JPH06104604A - ヘリックス共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化されて高い寸法精度が要求される高周
波フィルタが低い製造コストでえられ、しかもフィルタ
製造の自動化を達成できるようなフィルタの構成要素で
あるヘリックス共振器を提供する。 【構成】 ヘリックス共振器は、誘電性材料で作られた
プリント基板１、高インピーダンス端部およひ低インピ
ーダンス端部をもち、プリント基板に備えられ、円筒コ
イルを形成するために数回巻いた誘導体によって形成さ
れる共振器コイル２、共振器コイル２を囲む電気的電導
体カバー６、および高インピーダンス端部近くの共振器
コイル２の最終あるいは最終から２番目のターンに電気
的結合された、プリント基板の表面上の電気的電導性材
料で作られたストリップ線路４を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はヘリックス共振器に関す
る。さらに詳しくは、低インピーダンス端部および高イ
ンピーダンス端部をもつらせん巻き電導体、ならびにリ
アクタンス素子からなるヘリックス共振器に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ヘリ
ックス共振器すなわちヘリックスとは、約４分の１波長
の電気的長さをもつ伝送線路共振器である。ヘリックス
共振器が同調素子として使用されることは周知であり、
フィルタ内で高周波数レンジで、とくに１００〜２００
０ＭＨｚのレンジで広く使用されている。この種類の共
振器は、円筒状またはらせん状のコイルに巻いた電導体
のような誘導素子、および円筒コイルを囲み当該円筒コ
イルから一定の距離をおいて設けられた金属カバーを含
んでいる。コイルの低インピーダンス端部は接地され、
それ自体が接地されている金属カバーに直接接続しても
よい。

【０００３】金属カバーにらせん形コイルを接続するた
めの可能な配置は、らせん形コイルの端部であって共振
器カバーの端面にほぼ垂直に配置された直線状の一定長
さの電導体をつけることである。らせん形コイルの最初
のターンは、電導体の直線状の長さによって決定される
一定の距離だけカバーから離される。らせん形コイルの
他方の端部は、カバーから離れており容量的にカバーに
結合した高インピーダンス端部である。

【０００４】共振器は、らせん形コイルに接続電導体(c
onnecting conductor)を結合することによって、残りの
フィルタ回路や別の電子回路などへ電気的に接続され
る。らせん形コイルから接続電導体が通り抜け、カバー
から絶縁されて、回路に接続される。共振器への接続電
導体の結合は、はんだ付けなどの手段によって行なうこ
とができる。そして、結合箇所はタップポイント(tappi
ng point) として知られている。タップポイント上の接
続電導体に関して見られるコイルへの入力インピーダン
スは、らせん形コイルに沿ったタップポイントの位置に
左右される。タップポイントの適切な選択により、共振
器を回路に整合させることができる。タップポイント
は、実験的にまたは理論的な計算によって決定してもよ
い。しかし、一般には、らせん形コイルの最初のターン
上またはその近くに設けられる。

【０００５】ヘリックス共振器の特性インピーダンス
は、コイルの直径とコイルを囲むカバーの内のり寸法と
の比率、コイルターン間の相互距離いわゆるピッチ、お
よび共振器を支持する誘電性材料によって決定される。
ヘリックス共振器の共振周波数はコイルの物理的サイ
ズ、容量性構造(capacitive construction) 、および高
インピーダンス端部とカバーのあいだの距離の関数であ
る。したがって、ある一定の周波数レンジをもつ共振器
を製造するには正確かつ厳密な構造が要求される。

【０００６】フィンランド特許第７８１９８号明細書に
はヘリックス共振器が開示されており、当該明細書にお
ける共振器コイルは誘電体基盤によって支持されてい
る。誘電体基盤の一部は、共振器が電気的に接続されて
いるストリップ線路によって形成された電気回路を含ん
でいる。正確で再生可能なタップポイントを備えたヘリ
ックス共振器を製造する手段が、フィンランド特許第８
０５４２号明細書に開示されている。フィンランド特許
第８０５４２号明細書には、前記フィンランド特許第７
８１９８号明細書の共振器と部分的に同じである構造が
開示されているが、誘電体基盤の表面上のある一定の位
置にマイクロトリップ電導体があり、このため、マイク
ロトリップに接続されるばあいコイルは常に同じ位置で
マイクロトリップに接続される。またマイクロトリップ
電導体は共振器の外側に直接導くこともできるし、ある
いは、誘電体基盤上の電気回路に接続することもでき
る。この基盤はフィンランド特許第７８１９８号明細書
中に開示されているような支持体の役割を果たしてい
る。

