特開 2022-71953 高周波コネクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022071953

(43)【公開日】2022-05-17

(54)【発明の名称】高周波コネクタ

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/202 20060101AFI20220510BHJP

   H01P 1/212 20060101ALI20220510BHJP

【ＦＩ】

H01P1/202

H01P1/212

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020181101

(22)【出願日】2020-10-29

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．テフロン

(71)【出願人】

【識別番号】000004008

【氏名又は名称】日本板硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】特許業務法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】望月 聡

【テーマコード（参考）】

5J006

【Ｆターム（参考）】

5J006HA01

5J006JA01

5J006JA02

5J006JA03

5J006JA04

5J006LA21

5J006NA08

(57)【要約】

【課題】高周波モジュールが放出するスプリアスや高次高調波を抑制しつつも、高周波モジュールの大型化等の問題を回避する。
【解決手段】この高周波コネクタは、高周波モジュールが放出するスプリアス及び高次高調波を除去するフィルタを備える。高周波コネクタは、筐体と、筐体の入力側から出力側に向かって筐体の中を延びる中心導体と、中心導体の周囲に誘電体を介して設けられる導体とを備える。導体はフィルタとして機能する。導体は、その位置を中心導体に対し相対的に調整可能に構成され得る。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高周波モジュールが放出するスプリアス及び高次高調波を除去するフィルタを備えた、高周波コネクタ。

【請求項2】

筐体と、
前記筐体の入力側から出力側に向かって前記筐体の中を延びる中心導体と、
前記中心導体の周囲に誘電体を介して設けられる導体と
を備え、
前記導体がフィルタとして機能する、請求項１に記載の高周波コネクタ。

【請求項3】

前記導体は、その位置を前記中心導体に対し相対的に調整可能に構成された、請求項２に記載の高周波コネクタ。

【請求項4】

前記フィルタは、２つのインダクタとの間に、前記２つのインダクタを直列的に導通しないキャパシタを備え、これにより前記フィルタにハイパスフィルタ特性を与える、請求項１に記載の高周波コネクタ。

【請求項5】

前記フィルタは、インダクタと、前記インダクタと並列な浮遊容量とにより並列共振回路を構成し、これにより前記フィルタにローパスフィルタ特性を与える、請求項４に記載の高周波コネクタ。

【請求項6】

前記フィルタは、オープンスタブとして機能するインダクタと、前記インダクタと接地端子との間に生成される寄生容量とを備え、これにより前記フィルタにローパスフィルタ特性を与える、請求項１に記載の高周波コネクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高周波コネクタに関する。

【背景技術】

【0002】

同軸ケーブルのような高周波信号を伝送するための伝送線を高周波モジュール等に接続するための部材として、高周波コネクタが用いられている。同軸ケーブルは、マイクロ波やミリ波まで広帯域の信号を伝送可能であり、高周波コネクタと同軸ケーブルが接続された場合、高周波コネクタは、同様に広帯域な周波数範囲をカバーすることができる。

【0003】

図１は、従来の同軸コネクタ（高周波コネクタ）の一例を示している。この図１の構造は、ＥＬＦ帯～ＥＨＦ帯の長波帯から、デシミリ波帯まで利用されるコネクタの一般的な構造の例である。なお、図１の構造は、いわゆるバルクヘッドタイプであるが、本発明がこれに限定される趣旨ではない。

【0004】

図１の同軸コネクタは、コネクタ筐体１を備え、コネクタ筐体１は、接続対象である製品の一部である製品筐体５に対してナット４により取り付けられ得る。中心導体６は、コネクタ筐体１に設けられ、削られた空間に挿入された誘電体２により固定されている。

【0005】

コネクタ筐体１は、その外周にネジ部Ｓ１を有しており、このネジ部Ｓ１を介してコネクタ筐体１が同軸ケーブルやアンテナと接続される。図１に示す従来の同軸コネクタは、接続対象の製品の筐体内に存在する高周波モジュール、あるいは高周波ＩＣより出力された搬送波電力を製品筐体５の外へと伝送し、アンテナへ供給する。

【0006】

図１に例示されるような従来の同軸コネクタは、様々な用途に対応可能とするため、比較的広帯域な特性を有するよう設計される。また、同軸コネクタが接続される同軸ケーブルも、比較的広帯域の信号を伝送可能に構成されている。同軸コネクタと同軸ケーブルを接続した際、やはり広帯域な周波数範囲をカバーすることになる。

