(57)【要約】【課題】方向性を考慮する必要がなくまた製造上の誤差も少なく、しかも波形歪みが少ない信号を出力可能なノイズ除去フィルタを提供する。【解決手段】ノイズ除去フィルタ１は、フェライト体２でコイル体３と抵抗体４を被覆し、外部電極５−１，５−２をフェライト体２の両端に取り付けた構成を成す。具体的には、抵抗体４をコイル体３のコイル部３Ａ，３Ｂ間に接続し、外部電極５−１，５−２をコイル部３Ａ，３Ｂの端部に接続した。そして、ノイズ除去フィルタ１のインピーダンスの抵抗成分に対するリアクタンス成分の比が０．５２より大きく０．９２未満になるように、抵抗体４の抵抗値を設定した。抵抗体４の抵抗値は、機器の終端にコンデンサとノイズ除去フィルタ１とで構成される直列共振回路の共振周波数における値である。１０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの基本周波数で構成される信号に対して使用することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
終端にコンデンサを備える機器の伝送ライン上に実装され且つ絶縁体で被覆されたコイル体を有するノイズ除去フィルタであって、
抵抗体を、上記コイル体の中央部に介挿してコイル体に直列に接続し、
上記伝送ラインに実装した際に構成される上記コンデンサとの直列共振回路の共振周波数において、インピーダンスの抵抗成分に対するリアクタンス成分の比が０．５２より大きく０．９２未満になるように、上記抵抗体の抵抗値を設定した、
ことを特徴とするノイズ除去フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載のノイズ除去フィルタにおいて、
上記伝送ラインから入力される信号波形の基本周波数は、１０ＭＨｚ以上４０ＭＨｚ以下である、
ことを特徴とするノイズ除去フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、携帯電話等の電子機器をノイズから保護するためのノイズ除去フィルタに関し、特に、コイル部の他に抵抗体を内蔵した複合型のノイズ除去フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の電子機器の小型化に伴って、これらの電子機器に実装されるノイズ除去フィルタに対しても小型化が要求されてきている。このため、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示のように、コイルの他に抵抗を内蔵させた複合型のノイズ除去フィルタが考案されている。
特許文献１に開示の技術は、セラミック磁性体内にコイル部を埋設し、このコイル部の両端末を、磁性体の両端面に導出して上記外部電極に接続したノイズ除去フィルタであり、磁性体の少なくとも一方の端面と外部電極との間に抵抗体を形成した構成を成す。すなわち、２つの抵抗体を、コイル部の両端と両外部電極との間にそれぞれ直列に接続するか、１つの抵抗体をコイル部の一方端と一方の外部電極との間にのみ直列に接続した構造を成す。
また、特許文献２に開示の技術も、抵抗体を、絶縁層に埋設されたコイル部の一方端と外部電極との間に直列に接続した構造を成す。
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−２６４３２８号公報
【特許文献２】特開２００３−２８２３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した従来の技術では、次のような問題がある。
特許文献１及び特許文献２に開示の部品のように、１つの抵抗体をコイル部の一方端と一方の外部電極との間にのみ直列に接続すると、部品の実装に方向性が問われることとなる。このため、当該部品の実装方向を間違えるおそれがある。
