JPH07312502A - 共振装置、これに用いられる結合素子、及びこれを用いた無線周波数フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無線周波数フィルタに於いて共振器の結合を
調整するための結合素子に関し、係る調整を容易に行う
ことができる結合素子の提供を目的とする。 【構成】 結合素子21は、柔軟な導電材製の条片で作ら
れており、その法線方向に対して左右対称に形成され
る。即ち、条片21の中心点を通り長手方向に延びる長手
方向軸と対称に形成される。条片は、パッド33,35,36上
に表面実装したり、回路基板25に形成された穴に半田づ
けすることにより、回路基板に対して長手方向にある先
端部の少なくとも２箇所に固着され、共振コイル34及び
回路基板25の表面から適宜離間されたれた地点に置かれ
る。この固定位置の一方33は接地され、他方36は上記フ
ィルタの信号導体に接続される。この結合は、上記基板
を上記対称軸に対して一方側又は両方に曲げることによ
り容易に調整され得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、伝送ライン共振器を備
えた共振装置，及びこの共振装置の周波数応答を制御す
るための結合素子に関する。本発明は、高周波フィルタ
に適用される。

【０００２】

【従来の技術】無線トランシーバの分野に於いては、送
信されるべき信号の受信器へのアクセスや、受信される
信号の送信器へのアクセスを防止するために、伝送ライ
ン共振器を基盤とした二重フィルタが一般に使用され
る。各多チャネル無線電話回線網は、そのために特定さ
れた送受信周波数帯域が設定される。接続中、即ち二重
インターバル中に於ける受信周波数と送信周波数との差
異は、電話回線網の仕様に合わせて設定される。また、
回線網毎に二重フィルタは最適化される。ところが無線
電話回線網毎に異なる二重フィルタを設計することは経
済的ではない。しかし、フィルタの阻止帯域及び通過帯
域は、できるだけ離しつつ、ある程度調整可能に作られ
ているので、フィルタは、当初の設計を基に機能する帯
域幅よりも広い帯域幅、又は狭い帯域幅の用途に対して
も適用可能である。但し、阻止帯域及び通過帯域を調整
する必要性はあまりなく、所望の新しい帯域幅は、フィ
ルタ内の共振回路間の結合を増やしたり減らしたりする
ことだけで実現される。この場合、共振器の数は変更さ
れないままでもよい。

【０００３】螺旋形コイル型共振器は、高周波フィルタ
として広く用いられる送信ライン共振器である。４分の
１波長共振器は、ワイヤを巻き付けて円筒形のコイルに
形成され、その一方の端部が短絡された幾つかの誘導性
素子と、上記コイルを覆う導電性のシェルとを備えてい
る。この導電性シェルは、上記コイルに於ける低インピ
ーダンスの短絡された端部に接続される。この共振器の
容量性素子は、上記コイルの開放端と、このコイル周囲
の導電性シェルとの間に形成される。共振器への結合
は、電界が強い共振器コイルの上端部で容量的に行われ
るか、又は磁界が強いコイルの下端部で誘導的に行われ
るか、あるいは、結合用開口が適用され得る。尚、３番
目に示した方法は、２つの共振器間で適用される。誘導
結合は、接続されるべき電線が共振器内の強磁界内に配
置された結合用リンクと共に終端されるときに提供され
る。このカップリングが効果的であればある程、大きな
結合リンクとなり、結合リンク内で作用する共振器の磁
界が強くなる。

【０００４】共振器の結合（カップリング）は、結合さ
れるべき電線を共振器コイルに直に接続することにより
行われ、大抵は、共振器コイルの第１の巻線に接続され
る。尚、この方法はタッピングと呼ばれる。このタッピ
ング位置は、結合される電線によって検出される入力イ
ンピーダンスを共振器の方向で決定し、試験又は計算の
いずれかによっても規定され得る。タッピングによって
形成されるカップリングの欠点は、固定される直接的な
接点のために、入力インピーダンス、つまりはカップリ
ングの強度が全体的に制御できないことである。

