JPWO2011114944A1 - ノイズ抑制構造 - Google Patents

Abstract

本発明のノイズ抑制構造は、グランド層上に設けられて電流を制御する電流制御部を有する。前記電流制御部は、前記グランド層上に間隔をおいて設けられ、第１の端部および前記第１の端部とは反対側の第２の端部を有する第１の金属面と、前記第１の金属面上に間隔をおいて設けられ、第１の端部および前記第１の端部とは反対側の第２の端部を有する第２の金属面と、前記第１の金属面の第１の端部に配置されて、前記第１の金属面と前記グランド層とを接続する第１の短絡板と、前記第２の金属面の第２の端部に配置されて、前記第２の金属面と前記第１の金属面とを接続する第２の短絡板とを有する。前記第１の金属面の第２の端部に第１の開口端が形成される。前記第２の金属面の第１の端部に第２の開口端が形成される。

Description

本発明は、携帯電話や無線搭載パソコンや携帯型情報端末などのような無線利用機器を含む電子・電気機器に適用可能なノイズ抑制構造に関する。

携帯電話や無線搭載パソコンなどのような無線利用機器は、その利便性から広く普及してきている。無線利用機器は、最近では薄型化や小型化が進んでいる。さらには、無線利用機器への複数の無線システムの搭載も進んでいる。

図１４〜図１６は、従来の無線利用機器３０における一般的な携帯型端末の基本構成を示す。
図１４は、携帯型端末の全体を示す斜視図である。図１５はノイズ抑制構造４０のみを示した斜視図である。図１６は図１５に示すノイズ抑制構造４０の側面図である。

この無線利用機器３０では、少なくとも、アンテナ部２１と、無線回路部２２と、ディジタル回路部２３とが、プリント基板２４上に実装されている。アンテナ部２１は、基地局等との間で通信を行なうために電波を送信・受信する。無線回路部２２は、アンテナ部２１から送信する信号又はアンテナ部２１で受信される信号を処理する。ディジタル回路部２３は、データ処理するためのディジタル信号を処理する。

プリント基板２４の内層にはグランド層４３が配設されている。グランド層４３は、ディジタル回路部２３及び無線回路部２２の共通のグランドとなっている。
プリント基板２４の内層には、他に信号層、電源層が形成されているが、ここでは図示を省略した。信号層および電源層には、ディジタル信号、アナログ信号などのそれぞれの目的に応じた信号を伝送するためのパターンなどが形成されている。
プリント基板には、後述するノイズ制御構造４０が搭載されている。ノイズ制御構造４０は、ディジタル回路部２３と無線回路部２２との間で生じる電磁干渉を抑えている。

図１４を参照して分るように、無線利用機器３０には、無線回路部２２とディジタル回路部２３とが同じ基板上に混在している。実際には無線利用機器３０には、無線回路部２２とディジタル回路部２３とが高密度に実装されている。このため、このようなプリント基板２４では、ディジタル回路部２３から発生した電磁ノイズがアンテナ部２１や無線回路部２２に混入することで、電磁干渉が発生し、アンテナの受信特性に影響を与える。
ディジタル回路部２３では、基本波が数１０ＭＨｚ、数１００ＭＨｚ前後のクロック信号や、データバス信号などを扱っている。このような信号の高周波帯におけるノイズのうち、アンテナの受信帯域（８００ＭＨｚ帯や２ＧＨｚ帯など）に一致したノイズが無線回路部２２又はアンテナ部２１に混入すると、アンテナ受信感度などの無線特性が低下する。また、アンテナ部２１からの電流がディジタル回路部２３へ混入すると、送信波とディジタル信号の混合（ミキシング）が生じノイズとなることがある。

このように無線利用機器３０では、ディジタル回路部２３及び、無線回路部２２又はアンテナ部２１から発生した電流はノイズ的に振る舞うことがある。この電流は、共通化しているグランド層４３を介して、一方の回路部から他方の回路部へ混入する。すなわち、ディジタル回路部２３から無線回路部２２（又はアンテナ部２１）へのノイズ電流の混入、及び無線回路部２２（又はアンテナ部２１）からディジタル回路部２３への電流の混入が生じていた。

上記のようなディジタル回路部２３と無線回路部２２との間の双方で生じるノイズの混入による電磁干渉は、小型・薄型化や複数無線システムの搭載化により、より顕著になる傾向である。より良い通信品質を確保するためには、ディジタル回路部２３と無線回路部２２との電磁干渉をより低く抑えることが望まれていた。また、無線利用機器では、複数無線システム搭載化により、周波数バンドが拡大傾向にあることから、電磁干渉を抑制する周波数の広帯域化（含む多周波化）が望まれていた。

電磁干渉を抑制するため、例えば、特許文献１は、金属の表面上を流れる電流に着目したノイズ抑制の構成を提案している。
特許文献１に記載の携帯型無線利用機器では、無線回路部とディジタル回路部とを分離するため、プリント基板内の両回路部の間に電磁結合を抑制する電流制御機構部が搭載されている。この電流制御機構部は、グランド層を挟み込むようにその上層と下層に平行に金属面を配している。金属面の両サイドの位置及び無線回路部とディジタル回路部を結ぶ方向における金属面の端部から所望の間隔でビアホールの列が直線状に形成されている。
特許文献１では、金属の表面（グランド）の上下層に対してノイズ抑制構造を配設している。ここでは、上層と下層のノイズ抑制構造の構成及び原理は同じであるため、上層に同ノイズ抑制構造を配設した場合のみ説明する。