これに対して、特許文献１に開示のように、２つの抵抗体をコイル部の両端と両外部電極との間にそれぞれ直列に接続した構造にすると、方向性を問われることはないが、２つの抵抗体を正確な抵抗値でコイル部品の両端に正確に形成する必要がある。しかし、正確な抵抗値を有した抵抗体を形成することは困難であり、それぞれの抵抗体に誤差が生じる。このため、部品全体の抵抗値の誤差が２つの抵抗体の誤差の総和となって現れ、抵抗値が大きくずれた部品を作り出すおそれがある。
【０００５】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、方向性を考慮する必要がなくまた製造上の誤差も少なく、しかも波形歪みが少ない信号を出力可能なノイズ除去フィル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】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、終端にコンデンサを備える機器の伝送ライン上に実装され且つ絶縁体で被覆されたコイル体を有するノイズ除去フィルタであって、抵抗体を、コイル体の中央部に介挿してコイル体に直列に接続し、伝送ラインに実装した際に構成されるコンデンサとの直列共振回路の共振周波数において、インピーダンスの抵抗成分に対するリアクタンス成分の比が０．５２より大きく０．９２未満になるように、抵抗体の抵抗値を設定した構成とする。
かかる構成により、抵抗体がコイル体の中央部に直列に接続され、コイル体に対する抵抗体の偏りがないので、実装時に取り付け方向を考慮する必要がない。また、抵抗体が１つであるので、抵抗体間の製造誤差を少なくすることができる。そして、終端にコンデンサを備える機器の伝送ライン上に実装すると、伝送ライン上のノイズがこのノイズ除去フィルタによって除去される。しかし、ノイズ除去フィルタを当該機器の伝送ライン上に実装すると、ノイズ除去フィルタから出力される信号の波形が歪むおそれがある。しかしながら、この発明では、ノイズ除去フィルタと機器の終端コンデンサとで構成される直列共振回路の共振周波数において、インピーダンスの抵抗成分に対するリアクタンス成分の比が０．５２より大きく０．９２未満になるように、抵抗体の抵抗値を設定してあるので、オーバーシュートや波形立ち上がり時間が規格内に納まり、信号波形の歪みが非常に小さくなる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のノイズ除去フィルタにおいて、伝送ラインから入力される信号波形の基本周波数は、１０ＭＨｚ以上４０ＭＨｚ以下である構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
以上詳しく説明したように、この発明のノイズ除去フィルタによれば、フィルタの方向性を考慮することなく、伝送ライン上に実装することができ、また、製造時における抵抗体の抵抗値誤差を少なくすることができるので、実装作業能率と製品品質の向上を図ることができるという優れた効果がある。さらに、波形歪みが少ない信号を出力することができるので、高特性の動作を実行することができるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、この発明の第１実施例に係るノイズ除去フィルタを示す分解斜視図であり、図２は、図１のノイズ除去フィルタの内部を透視して示す斜視図であり、図３は、図２の矢視Ａ−Ａ断面であり、図４は、図１のノイズ除去フィルタの等価回路図である。
【００１１】
図１及び図２に示すように、この実施例のノイズ除去フィルタ１は、いわゆるフェライトビーズといわれるフィルタであり、図２に示すように、絶縁性を有したフェライト体２でコイル体３と抵抗体４を被覆し、このフェライト体２の両端に外部電極５−１，５−２を取り付けた構成になっている。
【００１２】
具体的には、図１に示すように、約５巻きのコイル体３の導体パターンや抵抗体４のパターンを形成した複数のフェライト層を積層してフェライト体２を構成している。
