(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を送信部と受信部間で伝送するための伝送線路とリターン電流を通すためのグランドとを有する電子回路を備え、上記グランドの形状が上記受信部と上記送信部の間で変化する回路基板において、上記電子回路が差動信号回路であり、上記グランドのうち、上記グランドの形状が変化し且つこの形状変化に起因してノイズが発生する形状変化部位から上記受信部側へ偏倚する位置にＥＭＩ除去フィルタを実装し、上記ＥＭＩ除去フィルタを、少なくとも上記差動信号回路の差動信号が伝送される対となる２つの伝送線路に接続したことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
上記伝送線路は、ケーブルとの接続部を含むことを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
上記電子回路が差動信号回路であり、上記ＥＭＩ除去フィルタとして、上記差動信号回路の差動信号が伝送される各伝送線路と上記グランドにトリファイラコイルを接続したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
上記ＥＭＩ除去フィルタが接続される上記グランドの幅を、上記ＥＭＩ除去フィルタのランド部の幅と同一にしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の回路基板。
【請求項５】
上記ＥＭＩ除去フィルタが実装される上記グランドの幅を、上記ＥＭＩ除去フィルタのランド部の幅に合わせて徐々に変化させたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路からのリターン電流が通り、形状が一定でなく変化するグランドを含む回路基板に関し、更に詳しくは、グランド形状の変化に起因して発生するコモンモードノイズを除去するＥＭＩ除去フィルタを有する回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回路基板は、例えば図６の（ａ）、（ｂ）に示すように、誘電体基板（図示せず）の一方の主面（上面）に形成された伝送線路１と、誘電体基板に実装されて伝送線路１の両端部にそれぞれ接続された送信部２及び受信部３と、受信部３からのリターン電流が通るように誘電体基板の他方の主面（下面）に形成されたグランド４とを有する電子回路を備えている。高周波電子回路の場合には、高周波信号を送信する送信部２においてノイズが発生し易く、送信部２で発生したノイズは、送信部２からの高周波信号と重畳して伝送線路１を介して受信部３に伝送され、あるいは伝送線路１をアンテナとしてノイズが空間に放射されて、電磁障害を発生する。そのため、伝送線路１にＥＭＩ除去フィルタ５を設け、ＥＭＩ除去フィルタ５によってノイズを除去している。ＥＭＩ除去フィルタ５は、非特許文献１に記載のように、一般的に受信部３の直後に設けられ、ノイズの高周波信号への重畳や空間への放射を抑制している。【０００３】
図６の（ａ）、（ｂ）に示す電子回路は差動信号回路として構成されている。差動信号回路では、送信部２と受信部３を結ぶ伝送線路１は２本の伝送線路１Ａ、１Ｂから構成されている。２本の伝送線路１Ａ、１Ｂを通るそれぞれの高周波信号はそれぞれ逆位相で同一レベルの信号として伝送される。しかし、２本の伝送線路１Ａ、１Ｂはそれぞれのインピーダンスのバラツキ等でそれぞれの高周波信号間の平衡が崩れ、コモンモードノイズを発生する。そのため、送信部２の直後にＥＭＩ除去フィルタとして例えばコモンモードチョークコイル５が設けられている。【０００４】
【非特許文献１】「エミフィルによるノイズ対策  デジタル機器編」(p2〜p21)                    株式会社村田製作所発行のノイズ対策アプリケーション資料
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、回路基板において、例えば図６の（ａ）に示すようにグランド４の形状が一定でなく、グランド１４の形状がリターン電流の通る途中で狭い線路部４Ａから広い拡幅部４Ｂへと急激に変化すると、この形状変化部位（線路部４Ａと拡幅部４Ｂの境界）がコモンモードノイズの発生源６（図６の（ｂ）参照）になるため、従来のように送信部２の直後の拡幅部４Ｂ内に相当する位置にＥＭＩ除去フィルタ５を設けても、グランド４の形状変化に起因するコモンモードノイズがＥＭＩ除去フィルタ５より受信部３側で発生するため、ＥＭＩ除去フィルタ５によってコモンモードノイズを除去することが難しいという課題があった。特に、数１００ＭＨｚ以上の高周波信号になると、グランド形状の急激な変化によるコモンモードノイズが発生し易くなる。尚、図６の（ｂ）ではグランド４の線路部４Ａは細線で、拡幅部４Ｂは太線で示してある。【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、差動信号を送信部と受信部間で伝送するための２つの伝送線路とリターン電流を通すためのグランドとを有する差動信号回路において、グランドの形状がリターン電流の通る途中（受信部と送信部の間）で変化する場合、その形状変化に起因して発生するノイズを確実に抑制することができる回路基板を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