特許文献１に示すノイズ抑制構造４０は、図１６を参照して分るように、基板のグランドを流れる電流を抑制するため、グランド層４３に対して平行に形成された金属面４１と、金属面４１の中央部に立設された短絡面４２とを有する。短絡面４２から左右それぞれを見たときの金属面４１の長さは同じである。金属面４１の長さを、図１５に示すように、所望の周波数ｆの波長λの１／４であるλ/４に設定した共振器として構成している。このため、左端及び右端のおける開口部は、電気的に開口端として振舞うことになり、入力インピーダンスは高い値となる。インピーダンスが高いとグランドを流れる電流Ｉnは流れにくくなる。その結果、一方の側から他方の側、すなわち、「ディジタル回路部２３側Ｄｓ→無線回路部２２側Ｗｓ」、及び「無線回路部２２側Ｗｓ→ディジタル回路部２３側Ｄｓ」への電磁ノイズの混入が抑制される。

また、特許文献２もノイズ抑制構造体を提案している。このノイズ抑制構造体では、高周波電流が流れる第１の導体とノイズ抑制層とが絶縁層を介して電磁結合している。このノイズ抑制構造体では、さらにノイズ抑制層が第２の導体と絶縁層を介して電磁結合している。

日本国特開２００２‐３１４４９１号公報 日本国特開２００７‐２４３００７号公報

特許文献１に示すノイズ抑制構造４０では、高いインピーダンスとなる開口部を双方の回路部に向けるため、短絡面４２を境として、λ／４の長さを有する２つの金属面４１を隣り合わせに配置している。
このような従来の構成では、λ／４の長さを有する２つの共振器を同一面上に並べている。そのため、実装面積を占有する傾向があった。高い周波数帯におけるノイズ抑制に関しては、波長が短くなるため実装面積が小さくなり好適である。しかしながら、低い周波数を対象とした場合、波長が長くなるため、実装面積が大きくなるといった課題が残っていた。

特許文献２に示すノイズ抑制構造体は、第１、第２の導体の間に絶縁層を介して単一のノイズ抑制層が電磁結合されるという層状体である。このため、所定のノイズ抑制効果を得るためにはノイズ抑制層に一定の面積が必要となるという問題がある。
以上述べたように、小型・薄型化が進む無線利用機器では、特に、実装面積が小さいノイズ抑制構造が望まれていた。しかしながら、従来の構成は、同一面上に共振器を構成していたため、特に低い周波数などを対象とした場合は、実装面積が大きくなる傾向にあった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされた。本発明の目的の一例は、ディジタル回路部と無線回路部との間で生じる電磁干渉の影響を低減する小型のノイズ抑制構造を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のノイズ抑制構造は、グランド層上に設けられて電流を制御する電流制御部を有する。前記電流制御部は、前記グランド層上に間隔をおいて設けられ、第１の端部および前記第１の端部とは反対側の第２の端部を有する第１の金属面と、前記第１の金属面上に間隔をおいて設けられ、第１の端部および前記第１の端部とは反対側の第２の端部を有する第２の金属面と、前記第１の金属面の第１の端部に配置されて、前記第１の金属面と前記グランド層とを接続する第１の短絡板と、前記第２の金属面の第２の端部に配置されて、前記第２の金属面と前記第１の金属面とを接続する第２の短絡板とを有する。前記第１の金属面の第２の端部に第１の開口端が形成される。前記第２の金属面の第１の端部に第２の開口端が形成される。

本発明による電流制御部を、プリント基板上に搭載されたディジタル回路部及び無線回路部との間に配置することにより、実装面積が少ない領域にてインピーダンスの値を大きくしたノイズ抑制構造を得ることができる。これによって、一方の回路部から発生しグランド層を伝わる電流の他方の回路部側への混入を抑制し、ディジタル回路部／無線回路部の双方の間で生じる電磁干渉を低減することができる。
また、本発明のノイズ抑制構造では、第１の金属面は、グランド層上に間隔をおいて設けられ、第２の金属面は、第１の金属面上に間隔をおいて設けられている。この構成により、実装面積が少なくて済む。
本発明の実施形態によれば、金属面の一部に切欠部を設けている。この構成により電流を抑制する周波数を広帯域化することができる。さらに、本発明の実施形態によれば金属面の端部に形成された開口端をディジタル回路部が搭載される側と、無線回路部及びアンテナ部が搭載される側の双方に向けている。この構成により、ディジタル回路部側から無線回路部側へのノイズ混入、及び無線回路部側からディジタル回路部側への電流の混入の両方を抑制でき、無線利用機器におけるノイズ抑制を有効に行うことができる。

本発明の実施形態１によるノイズ抑制構造を示す斜視図である。 図１に示すノイズ抑制構造の分解斜視図である。 図１のＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿う横断面図である。 図１のノイズ抑制構造の金属面の平面図である。 図１に示すノイズ抑制構造のディジタル回路部と無線回路部とに対する位置関係を示す側面図である。 本発明の実施形態２によるノイズ抑制構造を示す斜視図である。 図６に示すノイズ抑制構造の分解斜視図である。 図６のＶＩＩＩ‐ＶＩＩＩ線に沿う横断面図である。 図６のノイズ抑制構造の金属面を示す平面図である。 図６のノイズ抑制構造の金属面を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態によるノイズ抑制構造を示す斜視図である。 図１１に示すノイズ抑制構造の分解斜視図である。 図１１のＸＩＩＩ‐ＸＩＩＩ線に沿う横断面図である。 従来のノイズ抑制構造を無線利用機器内に搭載したときの基本構成を示す斜視図である。 図１４の構造体においてノイズ抑制構造のみを示した斜視図である。 図１５に示すノイズ抑制構造の側面図である。