【０００５】調整可能な誘導的なカップリングは、当該
分野では周知であり、図１及び図２とに示されるように
所謂ワイヤーリンクを用いて実現される。図１は共振器
の上面図であり、図２は側面図である。両図面の参照番
号１は螺旋形コイルを示しており、この螺旋形コイルに
は、直線的な脚部２があり、これが回路基板３に形成さ
れた穴に挿入され、回路基板表面の金属性被覆に半田付
され、これにより接地が形成されている。この金属被覆
部は実線で示されている。コイルは、下から数巻だけが
示されている。図１の上面図に示されるワイヤリンク４
は、ワイヤが湾曲された部分であり、その両端部５及び
６が回路基板３に向けて曲げられており、図２に示され
るように、上記両端部に於いて、回路基板３に形成され
た穴に挿入されている。波半田法に於いて、一方の端部
５は、共振器１から見て回路基板の反対側の金属被覆面
に半田付けされることにより接地されている。他方の端
部は、回路基板３の共振器に面する表面上でワイヤスト
リップ８に半田づけされており、これにより、無線高周
波信号がワイヤリンク４に導かれる。ワイヤーリンク４
の自己インダクタンスは誘電性要素を形成し、これによ
り電磁界を介して共振器１に共振が形成される。この自
己インダクタンスは、上記電線の厚さ及び長さによって
決定される。ワイヤーリンク４は、図１に示されるよう
に、同じ基板３に配置された共振器コイル１の第１の巻
線の直ぐそばで方向を以て配置されている。ワイヤーリ
ンク４の両端の各ノード７及び９は、波半田の実施中、
ワイヤーリンクを正規の位置に保ち、これにより、この
電線が回路基板３を通してズレるのを防止している。ワ
イヤーリンク４と共振コイル１との間の相互インピーダ
ンス、及び、これによるカップリングは、図２の矢印Ａ
の矢印の方向に上記リンクを上記回路基板側に押したり
離したりすることにより調節される。

【０００６】このような従来の方法には次のような問題
点がある。所望のカップリング及び調整を実現するため
に、共振器コイルの位置及び大きさに伴い、様々な厚さ
及び形状のワイヤーリンクが必要とされることにある。
また、フィルタの調整段階で回路基板に取り付けられた
ワイヤーリンクの位置を調整することが困難であること
である。なぜなら、まず、このワイヤーが厚くて堅牢で
あるからである。第２に、このワイヤーを曲げるときに
回路基板の箔が破壊され易いからである。また、穴を利
用せずにワイヤーリンクを回路基板３のワイヤーパッド
に半田付けした場合でも、ワイヤーパッドの箔がその表
面から剥がれてしまうかも知れないからである。多くの
場合、フィルターの外側の表面上には突起物が無いこと
が好ましく、上記例の場合では、回路基板の外側の表面
に突起物が無いことが好ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、容易に調整可能な誘電性結合素子を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る一つの形態によれば、高周波フィルタ
に用いられる共振装置であって、螺旋形共振コイルと、
互いに電磁気結合される関係を以て回路基板上に装着さ
れており、短絡回路構成された端部，及び当該共振装置
のために信号経路を提供する端部を有する長尺の誘導性
結合素子とを備え、上記結合素子が２つの枝部を有する
フォーク状の導電性条片をもち、これら各枝部間に上記
螺旋形の共振コイルが配置されている共振装置が提供さ
れる。

【０００９】ここで規定する結合素子は、長尺の条片で
ある。本発明に係る結合素子が条片であるための条件
は、その幅が厚みよりもかなり大きいことである。

【００１０】この条片は、この条片の長手方向に沿った
少なくとも１つの位置で曲げられ、その厚み方向に条片
を見た場合にフォーク状パターンを形成するように曲げ
られる。この条片は、その少なくとも両端部が適宜の固
定手段によって回路基板にその表面からある距離及び方
向を以て固着され、これにより共振器が、曲げられた条
片のフォーク部内に左右対称に配置されてもよい。好適
には、条片の一方の端部に於ける固定手段が、この条片
に結合される信号を導電させる一方、反対側の端部に於
ける固定手段が条片を短絡させることが望ましい。本発
明の説明の文脈で用いられる「短絡」という用語は、広
義に解釈されるものであり、固定電位が接地電圧（０ボ
ルト）であろうとなかろうと、条片の端部に固定電位を
印加することを含むものである。

【００１１】有効な実施形態に於いて、上記固定手段
は、条片の平面内で条片の両端にあり、且つ条片の長手
方向軸に対して直角な突起である。これらの突起は、条
片が銅製ウェブから切り取られる際に同じ工程で形成さ
れる。この突起部の先端は、回路基板の表面に対向して
配置されており、表面実装作業を実施する場合、半田面
を大きくするために折り曲げられてもよい。