また、本発明の請求項１に記載の回路基板は、信号を送信部と受信部間で伝送するための伝送線路とリターン電流を通すためのグランドとを有する電子回路を備え、上記グランドの形状が上記受信部と上記送信部の間で変化する回路基板において、上記電子回路が差動信号回路であり、上記グランドのうち、上記グランドの形状が変化し且つこの形状変化に起因してノイズが発生する形状変化部位から上記受信部側へ偏倚する位置にＥＭＩ除去フィルタを実装し、上記ＥＭＩ除去フィルタを、少なくとも上記差動信号回路の差動信号が伝送される対となる２つの伝送線路に接続したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の回路基板は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記伝送線路は、ケーブルとの接続部を含むことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載の回路基板は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記電子回路が差動信号回路であり、上記ＥＭＩ除去フィルタとして、上記差動信号回路の差動信号が伝送される各伝送線路と上記グランドにトリファイラコイルを接続したことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載の回路基板は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記ＥＭＩ除去フィルタが接続される上記グランドの幅を、上記ＥＭＩ除去フィルタのランド部の幅と同一にしたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項５に記載の回路基板は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記ＥＭＩ除去フィルタが実装される上記グランドの幅を、上記ＥＭＩ除去フィルタのランド部の幅に合わせて徐々に変化させたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、差動信号を送信部と受信部間で伝送するための２つの伝送線路とリターン電流を通すためのグランドとを有する差動信号回路において、グランドの形状がリターン電流の通る途中（受信部と送信部の間）で変化する場合、その形状変化に起因して発生するノイズを２つの伝送線路において確実に抑制することができる回路基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の回路基板の一実施形態を示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその回路図である。
【図２】ノイズの周波数、ノイズレベル及びＥＭＩ除去フィルタの取り付け位置の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の回路基板の他の実施形態を示す回路である。
【図４】図３に示すＥＭＩ除去フィルタが接続されるグランドを示す平面図で、（ａ）はその要部を拡大して示す図、（ｂ）は（ａ）とは別の形態を示す図である。
【図５】本発明の回路基板の更に他の実施形態を示す回路図である。
【図６】従来の回路基板の一例を示す図で、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１の（ａ）、（ｂ）に相当する図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０、１０Ａ、１０Ｂ    回路基板
１１    伝送線路
１４    グランド
１４Ａ  線路部
１４Ｂ  拡幅部
１５    コモンモードチョークコイル、トリファイラコイル（ＥＭＩ除去フィルタ）