［実施形態１］
本発明の実施形態１によるノイズ抑制構造について図１〜図５を参照して説明する。
図１〜図５は、本発明の実施形態１によるノイズ抑制構造１を示す。図１は、本発明の実施形態１によるノイズ抑制構造１を示す斜視図である。図２は、図１のノイズ抑制構造１を示す分解斜視図である。図３は、図１のノイズ抑制構造１を示す側面図である。図４は図１のノイズ抑制構造１の金属面を示す平面図である。図５は、無線利用機器を構成する基板内にノイズを抑制するノイズ抑制構造１を設けた例を示す。
このノイズ抑制構造１は、図５に示されるように、ディジタル回路部２３と無線回路部２２の間に配置される。このように配置されたノイズ抑制構造１は、ディジタル回路部２３と無線回路部２２との電磁気的な結合を遮断し、ディジタル回路部２３と無線回路部２２の間の相互に流れ込むノイズ電流の混入を防ぐ。

このノイズ抑制構造１では、電流を抑制する構成を層状に二重に積み上げることにより実装面積の小面積化をはかっている。さらに、開口部となる開口端をディジタル回路部２３側Ｄｓ及び、無線回路部２２側Ｗｓに向けることにより、ディジタル回路部２３・無線回路部２２の双方で生じる電流の混入を抑制する。

具体的には、これら図１〜図３を参照して分るように、ノイズ抑制構造１は、グランド層４を挟み込むように、上層側に配置された第１の電流制御部１Ａ、及び下層側に配置された第２の電流制御部１Ｂで構成される。この構成により、基板のグランド層４を流れる電流を効果的に制御する。電流制御部１Ａ・１Ｂそれぞれの構成及び寸法は全く同じである。電流制御部１Ａ・１Ｂは、グランド層４に対して上下対称に配置されている。
ここで示されるノイズ抑制構造１は複数の層からなる多層プリント基板５０（図５参照）内に設けられている。ノイズ抑制構造１の一方側にディジタル回路部２３が設けられ、その他方側に無線回路部２２が設けられている。
多層プリント基板５０の各層（金属面（金属板）２Ａ〜２Ｄ、グランド層４）間にはガラスエポキシ材などの誘電体材料が埋め込まれているが、図面では省略されている。ここで使用したビアホールは、空気孔の周囲に導電層が形成された構成を有する。金属パターンを貫通するビアホールは、金属パターンと導通する。

ノイズ抑制構造１を構成している第１の電流制御部１Ａ、第２の電流制御部１Ｂについて説明する。第１の電流制御部１Ａは、２枚の金属面２Ａ・２Ｂと２枚の短絡板３Ａ・３Ｂで構成される。上層から、第１の金属面２Ａ、第１の短絡板３Ａ、第２の金属面２Ｂ、第２の短絡板３Ｂの順番に配置されている。
短絡板３Ａ・３Ｂは、実際にはその領域内において、列状に並んだ複数のビアホールで構成される。本構成では、隣り合ったビアホール同士の間隔は波長に対して十分小さい狭ピッチとしているため、電気的に短絡状態と見なしても良い。ここでは、そのような狭ピッチで並んでいる複数個のビアホールの列のことを“短絡板”と呼ぶ。

第１の電流制御部１Ａを構成する金属面２Ａ・２Ｂは、金属パターンで形成されている。金属面２Ａ・２Ｂの幅方向のサイズは、基板の幅方向のサイズと同じである。金属面２Ａ・２Ｂは、上下方向に所定の距離をおいて重なり合っている。金属面２Ｂは、金属面２Ａよりもグランド層４の近くに配置されている。短絡板３Ｂは、金属面２Ｂの一方の端部（第１の端部）に設けられる。短絡板３Ｂは、金属面２Ｂとグランド層４に接続される。金属面２Ｂとグランド層４とで一対の伝送線路（第１の伝送線路）を構成する。金属面２Ｂの他方の端部（第２の端部）には、開口端（開放端）１０が形成される。この開口端１０は、金属面２Ｂとグランド層４との間の開口で構成される。金属面２Ｂの一方の端部には短絡端（短絡面）が形成される。この短絡端は、短絡板３Ｂで構成される。この構成により、開口端１０はディジタル回路部２３の側Ｄｓに向き、短絡面３Ｂは無線回路部２２の側Ｗｓに向く。
短絡板３Ａは、金属面２Ａ・２Ｂに対して短絡板３Ｂとは反対側に位置し、金属面２Ａの他方の端部（第２の端部）に設けられる。この短絡板３Ａは金属面２Ａ及び金属面２Ｂに接続する。金属面２Ａと金属面２Ｂとで一対の伝送線路（第２の伝送線路）を構成する。金属面２Ａの他方の端部（第２の端部）には、短絡端（短絡面）が形成される。この短絡端は、短絡板３Ａにより構成される。金属面２Ａの一方の端部（第１の端部）には開口端１１が形成される。この開口端１１は、金属板２Ａと金属板２Ｂとの間の開口で構成する。この構成により、開口端１１は無線回路部２２の側Ｗｓに向き、短絡面はディジタル回路部２３の側Ｄｓに向く。

第２の電流制御部１Ｂは、基本的には、第１の電流制御部１Ａと同じ構成である。第２の電流制御部１Ｂは、基板のグランド層４を流れる電流を効果的に制御するため、グランド層４の下層側に配置されている。第２の電流制御部１Ｂは、第１の電流制御部１Ａに対して、グランド層４を共通として上下対称に配置されている。

第２の電流制御部１Ｂは、第１の電流制御部１Ａと同様、２枚の金属面２Ｃ・２Ｄ及び短絡板３Ｃ・３Ｄで構成される。金属面２Ｃ・２Ｄは金属パターンで形成されている。短絡板３Ｃ・３Ｄは、前述の短絡板３Ａ・３Ｂと同様、実際にはその領域において、列状に並んだ複数のビアホールで構成されている。第２の電流制御部１Ｂの構成要素の形状や寸法は第１の制御部１Ａの構成要素と同等である。第２の電流制御部１Ｂの構成要素のグランド層４における配置位置も第１の電流制御部１Ａの構成要素と一致している。
このため、第２の電流制御部１Ｂでは、グランド層４と金属面２Ｃは、短絡板３Ｃを短絡面とした伝送線路（第１の伝送線路）を形成する。この線路の開口端１２は、第１の電流制御部と同様、ディジタル回路部２３の側Ｄｓを向く。また、金属面２Ｃ及び金属面２Ｄは、短絡板３Ｄを短絡面とした伝送線路（第２の伝送線路）を形成する。この線路の開口端１３も第１の電流制御部１Ａの開口端１１と同様、無線回路部２２の側を向く。

