(57)【要約】【課題】複数の高調波を省面積のプリント配線板で低減する。【解決手段】プリント配線板２００の導体層２０１には、送信回路３００が送信したデジタル信号の伝送線路となる信号配線２１０と、配線方向の一端が前記信号配線２１０に接続された接続端２１１ａであり、配線方向の他端が開放された開放端２１１ｂであるオープンスタブ２１１と、が形成されている。オープンスタブ２１１には、開口Ｈ１が形成されている。開口Ｈ１の内部には、配線方向の一端が開口Ｈ１の縁における信号配線２１０の側に接続された接続端２１２ａであり、配線方向の他端が開放された開放端２１２ｂである、オープンスタブ２１１よりも配線方向の長さが短いオープンスタブ２１２が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導体層と、前記第１導体層とは異なる第２導体層とを有するプリント配線板と、
前記プリント配線板に実装され、デジタル信号を送信する送信回路と、を備え、
前記第１導体層には、
前記送信回路が送信したデジタル信号の伝送線路となる信号配線と、
配線方向の一端が前記信号配線に接続され、配線方向の他端が開放された第１オープンスタブと、が形成され、
前記第２導体層には、面状のグランド配線が形成され、
前記第１オープンスタブが、前記プリント配線板の表面に垂直な方向から見て前記グランド配線に重なる位置に形成され、
前記第１オープンスタブには、開口が形成され、
前記開口の内部には、配線方向の一端が前記開口の縁における前記信号配線の側に接続され、配線方向の他端が開放された、前記第１オープンスタブよりも配線方向の長さが短い第２オープンスタブが形成されていることを特徴とするプリント回路板。
【請求項２】
前記第１オープンスタブの配線方向の長さが、前記デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第ｎ次高調波（ｎは１以上の整数）の１／４波長に対して、８５％〜１０５％の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項３】
前記第１オープンスタブの配線方向の長さが、前記デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第ｎ次高調波（ｎは１以上の整数）の１／４波長に対して、９５％に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント回路板。
【請求項４】
前記第２オープンスタブの配線方向の長さが、前記デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第（ｎ＋１）次高調波（ｎは１以上の整数）の１／４波長に対して、８５％〜１０５％の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリント回路板。
【請求項５】
前記第２オープンスタブの配線方向の長さが、前記デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第（ｎ＋１）次高調波（ｎは１以上の整数）の１／４波長に対して、９５％に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプリント回路板。
【請求項６】
ｎが２であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載のプリント回路板。
【請求項７】
前記第１オープンスタブの配線方向の長さが、前記デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第２次高調波の１／４波長に対して、９１．４％より大きく１０５％以下の範囲内に設定され、
前記開口の配線方向の長さが、前記デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第４次高調波の１／２波長に対して８８．６％〜９１．４％の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項８】
前記第２オープンスタブの配線方向の長さが、前記デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第３次高調波の１／４波長に対して、８５％〜１０５％の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項７に記載のプリント回路板。
【請求項９】
前記第２オープンスタブの配線方向の長さが、前記デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第３次高調波の１／４波長に対して、９５％に設定されていることを特徴とする請求項７又は８に記載のプリント回路板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル信号の伝送に用いられるプリント回路板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル複合機等の画像形成装置やデジタルカメラに代表されるような電子機器は、小型化の要求が高い。そのため、電子機器に使用されるプリント回路板においても、ＩＣなどの実装部品や配線等をより高密度・省面積に配置することが必要とされる。
【０００３】
また、近年のデジタル複合機やデジタルカメラは、高速化・高精細化を実現するために、大容量のデジタル信号の高速伝送が必要となっている。高速なデジタル信号がプリント配線板上を伝送すると、プリント配線板に接続されたケーブルなどをアンテナとして放射ノイズ（ＥＭＩ：Electro  Magnetic  Interference）が発生し、他の電子機器の動作に影響を与える恐れがある。そのため、高速なデジタル信号に起因する放射ノイズを抑制する必要がある。