【００１２】他の実施形態に於いて、上記固定手段は、
回路基板の表面に装着される支持部を備え、この支持部
が、回路基板の表面から条片が取り付けられる先端に突
出するように形成される。

【００１３】更に、有効な実施形態に於いて、条片は、
上記ような固定手段により、回路基板上に左右対称軸を
以て固定されており、これによりその強度、及び、条片
を所定地点に調整する際の位置合わせ作業を向上させて
いる。

【００１４】例えば、Ｖ字型に曲げられた条片は、この
条片を組立段階で共振コイルから適当に離れた地点に配
置することにより、直径の異なる各共振コイル上に配置
することを容易にする。条片を固定した後、コイルと条
片との間の電磁気結合は、上記対称軸に対して条片を一
方側又は両側に曲げるだけで簡単に調整することがで
き、結合を強める場合には共振コイルに近付け、結合を
弱める場合には共振コイルから離すことにより調整する
ことができる。

【００１５】尚、本発明に係る他の形態及び更なる特徴
は、特許請求の範囲において開示される。

【００１６】

【実施例】本発明の具体的実施例について添付の図面を
参照して詳細に説明する。図３において、結合素子11
は、薄い銅製ウェブ等、柔軟な導電板から作成される。
その厚みは、好適には0.1mm 〜0.3mm である。長尺条片
10は、長手方向に軸をもち、その中間に中心点12があ
り、導電板から切り取るか抜き取るかして形成される。
長手方向の軸を横切るような格好で中心点から同じ距離
だけ離れた地点に存在する２つの軸に沿って、条片の法
線方向に条片10を折曲げる。これによって、図３に示す
ようなフォーク状の部材が形成される。このような形状
の結合素子ならば、次に述べるように、回路基板上に共
振コイルに隣接させて装着するときに、結合素子と共振
コイルとの間の距離を変化させるだけで、容易に直径の
異なるコイルに適応させられる。

【００１７】結合素子を形成する場合、同時に同じ導電
板から結合脚部14，15及び16を切り取ると好都合であ
る。これらの脚部は、条片の長手方向の軸に対して直角
に伸張する短いタブにすぎない。図３に示すように、結
合脚部の先端を折曲げれば表面実装に便利である。変形
例（図示せず）の場合、脚部をスパイク状の素子で形成
して貫通穴実装に対する利便性を高めている。信号は、
条片の端部を脚部15によって接地させた状態で脚部14を
介して導電される。条片の長手方向の軸の中心点の位置
する支持脚部16は、半田づけ段階で回路基板の表面に設
けられた導電パッド上に装着される。

【００１８】支持脚部16をプラスティック製のピンなど
絶縁材で形成してもよい。支持脚部16は、まず最初に、
ノズリングなどの方法によって回路基板に固着される。
先端には結合素子を支持するためのランナが設けられ
る。

【００１９】図４は、４つの共振器から成るフィルタを
一部取り除いた状態で示している。フィルタは、回路基
板25を備えており、回路基板の表面には、フィルタの導
電パターンと別個の構成部品（図示せず）とが設けられ
る。共振コイルも回路基板に装着される。簡略化のため
にコイル23及び24のみが図示されている。各コイルに隣
接させて結合素子が搭載される。素子の曲げられた脚部
は、回路基板上に設けた導電パッドに半田づけされる。
スパイク状に脚部形成された場合は、回路基板に形成さ
れた穴に挿入される。フィルタは更に窪みのあるシェル
を備えており、の窪みには共振コイルが位置づけられ
る。これにより各共振コイルは、金属製の壁によって囲
まれることになる。従って、共振器間には直接電磁気結
合は作用しない。信号は、誘導結合素子を介してのみ共
振器に搬送される。このように、２重フィルタのTX部用
フィルタ等の帯域阻止フィルタが容易に構成される。

