WO2020230379A1 - スマートフォン等の電磁波ノイズ吸収器 - Google Patents

Abstract

スマートフォン等は超高速デジタル信号を使用しており、内部で電磁波ノイズが放射されている。スマートフォン等の電源線やグランド線に一度、電磁波ノイズが放射されると、内部に留まり、外部に出ない。電源線とグランド線に放射された電磁波ノイズが外部に放出されると、元の正確なデジタル信号が得られる。電磁波ノイズ吸収器の電源線端子とグランド線端子は、ＵＳＢケーブルを用いて、スマートフォン等の電源線端子とグランド線端子に接続される。電磁波ノイズ吸収器は、スマートフォン等の電源線とグランド線の電磁波ノイズを受信する。電磁波ノイズ吸収器内部では、受信した電磁波ノイズがノイズフィルタ回路と電磁波ノイズ吸収銅板に吸収されて、消滅する。

Description

スマートフォン等の電磁波ノイズ吸収器

　本発明は、スマートフォン等の電磁波ノイズ吸収器に関するものである。スマートフォン等とは、スマートフォン、ポータブルデジタルオーディオデバイス、タブレット端末、ブルートゥーススピーカー、ブルートゥースヘッドフォン、およびブルートゥースイヤホンを指す。

　デジタル回路はスマートフォン等に使用される。デジタル回路は、高レベルと低レベルを切り替えるパルス信号を処理する。信号レベルが変化した瞬間に、超高周波電流が信号線に流れる。このとき、電源線とグランド線にも超高周波電流が流れる。デジタル回路で発生する超高周波電流は、電磁波ノイズを引き起こす。
　電子機器の他の部分の回路は、電磁波ノイズにより障害を受ける。電磁波ノイズには、信号線を流れるノーマルモードノイズと、電源線とグランド線を流れるコモンモードノイズが含まれる。（図１の１−５および１−９）
　回路の他の部分に対するコモンモードノイズの影響は特に大きくなる。デジタル回路を使用する電子機器の設計には、コモンモードノイズを低減する対策が必要である。
　動作周波数は、スマートフォン等のパフォーマンスを向上させるために増加される。これにより、超高周波電磁波ノイズが放出される。超高周波電磁波ノイズは広範囲に広がり、電子機器内の他の回路に対する障害が大きくなる。（図１の１−１→１−２）
　電磁波ノイズは、音に関連するデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣに障害を及ぼす。そして、電磁波ノイズはスマートフォン等の音を曇らせ、クリアさを失う。
　コモンモードノイズ対策は、基本的に電磁波ノイズの放射を防ぐことである。ただし、動作周波数の高いデジタル回路を使用している限り、電磁波ノイズは放射される。
　ノイズフィルタ回路は、コモンモードノイズ対策として使用される。コモンモードノイズ対策としてのノイズフィルタ回路は、通常、ラインバイパスコンデンサとコモンモードチョークコイルの部品で構成されている。
　通常、ラインバイパスコンデンサは、シールドグランドケースに接続される。電磁波ノイズイは、ラインバイパスコンデンサが接続されているシールドグランドケースにも現れることがある。この場合、ラインバイパスコンデンサを接続するための個別のグランドを作成する必要がある。
　コモンモードノイズは、電源線とグランド線を介して伝達される。いったん生成されると、伝達を停止することが難しくなる。
　スマートフォン等の内部で放射される電磁波ノイズは、外部に出ることなく内部に留まる。スマートフォン等の音は、内部に留まっている電磁波ノイズにより曇り続けている。

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　スマートフォン等は、ＤＡＣを使用して、音に関連するデジタル信号をアナログ信号に変換し、音を再生する。スマートフォン等は超高速デジタル信号を使用しており、内部で電磁波ノイズが放射されている。内部で放射される電磁波ノイズは、音に関連するデジタル信号に混合される。電磁波ノイズが混入したデジタル信号は、元の正確なデジタル信号とは異なる。
　電磁波ノイズが混入したデジタル信号は正確な音を再生しない。音もクリアにならない。
　スマートフォン等は、電磁波ノイズが内部に放射されないように対策を講じている。ただし、超高速デジタル信号を使用している限り、電磁波ノイズの放射を防ぐことはできない。
　スマートフォン等の電源線やグランド線に放射される電磁波ノイズは内部に留まり、外部に出ない。電源線とグランド線の電磁波ノイズは、回路の他の部分に伝播し、悪影響を及ぼす。
　電源線とグランド線に放射される電磁波ノイズが外部に放出されると、元の正確なデジタル信号が得られる。ＤＡＣを使用して正確なデジタル信号をアナログ信号に変換した音はクリアになる。
　問題は、スマートフォン等の電源線やグランド線の電磁波ノイズを外部に放出する方法である。