１５１、１５２    コモンモードチョークコイル（ＥＭＩ除去フィルタ）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１〜図３に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。【００１８】
第１の実施形態
本実施形態の回路基板１０は、例えば図１の（ａ）に示すように、高周波信号を伝送するために誘電体基板（図示せず）の上面に形成された差動信号伝送線路１１と、差動信号伝送線路１１の両端部にそれぞれ接続して誘電体基板に実装された送信部１２及び受信部１３と、受信部１３側から送信部１２側へのリターン電流が通るように誘電体基板の下面に形成されたグランド１４と、を有する差動信号回路を備えている。【００１９】
本実施形態では図１の（ａ）、（ｂ）に示すように電子回路が差動信号回路として構成されているため、送信部１２と受信部１３を結ぶ差動信号伝送線路１１は、それぞれ高周波信号を伝送する２本の伝送線路１１Ａ、１１Ｂによって構成されている。また、グランド１４は、同図に示すように、受信部１３側から送信部１２側へ延びる幅の狭い線路部１４Ａと、送信部１２側で線路部１４Ａから急激に幅が広くなる拡幅部１４Ｂとで形成されている。図１の（ｂ）ではグランド１４の線路部１４Ａを細線で示し、拡幅部１４Ｂを太線で示してある。【００２０】
図１の（ａ）に示すようにグランド１４の形状が線路部１４Ａと拡幅部１４Ｂの間で急激に変化しているため、リターン電流が線路部１４Ａから拡幅部１４Ｂを通る時の電位の変化等により線路部１４Ａと拡幅部１４Ｂの境界においてコモンモードノイズが発生する。そこで、本実施形態では、ＥＭＩ除去フィルタとしてのコモンモードチョークコイル１５は、グランド１４の線路部１４Ａと拡幅部１４Ｂの境界から受信部１３側へ偏倚した位置において誘電体基板に実装されて差動信号伝送線路１１の各伝送線路１１Ａ、１１Ｂに接続されている。【００２１】
本実施形態では、コモンモードチョークコイル１５がグランド１４の線路部１４Ａと拡幅部１４Ｂの境界から受信部１３側へ偏倚した位置で差動信号伝送線路１１の各伝送線路１１Ａ、１１Ｂに接続されているため、グランド１４の形状変化に起因するコモンモードノイズは送信部１２とコモンモードチョークコイル１５の間で発生する。従って、グランド１４の形状変化に起因して発生するコモンモードノイズは送信部１２から送信される高周波差動信号に重畳してコモンモードチョークコイル１５を通るため、このコモンモードノイズは送信部１２の２つの差動信号間の平衡の崩れに起因するコモンモードノイズと一緒にコモンモードチョークコイル１５によって除去される。【００２２】
コモンモードチョークコイル１５が受信部１３側の近い位置に配置されているほど送信部１２からコモンモードチョークコイル１５までの差動信号伝送線路１１が長くなり、この部分の差動信号伝送線路１１がアンテナとして機能してコモンモードノイズを放射するため、コモンモードチョークコイル１５は線路部１４Ａ上でなるべく拡幅部１４Ｂに近い位置に配置することが好ましい。尚、図１の（ｂ）において破線で示した矢印はコモンモードノイズの伝送方向を示している。他の図においても同様である。【００２３】
コモンモードチョークコイル（ＥＭＩ除去フィルタ）１５をグランド１４の線路部１４Ａに設けた場合のノイズ抑制効果を実証するために、本実施形態ではグランド１４に対するコモンモードチョークコイルの実装位置を図２に示すように実装１、２、３のように変化させ、それぞれの回路基板１０において発生するノイズを電波暗室内で３ｍ法を用い測定し、その測定結果を図２に示した。実装１は図１に示すようにＥＭＩ除去フィルタ１５をグランド１４の線路部１４Ａに実装した本実施形態の測定結果を示し、実装２はグランドの線路部と拡幅部の境界にＥＭＩ除去フィルタを実装した場合の測定結果を示し、実装３は図６に示すように従来と同様にグランド４の拡幅部４Ｂ内で送信部２の直後にＥＭＩ除去フィルタ１５を実装した場合の測定結果を示している。【００２４】
図２に示す結果によれば、実装３（拡幅部４Ｂ内で送信部２の直後）ではＥＭＩ除去フィルタを実装しない場合と比較してノイズレベルを格段に抑制できるが、実装１（線路部１４Ａ）の場合には広い周波数帯域で実装３よりも更にノイズを抑制できることができ、また、実装２（線路部１４Ａと拡幅部１４Ｂの境界）よりもノイズを抑制できることが判った。つまり、実装２ではグランドの形状変化部（線路部１４Ａと拡幅部１４Ｂの境界部）で発生するノイズを十分に除去することができず、形状変化部から受信部１３側に離れている方がノイズ抑制効果の高いことが判った。【００２５】