すなわち、１巻き分の矩形状の導体パターン３１を最下層のフェライト層２１上に形成した後、この導体パターン３１上にフェライト層２２を積層すると共に３／４巻き分のコ字状の導体パターン３２をこのフェライト層２２上に形成し、導体パターン３２の端部３２ａと導体パターン３１の端部３１ａとをフェライト層２２に設けたスルーホール２２ａで接続した。
そして、導体パターン３２上にフェライト層２３を積層すると共に３／４巻き分のコ字状の導体パターン３３をフェライト層２３上に形成し、導体パターン３３の端部３３ａと導体パターン３２の端部３２ｂとをフェライト層２３に設けたスルーホール２３ａで接続することで、コイル体３の下半部を成す約２．５巻きのコイル部３Ａを形成した。
【００１３】
かかるコイル部３Ａの上に抵抗体４を形成している。すなわち、コイル部３Ａの導体パターン３３上にフェライト層２４を積層し、カーボン製の平板状の抵抗体４をこのフェライト層２４上に形成した。
【００１４】
そして、抵抗体４の上側に、コイル部３Ａと抵抗体４の中心線Ｌに関して線対称を成すコイル部３Ｂを形成した。
すなわち、抵抗体４の中心線Ｌに関して導体パターン３３と線対称な導体パターン３３′を抵抗体４の真上のフェライト層２５に形成した後、この導体パターン３３′上にフェライト層２６を積層すると共に導体パターン３２と線対称な導体パターン３２′をこのフェライト層２６上に形成し、導体パターン３２′の端部３２ａ′と導体パターン３３′の端部３３ａ′とをフェライト層２６に設けたスルーホール２６ａで接続した。
そして、導体パターン３２′上にフェライト層２７を積層すると共に導体パターン３１と線対称な導体パターン３１′をフェライト層２７上に形成し、導体パターン３１′の端部３１ａ′と導体パターン３２′の端部３２ｂ′とをフェライト層２７に設けたスルーホール２７ａで接続することで、コイル体３の上半部を成す約２．５巻きのコイル部３Ｂを形成した。しかる後、フェライト層２８をコイル部３Ｂの導体パターン３１′上に積層して、コイル体３をフェライト体２で被覆した構造にした。
【００１５】
上記のように、抵抗体４は、コイル部３Ａ，３Ｂで構成される１つのコイル体３の
中央部に介挿され、かかる中央部で、コイル部３Ａとコイル部３Ｂとに直列に接続されている。すなわち、抵抗体４の右端部４ａをフェライト層２４のスルーホール２４ａを通じて導体パターン３３の端部３３ｂに接続し、左端部４ｂをフェライト層２５のスルーホール２５ａを通じて導体パターン３３′の端部３３ｂ′に接続した。
【００１６】
そして、図３に示すように、断面コ字状の外部電極５−１，５−２をフェライト体２の両端部に形成し、外部電極５−１を導体パターン３１の端部３１ｂに接続すると共に、外部電極５−２を導体パターン３１′の端部３１ｂ′に接続した。
これにより、ノイズ除去フィルタ１は、図４に示すように、抵抗体４がコイル部３Ａ，３Ｂに直列に接続され、コイル部３Ａ，３Ｂの端部に外部電極５−１，５−２がそれぞれ接続された電気回路構造になる。
なお、ノイズ除去フィルタ１は、コイル体３や外部電極５−１，５−２等による内部抵抗を有している。そして、コイル体３やコイル部３Ａ，３Ｂは、抵抗体４の両側で対称な構造を成しているので、この内部抵抗は抵抗体４の両側に等分布した状態になる。そこで、図４では、このような内部抵抗１０を模式的に抵抗体４の両側に直列に接続して表示した。
【００１７】
ここで、抵抗体４の抵抗値について詳説する。
図５は、ＣＣＤからＴＧへ伝送される信号の波形を説明するための概略図である。
抵抗体４の抵抗値は、図５に示す態様のシミュレーションを行い、その結果に基づいて決定した。
具体的には、図５の（ａ）に示すように、デジタルカメラ等のＣＣＤ（Charge Coupled Device ）１００とＴＧ（Timing Generator）１２０との間に接続された伝送ライン１１０を想定し、基本周波数３０ＭＨｚの矩形波をこの伝送ライン１１０上に出力する場合の信号波形をシミュレーションした。
