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発明の名称 インピーダンス整合コネクタ、およびインピーダンス整合コネクタの製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−5087(P2007−5087A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−182301(P2005−182301)
出願日 平成17年6月22日(2005.6.22)
代理人 【識別番号】100092794
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 正道
発明者 谷本 真一 / 濱田 清司
要約 課題
従来のインピーダンス整合コネクタは、ストリップライン構造を形成するためにグランド端子を多く必要とし、伝送線路構造の自由度が小さくなってしまうことがあった。

解決手段
所定の電気信号を伝送する伝送線路110a、110b、110c、110d、110eと、伝送線路110a、110b、110c、110d、110eから分岐された、所定の電気的長さを有するオープンスタブ120a、120b、120c、120d、120eとを備えた、インピーダンス整合コネクタである。
特許請求の範囲
【請求項1】
所定の電気信号を伝送する伝送線路と、
前記伝送線路から分岐された、所定の電気的長さを有するスタブとを備えた、インピーダンス整合コネクタ。
【請求項2】
前記所定の電気的長さは、前記所定の電気信号を伝送する伝送波の反射波を抑制できる長さである請求項1記載の、インピーダンス整合コネクタ。
【請求項3】
前記反射波を抑制できる長さは、実質的に前記反射波の波長の四分の一の長さである請求項2記載の、インピーダンス整合コネクタ。
【請求項4】
一端が前記伝送線路の一部に達する孔が形成された絶縁体をさらに備え、
前記スタブは、前記孔の内部に形成されている請求項1記載の、インピーダンス整合コネクタ。
【請求項5】
前記スタブは、前記孔に充填された導電性ペーストを利用して形成されたオープンスタブである請求項4記載の、インピーダンス整合コネクタ。
【請求項6】
前記スタブは、積層された導電性薄膜を利用して形成されたオープンスタブである請求項1記載の、インピーダンス整合コネクタ。
【請求項7】
前記伝送線路は、複数の配線を有している請求項1記載の、インピーダンス整合コネクタ。
【請求項8】
請求項4記載の、インピーダンス整合コネクタの製造方法であって、
前記絶縁体に前記孔を形成する孔形成ステップと、
前記形成された孔の内部に前記スタブを形成するスタブ形成ステップとを備えた、インピーダンス整合コネクタの製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数のプリント配線板間にまたがる信号伝送路を接続するための高周波用コネクタなどとして利用できる、インピーダンス整合コネクタ、およびインピーダンス整合コネクタの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のインピーダンス整合型コネクタには、信号端子列を囲うようにグランドシェルを配置し、ストリップライン構造を形成するものがあった(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
ここで、図9を参照しながら、このような従来のインピーダンス整合型コネクタ(その1)についてより具体的に説明する。
【0004】
なお、図9は、従来のインピーダンス整合型コネクタ(その1)の斜視図である。
【0005】
このような従来のインピーダンス整合型コネクタ(その1)は、プラグコネクタ部材30とジャックコネクタ部材35とからなるプリント配線板の間の電気的接続のためのインピーダンス整合型電気コネクタであって、プラグコネクタ部材30が絶縁材料からなるプラグハウジング31と、平坦な幅広の雄導体32と、第1および第2の列の雄信号端子33と、プラグハウジングの外周面に取りつけられた導体のグランドシェル34とを備え、幅広の雄導体32およびグランドシェル34が雄信号端子33に対してストリップライン構造を形成し、ジャックコネクタ部材35が、絶縁材料からなるジャックハウジング36と、幅広の雌導体37と、第1および第2の列の雌信号端子38とからなっている。
【0006】
つまり、雄信号端子33は、絶縁材料からなるプラグハウジング31を介して、幅広の雄導体32およびプラグハウジング31の外周面に取り付けられた導体のグランドシェル34の間に配置されている。
【0007】
このような構成により、インピーダンスが比較的安定なコネクタを形成することができるものである。
【0008】
なお、従来のインピーダンス整合型コネクタには、ストリップライン状に配した信号端子列の間にインピーダンス整合用スペーサを挿入し、スペーサの特性を変化させるものもあった(例えば、特許文献2参照)。
【0009】
ここで、図10を参照しながら、このような従来のインピーダンス整合型コネクタ(その2)についてより具体的に説明する。
【0010】
なお、図10は、従来のインピーダンス整合型コネクタ(その2)の部分破断斜視図である。
【0011】