【0007】

しかし、アンテナが同軸ケーブルにより図１に示すような同軸コネクタに接続される場合、アンテナが送受信可能な電波は狭帯域に限定されるため、高周波モジュール及び同軸コネクタが扱う周波数帯も狭帯域になる。

【0008】

高周波モジュールは、その内部で不要信号（スプリアス）や高次高調波を発生させるため、そのようなスプリアスや高次高調波を外部へ放出する虞がある。スプリアスや高次高調波の発生は、周囲にある他の装置の動作に悪影響を与える虞があり、通信機器では信号の干渉現象を生じさせる。

【0009】

このため、高周波モジュール内において、スプリアスや高次高調波の除去するための回路（フィルタ等）を搭載するよう回路設計が行われる。しかし、スプリアスや高次高調波の除去のための回路を高周波モジュール内に搭載する場合、高周波モジュールの基板サイズが大きくなり、高周波モジュールが全体として大型化するという問題がある。また、高周波モジュールにスプリアスや高次高調波の除去のための回路を搭載することは、高周波モジュールにおける設計工数や評価工数を増加させることになり、コストの増大の原因となり得る。また、高周波モジュールにスプリアスや高次高調波の除去のための回路を搭載する場合、そのような高周波モジュールの故障率が上がってしまうこと、複数の高周波モジュールの間の部品特性のバラつきを考慮する必要があることなどの問題がある。

【0010】

このように、高周波モジュールにおいてスプリアスや高次高調波を除去するための回路を搭載することは、様々な問題を生じさせる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】実用新案登録第３２１８９４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は、高周波モジュールが放出するスプリアスや高次高調波を抑制しつつも、高周波モジュールの大型化等の問題を回避することができる高周波コネクタ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】

【0013】

上記の課題を解決するため、本発明に係る高周波コネクタは、高周波モジュールが放出するスプリアス及び高次高調波を除去するフィルタを備えた高周波コネクタという点に特徴を有している。

【0014】

本発明に係る高周波コネクタは、筐体と、前記筐体の入力側から出力側に向かって前記筐体の中を延びる中心導体と、前記中心導体の周囲に誘電体を介して設けられる導体とを備え、前記導体がフィルタとして機能するよう構成することができる。また、ここでの導体は、その位置を前記中心導体に対し相対的に調整可能に構成され得る。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、高周波モジュールが放出するスプリアスや高次高調波を抑制しつつも、高周波モジュールの大型化等の問題を回避することができる高周波コネクタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】従来の同軸コネクタ（高周波コネクタ）の一例を示している。

【図2】高周波回路における一般的な問題を、高周波フロントエンド回路を例として説明する回路図である。

【図3】実施の形態に係る高周波コネクタ２２Ａを説明する回路図である。

【図4】図３の高周波回路において発生し得るスプリアス又は高次高調波の信号の一例を模式的に説明するグラフである。

【図5】高周波コネクタ２２Ａの構成例を示す斜視図である。

【図6】高周波コネクタ２２ＡのＳ２１パラメータの周波数特性の一例を示している。

【図7】高周波コネクタ２２ＡのＳ１１、Ｓ２２パラメータの周波数特性の一例を示している。

【図8】高周波コネクタ２２Ａの反射係数とインピーダンスの関係の一例を示すスミスチャートである。

【図9】図５の構造を有する高周波コネクタ２２Ａの等価回路の一例である。

【図10】第２の実施の形態の高周波コネクタ２２A’を説明する斜視図である。

【図11】図５の構造を有する高周波コネクタ２２Ａ’の等価回路の一例である。

【図12】高周波コネクタ２２Ａ’のＳ２１パラメータの周波数特性の一例を示している。

【図13】高周波コネクタ２２ＡのＳ１１パラメータの周波数特性の一例を示している。

【図14】高周波コネクタ２２ＡのＳ２２パラメータの周波数特性の一例を示している。

【図15】高周波コネクタ２２Ａの反射係数とインピーダンスの関係の一例を示すスミスチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。