【０００７】ヘリックス共振器は、そのすぐれた高周波
特性のために、またとくに小型であるために高周波無線
装置に使用される。これらの共振器のいくつかを互いに
接近させ、作動ユニットを形成するのに適した方法で接
続させるばあい、すぐれた高周波特性を有する小型高周
波フィルタを製造することが可能である。これらのフィ
ルタは、無線装置、とくに移動無線電話および車両に装
備された無線電話装置に広く使用される。無線装置のサ
イズが小型化されるにつれて、フィルタのサイズもまた
実質上小さくなる。これにより、対応する許容度が減少
するために高周波構成部品の製造、組み立てにおいて、
以前よりも高い精度が要求される。

【０００８】高周波フィルタ内で使用されるヘリックス
共振器の物理的な長さは、しばしば互いにかなり異な
る。１つのフィルタ内ですべての共振器が異なる長さを
もつことも可能であり、このためフィルタを組立てるの
に必要な異なる構成部品の数が増加する。この構成部品
数の増加によって実質上、製品の製造にかかる時間、あ
るいは少なくとも構成部品間の混同の危険性が増加する
可能性がある。大量の異なる構成部品は自動化の発展を
妨害し、またフィルタ製造における自動化の度合の増加
を妨害する可能性がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した問題
点および不都合を解決すべくなされたものであり、低イ
ンピーダンス端部および高インピーダンス端部をもつら
せん巻き電導体ならびにリアクタンス手段からなり、該
リアクタンス手段が前記らせん巻き電導体の高インピー
ダンス端部にまたはそれに隣接して結合された、所定長
さの電気的電導性材料からなることを特徴とするヘリッ
クス共振器を提供するものである。

【００１０】本発明の利点は、物理的に様々なサイズの
共振器コイルまたは様々なサイズのヘリックス共振器を
等しい長さの共振器コイルをもつ共振器に置き換えるこ
とを可能にする共振器構造を提供することである。

【００１１】所定長さの電気的電導性材料は、電気的絶
縁基盤上に配置されたストリップ線路からなっていても
よい。電気的電導性材料の長さを提供するとくに便利な
方法は、基盤内にその長さをプリントすることである。
この方法は大量生産を促進し、所定長さの電気的電導性
材料を形成する正確な方法であるという利点を備えてい
る。らせん巻き電導体は、絶縁基板によって支持しても
よく、これによりらせん巻き電導体のための他の支持構
造の必要性が取り除かれる。

【００１２】らせん巻き電導体は、らせん巻き電導体と
基板が１つのコンパクトなユニットを形成する効果をも
つ電気的絶縁基板の周囲に巻かれることが好ましい。

【００１３】らせん巻き電導体の一部は、ストリップ線
路に結合するためにらせん状の形を変形させてもよい。
このような形態は、らせん巻き電導体をストリップ線路
に結合させる簡単で正確な方法である。

【００１４】電気的絶縁基板は回路基板の突出部からな
るのが効果的である。このばあい、らせん巻き電導体ま
たは所定長さの電気的電導性材料を支持するための別個
の絶縁基板を設ける必要はない。また、ヘリックス共振
器はこのような配置をすることによって回路基盤上に容
易に形成できる。

【００１５】ストリップ線路は回路基盤の突出部の縦方
向に対して、平行におよび／または横断方向に延ばすよ
うに配置してもよい、この配置は突出部の面積を有効に
利用できるという効果をもっている。

【００１６】ストリップ線路は、らせん巻き電導体への
結合を容易にする結合パッドを含んでもよい。

【００１７】ストリップ線路は、ストリップ線路に沿っ
て配置され、そこから横方向に延びている測定線路をも
つのが好ましく、該測定線路は一度組立てられたヘリッ
クス共振器の微同調の助けとなる。

【００１８】とくに、１つ以上のヘリックス共振器を高
周波フィルタ内で利用してもよく、２つ以上のヘリック
ス共振器のばあいには、ヘリックス共振器が互いに異な
る共振周波数をもっていてもよいが、実質的に同一のら
せん巻き電導体を含んでもよい。これは、異なる共振周
波数のヘリックス共振器をもつフィルタを組立てるの
に、ひとつのサイズまたはひとつのタイプのらせん巻き
電導体しか使用する必要がないという効果をもってい
る。