このような従来のインピーダンス整合型コネクタ(その2)は、ハウジング2をもつコネクタ本体1にインピーダンス整合用スペーサ4を交換可能に装着するものであり、インピーダンス整合用スペーサ4は、ストリップライン構造のシグナル端子3とグランド端子5との間に差込まれる歯の厚さ寸法を変化させ、或いは誘電率が異なる素材を用いる等により、インピーダンスを変化させる要素を種々変更したものを予め準備しておき、その中から希望するインピーダンスに適合するインピーダンス整合用スペーサ4を選択し、これをコネクタ本体1に装着することにより、希望するインピーダンスに整合させる。
【0012】
つまり、シグナル端子3は、グランド端子5と共にストリップライン構造を構成するようにコネクタ本体1に配置され、誘電体からなるインピーダンス整合スペーサ4は、シグナル端子3とグランド端子5との間に交換可能に装着する。
【0013】
このような構成により、スペーサを取り替えることで比較的容易に所望のインピーダンスに整合させるというものである。
【特許文献1】特開平5−135826号公報(たとえば、第3、4頁、第1、2図)
【特許文献2】特開平10−270124号公報(たとえば、第2、3頁、第1、2図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
しかしながら、このような従来のインピーダンス整合コネクタは、ストリップライン構造を形成するためにグランド端子を多く必要とし、伝送線路構造の自由度が小さくなってしまうことがあるという課題があった。
【0015】
なお、伝送線路構造の自由度が小さくなってしまうと、たとえば、プリント基板同士を直接的に接続する用途にしか利用できず、プリント基板同士をケーブルを利用して間接的に接続する用途には利用できないことがある。
【0016】
本発明は、上記従来のこのような課題を考慮し、伝送線路構造の自由度がより大きなインピーダンス整合コネクタ、およびインピーダンス整合コネクタの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0017】
上記目的は、以下のインピーダンス整合コネクタにより達成される。
【0018】
所定の電気信号を伝送する伝送線路と、
前記伝送線路から分岐された、所定の電気的長さを有するスタブとを備えた、インピーダンス整合コネクタである。
【発明の効果】
【0019】
本発明は、伝送線路構造の自由度をより大きくすることができるという長所を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0021】
(実施の形態1)
はじめに、図1〜2を主として参照しながら、本発明の実施の形態1のインピーダンス整合コネクタの構成および動作について説明する。
【0022】
なお、図1は、本発明の実施の形態1のインピーダンス整合型コネクタの模式的な斜視図である。
【0023】
また、図2は、本発明の実施の形態1のインピーダンス整合型コネクタの模式的な左側面図である。
【0024】
本実施の形態のインピーダンス整合コネクタは、電気信号をそれぞれ伝送する複数の配線である伝送線路110a、110b、110c、110d、110eと、伝送線路110a、110b、110c、110d、110eからそれぞれ分岐されたオープンスタブ120a、120b、120c、120d、120eとを備えている。
【0025】
オープンスタブ120a、120b、120c、120d、120eの電気的長さは、電気信号を伝送する伝送波の反射波を抑制できる長さであって、実質的に反射波の波長の四分の一の長さである。
【0026】
なお、電気信号を伝送する伝送波の反射波を抑制できる原理については、後に説明する。
【0027】
本実施の形態のインピーダンス整合コネクタは、一端が伝送線路110a、110b、110c、110d、110eの一部にそれぞれ達する孔130a、130b、130c、130d、130eが各々接触しないように複数個形成された絶縁体本体140をさらに備え、オープンスタブ120a、120b、120c、120d、120eは、孔130a、130b、130c、130d、130eの内部にそれぞれ形成されている。
【0028】
絶縁体本体140は、絶縁体平板状部材141、絶縁体ブロック状部材142、および絶縁体コの字状部材143が一体的に組み合わされたものである。
【0029】
絶縁体平板状部材141は、伝送線路110a、110b、110c、110d、110eが上面部に形成される平板状の樹脂製部材である。
【0030】
絶縁体ブロック状部材142は、孔130a、130b、130c、130d、130eが貫通するように形成されたブロック状の樹脂製部材である。
【0031】
絶縁体コの字状部材143は、図面上手前側に開口部をもつハウジングを形成するためのコの字状の樹脂製部材である。
【0032】
オープンスタブ120a、120b、120c、120d、120eは、孔130a、130b、130c、130d、130eに充填された導電性ペーストを利用してそれぞれ形成された開放端をもつ柱状のスタブである。
【0033】
このように、本実施の形態のインピーダンス整合コネクタは、プリント配線板(図示省略)に実装され、他のプリント配線板(図示省略)やケーブル(図示省略)と接続されて、信号を伝送するための高周波用コネクタである。
【0034】