【０００４】
このような放射ノイズを抑制する手段の１つとして、特許文献１には、低減したい放射ノイズの周波数（高調波）に対して１／４波長（λ／４：λは波長）の長さをもつ先端開放のオープンスタブを用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２８０８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、低減したい高調波が複数ある場合は、各高調波に対して、λ／４の長さをもつオープンスタブが各々必要になるため、複数のオープンスタブが必要になる。この場合、各オープンスタブ間の間隔が狭いと、スタブ同士で相互干渉を与えてしまうため、所望の特性を得ることができなくなってしまう。即ち、所望の特性を得るためには、各オープンスタブ間の間隔を広くする必要があるが、オープンスタブを複数個配置すると、基板面積が大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、複数の高調波を省面積のプリント配線板で低減するプリント回路板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプリント回路板は、第１導体層と、前記第１導体層とは異なる第２導体層とを有するプリント配線板と、前記プリント配線板に実装され、デジタル信号を送信する送信回路と、を備え、前記第１導体層には、前記送信回路が送信したデジタル信号の伝送線路となる信号配線と、配線方向の一端が前記信号配線に接続され、配線方向の他端が開放された第１オープンスタブと、が形成され、前記第２導体層には、面状のグランド配線が形成され、前記第１オープンスタブが、前記プリント配線板の表面に垂直な方向から見て前記グランド配線に重なる位置に形成され、前記第１オープンスタブには、開口が形成され、前記開口の内部には、配線方向の一端が前記開口の縁における前記信号配線の側に接続され、配線方向の他端が開放された、前記第１オープンスタブよりも配線方向の長さが短い第２オープンスタブが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１オープンスタブに形成された開口の内部に第２オープンスタブを形成したので、複数の高調波を省面積のプリント配線板で低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係るプリント回路板の概略構成を示す説明図である。
【図２】第１実施形態に係るプリント回路板の原理を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係るプリント回路板におけるシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】各オープンスタブの長さを変化させた場合の第２次及び第３次高調波の減衰量を示すシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿うプリント配線板の断面図である。
【図６】第２実施形態に係るプリント回路板の原理を説明するための模式図である。
【図７】第２実施形態に係るプリント回路板におけるシミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】開口の長さを変化させた場合の第４次高調波の減衰量を示すシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るプリント回路板の概略構成を示す説明図である。図１（ａ）は、プリント回路板を示す斜視図、図１（ｂ）は、プリント回路板の回路構成を示す電気回路図である。
【００１３】
図１（ａ）に示すプリント回路板１００は、不図示の電子機器（例えば、デジタル複合機等の画像形成装置やデジタルカメラ）に搭載されている。プリント回路板１００は、プリント配線板２００と、プリント配線板２００に実装された送信回路３００と、プリント配線板２００に実装されたコネクタ４００と、を備えている。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）中、矢印Ｘ方向、及び矢印Ｘ方向に直交する矢印Ｙ方向は、プリント配線板２００の表面に沿う方向であり、矢印Ｘ，Ｙ方向に直交する矢印Ｚ方向は、プリント配線板２００の表面に直交する方向である。
【００１４】
プリント配線板２００は、複数（例えば２つ）の導体層２０１，２０２が絶縁体層（誘電体層）２０３を介して積層されて構成された多層基板である。導体層２０１，２０２には、導電性を有する導体パターンが配置された層である。絶縁体層２０３は、主に絶縁体（誘電体）で形成された層であり、絶縁体は例えばエポキシ樹脂等である。
【００１５】
第１実施形態では、２つの導体層２０１，２０２は表層の導体層であり、２つの導体層２０１，２０２のうち、導体層２０１が第１導体層、導体層２０１とは異なる導体層２０２が第２導体層である。
【００１６】
導体層２０２には、導体で形成された面状のグランド配線であるグランドパターン２３０が配置されている。このグランドパターン２３０は、電子機器の不図示の金属筐体等に接地されている。
【００１７】
送信部である送信回路３００は、データを示すデジタル信号であるパラレル信号をシリアル化して送信するものである。その際、送信回路３００は、シリアル化したデータ列にクロック信号を埋め込んで伝送する。
【００１８】