以上説明したように本実施形態によれば、送信部１２から受信部１３へ高周波差動信号を伝送する伝送線路１１と、受信部１３から送信部１２へのリターン電流を通すためのグランド１４と、を有する差動信号回路の場合には、グランド１４の形状がリターン電流の通る方向の途中で急激に変化する部位（線路部１４Ａと拡幅部１４Ｂの境界）から高周波差動信号の伝送方向と同一方向であって受信部１３側に偏倚した位置でコモンモードチョークコイル１５を差動信号伝送線路１１に接続したため、グランド１４の形状変化に起因してコモンモードノイズが発生しても、このコモンモードノイズをコモンモードチョークコイル１５によって除去して、ノイズを抑制することができる。【００２６】
第２の実施形態
本実施形態の回路基板は、ＥＭＩ除去フィルタを異にする以外は第１の実施形態の回路基板１０と同様に構成されているため、本実施形態では第１の実施形態と同一または相当部分には同一符号を附して図３を参照しながら説明する。【００２７】
本実施形態の回路基板１０Ａは、図３に示すように、差動信号伝送線路１１、送信部１２、受信部１３、グランド１４及びＥＭＩ除去フィルタ１５を有する差動信号回路を備えている。そして、本実施形態では２個の第１、第２コモンモードチョークコイル１５１、１５２がＥＭＩ除去フィルタ１５として用いられている。第１、第２コモンモードチョークコイル１５１、１５２は、第１の実施形態と同様に、いずれもグランド１４の線路部１４Ａと拡幅部１４Ｂの境界から受信部１３側へ偏倚する位置において誘電体基板に実装されている。第１コモンモードチョークコイル１５１は差動信号伝送線路１１の一方の伝送線路１１Ａとグランド１４の線路部１４Ａに接続され、第２コモンモードチョークコイル１５２は、差動信号伝送線路１１の他方の伝送線路１１Ｂとグランド１４の線路部１４Ａに接続されている。【００２８】
本実施形態では、第１コモンモードチョークコイル１５１は、グランド１４の拡幅部１４Ｂから受信部１３寄りの線路部１４Ａにおいて差動信号伝送線路１１の一方の伝送線路１１Ａとグランド１４の線路部１４Ａにそれぞれ接続されているため、送信部１２から伝送線路１１Ａを伝送される差動信号と重畳するコモンモードノイズのみならず、グランド１４の形状変化に起因して発生するコモンモードノイズを伝送線路１１Ａとグランド１４の双方において除去することができる。また、第２コモンモードチョークコイル１５２は、グランド１４の拡幅部１４Ｂから受信部１３寄りの線路部１４Ａにおいて差動信号用線路１１の他方の伝送線路１１Ｂとグランド１４の線路部１４Ａに接続されているため、送信部１２から伝送線路１１Ｂを伝送される差動信号と重畳するコモンモードノイズのみならず、グランド１４の形状変化に起因して発生するコモンモードノイズを伝送線路１１Ｂとグランド１４の双方において除去することができる。【００２９】
また、本実施形態では、グランド１４の形状変化によるノイズの発生を抑制するために、第１、第２コモンモードチョークコイル１５１、１５２の各端子（図示せず）とグランド１４の線路部１４Ａとの接続構造は、いずれもグランド１４の線路部１４Ａに幅に応じて図４の（ａ）、（ｂ）に示すような工夫が施されている。即ち、図４の（ａ）に示す接続構造の場合には、グランド１４の線路部１４Ａの第１コモンモードチョークコイル１５１の各端子との接続部となるランド部１４Ｃは、線路部１４Ａと実質的に同一幅に形成されている。このようにランド部１４Ｃの幅が線路部１４Ａの幅と実質的に同一に形成されることにより、線路部１４Ａとランド部１４Ｃとの間での形状変化がなく、形状変化に起因する不要なノイズの発生を抑制することができる。【００３０】
グランド１４の線路部１４Ａの幅がランド部１４Ｃの幅より広い場合には、図４の（ｂ）に示すようにランド部１４Ｃの幅に合わせて線路部１４Ａの幅が徐々に狭くなるテーパ部１４Ｄをランド部１４Ｃとの接続部に設け、テーパ部１４Ｄの終端幅がランド部１４Ｃの幅と一致するようにしてある。ランド部１４Ｃの幅が線路部１４Ａの幅より狭くてもテーパ部１４Ｄによって線路部１４Ａからランド部１４Ｃに至る部分の急激な形状変化を抑制することができ、この部分に起因する不要なノイズを抑制することができる。また、線路部の幅がランド部の幅より狭い場合には、線路部からランド部に向けて幅が徐々に広くなるテーパ部をランド部との接続部に設ければ良い。【００３１】
本実施形態によれば、グランド１４の拡幅部１４Ｂから受信部１３寄りの線路部１４Ａにおいて、第１、第２コモンモードチョークコイル１５１の該当端子を差動信号伝送線路１１の各伝送線路１１Ａ、１１Ｂにそれぞれ個別に接続すると共に第１、第２コモンモードチョークコイル１５１、１５２の他の該当端子をグランド１４の各線路部１４Ａ、１４Ａにそれぞれ個別に接続したため、第１、第２コモンモードチョークコイル１５１、１５２によってグランド１４の形状変化に起因して発生するコモンモードノイズを差動信号伝送線路１１及びグランド１４の双方において確実に除去することができる。【００３２】