なお、伝送線路110a、110b、110c、110d、110eは、本発明の伝送線路に対応する。
【0035】
また、オープンスタブ120a、120b、120c、120d、120eは、本発明のスタブに対応する。
【0036】
また、絶縁体本体140は、本発明の絶縁体に対応する。
【0037】
以上においては、本実施の形態のインピーダンス整合コネクタの構成および動作について説明した。
【0038】
ここで、図3を主として参照しながら、電気信号を伝送する伝送波の反射波を抑制できる原理について説明する。
【0039】
なお、図3は、本発明の実施の形態1の電気信号を伝送する伝送波の反射波を抑制できる原理の説明図である。
【0040】
主経路310は、たとえば伝送線路110aに対応しており、幅Hを有する、特性インピーダンスZをもつ有限長の伝送線路である。
【0041】
副経路320は、たとえばオープンスタブ120aに対応しており、幅Hおよび長さLを有する、主経路310から分岐された開放端をもつ分岐線路である。
【0042】
以下においては、信号源(図示省略)が伝送線路の送信端301に接続されており、負荷インピーダンスZをもつ負荷(図示省略)が伝送線路の受信端302に接続されているとして説明を行う。
【0043】
なお、特性インピーダンスZや負荷インピーダンスZは電気信号を伝送する伝送波の波長に依存するが、伝送波の波長は、伝送波の周波数が従来の数百メガヘルツから近時の数ギガヘルツにまで高くなってきているため、短くなる傾向にある。
【0044】
さて、負荷インピーダンスZが特性インピーダンスZと等しい場合には、伝送線路と負荷とはインピーダンス整合し、主経路310には電気信号を伝送する伝送波のみが進行波として伝搬し、移送される電力は最大となる。
【0045】
しかしながら、負荷インピーダンスZが特性インピーダンスZと等しくない場合には、伝送線路と負荷とはインピーダンス整合せず、主経路310には伝送波のみならずその反射波が存在してしまい、移送される電力の損失が発生することになる。
【0046】
主経路310に存在する反射波は、(1)主経路310の上を伝送波が伝搬する方向とは逆方向に引き返してきて、副経路320に入らずそのまま透過する波と、(2)主経路310の上を伝送波が伝搬する方向とは逆方向に引き返してきて、副経路320に入り、副経路320の開放端で全反射され、副経路320から出て、主経路310の上をまた逆方向に引き返してゆく波との合成波となる。
【0047】
そこで、副経路320の長さLと反射波の波長λとの間に、
(数1)
2L=(n−1/2)λ (nは自然数)
のような関係が成立するようにすれば、上述の二つの波は互いに逆位相となって打ち消し合い、主経路310には見かけ上は伝送波のみが伝搬することになる。
【0048】
もちろん、(数1)においてn=1とすれば、
(数2)
L=λ/4
のような前述の関係が成立する。
【0049】
以上においては、電気信号を伝送する伝送波の反射波を抑制できる原理について説明した。
【0050】
つぎに、図4〜6を主として参照しながら、本実施の形態のインピーダンス整合コネクタの製造方法について説明する。
【0051】
なお、図4は、本発明の実施の形態1のインピーダンス整合型コネクタの製造方法における伝送線路形成ステップの模式的な説明図である。
【0052】
また、図5は、本発明の実施の形態1のインピーダンス整合型コネクタの製造方法における孔形成ステップの模式的な説明図である。
【0053】
また、図6は、本発明の実施の形態1のインピーダンス整合型コネクタの製造方法におけるスタブ形成ステップの模式的な説明図である。
【0054】
伝送線路形成ステップ;はじめに、図4を主として参照しながら、伝送線路110a、110b、110c、110d、110eを形成するための伝送線路形成ステップについて説明する。
【0055】
伝送線路110a、110b、110c、110d、110eを、図面上奧側の端部を回路基板などを半田付け可能な端子として利用できるよう突出させて、絶縁体平板状部材141の上面部にプリント形成する。
【0056】
孔形成ステップ;つぎに、図5を主として参照しながら、孔130a、130b、130c、130d、130eを形成するための孔形成ステップについて説明する。
【0057】
孔130a、130b、130c、130d、130eを、絶縁体ブロック状部材142を図面上上下方向に貫通穿孔して、つぎつぎとドリル形成する。
【0058】
つぎに、孔130a、130b、130c、130d、130eがドリル形成された絶縁体ブロック状部材142を、孔130a、130b、130c、130d、130eの一端が伝送線路110a、110b、110c、110d、110eの一部にそれぞれ達するように、伝送線路110a、110b、110c、110d、110eがプリント形成された絶縁体平板状部材141の図面上奧側の上面部に固定する。
【0059】
もちろん、絶縁体ブロック状部材142を絶縁体平板状部材141の上面部に固定してから、孔130a、130b、130c、130d、130eをドリル形成してもよいが、孔130a、130b、130c、130d、130eをドリル形成してから、絶縁体ブロック状部材142を絶縁体平板状部材141の上面部に固定すると、孔130a、130b、130c、130d、130eをドリル形成するときに伝送線路110a、110b、110c、110d、110eを誤って削ってしまう恐れがない。