送信回路３００は、シングルエンド方式で所定の伝送レート［ｂｐｓ］のデジタル信号を送信するものであり、例えば半導体パッケージで構成され、送信端子３１を有している。つまり、デジタル信号は、送信端子３１から送信される。
【００１９】
プリント配線板２００は、デジタル信号の伝送線路となる、導電性の導体のパターンで形成された信号配線２１０を有している。信号配線２１０は、導体層２０１に形成されている。信号配線２１０の配線方向（図１では矢印Ｘ方向）の一端が送信回路３００の送信端子３１に接続され、配線方向（矢印Ｘ方向）の他端がコネクタ４００に接続されている。
【００２０】
デジタル信号の伝送レートに相当する周波数が基本周波数（繰り返し周波数）［Ｈｚ］であり、例えば、デジタル信号の伝送レートが１［Ｇｂｐｓ］の場合、デジタル信号の基本周波数は１［ＧＨｚ］である。換言すると、基本周波数は、１ビット当たりの周期（基本周期）に対応する周波数である。
【００２１】
コネクタ４００には、デジタル信号を受信する受信部である図１（ｂ）に示す受信回路５００に、デジタル信号を伝送するためのケーブル６００が接続される。
【００２２】
受信回路５００は、プリント回路板１００が搭載された電子機器における他のプリント回路板や、他の電子機器に搭載される。受信回路５００は、シリアル信号を受信して、デシリアライズし、パラレル信号に変換する。これにより、受信回路５００は、クロックとデータを再生する。
【００２３】
図１（ｂ）に示す送信回路３００及び受信回路５００のグランド端子は、グランドＧＮＤに接続されている。なお、送信回路３００のグランド端子が接続されるグランドＧＮＤは、図１（ａ）に示すグランドパターン２３０である。
【００２４】
クロック埋め込み型のシリアル伝送では、データと同期クロックが一緒にシリアル化され、ハイレベルとローレベルの論理遷移率が５０％になるように符号化されたデータが伝送される。そのため、伝送されるシリアル信号は、ローレベル又はハイレベルが多ビットで連続することがなく、１ビットを基本周期とした繰り返し波形が支配的に現れることになる。したがって、シリアル伝送系からの強い放射ノイズは、シリアル信号の１ビット周期の逓倍の周波数（高調波）で観測される。
【００２５】
矩形波で伝送されるシリアル信号（デジタル信号）のスペクトラムは、ｓｉｎｃ関数で表され、１ビット周期の整数倍の周波数にはスペクトラムを持たないことが知られている。つまり、伝送信号のスペクトラムが無い基本周波数の整数倍の周波数においてノイズが発生することになる。
【００２６】
ここで、デジタル信号の伝送レート［ｂｐｓ］に相当する周波数が基本周波数［Ｈｚ］であり、基本周波数の２倍、３倍、４倍…ｎ倍の周波数が、各々、伝送レートに相当する周波数の第２次高調波、第３次高調波、第４次高調波…第ｎ次高調波となる。なお、ｎは、１以上の整数である。例えば、デジタル信号の伝送レートが２［Ｇｂｐｓ］の場合、第２次高調波は４［ＧＨｚ］、第３次高調波は６［ＧＨｚ］、第４次高調波は８［ＧＨｚ］である。
【００２７】
なお、伝送レートは、送信端子３１において、デジタル信号の時間波形をオシロスコープで計測し、アイパターン表示したときのアイ開口の最小周期で確認することができる。
【００２８】
第１実施形態では、プリント配線板２００は、信号配線２１０から分岐する少なくとも２つのオープンスタブ２１１，２１２を有している。オープンスタブ２１１，２１２は、導体層２０１に形成されている。オープンスタブ２１１，２１２は、信号配線２１０と同じく導体の配線パターンで形成されている。第１実施形態では、オープンスタブ２１１が第１オープンスタブであり、オープンスタブ２１２が第２オープンスタブである。オープンスタブ２１１，２１２は、プリント配線板２００の表面に垂直な方向（図１では矢印Ｚ方向）から見てグランドパターン２３０に重なる位置に形成されている。
【００２９】
オープンスタブ２１１は、配線方向（図１では矢印Ｙ方向）の一端が信号配線２１０に接続された接続端２１１ａであり、配線方向（矢印Ｙ方向）の他端が開放されている開放端２１１ｂである。このオープンスタブ２１１には、開口Ｈ１が形成されている。開口Ｈ１は、矢印Ｚ方向から見て、略四角形状に形成されている。開口Ｈ１が形成されたオープンスタブ２１１が信号配線２１０に接続されているので、オープンスタブ２１１及び信号配線２１０の一部で環状に形成されている。換言すると、オープンスタブ２１１は、接続端が信号配線２１０に接続された一対のオープンスタブ片２１１Ｘ，２１１Ｙと、一対のオープンスタブ片２１１Ｘ，２１１Ｙの開放端同士を接続する接続片２１１Ｚとを有している。
【００３０】
オープンスタブ２１２は、開口Ｈ１の内部に形成されている。オープンスタブ２１２の配線方向（矢印Ｙ方向）の一端が開口Ｈ１の縁における信号配線２１０の側に接続された接続端２１２ａであり、配線方向（矢印Ｙ方向）の他端が開放された開放端２１２ｂである。つまり、オープンスタブ２１２の接続端２１２ａは、開口Ｈ１の４辺のうち、信号配線２１０の側の辺に接続されている。
【００３１】
具体的には、開口Ｈ１は、オープンスタブ２１１の接続端２１１ａにつながっており、開口Ｈ１の内部に配置されたオープンスタブ２１２は、その接続端２１２ａが信号配線２１０に接続されている。
【００３２】
オープンスタブ２１２は、配線方向（矢印Ｙ方向）の長さがオープンスタブ２１１よりも短く設定されている。より具体的には、オープンスタブ２１２の配線方向（矢印Ｙ方向）の長さは、開口Ｈ１の配線方向（矢印Ｙ方向）の長さよりも短い。
【００３３】
なお、開口Ｈ１が接続端２１１ａ側に形成されているが、開口Ｈ１がオープンスタブ２１１の略中央に形成されていてもよく、一対のオープンスタブ片２１１Ｘ，２１１Ｙと接続片２１１Ｚが形成されていればよい。つまり、オープンスタブ２１１が、一対のオープンスタブ片２１１Ｘ，２１１Ｙの接続端同士を接続する接続片を有していてもよい。