【００１９】無線機は前述したようなヘリックス共振器
を含むのが好ましく、このばあい、よりコンパクトでよ
り小型の無線機を作ることができるという効果がえられ
る。

【００２０】

【実施例】以下、添付図面を参照しつつ本発明のヘリッ
クス共振器の一実施例を説明する。

【００２１】図１は本発明のヘリックス共振器の断面
図、図２は本発明のストリップ線路の構造を示す図であ
る。

【００２２】図１は、本発明の本質的な特徴を明確にす
るための、本発明のヘリックス共振器の断面図である。
誘電性材料で作られているプリント基盤１（図１では一
部分のみを示す）の端に、突出部すなわちブランチが形
成され、その周囲に共振器コイル２が取付けられ、突出
部はコイル内にありコイルを支持している。共振器コイ
ル２はいくつかのターンからなる円筒状コイルとなるよ
うに巻かれた電導体によって形成されている。プリント
基板１の突出部の幅はコイル２の内径と等しいことが望
ましく、また、長さは少なくともコイル２の高さと同等
である。これによってコイル２はしっかりと所定の位置
に固定される。共振器コイル２の上端部は、接続点３を
経由してプリント基板１上のストリップ線路４に接続さ
れる。接続点３はプリント基板１の端まで延ばすのが望
ましい。共振器コイル２と接続点３間の接続は、ハンダ
付けなどそれぞれの状況に適した任意の方法により行な
うことができる。もちろん、共振器コイル２は、何らか
の他の方法（ジャンパ線を介するなど）で電気的に接続
することによって、または共振器コイル２のターン部を
ストリップ線路４と接触するように曲げることによって
ストリップ線路に接続してもよい。したがって、接続点
３は本発明にとって不可欠なものではないが、プリント
基板１上のストリップ線路４は高インピーダンス端部の
共振器コイル２の上端部に、好適には共振器コイル２の
最終ターンあるいは最終から２番目のターンに電気的に
接続されることが望ましい。というのは、共振器コイル
２を延ばすためにはストリップ線路４を共振器コイル２
の上端部に接続すべきだからである。したがって、本発
明において、ストリップ線路４は共振器コイル２の延長
線であり、これは共振器の共振周波数を減少させるため
に使用される。この延長線はタッピング(tapping) のよ
うにフィルタ回路に電気的に接続するために使用される
ものではなく、また電気回路を形成するために使用され
るものでもない。ストリップ線路４の長さは所望の共振
周波数に左右される。フィルタのすべての共振器コイル
２は、ストリップ線路４の長さを適切な長さにすること
によって等しい大きさで作ることができるため、各共振
器の所望の共振周波数をうるためにストリップ線路４の
長さおよび幅が選択される。ストリップ線路４は、プリ
ント基板１の突出部の縦方向に対して、平行で、斜めに
または横方向に延ばすことができる。したがって、スト
リップ線路４は任意の方向をもつことができ、図に示す
ように、ストリップ線路４は共振器コイル２のより低い
端部方向へもしくはより低いインピーダンス端部方向へ
延ばしてもよく、さらに共振器コイル２の上方にもしく
は高インピーダンス端部の上方に延ばしてもよい。スト
リップ線路４の一方の端部はどこにも接続されていない
が、伝送線路の高インピーダンス端部を形成する。その
伝送線路は共振器コイル２およびストリップ線路４で形
成される。ストリップ線路４の長さをより容易に示すた
めに、適切な測定線路５をストリップ線路４の縦方向を
横断する方向に付け加え、線路間の相互の距離を適切に
選ぶことが可能である。図２はこの構成をより詳細に示
している。共振器コイル２から少し離れて、その周囲に
は金属などの電導性材料から作られたカバー６が取り付
けられる。このカバー６の他方の端部はプリント基板１
に固定される。

【００２３】本発明による構造は、共振器コイルを変化
させることなく、プリント基板上のストリップ線路のサ
イズを変化させることによって、共振器の共振周波数を
変化させることを可能にする。このため、とくに帯域通
過タイプのフィルタにおいては、共振回路間の結合ホー
ルの変更を回避することができる。このホールの作製は
時間を浪費させ、コストをアップさせる。たとえば、長
さが６ターンプラス２６０度〜７ターンプラス８度であ
る共振器コイルをもつ８つのヘリックス共振器を備えた
フィルタ内では、これらのコイルは本発明の共振器、つ
まりそれぞれの共振器が６ターンプラス２６０度の物理
的長さの共振器コイルを備えた共振器によって置き換え
ることができる。したがって、様々なサイズをもつ８つ
の共振器コイルの代わりに、今度は、物理的に等しいサ
イズの８つの共振器コイルのみを必要とする。その８つ
の共振器コイルは、本発明によって、ストリップ線路の
サイズを変えることによってえられる異なる共振周波数
をもっている。