【0018】

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

【0019】

まず、実施の形態の説明の前に、高周波回路における一般的な問題を、図２に示す高周波フロントエンド回路を例として説明する。

【0020】

図２に示す高周波フロントエンド回路は、製品筐体２３の内部に設置された基板ＳＢ上に形成され、同軸ケーブル２１及び同軸コネクタ（又はアダプタ）２２により外部と接続されている。高周波フロントエンド回路は、基板ＳＢ上に高周波ＩＣ７を備えている。高周波ＩＣ７内で生成された信号は搬送波に乗せられ差動出力される。出力された高周波信号は、平衡・不平衡変換器（バラン）８でシングルモードに変換され、それ以降の不平衡回路へと送られる。バラン８から出力された高周波信号は、送信（以降、Ｔｘ）と受信（以降、Ｒｘ）を切り替える高周波スイッチ９へ入力され、送信時はＴｘ側配線１０へ切り替えられる（図２は送信時の状態）。

【0021】

Ｔｘ側配線１０を通る高周波信号は、パワーアンプ１２で増幅され、高周波ＩＣ７内のミキサ（スーパーヘテロダインか、ダイレクトコンバージョンかは不問）で生成された不要信号成分であるスプリアスを除去するために、フィルタ１３を通過し、高周波スイッチ９と連動した高周波スイッチ１４に入力される。

【0022】

高周波スイッチ１４を通った高周波信号は、フィルタ１５を通り、高周波コネクタ２０に送られる。なお、フィルタ１３、１５は、ローパスフィルタ(LPF: Low Pass Filter)、ハイパスフィルタ（HPF: High Pass Filter)、バンドパスフィルタ（BPF: Band Pass Filter)、帯域除去フィルタ（BEF: Band Elimination Filter)などであり得る。

【0023】

基板ＳＢ上を準ＴＥＭモードで伝送される高周波信号は、高周波コネクタ２０にてＴＥモードとなり、同軸ケーブル２１、同軸コネクタ２２へ伝送される。図２では、コネクタ２２は製品筐体２３にバルクヘッドで取り付けられている様子が図示されている。コネクタ２２はその先に更に同軸ケーブル（図示せず）を介してアンテナ、無線中継器、端末等に接続される。図２に示す製品全体の無線通信特性を評価する場合には、コネクタ２２は、スペクトラムアナライザ、シグナルジェネレータ、シグナルアナライザ、オシロスコープなどに接続され得る。

【0024】

一方、受信側（Ｒｘ）の動作原理を以下に示す。製品筐体２３に固定されたコネクタ２２に入力された高周波信号は、同軸ケーブル２１、高周波コネクタ２０に、基板ＳＢ上において準ＴＥＭモードの信号として入力される。その高周波信号はＭＳＬ（Microstrip Line）やＣＰＷ（Coplanar Waveguide）、又はストリップ線などで設計されて設けられた信号線１９を経てフィルタ１５を通過し、高周波スイッチ１４を通り、プリアンプ１６に入力され、増幅される。

【0025】

プリアンプ１６から出力される増幅信号は、スプリアスを取り除くため、更にフィルタ１７に入力され、その後高周波線１１を経て、その後高周波スイッチ９からバラン８を介して高周波ＩＣ７に入力され、復調される。

【0026】

この図２に示す回路は、送信信号、及び受信信号のスプリアスの除去のため、フィルタ１３、１５、１７を備えている。しかし、このようなフィルタは、面積が大きく、高周波回路の大型化の原因となり得る。

【0027】

［第１の実施の形態］
図３を参照して、第1の実施の形態の高周波コネクタ２２Ａを説明する。本実施の形態に係る高周波コネクタ２２Ａは、スプリアスや高次高調波を除去するためのフィルタ回路をその内部に備えている。このため、高周波フロントエンド回路においては、図２に示すようなフィルタ回路（例：図２のフィルタ回路１３、１５、１７）の全部又は一部を省略することが可能となり（図３参照）、高周波フロントエンド回路の面積を縮小することができる。

【0028】

図４において、図３の高周波回路において発生し得るスプリアス又は高次高調波の信号の一例を模式的に説明する。図４のグラフにおいて、横軸は周波数を表し、縦軸は高周波信号の電力を表している。図４の左側のグラフの高周波信号は、高周波ＩＣ７で生成されたフィルタリング前の信号である。

【0029】

図４の左側のグラフにおいて、スペクトル２４はキャリア信号であり、２５～２８はスプリアスまたは高次高調波のスペクトルを表している。このスペクトル２５～２８は不要信号成分であり、周辺機器や自分自身に対して悪影響を及ぼす可能性が懸念される。

