(57)【要約】【課題】複数の高周波信号を取り扱って相互変調を起こさない高周波信号用トランスを提供すること。【解決手段】少なくとも一つの巻線穴を有し横断面形状がリング状をなす筒型フェライトコアを、複数個軸方向に沿って配列したコアＦと、前記コアにおける各筒型フェライトの巻線穴に巻装された巻線と、をそなえた高周波信号用トランス。【選択図】  図６
2004193153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの巻線穴を有し横断面形状がリング状をなす筒型フェライトコアを、複数個軸方向に沿って配列したコアと、
前記コアにおける各筒型フェライトの巻線穴に巻装された巻線と、
をそなえた高周波信号用トランス。
【請求項２】
請求項１記載の高周波信号用トランスにおいて、
前記フェライトコアは、複数の巻線穴を有する高周波信号用トランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＡＴＶ等の高周波信号回路に用いられる高周波信号用トランスに係り、とくに周波数の異なる２以上の信号を取り扱うトランスで生じる相互変調歪への対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、放送の多チャンネル化およびＣＡＴＶインターネットの普及により、伝送機器は周波数の異なる２以上の信号を取り扱うことが増えている。伝送機器は、入出力間に非直線性があると、高調波歪が発生する。そして、異周波数の２以上の信号を取り扱うときに入出力間に非直線性があると、それら信号が相互に影響し合って相互変調歪と呼ばれる現象を生じ、伝送路の品質を低下させる。
【０００３】
２波入力時の相互変調歪では、図１２（ａ）に示すように、２倍波、３倍波の高調波歪が発生すると、２次の相互変調（ｆ１＋ｆ２）および（ｆ２−ｆ１）、３次の相互変調２×ｆ１＋ｆ２、ｆ１＋２×ｆ２およびその他多くの相互変調歪が発生する。図１２（ｂ）は、この相互変調歪の発生の様子につき段階を追って示したものである。
【０００４】
この相互変調歪に関して、ＣＡＴＶで起きている現象としては、図１３に示すように、例えば６ＭＨｚ間隔で並ぶ９つの搬送波ｆ０１〜ｆ０９があると、それらの信号から２次の相互変調歪によって８つの相互変調歪波（ｆ０２−ｆ０１）、（ｆ０３−ｆ０２）、（ｆ０４−ｆ０３）、…が生じ、これらが同一線路を伝送するインターネット信号と周波数が重なると干渉を起こし、伝送障害を生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、相互変調の現象の発生は広く認識されていながら、その原因究明はさほど進んでいないのが実情であり、その結果、相互変調歪への有効な対策は未だ見出されていない。
【０００６】
本発明の発明者は、まず伝送機器を構成する要素別に相互変調の原因を追及した上で、原因は高周波信号用トランスにあるとの知見を得、高周波信号用トランスに関していかなる対策が可能かを検討し、本発明に到達した。
【０００７】
本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、複数の高周波信号を取り扱って相互変調を起こさない高周波信号用トランスを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明では、
少なくとも一つの巻線穴を有し横断面形状がリング状をなす筒型フェライトコアを、複数個軸方向に沿って配列したコアと、
前記コアにおける各筒型フェライトの巻線穴に巻装された巻線と、
をそなえた高周波信号用トランス、
を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（発明の基礎をなす知見１）
図１は、本発明をなすに到った知見事実を示す説明図である。この知見は、高周波信号用トランスが電磁作用を基礎として成立する機器であることから、磁気作用が相互変調歪の原因であるとの推測の下に、分配トランスＴｄに対して磁界を作用させたときに、相互変調歪が発生するか否かの判定を行って得たものである。