【００２４】前述した開示の範囲は、明示的にあるいは
暗示的に開示されたすべての新しい特徴もしくは新しい
特徴の組合わせ、またはクレームされているか否かに関
係なくあらゆる普遍化を含む。またこの開示の範囲は、
本発明によって扱われる任意のまたはすべての技術的課
題を緩和する。本願出願人は本願または本願から派生す
るすべての出願の係属中に、このような特性に基づいて
新しいクレームを作成してもよいということをここに付
記する。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、らせん巻き導体の高イ
ンピーダンス端部に電導性材料からなるリアクタンス手
段を設けているため、異なる共振周波数のヘリックス共
振器を有するフィルタを組立てるばあいにも同じサイズ
のらせん巻き導体を準備し、リアクタンス手段の特性を
変えるだけでうることができ、製造コストを低減するこ
とができる。また構成部品の共通化を図ることができる
ため、フィルタの製造において、自動化を達成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヘリックス共振器の断面図である。

【図２】本発明のストリップ線路の構造図である。

【符号の説明】

１ プリント基板 ２ 共振器コイル ３ 接続点 ４ ストリップ線路 ５ 測定線路 ６ カバー

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低インピーダンス端部および高インピー
   ダンス端部をもつらせん巻き電導体、およびリアクタン
   ス手段からなり、該リアクタンス手段がらせん巻き電導
   体の高インピーダンス端部にまたはそれに隣接して結合
   された、所定長さの電気的電導性材料からなることを特
   徴とするヘリックス共振器。
2. 【請求項２】 所定長さの電気的電導性材料が、電気的
   絶縁基板上に配置されたストリップ線路からなる請求項
   １記載のヘリックス共振器。
3. 【請求項３】 らせん巻き電導体が、電気的絶縁基板に
   よって支持されてなる請求項２記載のヘリックス共振
   器。
4. 【請求項４】 らせん巻き電導体が電気的絶縁基板の周
   囲に巻かれてなる請求項２または３記載のヘリックス共
   振器。
5. 【請求項５】 らせん巻き電導体の一部が、ストリップ
   線路に結合するために変形されてなる請求項２、３また
   は４記載のヘリックス共振器。
6. 【請求項６】 電気的絶縁基板が回路基盤の突出部から
   なる請求項２、３、４または５記載のヘリックス共振
   器。
7. 【請求項７】 ストリップ線路が突出部の縦方向に対し
   て平行な方向に延びてなる請求項６記載のヘリックス共
   振器。
8. 【請求項８】 ストリップ線路が突出部の縦方向に対し
   て横方向に延びてなる請求項６または７記載のヘリック
   ス共振器。
9. 【請求項９】 ストリップ線路が、らせん巻き電導体を
   ストリップ線路に結合させる結合パッドを含む請求項
   ２、３、４、５、６、７または８記載のヘリックス共振
   器。
10. 【請求項１０】 所定長さの電気的電導性材料が、らせ
    ん巻き電導体から離れる方向に高インピーダンス端部を
    こえて延びてなる請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８または９記載のヘリックス共振器。
11. 【請求項１１】 ストリップ線路が、ストリップ線路に
    沿って配置され、そこから横方向に延びている測定線路
    を有してなる請求項１、２、３、４、５、６、７、８、
    ９または１０記載のヘリックス共振器。
12. 【請求項１２】 請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０または１１記載のヘリックス共振器からな
    るヘリックス共振器フィルタ。
13. 【請求項１３】 請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０または１１記載のヘリックス共振器を少な
    くとも２つ含んでなるヘリックス共振器フィルタ。
14. 【請求項１４】 請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０または１１記載のヘリックス共振器からな
    り、少なくとも１つのヘリックス共振器の共振周波数が
    別のヘリックス共振器の共振周波数と異なるヘリックス
    共振器フィルタ。
15. 【請求項１５】 請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０または１１記載のヘリックス共振器からな
    り、らせん巻き電導体が実質的に同一である高周波数フ
    ィルタ。
16. 【請求項１６】 請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０または１１記載のヘリックス共振器に結合
    するのに適した回路を含む回路基盤。
17. 【請求項１７】 請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０または１１記載のヘリックス共振器を含む
    無線機。