【0030】

各国電波法では、各種計測値の閾値が絶対値として法律に定められ、ＥＭＣ(Electro Magnetic Compatibility)に準拠した環境試験が行われるが、このような計測値の判定や環境試験に、これらのスプリアスや高次高調波が悪影響を及ぼす。このため、高周波回路設計者は、スプリアスや高次高調波については、これらの閾値を常に意識しながら設計する必要がある。

【0031】

図４の右側のグラフは、高周波コネクタ２２Ａのフィルタ回路により適用されるマスク３３の一例を示している。図４の右側のグラフにおいて、キャリア信号のスペクトル２４は、左側のグラフと同一である。このマスク３３は、図２の送信経路のフィルタ１３及び１５によるリジェクション効果を与えると共に、図２の受信経路のフィルタ１５及びフィルタ１７のリジェクション効果を与える。一般的には不要信号のリジェクション効果は送信経路も受信経路も同等と考えることができる。

【0032】

マスク３３は、様々な事情に起因するスプリアスや高次高調波に従って設定される。マスク３３が定められると、スプリアスや高次高調波のスペクトル２９、３０、３１、３２を抑圧することができる。マスク３３は、キャリア信号のスペクトル２４に悪影響を及ぼさないような周波数特性を有するように設計される。スペクトル２９、３０、３１、３２を抑圧するマスクを高周波コネクタ２２Ａで実現することができる場合、高周波フロントエンド回路におけるフィルタ１３、１５、１７は、少なくとも一部を省略することができる。すなわち、高周波モジュール内で発生するスプリアス又は高次高調波成分の除去のための回路は、高周波モジュール内に搭載する必要がないため、基板サイズ、または高周波モジュールのサイズ、製品サイズ、製品高さ等を小さくすることが可能である。

【0033】

高周波コネクタ２２Ａの構成例を図５の斜視図に示す。また、図６～図８は、この高周波コネクタ２２Ａのシミュレーションの結果を示している。更に、図９は、この高周波コネクタ２２Ａの高周波等価回路を示す。この図５の高周波コネクタ２２Ａは、一例として、５Ｇミリ波に対応した２８ＧＨｚ帯信号用のカットオフ周波数に調整されているものとする。ただし、この図５の高周波コネクタは、フィルタ機能を有する高周波コネクタの一例として提示されるものであり、本発明がこの例に限定されるものではない。本実施の形態、及び本発明は、フィルタ機能を有する高周波コネクタ全般に関連するものであることは、後述の説明から明らかになる。

【0034】

この高周波コネクタ２２Ａは、一例として、コネクタ筐体４１と、第１接続部４２と、第２接続部４３と、中心導体４４と、導体４５とを備えている。コネクタ筐体４１は、高周波コネクタ２２Ａの本体部であり、内部に中心導体４４及び導体４５を含んでいる。

【0035】

第１接続部４２は、高周波コネクタ２２Ａの接続対象の装置の筐体に挿入されて、当該接続対象の装置と接続される部分である。第１接続部４２は、図１の従来のコネクタの如く、接続対象に螺合するためのネジ溝を備えてもよい。第２接続部４３は、接続対象のもう一方の装置の筐体に挿入されて、当該接続対象と接続される部分である。

【0036】

中心導体４４は、第１接続部４２と第２接続部４３との間に接続され、コネクタ筐体４１を接続方向（入力側と出力側を結ぶ方向）に延びるよう配置される。導体４５は、この中心導体４４の外周において、間に誘電体を介して配置される。誘電体、導体４５、及び中心導体４４は一体としてインダクタ又はキャパシタを構成し、前述のフィルタ（ＬＣフィルタ）として機能する。導体４５は、図５に示すように、中心導体４４の長手方向に沿って複数配置されていてもよいし、単数であってもよい。また、導体４５は、図示のようなリング状の導体であってもよいし、それ以外の形状（矩形、螺旋形状、その他）であってもよい。導体４５の位置は、図示しない位置調整機構により適宜調整することができる。導体４５の位置が変化することにより、フィルタの特性が変化する。

【0037】

高周波コネクタ２２Ａ内に形成されるフィルタは、ＲＣフィルタ、ＲＬフィルタ、ＬＣフィルタ、ＲＬＣフィルタ、又はこれらの組合せであってよい。以下の説明では、フィルタは主にＬＣフィルタであるとして説明をするが、これは例示に過ぎない。