　スマートフォン等は、外部デバイスとのデジタル信号の伝送にＵＳＢを使用する。デジタル信号を伝送するための信号線に加えて、電源線とグランド線がＵＳＢに接続されている。ＵＳＢはスマートフォン等の充電にも使用される。図２のブロック図に示すように、本発明の電磁波ノイズ吸収器２−１とスマートフォン等２−２とは、ＵＳＢケーブル２−３により接続されている。
　ＵＳＢケーブル２−３を使用して、スマートフォン等２−２のＵＳＢの電源線に混入した電磁波ノイズ２−６は電源線端子Ｐ１から電源線端子Ｐ３に流れ込み、電磁波ノイズ吸収器２−１に受信される。同じくＵＳＢケーブル２−３を使用して、スマートフォン等２−２のＵＳＢのグラウンド線に混入した電磁波ノイズ２−７はグラウンド線端子Ｐ２からグラウンド線端子Ｐ４に流れ込み、電磁波ノイズ吸収器２−１に受信される。
　電磁波ノイズ吸収器２−１は、受信した電磁波ノイズ２−６、２−７を吸収して、消滅させる。スマートフォン等２−２の内部で放射される電磁波ノイズは、内部に留まることなく外部に放出される。これにより、図３に示すように、電磁波ノイズ３−１のない正確なデジタル信号３−２が得られる。音に関するデジタル信号をアナログ信号に変換すると、正確なアナログ信号になり、クリアな音が得られる。

　本発明のスマートフォン等の電磁波ノイズ吸収器は、ＵＳＢケーブルを用いてスマートフォン等に接続される。スマートフォン等に保持されている電磁波ノイズは、電磁波ノイズ吸収器に受信されて、消滅する。スマートフォン等では、電磁波ノイズが消滅するため再生音がクリアになる。
　スマートフォンの使用者が電話をかける場合、スマートフォンを耳に近づけることが一般的である。そのとき、頭はスマートフォンのシールドグランドケースから放射される電磁波ノイズを受ける。それが長時間続くと、脳は悪影響を受ける。本発明のスマートフォン等の電磁波ノイズ吸収器は、シールドグランドケースに保持された電磁波ノイズを受信して、消滅する。長時間電話をかけても、頭は電磁波ノイズを受けないため、脳に悪影響を与えない。
　スマートフォン等と電磁波ノイズ吸収器をＵＳＢケーブルで接続する。スマートフォン等のＵＳＢ端子と電磁波ノイズ吸収器のＵＳＢ端子を接続し、電磁波ノイズを吸収する方法は、ＵＳＢ端子を有する任意の電子機器に適用することができる。
　例えば、スマートフォン、ポータブルデジタルオーディオ、タブレット端末、ブルートゥーススピーカー、ブルートゥースヘッドフォン、ブルートゥースイヤホン等。

図１はスマートフォン等の電磁波ノイズが他の部品に障害を引き起こすことを示す説明図である。 図２はブロック図である。 図３は電磁波ノイズが混入したパルス波が、電磁波ノイズが消滅したパルス波に変化したことを示す説明図である。 図４は本発明のスマートフォン等の電磁波ノイズ吸収器の回路図である。

　電磁波ノイズ吸収器の電源線端子とグランド線端子は、ＵＳＢケーブルを使用して、スマートフォン等のＵＳＢ電源線端子とグランド線端子に接続される。電磁波ノイズ吸収器はスマートフォン等から電磁波ノイズを受信する。電磁波ノイズ吸収器内部では、受信された電磁波ノイズがノイズフィルタ回路と電磁波ノイズ吸収銅板に吸収されて、消滅する。
　ノイズフィルタ回路は、抵抗、ラインバイパスコンデンサ、およびコモンモードチョークコイルで構成する。
　スマートフォン等にはさまざまなタイプのＵＳＢ端子がある。例えば、タイプＡ、Ｂ、Ｍｉｎｉ−Ａ、Ｍｉｎｉ−Ｂ、Ｍｉｃｒｏ−Ａ、Ｍｉｃｒｏ−Ｂ、Ｃ。
　ＵＳＢケーブルにもまた、さまざまなソケットがある。スマートフォン等の使用者は、スマートフォン等のＵＳＢ端子に適合するＵＳＢケーブルソケットを使用する。
　スマートフォン等の使用者は、ＵＳＢケーブルを使用してスマートフォン等を充電器に接続する。充電器は通常、ＵＳＢ端子タイプＡであり、ＵＳＢケーブルはタイプＡソケットを使用する。
　電磁波ノイズ吸収器はＵＳＢ端子タイプＡを使用する。これにより、スマートフォン等は充電器用ＵＳＢケーブルを使用して電磁波ノイズ吸収器に接続できる。