【００３４】
オープンスタブ２１１においては、特定の周波数に対して信号の減衰効果がある。オープンスタブ２１１よりも短いオープンスタブ２１２においては、オープンスタブ２１１において減衰効果のある周波数よりも高い周波数に対して、信号の減衰効果がある。よって、オープンスタブ２１１，２１２により、複数の高調波を減衰させることが可能である。
【００３５】
ここで、オープンスタブ２１１の配線方向（矢印Ｙ方向）の長さを、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第ｎ次高調波（ｎは１以上の整数）を減衰させる長さに設定するのが好ましい。そして、オープンスタブ２１２の配線方向（矢印Ｙ方向）の長さを、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第（ｎ＋１）次高調波（ｎは１以上の整数）を減衰させる長さに設定するのが好ましい。
【００３６】
特に、第２次高調波及び第３次高調波の電圧レベルが高い。そのため、第１実施形態では、ｎが２、即ち、オープンスタブ２１１の配線方向（矢印Ｙ方向）の長さを、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第２次高調波を減衰させる長さに設定している。具体的には、オープンスタブ２１１の配線方向（矢印Ｙ方向）の長さを、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第２次高調波の１／４波長近傍の電気長に設定している。
【００３７】
また、オープンスタブ２１２の配線方向（矢印Ｙ方向）の長さを、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第３次高調波を減衰させる長さに設定している。具体的には、オープンスタブ２１２の配線方向（矢印Ｙ方向）の長さを、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第３次高調波の１／４波長近傍の電気長に設定している。
【００３８】
ここで、１／４波長近傍とは、１／４波長からずれた長さで信号の減衰効果のある範囲内をいう。
【００３９】
以下、プリント回路板１００の作用について図２を用いて説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係るプリント回路板１００の原理を説明するための図である。図２（ａ）は、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第２次高調波に対する特性を説明するための図、図２（ｂ）は、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第３次高調波に対する特性を説明するための図である。
【００４０】
なお、以下の説明では、オープンスタブ２１１、オープンスタブ２１２及び開口Ｈ１は、信号配線２１０に対して直交する方向に延びる、直線状のパターン及び開口であるとする。また、オープンスタブ２１１は、その接続端２１１ａから開放端２１１ｂまでの配線長が、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第２次高調波に対して１／４波長（λ２／４：λ２は第２高調波の波長）の８５〜１０５％の長さであるものとする。また、オープンスタブ２１２は、その接続端２１２ａから開放端２１２ｂまでの配線長が、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第３次高調波に対して１／４波長（λ３／４：λ３は第３高調波の波長）の８５〜１０５％の長さであるものとする。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、オープンスタブ２１１上には、第２次高調波の電圧に対して定在波Ｅ１が発生する。オープンスタブ２１１の接続端２１１ａで電圧が最小となり、そこから、第２次高調波に対してλ２／４の電気長だけ離れた開放端２１１ｂにおいては電圧が最大となる。接続端２１１ａにおいては、第２次高調波に対するインピーダンスが最小となるので、第２次高調波の信号成分は信号配線２１０をそのまま流れるよりもオープンスタブ２１１へ流れ易くなる。そのため、受信回路５００側の信号配線２１０を流れる第２次高調波の信号成分に対して減衰を与える。即ち、オープンスタブ２１１は、信号配線２１０を通過するデジタル信号の第２次高調波の信号成分に対して減衰を与える。
【００４２】
一方、オープンスタブ２１１による作用と同様に、図２（ｂ）に示すように、オープンスタブ２１２上には、第３次高調波の電圧に対して定在波Ｅ２が発生する。オープンスタブ２１２の接続端２１２ａで電圧が最小となり、そこから第３次高調波に対してλ３／４の電気長だけ離れた開放端２１２ｂにおいては電圧が最大となる。接続端２１２ａにおいて、第３次高調波に対するインピーダンスが最小となるので、第３次高調波の信号成分は信号配線２１０をそのまま流れるよりもオープンスタブ２１２へ流れ易くなる。そのため、受信回路５００側の信号配線２１０を流れる第３次高調波の信号成分に対して減衰を与える。即ち、オープンスタブ２１２は、信号配線２１０を通過するデジタル信号の第３次高調波の信号成分に対して減衰を与える。
【００４３】
これにより、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第２次高調波の信号成分と、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第３次高調波の信号成分を減衰させることができる。したがって、放射ノイズを抑制することができる。
