特性に
影響する場合を考察すると、遅延線の各区間相互の結合
係数81+ 82 +・・・・・anは、、2にI  
  Kll −K21 an=□  ・・・・・・・・・・・・ (3)2(1
−に0 ) で示すこよができる。
遅延線の遅延特性は、主にこれら結合係数の中のal+
82により決定される。特にalの影響が大きい。al
は、一般に符号が正で、a2  以下が存在しないと仮
定した場合、従来からの理論計算ではal ”” 0.
142  (誘導m型でm=1.34に相当)が最適と
されている。しかし実用上は、a2  以下の存在や浮
遊容量等の影響を考慮しなければならず、結局al =
Q、l〜0.2の範囲で検討されている。
また一方、a2は理論的には符号が負で、その絶対値が
0.02〜0.03程度が良いとされている。そしてa
3 +−anは、実用上はとんど無視できる程度の値上
なり、alおよびa2を上述の最適範囲に選定すること
によって遅延特性の良好な高速遅延線が得られる。
本発明者は、a、およびa2双方の最適値を求める手段
を鋭意研究した結果、インダクタンス素子3の導線2の
1ターンピツチPおよび半ターンピッチBE着目し、こ
れらのピッチP、Bを適当に選定することにより、al
およびa2の最適値が求められることを見い出した。
すなわち、インダクタンス素子30幅Wを10間・厚み
Tを1.4+n+n 、1ターンピツチPを2問そして
導線2の線径を0.25mmとした場合、1ターンピツ
チPと半ターンピッチBとの関係B/Pを0.5〜22
程度の範囲で変化させると、第4図に示すように、al
は正の領域においてB/Pの増加に伴なって一度減少し
てから増加し・また一方a2はB/Pの増加に伴なって
正の領域から減少して負の領域へ変化し再び増加して正
領域へ達することが、理論的に確認された。
従って、alを0.1〜0.2 、 a2を−0,02
〜−0,03の範囲に各々選定するには、第4図からB
/P  の値を10〜・20程度に選定すればよいこと
が判る。しかし、実際上は導線2の線径、厚みT・幅W
、1ターンピッチPその他諸要素の存在によって05〜
22程度が選択される。もっとも、B/Pが20程度以
上になるとインダクタンス素子3の製造が困難となるの
で、単純にB/P>0.5の範囲と考えてよい。なおa
2を負にすることができる理由は、上記(2)式および
第3図から明らかなように、に12に関する導体間の距
離を短くしてKI2の値を大きくできるからであり、本
発明の特徴である。
そして、第1図に示す遅延線は、このような条件に基づ
いて構成されたものである。第1図に示すようにインダ
クタンス素子3において各ターンが各々隣り合うターン
に少しずつ重なり合うように巻回形成されることにより
、ボビン1の寸法・材料や導体2の線径に係わらすal
およびa2ともに最適値が得られ、高周波領域において
も立上りの速い高速遅延線ができる。
上述した遅延線に係る理論的検討をふまえ、以下本発明
の遅延線の具体的実施例を説明する。
第5図において、インダクタンス素子3は・幅Wの方が
厚みTよりも長い断面長方形の棒状非磁性ボビン1の外
周に、銀メツキ裸導線2を1ターンピツチP、半ターン
ピッチBで各ターンが隣合うターンに僅ずつ重なり合う
ように単層ソレノイド状に巻回して構成されている。す
なわちB/Pが幅W、厚T、ピッチPおよび導体の線径
等により最適値に選定されている。
インダクタンス素子3の各ターン毎に導線2とアース間
には容量素子7が挿入接続されている。
この容量素子子は・ボビン1の下部に長手方向に延びる
誘電体板5と・この誘電体板5上面に形成され導線2に
接続した容量電極4と・誘電体板5の下面に形成された
アース電極6から形成きれている。インダクタンス素子
3下部の導線2と、容量電極4とは・半田リフロー法等
によって接続して遅延線8が構成されている。
このような構成の遅延線8は・インダクタンス素子3の
導線20大部分がアース電極6から離れているため、過
電流によるインダクタンス素子3の損失が少なく、かつ
遅延線を部品として組立てた場合に非常に高さの低い遅
延線を構成することができる。
このように本発明の遅延線は・種々のボビンや導線の組
合せにあっても超小型で簡単な構造にもかかわらず、超
高速のものが得られ、従来の集中定数型遅延線において
は得られなかった良好な特性を実現することができる。
これは、インダクタンス素子3の各ターンのインダクタ
ンス1間の結合係数a、およびa2が、1ターンピツチ
Pと半ターンピッチBの関係を適当に選定することによ
り、最適値を得ることが可能となったものである。
なお・本発明は・第6図に示すように、インダクタンス
素子3の各ターン毎に半田付は固定されて自立可能にな
っているので、遅延線8から非磁性ボビン1を引抜くよ
うな空心自立構造で用いるならば、超高周波におけるボ
ビン1の誘電体損失を更に低減可能となる。
第6図Vよ本発明の他の実施例を示すものであり、断面
長方形り非磁性ボビン1に導体条2′をB/Pを最適値