【0038】

図６は、高周波コネクタ２２ＡのＳ２１パラメータの周波数特性の一例を示しており、図７は、高周波コネクタ２２ＡのＳ１１、Ｓ２２パラメータの周波数特性の一例である。また、図８は、高周波コネクタ２２Ａの反射係数とインピーダンスの関係の一例を示すスミスチャートである。

【0039】

また、フィルタの周波数特性は不問であり、シングルバンドフィルタであってもよいし、マルチバンドフィルタであってもよく、周波数特性が動的に可変可能とされていてもよい。フィルタの種類も不問であり、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、帯域除去フィルタのいずれであってもよく、段数も不問である。

【0040】

さらに、フィルタの実現方法（分布定数、集中定数、導波管への応用、基板を用いた実現等）も特定のものに限定されない。フィルタのコネクタタイプ（ＳＭＡ、３．５ｍｍ、２．４ｍｍ、１．８５ｍｍ、Ｎ、ＢＮＣ、ＴＮＣ等）も、特定のものには限定されない。またアダプタと呼ばれるコネクタタイプ変換コネクタの種類（雄／雌の変換アダプタ）についても特定のものには限定されない。

【0041】

図５の構造を有する高周波コネクタ２２Ａの等価回路の一例を図９に示し、この図９を用いて、この高周波コネクタ２２Ａの動作を説明する。図５の高周波コネクタ２２Ａは、前述のように、導体４５、誘電体、及び中心導体４４により、インダクタ及びキャパシタが構成され、これにより高周波コネクタ２２Ａ内にＬＣフィルタが形成されている。図９はこのＬＣフィルタの等価回路の一例である。この等価回路は、入力端子と出力端子の間に直列接続されるインダクタＬ１～Ｌ１２及びキャパシタＣ５、並びにこれらと並列に接続されるキャパシタＣ１～Ｃ９を含んでいる。

【0042】

このような等価回路を有する高周波コネクタにおいて、入力端子より信号電圧Ｖｉが印加される。信号電圧Ｖｉの印加により、交流電流が入力抵抗Ｒｉから出力インピーダンスＲｌに向かって流れる。印加された信号は、例えば５０Ωのような目標値を持つ整合対象となる回路インピーダンス、またはそれ以外のインダクタＬ１を経て、更に容量性の大きいインダクタＬ２に印加される。

【0043】

インダクタＬ２は、同じインダクタンス値、または異なるインダクタンス値を持つインダクタＬ３とインダクタＬ４とを介して出力端子に接続される。インダクタＬ３のインダクタンス値に特別な制限は含まれない。

【0044】

この時、インダクタＬ２～Ｌ４間に、そのインダクタンス成分実現の構造上の理由から、インダクタＬ３がある一定の距離を隔てて位置しており、そのため両インダクタＬ２とＬ４の間には、インダクタＬ３と並列に浮遊容量が形成される。その浮遊容量が、インダクタＬ３と並列なキャパシタＣ１、Ｃ２として図９では表現されている。

【0045】

同様に、インダクタＬ４～Ｌ６間に、インダクタＬ５がある一定の距離を隔てて位置しており、そのため両インダクタＬ４とＬ６の間には、インダクタＬ５と並列に浮遊容量が形成される。その浮遊容量が、インダクタＬ５と並列なキャパシタＣ３、Ｃ４として図９では表現されている。

【0046】

インダクタＬ６を通過した信号は、インダクタＬ６と直列的に導通していない物理環境を持つインダクタＬ７に、Ｌ６－Ｌ７間の浮遊容量であるキャパシタＣ５を介して伝達される（ハイパスフィルタ特性の構築（１））。

【0047】

インダクタＬ７～Ｌ１２の構造は、浮遊容量であるキャパシタＣ５を境にインダクタＬ１～Ｌ６と対称になっており、キャパシタＣ５を境に入出力対称の回路が構成される。ＳパラメータＳ１１とＳ２２、Ｓ２１とＳ２２の対称化により、本実施の形態のコネクタを利用する際の入出力特性の同一化を図ることができる。

【0048】

インダクタＬ７に伝達された交流信号は、同一、または異なるインダクタンス値を持つインダクタＬ９に対して、任意のインダクタンス値を持つインダクタＬ８を介して伝達される。インダクタＬ８と並列に浮遊容量としてのキャパシタＣ６、Ｃ７が形成される。