【００４４】
また、オープンスタブ２１１に設けられた開口Ｈ１の中にオープンスタブ２１２が配置されているので、オープンスタブ２１１，２１２同士の相互干渉が、単に２つのオープンスタブを並設した場合よりも小さくなる。よって、オープンスタブ２１１，２１２のプリント配線板２００における占有領域を小さくすることができる。
【００４５】
以下、オープンスタブ２１１，２１２同士の相互干渉が小さくなる理由について説明する。
【００４６】
オープンスタブ２１１の外周部分には、第２次高調波に対する定在波の電界が面状のグランドパターン２３０に向かって集中して発生する。また、オープンスタブ２１２の外周部分には、第３次高調波に対する定在波の電界が面状のグランドパターン２３０に向かって集中して発生する。
【００４７】
第１実施形態では、オープンスタブ２１１に設けられた開口Ｈ１の内部にオープンスタブ２１２が配置されている。これにより、オープンスタブ２１１，２１２の外周部分に集中している各電界の間に、オープンスタブ２１１の内周部分と、オープンスタブ２１１，２１２間の間隙が存在することになる。つまり、オープンスタブ２１１に設けられた開口Ｈ１の中にオープンスタブ２１２を配置することで、オープンスタブ２１１の外周部分とオープンスタブ２１２の外周部分とが離れて配置されることになる。これにより、オープンスタブ２１１の外周部分に集中している電界と、オープンスタブ２１２の外周部分に集中している電界との間で相互干渉を低減することが可能となる。
【００４８】
次に、図１に示すプリント回路板１００について、ＣＳＴ社のＭＷ−Ｓｔｕｄｉｏにより３次元電磁界シミュレーションを実施して効果の検証を行った結果について説明する。また、ここでは一例として、デジタル信号の伝送レートが２［Ｇｂｐｓ］、すなわち、第２次高調波が４［ＧＨｚ］、第３次高調波が６［ＧＨｚ］の場合について説明する。
【００４９】
シミュレーションモデルとして、プリント配線板２００は外形が幅４０［ｍｍ］、長さ４０［ｍｍ］、厚さ０．２５３［ｍｍ］とした。導体層２０１には、信号配線として幅０．３８［ｍｍ］、長さ４０［ｍｍ］、厚さ０．０１８［ｍｍ］の信号配線２１０のＹ方向の端部を、プリント配線板２００のＹ方向の端部から１７．１５［ｍｍ］の位置に設けた。さらに、導体層２０１から−Ｚ方向に０．２［ｍｍ］の位置に幅４０［ｍｍ］、長さ４０［ｍｍ］、厚さ０．０３５［ｍｍ］の面状のグランドパターン２３０を設け、マイクロストリップ構造とした。絶縁体層（誘電体層）２０３の絶縁体（誘電体）は、ＦＲ４（比誘電率４．２）とした。導体は銅（導電率５．８×１０７［Ｓ／ｍ］）を用いた。
【００５０】
送信回路３００は、Ｓパラメータのポート１として、受信回路５００は、Ｓパラメータのポート２として、信号配線２１０の両端と面状のグランドパターン２３０の間に設定した。
【００５１】
また、信号配線２１０のＸ方向の中点に、信号配線２１０の−Ｙ方向の端部から、幅１．６［ｍｍ］、長さ１０．３［ｍｍ］、厚さ０．０１８［ｍｍ］のオープンスタブ２１１を設けた。なお、信号配線２１０の−Ｙ方向の端部にあるＸ方向の中点と、オープンスタブ２１１のＹ方向の端部にあるＸ方向の中点とは一致させた。
【００５２】
また、信号配線２１０のＸ方向の中点に、信号配線２１０の−Ｙ方向の端部から、幅０．９７５［ｍｍ］、長さ９［ｍｍ］、厚さ０．０１８［ｍｍ］の開口を設けた。なお、信号配線２１０の−Ｙ方向の端部にあるＸ軸方向の中点と、開口のＹ方向の端部にあるＸ軸方向の中点は一致させた。
【００５３】
さらに、信号配線２１０のＸ軸方向の中点に、信号配線２１０の−Ｙ方向の端部から、幅０．４２５［ｍｍ］、長さ６．９［ｍｍ］、厚さ０．０１８［ｍｍ］のオープンスタブ２１２を設けた。なお、信号配線２１０の−Ｙ方向の端部にあるＸ軸方向の中点と、オープンスタブ２１２のＹ方向の端部にあるＸ軸方向の中点は一致している。
【００５４】
ここで、放射ノイズに対する低減能力を明らかにするために、第２次高調波である４［ＧＨｚ］と第３次高調波である６［ＧＨｚ］におけるＳパラメータ（Ｓ２１）をシミュレーションにより求めた。
【００５５】
図３は、第１実施形態に係るプリント回路板１００におけるシミュレーション結果を示すグラフである。図３より、プリント回路板１００は、第２次高調波である４［ＧＨｚ］、第３次高調波である６［ＧＨｚ］において、６［ｄＢ］以上の減衰量を得ることができていることから、放射ノイズを抑制することが可能である。
【００５６】
図４は、オープンスタブ２１１，２１２の長さを変化させた場合の第２次及び第３次高調波の減衰量を示すシミュレーション結果を示すグラフである。図４（ａ）は、オープンスタブ２１１の配線長を、λ２／４からずらした場合に対する、第２次高調波である４［ＧＨｚ］における信号の減衰量のシミュレーション結果を示すグラフである。図４（ｂ）は、オープンスタブ２１２の配線長を、λ３／４からずらした場合に対する、第３次高調波である６［ＧＨｚ］における信号の減衰量のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００５７】
図４（ａ）に示すように、オープンスタブ２１１の接続端２１１ａから開放端２１１ｂまでの長さが、第２次高調波の１／４波長に対して、８５％〜１０５％の範囲内である場合に、第２次高調波の減衰量が１０［ｄＢ］以上得られる。つまり、オープンスタブ２１１の接続端２１１ａから開放端２１１ｂまでの長さが１／４波長に対して８５％〜１０５％の範囲内でずれていても、第２次高調波における減衰量が１０［ｄＢ］以上得られる。したがって、オープンスタブ２１１の配線方向（矢印Ｙ方向）の長さを１／４波長の８５％〜１０５％の範囲の電気長に設定することで、より効果的に放射ノイズを抑制することが可能となる。