に選定してインダクタンス素子3を構成[7、ボビン1
の下面の導体条2′を容量電極4′に兼用するとともに
、誘電体板5を挾んでアース電極6に対向させて容量素
子7と組合せてなるものである。
この構成においても1ターンピツチPと半ターンピッチ
Bとの関係をB/P>0.5の範囲で選定すれば、良好
な遅延特性が得られるし、容量素子7の構成の簡素化を
図ることができる。
以上本発明を1ターンピツチPと半ターンピッチBの関
係が幅Wの側の導線のみについて効果を発揮させるよう
に説明したが、第1図Bでボビン断面の対角線方向へイ
ンダクタンス素子を傾けるように形成すれは幅Wと厚さ
Tの全ての導線に関して本発明の効果を得ることができ
る。
さらに本発明は、断面長方形のボビン1を用いる例に限
らず、例えば、第7図に示すような断面円形や断面楕円
形のボビンを用いることが可能である。これらのボビン
においてもB/P>0.5の関係でインダクタンス素子
3を構成すればよい。
第8図は本発明の更に他の実施例を示すものである。図
における遅延mt/′i、非磁性ボビン1′として第5
図に示す如き棒状ボビ/1に代えてトロイダル状ボビン
(図中2点鎖線で示す)を用い、このトロイダル状の非
磁性ボビン1′に導線2を単層ソレノイド状にスペース
巻きした(図中3ターンを示す)インダクタンス素子3
を備えてなるものである。この遅延線は、ボビン1′の
内周側ピッチP1と外周側ピッチP2が異なり、当然p
、<p2となるが、この場合のピッチPは、平均ピンチ
すなわち、P”” (Pt +P2 )/2  として
半ターンピッチBとの関係を考慮すればよい。
このような構成の遅延線は・インダクタンス素子3の形
状を枠形等の環状にしても実施できるが、特にトロイダ
ル状のボビンを用いるならば、円弧状の固定接点列の形
成が可能となり、ボビンの中心を支点として可動接点が
その固定接点列上を極めて容易に摺動できるので、小型
で操作の簡単な可変遅延線を実現することができる。
以上説明したように本発明の遅延線は、構造簡単で、形
状や導体線径等の設計上の自由度が太きく・かつ超高速
でしかも任意の遅延特性が得られるが、本発明はこれに
Lどまらず、次の大きい特徴を有する。
遅延線の遅延特性を決定する結合係数がすべて遅延線を
構成する寸法の絶対値ではなく・寸法の比で決定される
とともに、遅延線を構成する寸法と緒特性の関係が明快
に得られる。すなわち・遅延線を構成する諸寸法をすべ
て1/Sに比例して小さくする(但A、容量Cも1/8
の値にする)と、特性インピーダンスは変らず、遅延時
間と立−Lり時間はl/5(−3dB通過帯域は8倍)
に、取付面積は1/S2に、体積はl / S 3にな
る。
このこ々は、本発明の遅延線は微細化することにより・
飛躍的に高速化と高密度化か実現できることを意味する
。そして、本発明の遅延線に用いるインダクタンス素子
3は、非常に単純な構造を有し微細加工に適するもので
ある。例えば導線の巻回のほか、アルミナ磁器等の非磁
性ボビンの表面にメッキ加工等によって導体層を形成し
た後、ボビン表面を機械的精密研削・フォトエツチング
もしくけレーザービーム加工等、従来知られた手段ニよ
って単層ソレノイド状のインダクタンス素子を形成する
ことも可能であり、導線等の導体の断面形状も任意であ
る。さらに容は素子7もインダクタンス素子3の上に誘
電体および電極を高速スパッタリング等で容易に形成す
ることが可能である。
また・本発明の遅延線は、非磁性ボビン」−の導体条に
固定接点列を形成し、この上を可動接点を摺動させるな
らば、超高速の可変遅延線が得られる0 以」二説明したように本発明の遅延線は、インダクタン
ス素子が・導線や導体条等の導体をピッチPのスペース
で単層ソレノイド状に巻回しかつインダクタンス素子の
軸方向に傾けるように形成されてなるので、インダクタ
ンス素子における各ターン間の結合係数aI + 82
の最適値の選定が容易となり、広い周波数領域特に超高
周波帯においても立上りが速く、遅延特性の高速化およ
び構造の小型化・高密度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の詳細な説明する概略図お
よびその等価回路図、第3図は第1図に示すインダクタ
ンス素子における導体間の結合関係を説明する図、第4
図はインダクタンス素子における1ターンピツチPと半
ターンピッチBの比と結合係数aI + 82との関係
を説明する特性図、第5図および第6図は本発明の遅延
線の実施例を示す部分正面図および側面図、第7図は本
発明のインダクタンス素子に用いるボビンの実施例を示
す図、第8図は本発明の遅延線の他の実施例を示す部分
平面図および側面図である。 1・・・・・・ボビン、2,2′・・・・・・導体(導
線、導体条)3・・・・・インダクタンス素子、7・・
・・・容量素子・P・・・・・・1ターンピツチ、B・
・・・・半ターンピッチal +・・・・・・ran・
・・・・結合係数特許出願人 エルメック株式会社 ヤ 1 闇 ヤ 2 マ ヤ 3 M ヤ 4 圏 ヤ 5 M