図６は、各種波形を示すシミュレーション線図であり、図７は、各波形の最大電圧を示すシミュレーション線図であり、図８は、各波形の立ち上がり時間を示すシミュレーション線図である。
【００１８】
図５の（ａ）に示すように、デジタルカメラ等のＣＣＤ１００では、コンデンサ１０１を終端に有しており、信号は、このコンデンサ１０１を介して伝送ライン１１０に出力され、ＴＧ１２０に至る。
この伝送ライン１１０上に何もない状態では、歪みのない矩形波の信号ＳがＣＣＤ１００のコンデンサ１０１から伝送ライン１１０を通じてＴＧ１２０に伝送される。この信号Ｓは、図６の実線で示すように、最大電圧が約３．２５（Ｖ）で、立ち上がり時間が４（ｎｓｅｃ）弱の正常なパルスである。
【００１９】
次に、図５の（ｂ）に示すように、フェライトビーズ２００を伝送ライン１１０上に実装したシミュレーションを行ったところ、信号にリンギングが生じ、上下に大きく歪んだ波形の信号Ｓ′がフェライトビーズ２００から出力された。
このフェライトビーズ２００は、この実施例のノイズ除去フィルタ１から抵抗体４を取り除いたと同様の構造を成し、１つのコイル体によるインダクタと内部抵抗とを有した一般的なフェライトビーズを想定している。
したがって、フェライトビーズ２００をＣＣＤ１００の直近に実装すると、コンデンサ１０１とフェライトビーズ２００との直列共振回路が形成され、この回路の共振周波数で共振し、リンギングがこの共振によって発生し、歪んだ波形の信号Ｓ′がフェライトビーズ２００から出力されると考えられる。この信号Ｓ′は、図６の実線で示すように、約５（Ｖ）と約２（Ｖ）間を波打つように歪む波形であり、使い物にならない。
【００２０】
そこで、図５の（ｃ）に示すように、抵抗体２１０をフェライトビーズ２００の後段に実装したシミュレーションを行ったところ、リンギングが補正され、歪みの小さな信号Ｓ１がフェライトビーズ２００から出力された。
この信号Ｓ１の歪みの大きさは、抵抗体２１０の抵抗値によって変化する。そこで、抵抗体２１０の抵抗値を１２（Ω），１６（Ω）及び２２（Ω）にそれぞれ設定し、かかる場合の各波形ををシミュレーションしたところ、図６〜図８の一点鎖線，破線及び二点鎖線で示すような結果を得た。
【００２１】
図６の一点鎖線で示す信号Ｓ１が、抵抗体２１０の抵抗値を１２（Ω）に設定した場合の信号波形であり、破線で示す信号Ｓ２が、抵抗体２１０の抵抗値を１６（Ω）に設定した場合の信号波形であり、二点鎖線で示す信号Ｓ３が、抵抗体２１０の抵抗値を２２（Ω）に設定した場合の信号波形である。これらの波形から明らかなように、抵抗体２１０の抵抗値を大きくする程、信号波形の歪みが小さくなるが、オーバーシュートを必ず有する。
信号の立ち上がり時の最大電圧がオーバーシュートであり、このオーバーシュートの許容電圧範囲は規格で定められており、３．５４５（Ｖ）〜２．９５５（Ｖ）である。
図７の一点鎖線で示すように、信号Ｓ１のオーバーシュートの電圧は規格を僅かに超えているが、破線で示す信号Ｓ２や二点鎖線で示す信号Ｓ３のオーバーシュート電圧は、規格内に納まっている。したがって、抵抗体２１０の抵抗値を１２（Ω）よりも大きく設定することで、抵抗体２１０から出力される信号のオーバーシュートの電圧を規格内に納めることができる。
【００２２】
しかし、図８に示すように、信号Ｓ２と信号Ｓ３とでは、波形の立ち上がり時間が異なる。つまり、抵抗体２１０の抵抗値を大きくするに従い、波形の立ち上がり時間が遅くなる。この立ち上がり時間も規格で定められており、正常な波形（ここでは、図６の実線で示すの矩形波Ｓ）の最大電圧（３．２５（Ｖ））の１０％（０．３２５（Ｖ））から９０％（２．９２５（Ｖ））に至るまでの時間が４．８（ｎｓｅｃ）以内でなければならない。
したがって、図８の破線で示すように、信号Ｓ２の立ち上がり時間は、３．５３５（ｎｓｅｃ）であり、規格内に納まっているが、二点鎖線で示すように、信号Ｓ３の立ち上がり時間は、４．８８８５（ｎｓｅｃ）であり、規格の立ち上がり時間を僅かに超えている。この結果、抵抗体２１０の抵抗値を２２（Ω）未満に設定することで、抵抗体２１０から出力される信号の立ち上がり時間を規格内に納めることができることが判る。