【００２０】図５は、結合素子と共振コイルとの相対的
な位置づけについて詳細に示しており、共振コイル24を
コイルの軸方向の上方から見た図である。回路基板25上
には、半田づけ用パッド33，36及び35が配置されてい
る。結合素子21の脚部の先端が半田づけ用パッドに受け
止められる。回路基板上の結合素子21の位置は、長尺の
半田づけ用パッドにより容易に調節できる。結合素子の
脚部を半田づけ用パッド内の適当な地点に設置すること
ができるので、表面実装による固定の前の段階に共振コ
イル24から所望の距離だけ離れた地点に設置することが
できる。図５は、両極端地点を具体的に示す。この二つ
の地点の間で、半田づけ用パッドによって許される範囲
内で結合素子を移動させることにより結合素子21の位置
を変更することができる。共振コイル24に最も近接させ
た結合素子の位置が実線で示されており、最も遠方の位
置が破線で示されている。共振コイル24から素子21まで
の調整される距離は、当分野では周知のように電磁気結
合の強度を左右する。

【００２１】結合素子の位置づけは、図５とは異なり、
共振コイルに対して非対称に行ってもよい。この場合、
共振コイルまでの距離は左右対称軸の両側で異なる。結
合素子を搭載する場合、専用の搭載手段を使用する。こ
の後、固定作業、例えばリフロー半田付けが実施され
る。

【００２２】結合素子を回路基板に固定し終ると、結合
素子を構成する条片を共振コイルに近付く方向、又は遠
ざかる方向に曲げるだけで結合強度を調整できる。この
調整作業は、条片の対称軸に対して左右対称でも、又は
非対称でも実行できる。

【００２３】図６(a) 乃至(c) は、非対称に調整された
状態を示す。各図は、螺旋形コイルの軸方向の上方から
見た共振器を示す。図６(a) は、共振コイル51と対称な
結合素子52とが、固定後、基本位置から離れた地点に設
置された状態を示している。図６(b) に示す共振コイル
51と結合素子52との間の電磁気結合は、結合素子52を形
成する条片の一方の枝部を共振コイル51の方へ曲げるこ
とによって強化される。

【００２４】最後に、図７乃至図９は、二重フィルタの
TX部フィルタに於ける調整作用を表わしているす。この
二重フィルタの結合形態は、図１０に示されている。受
信部用の帯域フィルタは、４回路式帯域通過フィルタで
あり、ヘリックス共振器 HX5乃至HX8 を備えている。送
信部用のフィルタは、ヘリックス共振器 HX1乃至HX4を
備えた４回路式帯域阻止フィルタである。阻止共振装置
を構成する共振器は、別々の外装に搭載される。このた
め、共振器間には結合は作用しない。各阻止共振装置を
構成する共振器の下端には、本発明に係る条片によって
実現されるその磁界内にインダクタンスLxが設けられて
いる。条片を共振器に近付けるか共振器から遠ざけるこ
とによって、条片と共振器との間の相互インダクタンス
が変動し結合強度が変化する。このような位置づけによ
って、阻止フィルタの阻止帯域の最低値をある程度変化
させることができる。また、条片を曲げるだけで更に調
整を加えることができる。

【００２５】図７及び図８に上記調整の結果を示す。図
７に於いては、各共振器に隣接した結合条片は、脚部が
図５に示す長尺パッドの中央に来るように位置づけられ
ている。図７の左側はその位置関係を示している。阻止
フィルタの減衰曲線は、図７の右側の曲線に類似したも
のとなる。最低減衰率から最高減衰率までの周波数差を
d1で示す。結合条片を図８の左側に示すように長尺パッ
ドの許容範囲内で脚部が極端地点に来るように図５に実
線で示す条片31位置に位置づけた場合、すなわち、条片
を共振器に非常に接近させた場合、強力な結合が達成さ
れる。減衰曲線は図８の右側に見られるようになる。最
低減衰率から最高減衰率までの周波数差d2はd1より大き
い。更に、結合条片を図９の左側に示すように長尺パッ
ドの許容範囲内で脚部が他方の極端地点に来るように図
５に破線で示す条片31の位置に位置づけると、条片は共
振器から遠ざかり、結合は弱くなる。この場合の減衰曲
線は図９の右側に示すようなものになる。また、最低減
衰率から最高減衰率までの周波数差d3はd1より小さくな
る。このように結合条片の全体又は一部を曲げることに
より結合力を微調整できる。このように、同一のフィル
タ構成で、所望の無線電話方式の仕様に合わせて容易に
二重通信期間を変化させられるフィルタを実現できる。
同一のフィルタで複数の無線電話方式に対処できる。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係る結合素子は、製造が簡単で
あり、実際上、厚みや形状の異なるあらゆる形式のワイ
ヤリンクの代わりに用いられ得る。対称的な形状とする
ことにより、共振コイルの寸法や位置にかかわらず、そ
の位置決めが常に有益なものとなる。表面実装仕様に際
しては、本発明に係るの結合素子が極めて好都合であ
る。対称性及び表面実装が可能なため、半田づけ用パッ
ドを長尺に形成することにより、組立段階で結合素子の
回路基板上での位置決めに於いて、連続的な調整を行う
ことができる。結合素子の調整は、柔軟な条片を折曲げ
て、結合素子を共振コイルへ近付けるか、又は共振コイ
ルから遠ざけることにより達成される。一方、ワイヤー
リンクによる方法では、リンクを半田から引き離すか、
リンクを上下に調整することが要求されるので、実際
上、係る調整作業は、リンクを半田づけする前に行なう
必要がある。