すなわち、本実施形態においては、グランド層４を挟み込むように上側の層及び下側の層の両方にディジタル回路部２３の側Ｄｓに開口端１０・１２を向けた伝送線路（上側：金属面２Ｂ−短絡板３Ｂ−グランド層４、下側：金属面２Ｃ−短絡板３Ｃ−グランド層４）と、無線回路部２２の側Ｗｓに開口端１１・１３を向けた伝送線路（上側：金属面２Ａ−短絡板３Ａ−金属板２Ｂ、下側：金属面２Ｄ−短絡板３Ｄ−金属面２Ｃ）が、層方向に形成されている。
実際の無線利用機器では、グランド層４を挟むノイズ抑制構造１、及びその両端部に位置する無線回路部２２、ディジタル回路部２３は、筐体内に内包されるが、ここでは筐体の図示は省略している。同様に、機器には液晶ディスプレイや操作ボタン、操作キーボードなどが実装されているが、図示は省略している。

次に、上記のように構成されたノイズ抑制構造１の動作及び原理について説明する。
図４はノイズ抑制構造１の金属面２Ａ・２Ｂ・２Ｃ・２Ｄの平面図を示す。図４から分るように、金属面２Ａ・２Ｂ・２Ｃ・２Ｄは同じ寸法である。金属面２Ａ・２Ｂ・２Ｃ・２Ｄの外形の長手方向に対する長さ（Ｌ）は、所望の周波数ｆ（波長はλとする）に対して１／４波長で共振する長さに設定している（Ｌ＝λ／４）。
一般に、片端を電気的に短絡端とした伝送線路では、１／４波長離れた位置は開口端として振る舞い、その位置における入力インピーダンスは非常に高い値（理想的には無限大）となる。

本実施形態のノイズ抑制構造１では、第１の電流制御部１Ａにおける金属板２Ｂとグランド層４は、ちょうど終端側を短絡板３Ｂにて短絡した伝送線路を形成している。しかも、伝送線路に相当する金属面２Ｂの長さは１／４波長に相当する長さに設定している。このため、ディジタル回路部２３側Ｄｓを向いた開口端１０では、インピーダンスは非常に高い値となる。また、第２の電流制御部１Ｂも同様に、金属面２Ｃとグランド層４が終端を開口端１２とした１／４波長の長さを有する伝送線路を形成している。このため、開口端１０・１２におけるインピーダンスは非常に高くなる。本構成では、このような高インピーダンスの開口端１０・１２がグランド層４の上下層の両方でディジタル回路部２３の側Ｄｓに向けられている。

無線回路部２２の側Ｗｓにも、高インピーダンスの開口端１１・１３が向けられている。開口端１１を構成する伝送線路は、第１の電流制御部１Ａでは金属面２Ａと金属面２Ｂ及び短絡板３Ａで形成されている。また、開口端１３を構成する伝送線路は、第２の電流制御部１Ｂでは金属面２Ｃと金属面２Ｄ及び短絡板３Ｄで形成されている。

図５は本実施形態によるノイズ抑制構造１を無線利用機器の基板内に構成したときの双方の電流に対する開口端１０〜１３の作用を説明している。ディジタル回路部２３及び無線回路部２２のグランド層４は、信号パターン８を介して共通化されている。

図５を参照して分るように、ディジタル回路部２３側Ｄｓに向けられた開口端１０・１２は、ディジタル回路部２３の側Ｄｓから無線回路部２２の側Ｗｓへグランド層４を介して混入するノイズ電流Ｉｄに対して、高インピーダンスとなる。この影響によりノイズ電流Ｉｄは流れにくくなる。結果として、ディジタル回路部２３から発生したノイズ電流Ｉｄの無線回路部２２又はアンテナ２１への混入が抑制される。
一方、無線回路部２２側Ｗｓに向けられた開口端１１・１３は、電流Ｉｒに対して高インピーダンスとなる。この影響により電流Ｉｒは流れにくくなり、無線回路部２２の側Ｗｓからディジタル回路部２３の側Ｄｓへの電流Ｉｒの混入が抑制される。

以上述べたように本実施形態によるノイズ抑制構造１の電流制御部１Ａ・１Ｂは、ディジタル回路部２３の側Ｄｓ及び、無線回路部２２（又はアンテナ部２１）の側Ｗｓ（Ａｓ）の両方に高インピーダンスの開口端１０〜１３を向けて構成されている。このため、双方の回路部２２・２３から混入するノイズを効果的に抑制することができる。よって、本実施形態によるノイズ抑制構造１は、ディジタル回路部２３から無線回路部２２へのノイズ混入、及び無線回路部２２からディジタル回路部２３へのノイズ混入の抑制に対して効果を発揮する。また、電流制御部１Ａ・１Ｂを基板の層方向に形成している。このため、本実施形態によるノイズ抑制構造１は、従来構成に比較して、実装面積を小さくすることができる。
すなわち、電流制御部１Ａ・１Ｂは、プリント基板５０上に搭載されたディジタル回路部２３及び無線回路部２２との間に配置している。この構成により、開口端１０〜１３におけるインピーダンスの値を大きくしたノイズ抑制構造を得ることができる。これによって、一方の回路部から発生しグランドを伝わる電流の他方の回路部側への混入を抑制する。その結果、ディジタル回路部２３／無線回路部２２の双方の間で生じる電磁干渉を低減することができる。