【００２３】
以上のシミュレーション結果から、抵抗体２１０の抵抗値を１２（Ω）より大きく且つ２２（Ω）未満に設定することで、オーバーシュート電圧と立ち上がり時間とが規格内の適正な波形の信号を出力させることができることが判明した。
【００２４】
ところで、抵抗体２１０の抵抗値やフェライトビーズ２００のリアクタンス値は、周波数によって変化する。そこで、上記シミュレーションでは、コンデンサ１０１とフェライトビーズ２００と抵抗体２１０との直列共振回路の共振周波数１２０ＭＨｚ（容量とインダクタンスにのみ依存）における抵抗体２１０の抵抗値を適用した。また、かかる周波数におけるリアクタンス値は、１２．２３３３６（Ω）であった。
図９は、シミュレーションで得た各種物理量の値を示す表図である。
図９において、「Ｒ値」が抵抗体２１０の抵抗値を示し、「Ｒ＋ｒ値」が抵抗体２１０の抵抗値とフェライトビーズ２００の内部抵抗値との和算値を示し、「Ｘ値」がフェライトビーズ２００のリアクタンス値を示し、「比（Ｘ／Ｒ＋ｒ）」が抵抗体２１０の抵抗値とフェライトビーズ２００の内部抵抗値との和算値に対するフェライトビーズ２００のリアクタンス値の比を示す。
上記したように、抵抗体２１０の抵抗値が１２（Ω）より大きく且つ２２（Ω）未満であるならば、規格内の適正な波形の信号を得ることができる。言い換えれば、図９に示すように、比（Ｘ／Ｒ＋ｒ）が０．５２より大きく０．９２未満になるように、Ｒ値を設定すれば、適正な波形の信号を得ることができる。
【００２５】
この実施例のノイズ除去フィルタ１も、シミュレーションの抵抗体２１０をフェライトビーズ２００内に内蔵させたものと同構造をなし、上記シミュレーションと同様の機能を奏することは明らかである。そこで、このノイズ除去フィルタ１においても、ノイズ除去フィルタ１のインピーダンスの抵抗成分に対するリアクタンス成分の比が０．５２より大きく０．９２未満になるように、抵抗体４の抵抗値を設定した。
ここで、インピーダンスの抵抗成分は、抵抗体４と２つの内部抵抗１０との和算値であり、リアクタンス成分は、コイル体３が有するインダクタンスや容量に基づく値である。
また、かかる抵抗値やリアクタンス値は、終端にコンデンサを備える機器の伝送ライン上に実装した際に構成されるコンデンサとの直列共振回路の共振周波数における値である。例えば、図５の伝送ライン１１０に実装した場合には、ノイズ除去フィルタ１とＣＣＤ１００のコンデンサ１０１とで構成される直列共振回路の共振周波数である。
【００２６】
また、上記シミュレーションでは、周波数１２０ＭＨｚにおける抵抗体２１０の抵抗値とフェライトビーズ２００の内部抵抗値との和算値に対するフェライトビーズ２００のリアクタンス値の比を０．５２より大きく０．９２未満にすることで、３０ＭＨｚの基本周波数で構成される矩形波の歪みの補正を確認した。そして、さらなるシミュレーションを行ったところ、比（Ｘ／Ｒ＋ｒ）を０．５２〜０．９２の範囲に設定することで、３０ＭＨｚだけでなく、１０ＭＨｚ以上４０ＭＨｚ以下の基本周波数で構成される信号波形の歪みも補正することができることを確認した。したがって、この実施例のノイズ除去フィルタ１は、１０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの基本周波数で構成される信号に対して使用することが好ましい。
【００２７】
次に、この実施例のノイズ除去フィルタ１が示す作用及び効果について説明する。
図１０は、この実施例のノイズ除去フィルタ１をＣＣＤ１００とＴＧ１２０との間の伝送ライン１１０上に実装した状態における等価回路図である。
図１０に示すように、ノイズ除去フィルタ１の外部電極５−１，５−２を伝送ライン１１０上に半田付けすることで、ノイズ除去フィルタ１が伝送ライン１１０上に介在し、ＣＣＤ１００のコンデンサ１０１と直列に接続した状態になる。