【0049】

インダクタンスＬ９は、同一、または異なるインダクタンス値を持つインダクタＬ１１に対して、任意のインダクタンス値を持つインダクタＬ１０を介して接続されている。インダクタＬ１１は、５０Ωのような負荷インピーダンスの目標値を持つ整合対象となる回路インピーダンス、またはそれ以外のインダクタンス値を持つインダクタＬ１２に接続され、信号は伝達される。この時の回路の負荷インピーダンスは、図９の場合Ｒｌと表現されている。主に実例を挙げるならば、図９の入力インピーダンスＲｉ、また出力インピーダンスＲｌは、いずれも５０Ω、又は７５Ωである。

【0050】

前述のように、インダクタＬ２とＬ４の間、インダクタＬ４とＬ６の間、インダクタＬ７とＬ９の間、及びインダクタＬ９とＬ１１の間には、浮遊容量Ｃ１＋Ｃ２、Ｃ３＋Ｃ４、Ｃ６＋Ｃ７、Ｃ８＋Ｃ９が存在する。これらの浮遊容量は、並列に接続されるインダクタＬ３、Ｌ５、Ｌ８、Ｌ１０と共に並列共振回路を構成する（ローパスフィルタ特性の構築（２））。

【0051】

図５の高周波コネクタ２２Ａは、図９の等価回路構造を有することにより、入出力段直近のインダクタンスＬ１、Ｌ１２を含め、共振現象に基づく所定の共振周波数を有している。図９の等価回路は、Ｒｉ～Ｌ１２の計１３段の多段フィルタ構造を有しており、上述のように、ハイパスフィルタとローパスフィルタの特性を併せ持つことにより、全体として超広帯域バンドパスフィルタの機能を有している。

【0052】

図９に示す各インダンクタのインダクタンス、また浮遊容量の値を適切に選定し、共振周波数を変化させることで、低域側カットオフ周波数、広域側カットオフ周波数を任意の値に設定することができる。バンドパスフィルタ特性が得られるような設計を行う代わりに、ローパスフィルタのみの特性を有するもの、ハイパスフィルタのみの特性を有するもの、帯域除去フィルタの特性を得るような設計を行うことができるのは言うまでもない。また、段数にも制約がないため、より急峻なフィルタ特性を希望する際は、より多段のフィルタとすることで所望のスカート特性を得ることができる。

【0053】

（効果）
本実施の形態の効果を以下に説明する。本実施の形態の高周波コネクタ２２Ａは、その内部にフィルタリング機能を有していることにより、高周波装置における試験時間の短縮を図ることができる。従来は、高周波モジュール内にフィルタを設けるか、または高周波モジュールの外にコネクタとは別にフィルタデバイスを設けるなどする必要があった。本実施の形態によれば、そのような高周波モジュール内のフィルタデバイスが不要になるため、高周波モジュールでの試験項目に掛かる時間を短縮することができる。そのため、高周波モジュールに要するコストを低減することができる。また、高周波モジュールの内部構造が簡素化される結果、故障率を低減することができる。

【0054】

また、本実施の形態の高周波コネクタによれば、アンテナと高周波モジュールを接続した場合に、所望の主信号以外の信号を放射し、自身の無線通信ネットワークや、あるいは他の無線通信ネットワークに外乱を与えることを抑制することができ、これにより、複数の異なるネットワークの共存による干渉等の問題を軽減することができる。本実施の形態のコネクタを介して信号を放射することにより、帯域外不要輻射のレベルを著しく軽減することができ、アンテナ放射後の輻射電力に対して帯域外信号電力を小さくすることが可能となる。

【0055】

また、本実施の形態の高周波コネクタによれば、高周波モジュールから出力信号を取り出す際に必ず必要なコネクタに、各アプリケーションに特化するフィルタリング機能を持たせることができ、ＥＭＣの対策が取りやすく、開発工数を削減することが可能になる。電磁妨害（ＥＭＩ）や放射感受性（ＥＭＳ）試験等に課せられる試験方法に関し、被試験機器（ＥＵＴ）からの／ＥＵＴへの不要出力信号の授受はＥＭＣ試験結果に著しく影響を及ぼすが、このような不要出力信号を高周波コネクタにおいて除去することが可能になる。