本発明の実施形態２について図６〜図１０を参照して説明する。
先の実施形態１では、ディジタル回路部２３及び無線回路部２２の双方の回路部から混入する電流の抑制を図る構成を示した。これに加えて本実施形態２に示す構成により、ノイズ抑制周波数の広帯域化を図っても良い。

図６〜図８は、本発明の実施形態２によるノイズ抑制構造１を示す。図６は、ノイズ抑制構造１を示す斜視図である。図７は、図６のノイズ抑制構造１を示す分解斜視図である。図８は、図６のノイズ抑制構造１を示す側面図である。
実施形態２では、実施形態１と同様、ノイズ抑制構造１は、ディジタル回路部２３と無線回路部２２の間に配置されている。このように配置されたノイズ抑制構造１は、無線回路部２２とディジタル回路部２３との電磁気的な結合を遮断し、ディジタル回路部２３と無線回路部２２の間の相互に流れ込む電流の混入を防ぐ。

具体的には、実施形態２のノイズ抑制構造１は、実施形態１と同様、グランド層４を挟み込むように、上層側に配置された第１の電流制御部１Ａ、及び下層側に配置された第２の電流制御部１Ｂで構成される。この構成により、基板のグランド層４を流れる電流を効果的に制御する。それぞれの電流制御部１Ａ・１Ｂの構成及び寸法は全く同じである。電流制御部１Ａ・１Ｂは、グランド層４に対して上下対称に配置されている。

第１の電流制御部１Ａは、実施形態１と同様、２枚の金属面２Ａ・２Ｂと２枚の短絡板３Ａ・３Ｂで構成される。上層から、第１の金属面２Ａ、第１の短絡板３Ａ、第２の金属面２Ｂ、第２の短絡板３Ｂの順番に配置されている。第１の電流制御部１Ａを構成する金属面２Ａ・２Ｂの幅方向のサイズは、基板５０の幅方向のサイズと同じである。金属面２Ａ・２Ｂは、上下方向（層方向）に方向に所定の距離をおいて重なり合っている。実施形態２と実施形態１とは、ディジタル回路部２３に面する側の一部に矩形状の切欠部１４を設けている点で異なっている。これら切欠部１４により、ディジタル回路部２３と無線回路部２２との間の金属面２Ａ・２Ｂの長さに変化が生じる。これは後述するように、ノイズ抑制周波数を広帯域化させるためである。

切欠部１４は金属面２Ａ・２Ｂそれぞれの中央付近に設けられている。金属面２Ａ・２Ｂの中央部の領域における長さは短く設定されている。金属面２Ａ・２Ｂの外側の長さ、すなわち、基板５０の両サイドに位置する領域の長さは、長く設定される。切欠部１４は、金属面２Ａ・２Ｂの他方の端部（第２の端部）に設けられている。
金属面２Ｂは、金属面２Ａよりもグランド層４の近くに配置されている。短絡板３Ｂは、金属面２Ｂの一方の端部（第１の端部）に設けられている。すなわち、短絡板３Ｂは、切欠部１４がある他方側とは反対側に設けられている。短絡板３Ｂは、金属面２Ｂとグランド層４に接続される。このため、金属面２Ｂとグランド層４とで一対の伝送線路を構成する。金属面２Ｂの他方の端部には、開口端１０が形成される。この開口端１０は、金属面２Ｂとグランド層４との間の開口で構成される。金属面２Ｂの一方の端部には短絡端（短絡面）が形成される。この短絡端は、短絡板３Ｂで構成される。この場合も実施形態１と同様に、開口端１０はディジタル回路部２３の側Ｄｓを向く。

短絡板３Ａは、切欠部１４側の金属面２Ａの端部（すなわち、金属面２Ａの第２の端部）に沿って配設される。この短絡板３Ａは金属面２Ａ・２Ｂに接続されている。金属面２Ａと金属面２Ｂとで一対の伝送線路を構成する。開口端１１は無線回路部２２の側Ｗｓに向く。
第２の電流制御部１Ｂは、第１の電流制御部１Ａと同様の構成である。第２の電流制御部１Ｂは、第１の電流制御部１Ａと、基板５０（グランド層４）に対して上下対称に配置されている。ディジタル回路部２３に面する側の金属面２Ｃ・２Ｄには切欠部１５が設けられている。グランド層４と金属面２Ｃは、短絡板３Ｃを短絡面とした伝送線路（第１の伝送線路）を形成する。この線路の開口端１２は、ディジタル回路部２３の側Ｄｓを向く。金属面２Ｃ及び金属面２Ｄは、短絡板３Ｄを短絡面とした伝送線路（第２の伝送線路）を形成する。この線路の開口端１３は無線回路部２２の側Ｗｓに向いている。

次に、上記のように構成された実施形態２のノイズ抑制構造１の動作及び原理について図９及び図１０を参照して説明する。
図９は金属面２Ｂ・２Ｃの平面図である。図１０は金属面２Ａ・２Ｄの平面図である。金属面２Ａ〜２Ｄの形状、寸法は同じである。しかしながら、金属面２Ａ〜２Ｄは、短絡板３Ａ〜３Ｄを接続する端部の形状が異なる。金属面２Ａ〜２Ｄの長さ（この場合は基板５０の長手方向の長さ）を「Ｌ」と表記する。金属面２Ａ〜２Ｄの中央部付近の切欠部１４・１５を除いた部分の長さを「Ｓ」と表記する。本構成の場合、「Ｌ＞Ｓ」の関係がある。しかも「Ｌ」と「Ｓ」はそれぞれ所望の異なる周波数ｆ_１、ｆ_２に対して、１／４波長の共振長に設定している。すなわち、Ｌ＝λ_１／４に、Ｓ＝λ_２／４に設定している（波長λ_１、λ_２はそれぞれ、周波数ｆ_１、ｆ_２の波長である）。