【0060】
スタブ形成ステップ;つぎに、図6を主として参照しながら、オープンスタブ120a、120b、120c、120d、120eを形成するためのスタブ形成ステップについて説明する。
【0061】
オープンスタブ120a、120b、120c、120d、120eを、ドリル形成された孔130a、130b、130c、130d、130eの内部に導電性ペーストを注入することにより、つぎつぎと充填形成する。
【0062】
もちろん、注入する導電性ペーストの量は、たとえば導電性ペーストの透磁率に依存する自己インダクタンス値などの電気的性質を考慮して、オープンスタブ120a、120b、120c、120d、120eの電気的長さが前述した反射波の波長の四分の一の長さになるように制御する。
【0063】
ハウジング形成ステップ;最後に、図1を主として参照しながら、ハウジングを形成するためのハウジング形成ステップについて説明する。
【0064】
絶縁体コの字状部材143を、回路基板などを挿入可能なハウジングとして利用できるよう図面上手前側に開口部を形成して、伝送線路110a、110b、110c、110d、110eがプリント形成された絶縁体平板状部材141の図面上手前側の上面部に固定する。
【0065】
以上においては、本実施の形態のインピーダンス整合コネクタの製造方法について説明した。
【0066】
なお、本発明のスタブは、上述した実施の形態1においては、孔130a、130b、130c、130d、130eに充填された導電性ペーストを利用してそれぞれ形成された開放端をもつ柱状のオープンスタブ120a、120b、120c、120d、120eであった。
【0067】
しかし、本発明のスタブは、たとえば、積層された導電性薄膜を利用して形成されたオープンスタブであってもよい。
【0068】
このような場合には、導電性薄膜の積層数を伝送する電気信号に応じて調節することにより容易にインピーダンス整合を保証することができる。
【0069】
また、本発明のスタブは、図7に示されているように、絶縁体本体140′を構成するための、絶縁体平板状部材141と絶縁体ブロック状部材142′との間に挿入された導電性薄膜を利用してそれぞれ形成された開放端をもつ切片状のオープンスタブ120a′、120b′、120c′、120d′、120e′であってもよい。
【0070】
なお、図7は、本発明の実施の形態の、オープンスタブ120a′、120b′、120c′、120d′、120e′を備えたインピーダンス整合型コネクタの模式的な斜視図である。
【0071】
このような場合には、回路構成に応じて、デバイス厚み方向のサイズの増加や電気的作用の影響を抑制することができる。
【0072】
また、本発明のスタブは、図8に示されているように、シグナル端子3およびグランド端子5を利用して構成されるストリップライン構造と併用されるオープンスタブ120″であってもよい。
【0073】
なお、図8は、本発明の実施の形態の、オープンスタブ120″を備えたインピーダンス整合型コネクタの模式的な斜視図である。
【0074】
このような場合には、回路構成に応じて、伝送線路構造の自由度をより大きくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【0075】
本発明のインピーダンス整合コネクタ、およびインピーダンス整合コネクタの製造方法は、伝送線路構造の自由度をより大きくすることができ、複数のプリント配線板間にまたがる信号伝送路を接続するための高周波用コネクタなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【0076】
【図1】本発明の実施の形態1のインピーダンス整合型コネクタの模式的な斜視図
【図2】本発明の実施の形態1のインピーダンス整合型コネクタの模式的な左側面図
【図3】本発明の実施の形態1の電気信号を伝送する伝送波の反射波を抑制できる原理の説明図
【図4】本発明の実施の形態1のインピーダンス整合型コネクタの製造方法における伝送線路形成ステップの模式的な説明図
【図5】本発明の実施の形態1のインピーダンス整合型コネクタの製造方法における孔形成ステップの模式的な説明図
【図6】本発明の実施の形態1のインピーダンス整合型コネクタの製造方法におけるスタブ形成ステップの模式的な説明図
【図7】本発明の実施の形態の、オープンスタブ120a′、120b′、120c′、120d′、120e′を備えたインピーダンス整合型コネクタの模式的な斜視図
【図8】本発明の実施の形態の、オープンスタブ120″を備えたインピーダンス整合型コネクタの模式的な斜視図
【図9】従来のインピーダンス整合型コネクタ(その1)の斜視図
【図10】従来のインピーダンス整合型コネクタ(その2)の部分破断斜視図
【符号の説明】
【0077】
110a、110b、110c、110d、110e 伝送線路
120a、120b、120c、120d、120e オープンスタブ
130a、130b、130c、130d、130e 孔
140 絶縁体本体
141 絶縁体平板状部材
142 絶縁体ブロック状部材
143 絶縁体コの字状部材






 

 


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