ノイズ除去フィルタ１は、１つの抵抗体４をコイル体３の中央部、即ち、コイル部３Ａ，３Ｂの間に直列に接続した構造になっているので、図１０に示すように、外部電極５−２側をＣＣＤ１００側に向けて伝送ライン１１０に実装しようが、逆に外部電極５−１側をＣＣＤ１００側に向けて伝送ライン１１０に実装しようが、ノイズ除去フィルタ１の動作特性に影響がない。つまり、この実施例のノイズ除去フィルタ１を用いることで、方向性を考慮することなく、伝送ライン１１０に実装することができる。
また、１つの抵抗体４をコイル体３に接続し、しかも、カーボンをフェライト層２４（図１参照）上にペーストするだけで、抵抗体４をフェライト層２４上に正確に形成することができるので、ノイズ除去フィルタ１の製造時における抵抗体４の抵抗値の誤差を極めて小さくすることができる。
そして、高周波ノイズがノイズ除去フィルタ１内に侵入すると、ノイズ除去フィルタ１が高インピーダンス化して、このノイズを除去する。
【００２８】
ところで、ノイズ除去フィルタ１を伝送ライン１１０上に実装すると、ノイズ除去フィルタ１とＣＣＤ１００のコンデンサ１０１とによる直列共振回路が構成される。そして、この回路の共振周波数で共振すると、ノイズ除去フィルタ１に入力された信号にリンギングが生じ、信号の波形が大きく歪むおそれがある。しかしながら、この実施例のノイズ除去フィルタ１では、この共振周波数におけるノイズ除去フィルタ１の抵抗成分に対するリアクタンス成分の比が０．５２より大きく０．９２未満になるように、抵抗体４の抵抗値を設定してあるので、入力された信号に対するリンギングが抑制され、しかも、信号のオーバシュート電圧と立ち上がり時間とが規格内に納められる。この結果、波形の歪みが非常に少ない信号をノイズ除去フィルタ１から出力させることができる。
【００２９】
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、ノイズ除去フィルタ１をＣＣＤ１００とＴＧ１２０との間の伝送ライン１１０上に実装した例を示したが、ＣＣＤだけでなく、終端にコンデンサを有したあらゆる機器の伝送ラインに実装することで、伝送ライン上の信号に生じる波形歪みを補正することができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１実施例に係るノイズ除去フィルタを示す分解斜視図である。
【図２】図１のノイズ除去フィルタの内部を透視して示す斜視図である。
【図３】図２の矢視Ａ−Ａ断面である。
【図４】図１のノイズ除去フィルタの等価回路図である。
【図５】ＣＣＤからＴＧへ伝送される信号の波形を説明するための概略図である。
【図６】各種波形を示すシミュレーション線図である。
【図７】各波形の最大電圧を示すシミュレーション線図である。
【図８】各波形の立ち上がり時間を示すシミュレーション線図である。
【図９】シミュレーションで得た各種物理量の値を示す表図である。
【図１０】第１実施例のノイズ除去フィルタをＣＣＤとＴＧとの間の伝送ライン上に実装した状態における等価回路図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…ノイズ除去フィルタ、  ２…フェライト体、  ３…コイル体、  ３Ａ，３Ｂ…コイル部、  ４…抵抗体、  ４ａ…右端部、  ４ｂ…左端部、  ５−１，５−２…外部電極、  １０…内部抵抗、  ２１〜２８…フェライト層、  ２２ａ〜２７ａ…スルーホール、  ３１〜３３，３１′〜３３′…導体パターン、  ３１ａ〜３３ａ，３１ａ′〜３３ａ′，３１ｂ〜３３ｂ，３１ｂ′〜３３ｂ′…端部、  １００…ＣＣＤ、  １０１…コンデンサ、  １１０…伝送ライン、  １２０…ＴＧ、  ２００…フェライトビーズ、  ２１０…抵抗体、  Ｓ，Ｓ′，Ｓ１〜Ｓ３…信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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