実施形態２では、実施形態１にて説明したように、終端側を短絡した伝送線路を形成している。しかも、伝送線路に相当する金属面の長さは１／４波長に相当する。このため、双方の回路部側を向いている開口端１０〜１３におけるインピーダンスは非常に高い値となる。
さらに、実施形態２では、切欠部１４・１５が形成されることで、一枚の金属面２Ａ〜２Ｄの中に２つの周波数で共振する伝送路を形成している。すなわち、金属面２Ａ〜２Ｄの中央部付近に切欠部１４・１５を設けている。この構成により、もともとの金属面２Ａ〜２Ｄの長さＬに相当する伝送路を外側（基板５０両サイド）に形成し、切欠部１４・１５の分だけ短くなった長さＳに相当する伝送路を中央部付近に形成される。

具体的には、長さＬ（＝λ_１／４）の伝送路に相当する外側の金属面２Ａ〜２Ｄは周波数ｆ_１で共振する。一方、長さＳ（＝λ_２／４）の伝送路に相当する中央部の金属面２Ａ〜２Ｄは周波数ｆ_２で共振する。このため、２つの周波数成分という、基板５０のグランドを流れる電流に対し広帯域な抑制効果を得て、ノイズ抑制周波数の広帯域化を図ることができる。

図９及び図１０に示されるように、本実施形態２で用いる金属面２Ａ・２Ｄ及び金属面２Ｂ・２Ｃはともに同じ形状、寸法であり、一部に切欠部１４・１５を設けた点も同様である。しかしながら、金属面２Ａ・２Ｄと金属面２Ｂ・２Ｃとは、以下の点において異なっている。金属面２Ｂ・２Ｃでは、切欠部１４・１５とは反対側に短絡板３Ｂ・３Ｃを配置されている。金属面２Ａ・２Ｄでは、矩形状の切欠部１４・１５に沿って短絡板３Ａ・３Ｄが配置されている。このような構成では、図９及び図１０を参照して分るように、共振周波数ｆ_１に相当する伝送路は長さＬ（＝λ_１／４）を有する外側の領域と、ｆ_２に相当する伝送路は長さＳ（＝λ_２／４）を有する中央部の領域とが存在する。
このため、金属面２Ａ・２Ｄと金属面２Ｂ・２Ｃとは、短絡板の位置は違うが、伝送路長は１／４波長の長さに設定されているので、開口端側では２つの周波数帯で高インピーダンスが得られる。その結果、開口端側から混入してくるノイズ電流に対して、広帯域な抑制効果を得ることができる。

本実施形態２において、長さＳより長い長さＬの伝送路を外側に形成している理由を、以下に説明する。
一般に、無線利用機器で使用される周波数の多くは数ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯であり、携帯電話などでは８００ＭＨｚ帯や２ＧＨｚ帯といった高周波帯が利用される。このような周波数帯では、基板５０のグランド上では定在波が発生し、電流は両サイドのエッジ部分を流れる傾向にある。また、ノイズの高調波成分の減衰を考えた場合、８００ＭＨｚといった低域側の方が２ＧＨｚのような高域側よりもノイズレベルは高くなる傾向にある。このため、本構成では、基板５０エッジ部を流れやすく、しかもレベルが高くなる傾向にある低域側の電流の抑制を効果的に行うことを目的に、低域用の伝送路に相当する長さＬの金属面を外側に配置した。

以上述べたように本実施形態２のノイズ抑制構造１では、金属面２Ａ〜２Ｄに切欠部１４・１５を設けることにより、２つの周波数に対応する伝送路を一枚の金属面２Ｂ・２Ｃ上に形成している。しかもノイズレベルが高くなる傾向にある低域側の伝送路を外側（基板５０両サイド）に配置している。このため、ディジタル回路部２３から発生し、基板５０上を伝わって無線回路部２２へ混入するノイズ電流、及び、無線回路部２２の側から基板５０上を伝わってディジタル回路部２３へ混入する電流に対し効果が得られる。それとともに、２つの周波数帯においてノイズの抑制効果が得られているため、ノイズ抑制周波数の広帯域化が図れる利点がある。
すなわち、本実施形態２のノイズ抑制構造１は、基板の高さ方向に沿って二重構造の金属面を積み重ねている。この構成により、実装面積が少なくてすむ。しかも、一部切欠部１４・１５を設けることにより電流を抑制する周波数を広帯域化することができる。さらに、金属面２Ａ〜２Ｄの端部に形成された開口端１０〜１３をディジタル回路部２３が搭載される側と、無線回路部２２及びアンテナ部２１が搭載される側の双方に向けている。この構成により、ディジタル回路部２３側Ｄｓから無線回路部２２側Ｗｓへのノイズ混入、及び無線回路部２２側Ｗｓからディジタル回路部２３側Ｄｓへの電流の混入の両方を抑制できる。その結果、無線利用機器におけるノイズ抑制が可能となる。

本発明の実施形態３について図１１〜図１３を参照して説明する。
実施形態１及び２では、金属面２Ａ〜２Ｄの無線回路部２２及びディジタル回路部２３側の端部に短絡板３Ａ〜３Ｄを設けたが、これに限定されない。図１１に示すように、短絡板３Ａ〜３Ｄとともに金属面２Ａ〜２Ｄの横位置にも短絡板３ａ〜３ｄを設け、グランドを流れる電流を金属面２Ａ〜２Ｄで全体的に包み込むような構成としても良い。