【００１０】
すなわち、図１では、円筒形フェライトコアに１ターンの中点引出し端子付き巻線を施して構成した分配トランスＴｄに永久磁石Ｍの磁界を作用させて、トランスにどのように影響するかを実験する様子を示したものである。
【００１１】
分配トランスＴｄは、まず、１つの巻線穴が軸方向中心位置に設けられた円筒形フェライトコアに巻線を巻線穴の一方から他方に向けて挿通し、フェライトコアの外周を通して再び巻線穴の一方から他方に挿通して１．５ターンの巻線を巻装する。そして、巻線のフェライトコアの外周にある中点を入力端子ＩＮとし、各端部を２つの出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２とする。
【００１２】
図１（ａ）では、この分配トランスＴｄに対して、永久磁石ＭによりフェライトコアＦ内の巻線に直交する方向に磁束φを通し、図１（ｂ）では、同巻線に平行な方向に磁束φを通す。そして、出力端子ＯＵＴ１に２波のＲＦ信号を印加して、入力端子ＩＮおよびもう一つの出力端子ＯＵＴ２に現れる相互変調（ＩＭ）歪を調べてみた。
【００１３】
この結果、図１（ａ）に示すように巻線に直交する方向に磁束φを通すとき、入力端子ＩＮおよびもう一つの出力端子ＯＵＴ２に現れる相互変調（ＩＭ）歪は最も大きかった。そして、図１（ｂ）に示すように巻線と平行方向に磁束φを通すとき、入力端子ＩＮおよびもう一つの出力端子ＯＵＴ２には相互変調（ＩＭ）歪が生じなかった。
【００１４】
図２（ａ），（ｂ）は、図１（ａ），（ｂ）に示したように、分配トランスＴｄに対して永久磁石Ｍにより直交する２方向の一つずつから磁束φを作用させたときの、歪の発生の様子を調べたものである。
【００１５】
この図２（ａ），（ｂ）の対比から分るように、フェライトコアＦに外部磁界を掛けることによる相互変調は、図２（ａ）に示すように２次歪のみが生じ、図２（ａ），（ｂ）に示すように３次歪は発生しない。
【００１６】
上述のように、図１および図２の実験結果から、分配トランスＴｄにおける相互変調歪は、アイソレーションに大きな影響が出るもので、入出力特性にはとくに影響しないことが分る。
【００１７】
図３は、ＣＡＴＶシステムにおける相互変調歪の測定装置の構成を示したもので、ＣＡＴＶ伝送路測定法として定着したものである。この装置構成では、マルチ信号源から７０−４５０ＭＨｚの周波数範囲で５７波を送出して分岐器および双方向増幅器を介して測定物に与え、その戻り波を増幅器および分岐器を介してスペクトラム・アナライザに与え、測定する。
【００１８】
図４（ａ），（ｂ）は、図１における実験を、信号の与え方を変えて入力端子ＩＮにＲＦ信号を印加したとき、両出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２に相互変調歪が生じるか否かを調べた測定結果である。
【００１９】
この図４に示す場合は、フェライトコアＦ内で高周波磁界が打ち消されるので、磁石の向きに拘わらず分配トランスＴｄでは相互変調歪が発生しない。
【００２０】
図５（ａ）は、従来の分配トランスの一例を示すもので、通常のフェライトコアを用いた分配トランスの構成を示す外観図であり、図５（ｂ）はその測定回路を示す図、図５（ｃ）はその相互変調特性の測定結果を示す特性図である。測定は、図３に示したＣＡＴＶ伝送路の測定法によって行った。
【００２１】
この図５（ａ）に示すように、円筒形で単一の巻線穴を有するフェライトコアＦに１．５ターンの巻線を施した分配トランスＴｄに、抵抗Ｒを直列接続した結線として測定する。この測定結果は、図５（ｃ）に示すように、相互変調歪電圧が直列抵抗０Ωで２８−４０ｄＢμＶであり、１００Ωで１４−２３ｄＢμＶであって、３００Ωで３−９ｄＢμＶである。
【００２２】
（知見１に基く実施例）