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)インダクタンス素子上容量を組合せてなる遅延線
    において、前記インダクタンス素子が、導体をピッチP
    のスペースで単層ソレノイド状に巻回しかつ前記インダ
    クタンス素子の軸方向に傾けるように形成されてなるこ
    とを特徴とする遅延線。
  2. (2)  インダクタンス素子の導体が、非磁性ボビン
    に形成されてなることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の遅延線。
  3. (3)  インダクタンス素子が、空心自立構成されて
    なることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の遅延
    線。
  4. (4)  インダクタンス素子が、環状に形成されてな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項もしくは第2
    項記載の遅延線。
  5. (5)  インダクタンス素子の導体が、トロイダル状
    のボビンに形成されてなることを特徴とする特許請求の
    範囲第4項記載の遅延線。
JP57122629A 1982-07-14 1982-07-14 遅延線 Granted JPS5913411A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57122629A JPS5913411A (ja) 1982-07-14 1982-07-14 遅延線
US06/513,493 US4507628A (en) 1982-07-14 1983-07-13 Delay line

Applications Claiming Priority (1)

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JP57122629A JPS5913411A (ja) 1982-07-14 1982-07-14 遅延線

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5913411A true JPS5913411A (ja) 1984-01-24
JPS6229925B2 JPS6229925B2 (ja) 1987-06-29

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ID=14840694

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US4507628A (en) 1985-03-26

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