【0056】

なお、本実施形態に係るフィルタ機能を有するコネクタに用いるフィルタ設計理論には特に制約はない。例えば、チェビシェフ型(Chebyshev filter)、バタワース型(Butterworth Filter)など、またCRLH(Composite Right and Left Handed)、メタマテリアル技術を応用した設計理論を用いることでも実現が可能である。

【0057】

また、高周波特性を有するために使用される導体材料、樹脂材料も、特定のものには限定されない。例えば、胴体部分に黄銅、銀、金、アルミ等、樹脂部分にポリエチレン、ポリエチレンテフタレート、ポリカーボネート、テフロンなどを用いることができるが、これらは一例であり、特定の材料へ限定されるものではない。

【0058】

［第２の実施の形態］
次に、図１０を参照して、第２の実施の形態の高周波コネクタ２２を説明する。この高周波コネクタ２２Ａ’は、第１の実施の形態の高周波コネクタ２２Ａに代えて使用され得る。図１０は、高周波コネクタ２２Ａ’の概略構成を説明する斜視図であり、図１１は、図１０の高周波コネクタ２２Ａ’の等価回路図である。また、図１２～図１５は、等価回路の解析結果を示すグラフである。

【0059】

この第２の実施形態の高周波コネクタ２２Ａ’も、第１の実施の形態と同様に、スプリアスや高次高調波を除去するためのフィルタ回路をその内部に備えている。このため、高周波フロントエンド回路においては、図２に示すようなフィルタ回路の全部又は一部を省略することが可能となり、高周波フロントエンド回路の面積を縮小することができる。図１０に示すように、この高周波コネクタ２２Ａ’は、一例として、中心導体２１１と、誘電体２１２と、筐体２１３と、導体２１４とを備えている。図１０は、高周波コネクタ２２Ａ’の本体部を図示しており、第１接続部及び第２接続部の図示は省略されている。

【0060】

中心導体２１１は、図示しない第１接続部と第２接続部との間に接続され、筐体２１３を接続方向（入力側と出力側を結ぶ方向）に延びるよう配置される。導体２１４は、この中心導体２１１の外周において、誘電体２１２を介して配置される。誘電体２１２、導体２１４、及び中心導体２１１は一体としてインダクタ又はキャパシタを構成し、前述のフィルタとして機能する。導体２１４は、図１０に示すように、中心導体２１１の長手方向に沿って複数配置されていてもよいし、単数であってもよい。また、導体２１４は、図示のようなリング状の導体であってもよいし、それ以外の形状（矩形、螺旋形状、その他）であってもよい。導体２１４の位置は、図示しない位置調整機構により適宜調整することができる。導体２１４の位置が変化することにより、フィルタの特性が変化する。

【0061】

図１０及び図１１に例示した高周波フィルタは、ＬＣフィルタを内部に備えるものであるが、これは一例であり、ＬＣフィルタの代わりに、ＲＣフィルター、ＲＬフィルター、ＬＣフィルター、ＲＬＣフィルターを内部に備えてもよい。また、フィルタの周波数特性は不問であり、シングルバンドフィルタであってもよいし、マルチバンドフィルタであってもよく、周波数特性が動的に可変可能とされていてもよい。フィルタの種類も不問であり、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、帯域除去フィルタのいずれであってもよく、段数も不問である。

【0062】

図１０の高周波フィルタ２２Ａ’の動作について、図１１の等価回路図を参照して説明する。高周波コネクタ２２Ａの入力端子より信号電圧Ｖｉが印加される。信号電圧Ｖｉの印加により、交流電流が入力抵抗Ｒｉから出力インピーダンスＲｏに向かい流れる。印加された信号電圧Ｖｉは、例えば５０Ωのような目標値を持つ整合対象となる回路インピーダンス、またはそれ以外のインダクタンス成分Ｌ１を経て、更に異なるまたは同一のインダクタンス成分Ｌ２に導体損失Ｒ１を介して印加される。

【0063】

インダクタＬ１は交流的にオープンスタブとして機能するため、浮遊容量Ｃ２がインダクタＬ１と接地端子ＳＧとの間に形成される。また、インダクタＬ１とＬ２の間には、互いの導体間に浮遊容量Ｃ１が発生する。

【0064】

インダクタＬ２に伝達された交流信号は、次のインダクタＬ３へ導体損失Ｒ２を介して伝送される。インダクタＬ２とＬ３の間にも、互いの導体間に浮遊容量Ｃ３が形成される。また、インダクタＬ２は交流的にオープンスタブとして機能するため、浮遊容量Ｃ４がインダクタＬ２と接地端子ＳＧとの間に形成される。また、インダクタＬ３も同様に交流的にオープンスタブとして機能するため、容量Ｃ５がインダクタＬ３と接地端子ＳＧとの間に形成される。