　図４は、本発明のスマートフォン等の電磁波ノイズ吸収器の回路図である。２つの抵抗と２つのラインバイパスコンデンサは、コモンモードチョークコイルの前後に並列に配置される。４つの抵抗とラインバイパスコンデンサは電磁波ノイズ吸収銅板に接続される。電磁波ノイズ吸収銅板はシールドグランドケースから分離される。
　この構成は、電磁波ノイズを最も効率的に吸収し、音をクリアにする。
　抵抗、ラインバイパスコンデンサ、コモンモードチョークコイルの値の違いにより、音には明確な違いがある。
　次の値を使用すると、音が最もクリアになる。
　抵抗　Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４　：　８２０Ｋオーム。
　ラインバイパスコンデンサ　Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４　：　０．０２２マイクロＦ。
　コモンモードチョークコイル　Ｌ　：　２ｍＨ。
　また、電磁波ノイズ吸収銅板の厚さ、大きさの値の違いにより、音には明確な違いがある。
　次の値を使用すると、音が最もクリアになる。
　銅板の厚さ　：　０．５ミリメートル以上。
　銅板の大きさ　：　９，０００平方ミリメートル以上。

　本発明のスマートフォン等の電磁波ノイズ吸収器の回路では、同じ値の２つの抵抗と２つのラインバイパスコンデンサが、コモンモードチョークコイルを中心に入力側と出力に対称に配置されている。ＵＳＢ入力端子がＡＣ電源入力プラグ付きのコードに交換される。加えて、新しいＡＣ電源出力コンセントがコモンモードチョークコイルの出力側に追加される。このようにすることで、ＡＣ電源を使用するすべての音響機器の電磁波ノイズ吸収器として利用できる。
　音響機器のＡＣ電源プラグを電磁波ノイズ吸収器のＡＣ電源出力コンセントに差し込むと、音響機器の電磁波ノイズが電磁波ノイズ吸収器に受信されて、消滅する。

Claims (1)

1. 　スマートフォン等の電磁波ノイズ吸収器であって、
   インダクタンス２ｍＨのコモンモードチョークコイルの２つのコイルの一方を第１コイル、他方を第２コイルとし、前記コモンモードチョークコイルの入力側の第１コイルの入力端子は、ＴＹＰＥ−ＡのＵＳＢコネクタ端子の電源線端子に接続し、前記コモンモードチョークコイルの入力側の第２コイルの入力端子は、前記ＵＳＢコネクタ端子のグランド線端子に接続し、８２０Ｋオームの第１の抵抗の一方のリード線は、前期コモンモードチョークコイルの第１コイルの入力端子に接続し、前記第１の抵抗の他方のリード線は、銅板の厚さ０．５ミリメートル以上、大きさ９，０００平方ミリメートル以上の電磁波ノイズ吸収銅板に接続し、キャパシタンス０．０２２マイクロＦの第１のラインバイパスコンデンサの一方のリード線は、前記コモンモードチョークコイルの第１コイルの入力端子に接続し、前記第１のラインバイパスコンデンサの他方のリード線は、前記電磁波ノイズ吸収銅板に接続し、８２０Ｋオームの第２の抵抗の一方のリード線は、前記コモンモードチョークコイルの第２コイルの入力端子に接続し、前記第２の抵抗の他方のリード線は、前記電磁波ノイズ吸収銅板に接続し、キャパシタンス０．０２２マイクロＦの第２のラインバイパスコンデンサの一方のリード線は、前記コモンモードチョークコイルの第２コイルの入力端子に接続し、前記第２のラインバイパスコンデンサの他方のリード線は、前記電磁波ノイズ吸収銅板に接続し、８２０Ｋオームの第３の抵抗の一方のリード線は、前記コモンモードチョークコイルの出力側の第１コイルの出力端子に接続し、前記第３の抵抗の他方のリード線は、前記電磁波ノイズ吸収銅板に接続し、キャパシタンス０．０２２マイクロＦの第３のラインバイパスコンデンサの一方のリード線は、前記コモンモードチョークコイルの出力側の第１コイルの出力端子に接続し、前記第３のラインバイパスコンデンサの他方のリード線は、前記電磁波ノイズ吸収銅板に接続し、８２０Ｋオームの第４の抵抗の一方のリード線は、前記コモンモードチョークコイルの出力側の第２コイルの出力端子に接続し、前記第４の抵抗の他方のリード線は、前記電磁波ノイズ吸収銅板に接続し、キャパシタンス０．０２２マイクロＦの第４のラインバイパスコンデンサの一方のリード線は、前記コモンモードチョークコイルの出力側の第２コイルの出力端子に接続し、前記第４のラインバイパスコンデンサの他方のリード線は、前記電磁波ノイズ吸収銅板に接続するスマートフォン等の電磁波ノイズ吸収器。

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