図６（ａ）は、図５（ａ）に示した従来の分配トランスと対比すべき本発明の一実施例としての分配トランスを示しており、コアは図５（ａ）に示したフェライトコアＦを軸方向の中間部で切断して２個のフェライトコアＦ１，Ｆ２からなる２分割型のものとしている。その測定結果は、図６（ｂ）に示すように、相互変調歪電圧が直列抵抗０Ωで１３−２６ｄＢμＶであり、１００Ωで３−９ｄＢμＶであって、３００Ωでは３−８ｄＢμＶである。
【００２３】
そして、図６（ｃ）の測定結果を図５（ｃ）のそれと比較すると、全体的に特性改善が現れているが、回路中に直列抵抗による損失があると、更に相互変調歪が抑制される。
【００２４】
（発明の基礎をなす知見２）
図７（ａ），（ｂ）は、通称眼鏡型コアと呼ばれる２つの巻線穴が平行に設けられ、横断面形状が楕円形の楕円筒型フェライトコアＦに、２つの巻線穴を利用し４ターンの巻線を巻装して整合トランスＴｍを構成し、図１、図２と同様の磁界を作用させる実験を行った様子を示している。整合トランスＴｍは、２つの巻線端を入力端子Ａおよびアース端子Ｂとし、中間タップＣを抵抗接地している。
【００２５】
この整合トランスＴｍについて、図１、図２におけるとは異なって、図７（ａ）に示すようにフェライトコアＦにある２つの巻線穴の中間に向けて巻線のループがなす面に直角方向に、および図７（ｂ）に示すようにフェライトコアＦ内にある２つの巻線穴を横断する方向に磁束φを通し、相互変調歪を測定した。
【００２６】
図７（ａ）では、フェライトコアＦにおける２つの巻線穴内にある各巻線に対して正対して置かれた永久磁石Ｍにより、２つの巻線穴内、外の巻線全体に磁束が鎖交するように磁界が作用する。そして、この磁界の作用のさせ方をしたとき、相互変調歪が最大となった。
【００２７】
また、図７（ｂ）におけるように、巻線と平行方向に磁束を通す測定では相互変調が生じない。
【００２８】
図８（ａ），（ｂ）は、図７（ａ），（ｂ）に示した整合トランスＴｍの構成およびその測定のための結線状態を示したものである。すなわち、整合トランスＴｍの巻線の一端を入力端子Ａ、他端をアース端子Ｂ、中間タップを抵抗Ｒで接地する出力端子Ｃとしている。
【００２９】
そして、図７（ａ），（ｂ）に示した構成の整合トランスＴｍにつき、図８（ａ），（ｂ）に示す結線、すなわち、機器の信号入力端子ＩＮからコンデンサを介して巻線の入力端子Ａに信号を印加したときに相互変調歪が生じるか否かを測定した。
【００３０】
この結果、図７（ａ）に示す磁界の作用のさせ方をしたとき、相互変調歪が最大になった。一方、図７（ｂ）に示す磁束の作用のさせ方をしたとき、相互変調歪は生じなかった。
【００３１】
図１ないし図８を用いて説明した知見から分るように、図１、図２および図４に示した分配トランスＴｄ、図７および図８に示した整合トランスＴｍは、何れも単一のフェライトコアを用いた構成であり、磁界の作用のさせ方によって相互変調歪が発現したり、消失したりする。
【００３２】
（知見２に基く実施例）
図９は、本発明のもう一つの実施例を示したもので、複数のフェライトコアＦ１，Ｆ２を用いて構成した整合トランスである。すなわち、図７（ａ）に示した整合トランスＴｍにおけるフェライトコアＦを、軸方向の中間部で切断して２分割型とし、フェライトコアＦ１，Ｆ２としたものである。
【００３３】
この結果、２つのフェライトコアＦ１，Ｆ２は、相互に磁気的影響を残しながら独立性を持ったコアを構成することとなった。
【００３４】
図１０は、図７（ａ）に示したフェライトコアＦと図９に示したフェライトコアＦ１，Ｆ２との磁気的挙動の相違点を示したものである。
【００３５】
まず図１０（ａ）に示す単一のフェライトコアＦの場合、外部から矢印で示すように下向きの磁束φが印加された後の状態を想定する。この場合、この印加磁界φが除かれると残留磁界φｏがループで図示されるように生じ、この残留磁界とともに反磁界φｒが、フェライトコアＦの中央に図示するように生じる。そして、コア内部の直流磁束としては、（残留磁束φｏ−反磁界φｒ）となり、一般に反磁界φｒは小さいので、直流磁束により歪が発生する。
【００３６】
これに対して、図１０（ｂ）に示す２分割型フェライトコアＦ１，Ｆ２では、他方のコアによる残留磁束φｏが形成するループ磁束が反磁界φｒと同じ向きになる。換言すれば、残留磁束φｏ同士が相互作用し合って互いに打ち消す状況にあると考えられる。