【0065】

インダクタＬ３に伝達された交流信号は、次のインダクタＬ５へ、インダクタンス成分Ｌ４及び導体損失Ｒ４を介して伝送される。インダクタＬ５は、インダクタＬ３と同じか、または異なるインダクタンス値を有する。インダクタンス成分Ｌ４は、回路の特性インピーダンスとは異なるインダクタンス成分を中心導体に有する。また、インダクタＬ３とＬ５の間には浮遊容量Ｃ６が形成される。

【0066】

インダクタＬ５に伝達された交流信号は、次のインダクタＬ６へ、導体損失Ｒ５を介して伝送される。インダクタＬ５もまた交流的にオープンスタブとして機能するため、浮遊容量Ｃ８がインダクタＬ５と接地端子ＳＧとの間に形成される。また、インダクタＬ５とＬ６の間には、互いの導体間に浮遊容量Ｃ７が発生する。

【0067】

インダクタＬ６に伝達された交流信号は、次のインダクタＬ７へ、導体損失Ｒ６を介して伝送される。インダクタＬ６もまた交流的にオープンスタブとして機能するため、浮遊容量Ｃ１０がインダクタＬ６と接地端子ＳＧとの間に形成される。また、インダクタＬ６とＬ７との間には浮遊容量Ｃ９が形成される。インダクタＬ７は、その中心導体に導体損失Ｒ７を有すると共に、交流的にオープンスタブとして機能するため、浮遊容量Ｃ１１をインダクタＬ７と接地端子ＳＧとの間に有する。

【0068】

特性調整と回路のＱ値を向上させる目的もある浮遊容量Ｃ１、Ｃ３、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ９を除外して考えた場合、図１１の等価回路は、Ｌ１＋Ｃ２、Ｌ２＋Ｃ４、Ｌ３＋Ｃ５、Ｌ４、Ｌ５＋Ｃ８、Ｌ６＋Ｃ１０、Ｌ７＋Ｃ１１で構成される１３次ローパスフィルタ(Low Pass Filter)と見ることが出来る。ただし、寄生容量成分である、その他のインダクタンス、かつキャパシタンス成分を考慮に入れることにより、より高次のローパスフィルタとして扱うことが出来る。

【0069】

カットオフ周波数は、図１１の等価回路内に示す各インダンクタンス値、また浮遊容量値を適切に選定することにより、上記共振周波数が変化し、自由に設計することが可能である。また、図１１の等価回路図においては、ローパスフィルタの構造で設計を行ったが、ローパスフィルタのみの特性を有するもの、ハイパスフィルタのみの特性を有するもの、バンドエリミネーションフィルタの特性を有するものなどの構成で設計できることは言うまでもない。また、段数に制約がないため、より急峻なフィルタ特性を希望する際はより多段にすることで所望のスカート特性を得ることができる。

【0070】

図１２は、高周波コネクタ２２Ａ’のＳ２１パラメータの周波数特性の一例を示しており、図１３は、高周波コネクタ２２Ａ’のＳ１１パラメータの周波数特性の一例である。また、図１４は、高周波コネクタ２２Ａ’のＳ２２パラメータの周波数特性の一例である。図１５は、高周波コネクタ２２Ａ’の反射係数とインピーダンスの関係の一例を示すスミスチャートである。

【0071】

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0072】

１…コネクタ筐体、 ２…誘電体、 ４…ナット、 ５…製品筐体、 ６…中心導体、 ７…高周波ＩＣ、 ８…平衡・不平衡変換器（バラン）、 ９、１４…高周波スイッチ、 １０…Ｔｘ側配線、 １１…高周波線、 １２…パワーアンプ、 １３、１５、１７…フィルタ、 １６…プリアンプ、 １９…信号線、 ２０…高周波コネクタ、 ２１…同軸ケーブル、 ２２、２２Ａ…高周波コネクタ、 ２３…製品筐体、 ２４…スペクトル、 ２５～２８、２９～３２…スペクトル、 ３３…マスク、 ４１…コネクタ筐体、 ４２…第１接続部、 ４３…第２接続部、 ４４…中心導体、 ４５…導体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】