【００５８】
特に、オープンスタブ２１１の配線方向（矢印Ｙ方向）の長さを、第２次高調波の１／４波長に対して９５％の電気長に設定することで、第２次高調波の減衰量が最大となる。したがって、更に効果的に放射ノイズを抑制することが可能となる。
【００５９】
また、図４（ｂ）に示すように、オープンスタブ２１２の接続端２１２ａから開放端２１２ｂまでの長さが、第３次高調波の１／４波長に対して、８５％〜１０５％の範囲内である場合に、第３次高調波の減衰量が６［ｄＢ］以上得られる。つまり、オープンスタブ２１２の接続端２１２ａから開放端２１２ｂまでの長さが１／４波長に対して８５％〜１０５％の範囲内でずれていても、第３次高調波における減衰量が６［ｄＢ］以上得られる。したがって、オープンスタブ２１２の配線方向（矢印Ｙ方向）の長さを１／４波長の８５％〜１０５％の範囲の電気長に設定することで、より効果的に放射ノイズを抑制することが可能となる。
【００６０】
特に、オープンスタブ２１２の配線方向（矢印Ｙ方向）の長さを、第３次高調波の１／４波長に対して９５％の電気長に設定することで、第３次高調波の減衰量が最大となる。したがって、更に効果的に放射ノイズを抑制することが可能となる。
【００６１】
また、第１実施形態では、オープンスタブ２１１に設けた開口Ｈ１の内部に、オープンスタブ２１２を配置することで、複数の高調波を省面積で低減可能となる。
【００６２】
なお、波長λは以下の式（１）により求めている。
【００６３】
【数１】
2015220278.tif 000003
【００６４】
式（１）において、ｃは光速［ｍ／ｓ］、ｆは周波数（高調波）［Ｈｚ］、εｅｆｆは実効比誘電率である。ここで、実効比誘電率とは、プリント配線板２００の比誘電率の実効的な値であり、実効比誘電率を使う理由は、プリント配線板２００により発生する電界の一部が空気中を通過するためである。
【００６５】
式（１）より、第２及び第３次高調波に対する１／４波長を求めてみる。ｃを３．０×１０８［ｍ／ｓ］、εｅｆｆを３とする。第２次高調波である４［ＧＨｚ］に対する１／４波長は１０．８［ｍｍ］、第３次高調波である６［ＧＨｚ］に対する１／４波長は７．２３［ｍｍ］、第４次高調波となる８［ＧＨｚ］に対する１／２波長は１０．８［ｍｍ］となる。
【００６６】
図５は、図１のＶ−Ｖ線に沿うプリント配線板２００の断面図である。オープンスタブ２１１の長さが、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第２次高調波に対して、λ２／４の９５％の長さが好ましい理由について、図５を用いて説明する。図５には、電界に対する定在波を矢印で模式的に示している。なお、説明のためにオープンスタブ２１１と面状のグランドパターン２３０以外の図示は省略し、オープンスタブ２１１の長さはデジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第２次高調波に対してλ２／４の長さとしている。
【００６７】
図５に示すように、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第２次高調波に対してλ２／４の長さを有するオープンスタブ２１１とグランドパターン２３０との間に、第２次高調波の電界Ｅに対して定在波が発生する。
【００６８】
しかしながら、電界Ｅは電位の高いところから低いところへ向かう性質を持っているため、オープンスタブ２１１の開放端２１１ｂにおいて、電界Ｅが広がるように発生し、電界Ｅに対する定在波がλ２／４の長さよりも長くなる。電界と電圧は比例関係にあることから、オープンスタブ２１１に発生する第２次高調波の電圧に対する定在波も、λ２／４の長さよりも長くなる。つまり、第２次高調波の電圧に対する定在波をλ２／４の長さとするためには、オープンスタブ２１１の長さをλ２／４よりも僅かに短くする必要がある。オープンスタブ２１２についても、オープンスタブ２１１と同様、第３次高調波の電圧に対する定在波をλ３／４の長さとするためには、オープンスタブ２１２の長さがλ３／４よりも僅かに短くする必要がある。そして、シミュレーション結果から、オープンスタブ２１１，２１２の長さは、第２次、第３次高調波に対して１／４波長の９５％が好ましい。
【００６９】
よって、オープンスタブ２１１の長さを、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第２次高調波に対して、λ２／４の９５％の長さに設定することで、ケーブル６００からの放射ノイズを効果的に低減できる。また、オープンスタブ２１２の長さを、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第３次高調波に対して、λ３／４の９５％の長さに設定することで、ケーブル６００からの放射ノイズを効果的に低減できる。
【００７０】
なお、第１実施形態では、ｎが２の場合について説明したが、これに限定するものではなく、ｎが１以上の整数、即ち第ｎ次及び第（ｎ＋１）次の高調波に対して放射ノイズの低減効果があるように、各オープンスタブ２１１，２１２の長さを設定すればよい。
【００７１】
また、各オープンスタブ２１１，２１２を、第ｎ次と第（ｎ＋１）次の高調波を低減する長さに設定した場合について説明したが、これに限定するものではく、低減したい高調波に応じて各オープンスタブ２１１，２１２の長さを設定すればよい。例えば、第１次と第４次の高調波を低減したい場合には、オープンスタブ２１１の長さを第１次の高調波、オープンスタブ２１２の長さを第４次の高調波に対応させて設定すればよい。