【００２７】本発明に係る形態は、上記例に限定される
ものではなく、本発明は、特許請求の範囲に規定した範
囲内で適用され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の共振装置の上面図である。

【図２】従来の共振装置の側面図である。

【図３】本発明に係る結合素子の斜視図である。

【図４】回路基板上に搭載された結合素子の斜視図であ
る。

【図５】共振コイルに対する結合素子の位置関係を示す
上面図である。

【図６】結合素子の様々な調整形態を示す上面図であ
る。

【図７】様々な結合形態による阻止フィルタの減衰曲線
を示した説明図である。

【図８】様々な結合形態による阻止フィルタの減衰曲線
を示した説明図である。

【図９】様々な結合形態による阻止フィルタの減衰曲線
を示した説明図である。

【図１０】本発明に係る二重フィルタの回路結合形態を
示す回路図である。

【符号の説明】

１…螺旋形コイル ２…脚部 ３…回路基板 ４…ワイヤーリンク ５，６…端部 ８…ワイヤー片 １０…長尺条片 １１…結合素子 １２…中心点 １４，１５，１６…結合用脚部 ２１…結合素子 ２３，２４…コイル ２５…回路基板 ３３，３５，３６…半田付け用パッド ５１…共振コイル ５２…結合素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 セッポー サルメラ フィンランド国，エフアイエヌ−90440 ケンペル，リティティエ 12 (72)発明者 ヤルモ バルトネン フィンランド国，エフアイエヌ−90440 イェーリ，セポンクヤ ８アー４ (72)発明者 カリ ロータンデル フィンランド国，エフアイエヌ−91800 ティルネーベー，メトセーニク ９

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線周波数フィルタに用いられる共振装
   置であって、 螺旋形の共振コイル、及び、互いに電磁気結合関係を以
   て回路基板上に装着されており、短絡回路構成された端
   部と、当該共振装置に信号経路を提供するための端部と
   を有する長尺の誘導性結合素子を具備し、 前記結合素子が２つの枝部を有するフォーク状の導電性
   条片を備え、該各枝部間に前記螺旋形の共振コイルが配
   置されている共振装置。
2. 【請求項２】 前記２つの枝部が中間部によって連結さ
   れている請求項１に記載の共振装置。
3. 【請求項３】 前記結合素子が支持脚部を有し、一方の
   支持脚部が短絡回路を構成し、他方の支持脚部が当該共
   振装置の信号経路を構成する請求項１又は２に記載の共
   振装置。
4. 【請求項４】 前記各枝部が別個に曲げられることによ
   り、前記共振コイルと枝部との間の結合が強弱可能にな
   る請求項１乃至３のいづれか１項に記載の共振装置。
5. 【請求項５】 前記結合素子が、統合された金属片とし
   て形成される請求項１乃至４のいづれか１項に記載の共
   振装置。
6. 【請求項６】 前記支持脚部の先端が、表面実装を容易
   にするべく曲げられている請求項３に記載の共振装置。
7. 【請求項７】 前記少なくとも１つの支持脚部が絶縁材
   料で形成されている請求項３に記載の共振装置。
8. 【請求項８】 前記結合素子が銅製のウェブから形成さ
   れている請求項５に記載の共振装置。
9. 【請求項９】 前記支持脚の先端が前記回路基板の表面
   に設けられた長尺の導電性パッドに半田づけされること
   により、前記結合素子の配置が、半田付けの前に段階で
   前記パッドにより許容される範囲内に選択され得る請求
   項３に記載の共振装置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９のいづれか１項に記載
    の共振装置に用いられる結合素子。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至９のいづれか１項に記載
    の共振装置を複数個備えた無線周波数フィルタ。