以下、実施形態３によるノイズ抑制構造について、図１１〜１３を参照して説明する。図１１は、本発明の実施形態３によるノイズ抑制構造１の斜視図を示す。図１２は、図１１のノイズ抑制構造１の分解図を示す。図１３は、図１１のノイズ抑制構造１の側断面を示す。
これらの図を参照して分るように、この構成は、基板５０のグランド層４を全体的に包み込むため、基板５０の端面部分に短絡板３Ａ〜３Ｄとともに短絡板３ａ〜３ｄを形成する。
第１の電流制御部１Ａにおいて、金属面２Ａのディジタル回路部２３側Ｄｓの端部（第２の端部）にある短絡板３Ａを、両側部にまで延長して短絡板３ａを形成している。これら短絡板３Ａ及び３ａで金属面２Ａを包み込む。金属面２Ｂの無線回路部２２側Ｗｓの端部（第１の端部）にある短絡板３Ｂを、両側部にまで延長して短絡板３ｂを形成している。これら短絡板３Ｂ及び３ｂで金属面２Ｂを包み込んでいる。
第２の電流制御部１Ｂにおいては、金属面２Ｃの無線回路部２２側Ｗｓの端部にある短絡板３Ｃを、両側部にまで延長して短絡板３ｃを形成している。これら短絡板３Ｃ及び３ｃで金属面２Ｃを包み込む。金属面２Ｄのディジタル回路部２３側Ｄｓの端部にある短絡板３Ｄを、両側部にまで延長して短絡板３ｄを形成している。これら短絡板３Ｄ及び３ｄで金属面２Ｄを包み込む。

以上述べたように本実施形態３のノイズ抑制構造１では、金属面２Ａ〜２Ｄの端部に形成された開口端１０〜１３をディジタル回路部２３が搭載される側Ｄｓと、無線回路部２２及びアンテナ部２１が搭載される側Ｗｓ，Ａｓの双方に向けている。この構成により、ディジタル回路部２３側Ｄｓから無線回路部２２側Ｗｓへのノイズ混入、及び無線回路部２２側Ｗｓからディジタル回路部２３側Ｄｓへの電流の混入の両方を抑制でき、無線利用機器におけるノイズ抑制が可能となる。
さらに、実施形態２のように、金属面２Ａ〜２Ｄに切欠部１４・１５を設けることにより、２つの周波数帯においてノイズを抑制して、ノイズ抑制周波数の広帯域化が図れる。さらに、ノイズ抑制構造１の端部に形成される開口端１０〜１３から流れ込むノイズ電流を、金属面２Ａ〜２Ｄ及び短絡板３Ａ〜３Ｄ、３ａ〜３ｄで囲まれた部分で有効に抑制することができる。

上述した実施形態は以下のように変形しても良い。

（変形例１）
上記実施形態１〜３では、グランド層４を挟んで上側に第１の電流制御部１Ａ、下側に第２の電流制御部１Ｂを設けた。しかしながら、これら電流制御部１Ａ・１Ｂはグランド層４の上下に設けることに限定されない。電流制御部１Ａ・１Ｂは、いずれか一方の側のみに設けても良い。各電流制御部１Ａ・１Ｂでは、それぞれ２枚の金属面２Ａ・２Ｂ／２Ｃ・２Ｄを設けたが、この構成に限定されない。短絡板を介してさらに多くの金属板を追加して層状に配置しても良い。

（変形例２）
上記実施形態２では、金属面２Ａ〜２Ｄに設けた切欠部１４・１５は、矩形状であったが、これに限られない。金属面２Ａ〜２ＤにＶ字状、曲面状の切欠部１４・１５を設けて、伝送線路の長さを所望の共振長に設定しても良い。

（変形例３）
実施形態２では、基板５０の側部における金属面２Ａ〜２Ｄの長さＬは、切欠部１４・１５がある基板５０の中央部付近における金属面２Ａ〜２Ｄの長さＳより、長くして（Ｌ＞Ｓ）、低域側の周波数に対して効果を発揮する構成としたが、これを逆にして高域側のノイズを抑制する構成にしても良い。すなわち、切欠部１４・１５を基板５０の両側部に設けることにより、切欠部１４・１５がある基板５０の側部における金属面２Ａ〜２Ｄの長さＬを、基板５０の中央部付近における金属面２Ａ〜２Ｄの長さＳより短くし、Ｌ＜Ｓの関係となる金属面２Ａ〜２Ｄの構成としても良い。すなわち、基板５０における切欠部１４・１５の設置個所は特に限定されない。

（変形例４）
実施形態２では、矩形状の切欠部１４・１５を各電流制御部１Ａ・１Ｂ上に１つ設けることで、２つの共振周波数を設定したが、これに限られない。複数の切欠部１４・１５を各電流制御部１Ａ・１Ｂ上に設けても良い。このとき、切欠部１４・１５の大きさや場所を変えても良い。２つ以上の切欠部１４・１５を設けることにより、３周波以上の共振周波数の設定が可能となる。このような構成は、周波数をマルチバンド化した無線利用機器に対し、広帯域ノイズ抑制構造として好適となる。

（変形例５）
実施形態１〜３のノイズ抑制構造１では、金属面２Ａ〜２Ｄの長さを１／４波長の共振長に設定しているが、これに限られない。金属面２Ａ〜２Ｄの長さは、波長短縮効果や周囲との結合なども考慮して等価的な電気長が変化したときの影響なども考慮して設定しても良い。また、周波数の帯域などを考慮して、その共振長は、下限周波数や上限周波数など、帯域内の所望の周波数に設定しても良い。また、効果が得られれば、金属面２Ａ〜２Ｄの長さはトライアンドエラーにより決定してもよい。

（変形例６）
実施形態１〜３では、電流制御部を基板５０のグランド層４の上層、下層に対して配置した例を示したがこれに限られない。実際のプリント基板５０のように信号パターンや電源層（プレーン）が電流制御部の上側の層に配置されていても良い。この場合、グランド層４を挟むように配置した第１の電流制御部１Ａ及び第２の電流制御部１Ｂのうち、信号パターン又は電源層が配置される側の電流制御部１Ａ・１Ｂのみを利用しても良い。たとえば、信号パターンに適用する場合は、基板５０の上層から、信号パターン、第１の電流抑制部１Ａ、グランド層４の順番としても良い。