【００７２】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るプリント回路板について説明する。なお、第２実施形態のプリント回路板は、上記第１実施形態で説明したプリント回路板１００と略同様の構成であり、第２オープンスタブに形成した開口の長さが上記第１実施形態と異なる。図６は、本発明の第２実施形態に係るプリント回路板の原理を説明するための模式図である。以下、上記第１実施形態と同様の構成については説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分について説明する。なお、上記第１実施形態と同様、ｎが２の場合について説明する。
【００７３】
第２実施形態では、図６に示すオープンスタブ２１１の配線方向（矢印Ｙ方向）における開口Ｈ１の長さは、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第４次高調波に対して１／２波長の９０％である。また、オープンスタブ２１１の配線と垂直方向（矢印Ｘ方向）における開口Ｈ１の長さは、デジタル信号の伝送レートに相当する周波数の第４次高調波に対して１／２波長の１０％程度である。
【００７４】
図６に示すように、第４次高調波の電流Ｉ１は、開口Ｈ１を迂回するように、オープンスタブ２１１を流れる。そのため、開口Ｈ１には、第４次高調波の電流Ｉ１に対して定在波Ｅ３及び定在波Ｅ４が発生する。
【００７５】
第４次高調波の電流Ｉ１に対する定在波Ｅ３は、オープンスタブ片２１１Ｘの矢印Ｙ方向の長さの中点で電流が最小となる。オープンスタブ片２１１Ｘの矢印Ｙ方向の長さとは、オープンスタブ片２１１Ｘの信号配線２１０との接続端２５から、オープンスタブ片２１１Ｘの接続片２１１Ｚとの接続端２６までの長さである。また、電流が最大となるのは、開口Ｈ１の矢印Ｘ方向の長さの影響により、接続端２５よりも信号配線２１０側に、オープンスタブ片２１１Ｘの矢印Ｙ方向の長さの５％程度ずれた位置（図６中点線で示す）である。また同様に、接続端２６よりも接続片２１１Ｚ側に、オープンスタブ片２１１Ｘの矢印Ｙ方向の長さの５％程度ずれた位置（図６中点線で示す）である。
【００７６】
また、第４次高調波の電流Ｉ１に対する定在波Ｅ４は、定在波Ｅ３に対して逆位相の定在波となる。
【００７７】
そのため、開口Ｈ１の接続端２５，２６において、第４次高調波に対するインピーダンスが最小となる。このことから、第４次高調波の信号成分は信号配線２１０をそのまま流れるよりも、開口Ｈ１を迂回して流れ易くなるため、受信回路側の信号配線２１０を流れる第４次高調波の信号成分に対して減衰を与える。即ち、開口Ｈ１は、信号配線２１０を通過するデジタル信号の第４次高調波の信号成分に対して減衰を与える。
【００７８】
ここで、開口Ｈ１の長さが、デジタル信号の伝送レートの第４次高調波に対するλ４／２よりも短く設定されている理由について説明する。
【００７９】
図６に示すように、第４次高調波に対してλ４／２の長さを有する定在波Ｅ３及び定在波Ｅ４は、開口Ｈ１を迂回する電流Ｉ１により発生している。つまり、定在波Ｅ３及び定在波Ｅ４を発生させるには、開口Ｈ１の短手方向に流れる電流も必要となるため、開口Ｈ１の長さは、第４次高調波に対するλ４／２よりも短く設定されることになる。
【００８０】
これにより、第２次高調波の信号成分と、第３次高調波の信号成分に加えて、第４次高調波の信号成分を減衰させることができる。したがって、より高周波帯域の高調波を抑制することができる。
【００８１】
また、オープンスタブ２１２による作用と開口Ｈ１による作用とでは、作用を及ぼす現象が異なるため、相互に干渉を起こさせないことが可能となる。具体的に図５を用いて、オープンスタブ２１２による作用を及ぼす現象を説明すると、オープンスタブ２１１による作用を及ぼす現象と同様に、オープンスタブ２１２とグランドパターン２３０との間には、第３次高調波の電界に対して定在波が発生している。つまり、第３次高調波の電界はＺ方向に発生している。
【００８２】
ここで、仮に、オープンスタブ２１２と同様の配線パターンを、オープンスタブ２１２と近接して配置することを考えると、前述のように両方の配線パターンの外側部分には、同一方向（Ｚ方向）の電界が集中して発生するため、各電界間で相互干渉が起こる。
【００８３】
一方、図６を用いて、開口Ｈ１による作用を及ぼす現象を説明すると、第４次高調波の電流に対する定在波Ｅ３及び定在波Ｅ４は逆位相で発生しているため、開口Ｈ１の長手方向の両辺の間に電位差、即ち、電界が発生している。つまり、第４次高調波の電界はＸ方向に発生している。
【００８４】
このように、オープンスタブ２１２による作用を及ぼす現象と、開口Ｈ１による作用を及ぼす現象とでは現象自体が異なる上に、電界の方向も直交するため、相互干渉を低減することが可能となる。
【００８５】
次に、第２実施形態のプリント回路板について、ＣＳＴ社のＭＷ−Ｓｔｕｄｉｏにより３次元電磁界シミュレーションを実施した結果について説明する。デジタル信号の伝送レートを２［Ｇｂｐｓ］とした場合、即ち、第２次高調波が４［ＧＨｚ］、第３次高調波が６［ＧＨｚ］、第４次高調波が８［ＧＨｚ］の場合について説明する。シミュレーションモデルについては、上記第１実施形態で用いたモデルと異なる部分のみ説明する。
【００８６】
信号配線２１０のＸ方向の中点に、信号配線２１０の−Ｙ方向の端部から、幅０．９７５［ｍｍ］、長さ９．８［ｍｍ］、厚さ０．０１８［ｍｍ］の開口を設けた。なお、信号配線２１０の−Ｙ方向の端部にあるＸ軸方向の中点と、開口のＹ方向の端部にあるＸ軸方向の中点とを一致させた。
【００８７】
ここで、放射ノイズに対する低減能力を明らかにするために、第２次高調波である４［ＧＨｚ］、第３次高調波である６［ＧＨｚ］と第４次高調波である８［ＧＨｚ］におけるＳパラメータ（Ｓ２１）をシミュレーションにより求めた。