【００３７】
そして、コア内部の直流磁束は見かけ上大幅に減少し、残留磁束による相互変調が起きることはなくなる。
【００３８】
図１１は、本発明に係るトランスの他の構成例を示したものである。この例では、いわゆる４つ穴コアを用いて高周波トランスを構成している。
【００３９】
（変形例）
上記実施例では、分配トランスおよび整合トランスにつき、本発明を適用した例を示したが、フェライトコアを用いた高周波信号用トランスであって単一のコアを用いているものについては、本発明を適用することができる。
【００４０】
また、上記実施例では、２個のコアを用いているが、これを３個以上にすることもできる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は上述のように、巻線穴を有し横断面形状がリング状をなす筒型フェライトコアを複数個軸方向に沿って配列したコアに巻線を巻装してなる高周波信号用トランスを構成したため、コア内の磁気作用が改善されて相互変調歪が大幅に改善された高周波信号用トランスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ），（ｂ）は、本発明をなすについてのフェライトコア分配トランスの相互変調歪に関する基礎的知見の説明図。
【図２】図２（ａ），（ｂ）は、本発明をなすについてのフェライトコア分配トランスにおける２波入力方式の相互変調歪の測定結果を示す図。
【図３】ＣＡＴＶシステムの相互変調歪を測定するための測定方式を示す図。
【図４】図４（ａ），（ｂ）は、図１における実験を、信号の与え方を変えて調べた測定結果を示す説明図。
【図５】図５（ａ）は通常の単一の円筒状コアを用いた分配トランスの構成を示す外観図、図５（ｂ）はその相互変調歪の測定回路を示す図、図５（ｃ）はその測定結果を示す図。
【図６】図６（ａ）は本発明に係る２分割型円筒状コアを用いた分配トランスの構成を示す外観図、図６（ｂ）はその相互変調歪の測定回路を示す図、図６（ｃ）はその測定結果を示す図。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、通常の眼鏡型コアを用いた整合トランスの相互変調歪に関する基礎的知見の説明図。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、図７（ａ），（ｂ）に示した整合トランスＴｍの構成およびその測定のための結線状態を示した説明図。
【図９】本発明に係る２分割型の眼鏡型コアを用いた整合トランスの外観図。
【図１０】図７（ａ）に示したフェライトコアＦと図９に示したフェライトコアＦ１，Ｆ２との磁気的挙動の相違点を示した説明図。
【図１１】本発明に係る２分割型４つ穴コアを用いたトランスの外観を示す図。
【図１２】一般的な高周波機器で生じる２次および３次の相互変調歪の説明図。
【図１３】ＣＡＴＶで起きる２次の相互変調歪の説明図。
【符号の説明】
Ｆ  フェライトコア、
Ｍ  永久磁石、
Ｔｄ  分配トランス
Ｔｍ  整合トランス、
ＩＮ  入力端子、
ＯＵＴ  出力端子
Ｒ  抵抗
φ  磁束
【図１】
2004193153.tif 000003
【図２】
2004193153.tif 000004
【図３】
2004193153.tif 000005
【図４】
2004193153.tif 000006
【図５】
2004193153.tif 000007
【図６】
2004193153.tif 000008
【図７】
2004193153.tif 000009
【図８】
2004193153.tif 000010
【図９】
2004193153.tif 000011
【図１０】
2004193153.tif 000012
【図１１】
2004193153.tif 000013
【図１２】
2004193153.tif 000014
【図１３】
2004193153.tif 000015