（変形例７）
実施形態１〜３では、ディジタル回路部２３と無線回路部２２（又はアンテナ部２１）の間にノイズ抑制構造１を配置した例を示したが、対象とする回路部の組み合わせはこの限りではない。図５を参照して分るように、ノイズ抑制構造１をディジタル回路部２３とアンテナ部２１との間のいずれかの箇所に配置しても良い。
また、目的や用途に応じて、両サイドに無線回路部２２のみ、又はアンテナ部２１のみが配置される構成としても良い。

（変形例８）
実施形態１〜３では、ノイズ抑制構造１をディジタル回路部２３が複数搭載されている中に配置し、ノイズ電流の伝搬を抑制したい方向に開口端１０〜１３を向けた配置としても良い。例えば、ノイズ抑制構造１の両側部にはディジタル回路部２３が配置されることがあり、このディジタル回路部２３に向けて開口端１０〜１３の開口を向けた配置としても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

この出願は、２０１０年３月１５日に出願された日本出願特願２０１０−０５８２３７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明のノイズ抑制構造は、携帯電話や無線搭載パソコン、さらには携帯型情報端末などのような無線利用機器を含む電子・電気機器に適用できる。

１ ノイズ抑制構造
１Ａ 第１の電流制御部
１Ｂ 第２の電流制御部
２Ａ 金属面（第２の金属面）
２Ｂ 金属面（第１の金属面）
２Ｃ 金属面（第１の金属面）
２Ｄ 金属面（第２の金属面）
３Ａ 短絡板
３Ｂ 短絡板
３Ｃ 短絡板
３Ｄ 短絡板
４ グランド層
１０ 開口端
１１ 開口端
１２ 開口端
１３ 開口端
１４ 切欠部
１５ 切欠部
２１ アンテナ部
２２ 無線回路部
２３ ディジタル回路部
２４ プリント基板
３０ 無線利用機器

Claims (10)

1. グランド層上に設けられて電流を制御する電流制御部を有するノイズ抑制構造であって、前記電流制御部は、
   前記グランド層上に間隔をおいて設けられ、第１の端部および前記第１の端部とは反対側の第２の端部を有する第１の金属面と、
   前記第１の金属面上に間隔をおいて設けられ、第１の端部および前記第１の端部とは反対側の第２の端部を有する第２の金属面と、
   前記第１の金属面の第１の端部に配置されて、前記第１の金属面と前記グランド層とを接続する第１の短絡板と、
   前記第２の金属面の第２の端部に配置されて、前記第２の金属面と前記第１の金属面とを接続する第２の短絡板とを有し、
   前記第１の金属面の第２の端部に第１の開口端が形成され、前記第２の金属面の第１の端部に第２の開口端が形成されるノイズ抑制構造。
2. グランド層上に設けられて電流を制御する電流制御部を有するノイズ抑制構造であって、前記電流制御部は、前記グランド層の上側に設けられた第１の電流制御部と、前記グランド層の下側に設けられた第２の電流制御部とを有し、前記第１の電流制御部と前記第２の電流制御部とは、その間に前記グラウンド層を挟み、前記第１および第２の電流制御部はそれぞれ、
   前記グランド層上に間隔をおいて設けられ、第１の端部および前記第１の端部とは反対側の第２の端部を有する第１の金属面と、
   前記第１の金属面上に間隔をおいて設けられ、第１の端部および前記第１の端部とは反対側の第２の端部を有する第２の金属面と、
   前記第１の金属面の第１の端部に配置されて、前記第１の金属面と前記グランド層とを接続する第１の短絡板と、
   前記第２の金属面の第２の端部に配置されて、前記第２の金属面と前記第１の金属面とを接続する第２の短絡板とを有し、
   前記第１の金属面の第２の端部に第１の開口端が形成され、前記第２の金属面の第１の端部に第２の開口端が形成されるノイズ抑制構造。
3. 前記第１および２の電流制御部はそれぞれ、
   前記第１の金属面と前記第１の短絡板と前記グランド層から構成され、前記第１の開口端を有する第１の伝送線路と、
   前記第２の金属面と前記第２の短絡板と前記第１の金属面とから構成され、前記第２の開口端を有する第２の伝送線路とを有する請求項２記載のノイズ抑制構造。
4. 前記第１及び第２の電流制御部は、前記グランド層を共通に用いており、前記第１及び第２の電流制御部は、前記グランド層に対して、上下対称に配置されている請求項２又は３に記載のノイズ抑制構造。
5. 前記第１及び第２の電流制御部は、回路と回路との間に搭載される請求項２〜４のいずれか１項に記載のノイズ抑制構造。
6. 前記第１及び第２の電流制御部はそれぞれ、一方の端部にディジタル回路が配置され、他方の端部に無線回路が配置されている請求項５記載のノイズ抑制構造。
7. 前記第１および第２の開口端は、ディジタル回路部、無線回路部、又は前記無線回路部のアンテナ部が搭載されている方向に向いている請求項６記載のノイズ抑制構造。
8. 前記第１および第２の金属面の一部に切欠部が設けられている請求項２〜７のいずれか１項に記載のノイズ抑制構造。
9. 前記切欠部が設けられることにより、前記および第２の金属面側部の長さが、長く、中央付近の長さは短い請求項８記載のノイズ抑制構造。
10. 前記第１および第２の金属面に、矩形状、Ｖ字状、もしくは曲面状の切欠部が、少なくとも２つ以上設けられている請求項８又は９に記載のノイズ抑制構造。

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