【００８８】
図７は、本発明の第２実施形態に係るプリント回路板のシミュレーション結果を示すグラフである。図７より、第２実施形態のプリント回路板は、第２次高調波である４［ＧＨｚ］、第３次高調波である６［ＧＨｚ］、第４次高調波である８［ＧＨｚ］において、６［ｄＢ］以上の減衰量を得ることができていることから、放射ノイズを抑制することが可能である。
【００８９】
図８は、開口Ｈ１の長さを変化させた場合の第４次高調波の減衰量を示すシミュレーション結果を示すグラフである。このシミュレーションでは、開口Ｈ１の長さを、λ４／２からずらした場合に対する、第４次高調波である８［ＧＨｚ］における信号の減衰量を求めた。
【００９０】
図８に示すように、開口Ｈ１の長さが第４次高調波の１／２波長に対して８８．６％〜９１．４％の範囲内である場合に、第４次高調波の減衰量が６［ｄＢ］以上得られる。つまり、開口Ｈ１の接続端２５から接続端２６までの長さ（矢印Ｙ方向の長さ）が、第４次高調波の１／２波長に対して、８８．６％〜９１．４％の範囲内でずれていても、第４次高調波における減衰量が６［ｄＢ］以上得られる。したがって、開口Ｈ１の矢印Ｙ方向の長さを１／２波長の８８．６％〜９１．４％の範囲に設定することで、より効果的に放射ノイズを抑制することが可能である。
【００９１】
なお、オープンスタブ２１１の矢印Ｙ方向の長さは、開口Ｈ１の矢印Ｙ方向の長さよりも長く設定されている。図８より、開口Ｈ１の長さは、第４次高調波に対して１／２波長となる長さの９１．４％の長さで最長となる。そのため、オープンスタブ２１１の接続端２１１ａから開放端２１１ｂまでの長さは、第４次高調波に対して１／２波長となる長さの９１．４％の長さ、即ち、第２次高調波に対して１／４波長となる長さの９１．４％の長さよりも長くなっている。
【００９２】
図４（ａ）に示すように、オープンスタブ２１１の接続端２１１ａから開放端２１１ｂまでの長さが、第２次高調波の１／４波長に対して、９１．４％より大きく１０５％以下の範囲内である場合に、第２次高調波の減衰量が１０［ｄＢ］以上得られる。つまり、オープンスタブ２１１の接続端２１１ａから開放端２１１ｂまでの長さが１／４波長に対して９１．４％より大きく１０５％以下の範囲内でずれていても、第２次高調波における減衰量が１０［ｄＢ］以上得られる。したがって、オープンスタブ２１１の長さを１／４波長の９１．４％より大きく１０５％以下の範囲に設定することで、より効果的に放射ノイズを抑制することが可能である。
【００９３】
図４（ｂ）に示すように、オープンスタブ２１２の接続端２１２ａから開放端２１２ｂまでの長さが、第３次高調波の１／４波長に対して、８５％〜１０５％の範囲内である場合に、第３次高調波の減衰量が６［ｄＢ］以上得られる。つまり、オープンスタブ２１２の接続端２１２ａから開放端２１２ｂまでの長さが１／４波長に対して８５％〜１０５％の範囲内でずれていても、第３次高調波における減衰量が６［ｄＢ］以上得られる。したがって、オープンスタブ２１２の長さを１／４波長の８５％〜１０５％の範囲に設定することで、より効果的に放射ノイズを抑制することが可能である。
【００９４】
以上、第２実施形態では、オープンスタブ２１１の配線方向（矢印Ｙ方向）長さを、伝送レートに相当する周波数の第２次高調波に対して１／４波長となる長さの９１．４％よりも大きく１０５％以下の範囲に設定している。また、オープンスタブ２１１に設けた開口Ｈ１の配線方向（矢印Ｙ方向）の長さを、伝送レートに相当する周波数の第４次高調波に対して、１／２波長となる長さの８８．６％〜９１．４％の範囲に設定している。これにより高周波帯域の高調波も省面積で効果的に低減することが可能となる。
【００９５】
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
【００９６】
上記実施形態では、送信回路がシングルエンド方式でデジタル信号を送信する場合について説明したが、これに限定するものではなく、送信回路が差動方式でデジタル信号を送信する場合についても本発明は適用可能である。この場合、送信回路は差動信号を送信する２つの送信端子を有しており、各送信端子に接続されるそれぞれの信号配線に対して、第１オープンスタブ及び第２オープンスタブを接続すればよい。
【００９７】
また、上記実施形態では、信号配線に第１オープンスタブと第２オープンスタブからなるスタブ組を１組接続した場合について説明したが、スタブ組を複数組接続してもよい。
【００９８】
また、上記実施形態では、信号配線、第１オープンスタブ及び第２オープンスタブをプリント配線板の表層に形成した場合について説明したが、これに限定するものではなく、プリント配線板の内層に形成してもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１００…プリント回路板、２００…プリント配線板、２０１…導体層（第１導体層）、２０２…導体層（第２導体層）、２１０…信号配線、２１１…オープンスタブ（第１オープンスタブ）、２１１ａ…接続端（一端）、２１１ｂ…開放端（他端）、２１２…オープンスタブ（第２オープンスタブ）、２１２ａ…接続端（一端）、２１２ｂ…開放端（他端）、３００…送信回路、Ｈ１…開口
【図１】
2015220278.tif 000004
【図２】
2015220278.tif 000005
【図３】
2015220278.tif 000006
【図４】
2015220278.tif 000007
【図５】
2015220278.tif 000008
【図６】
2015220278.tif 000009
【図７】
2015220278.tif 000010
【図８】
2015220278.tif 000011