また、本実施形態によれば、グランド１４の線路部１４Ａの幅を、第１、第２コモンモードチョークコイル１５１、１５２の各端子を接続するランド部１４Ｃの幅と実質的に同一に形成したため、第１、第２コモンモードチョークコイル１５１、１５２の実装部において線路部１４Ａの幅が実質的に変化しないため、この部分でのコモンモードノイズの発生を抑制または防止することができる。また、グランド１４の線路部１４Ａの幅が第１、第２コモンモードチョークコイル１５１、１５２のランド部１４Ｃより幅が広い場合には、第１、第２コモンモードチョークコイル１５１、１５２のランド部１４Ｃの幅に合わせて線路部１４Ａの幅を徐々に狭くするテーパ部１４Ｄを設けたため、グランド１４の急激な形状変化を抑制してこの部分でのコモンモードノイズの発生を抑制または防止することができる。【００３３】
第３の実施形態
本実施形態の回路基板は、伝送線路及びＥＭＩ除去フィルタを異にする以外は第１、第２の実施形態の回路基板１０、１０Ａと同様に構成されているため、本実施形態では第１、２の実施形態と同一または相当部分には同一符号を附して図５を参照しながら説明する。【００３４】
本実施形態の回路基板１０Ｂは、図５に示すように、伝送線路１１、送信部１２、受信部１３、グランド１４及びＥＭＩ除去フィルタ１５を有する差動信号回路を備えている。そして、本実施形態では、ＥＭＩ除去フィルタ１５としてトリファイラコイル１５が用いられている。トリファイラコイル１５は、図５に示すように、３つのコイル、即ち第１、第２、第３コイル１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを内蔵している。このトリファイラコイル１５はグランド１４の線路部１４Ａと拡幅部１４Ｂの境界から受信部１３側へ偏倚する位置において誘電体基板に実装されている。【００３５】
即ち、トリファイラコイル１５は、第１コイル１５Ａが差動信号伝送線路１１の一方の伝送線路１１Ａに接続され、第２コイル１５Ｂが差動信号伝送線路１１の他方の伝送線路１１Ｂに接続され、第３コイル１５Ｃがグランド１４の線路部１４Ａに接続されている。従って、トリファイラコイル１５は、第２の実施形態における第１、第２コモンモードチョークコイル１５１、１５２と実質的に同様の機能を有している。また、第３コイル１５Ｃの端子とグランド１４との接続構造には第２の実施形態と同様の工夫が施されている。

【００３６】
本実施形態によれば、トリファイラコイル１５をグランド１４の線路部１４Ａと拡幅部１４Ｂの境界から受信部１３側へ偏倚する位置において差動信号伝送線路１１及び線路部１４Ａの双方に接続したため、トリファイラコイル１５が第２の実施形態における第１、第２コモンモードチョークコイル１５１、１５２と実質的に同様に機能して、回路基板１０Ｂにおいてグランド１４の形状変化に起因して発生するコモンモードノイズをトリファイラコイル１５によって確実に除去して抑制することができる他、第１、第２の実施形態と同様の作用効果を期することができる。【００３７】
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではない。上記各実施形態では、電子回路として差動信号伝送線路１１を有する差動信号回路を例に挙げて説明したが、差動信号回路以外で単線の伝送線路を有する電子回路にも本発明を適用することができる。この場合には、ＥＭＩ除去フィルタを伝送線路とグランドの双方に接続することによってグランドの形状変化に起因して発生するコモンモードノイズを除去して抑制することができる。【００３８】
また、上記各実施形態では、差動信号伝送線路１１を介して送信部１２から受信部１３へ高周波信号を送信する場合について説明したが、回路基板がケーブルとの接続部を有する場合にも本発明を適用することができる。即ち、回路基板にケーブルとの接続部があると、この接続部が回路基板における信号発生源となって受信部へ高周波信号を伝送するため、受信部からケーブルとの接続部へのリターン電流が通るグランドに形状変化部があると、この部分に起因するコモンモードノイズが発生する。従って、この場合にも上記各実施形態と同様の対策を講ずることによってグランドの形状変化に起因して発生するコモンモードノイズを除去して抑制することができる。【００３９】
また、上記各実施形態ではＥＭＩ除去フィルタとしてトリファイラコイルやコモンモードチョークコイルを例に挙げて説明したが、グランドの形状変化に基づいて発生するコモンモードノイズを除去することができるフィルタであれば、種々のタイプのフィルタを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、リターン電流が通るグランドの形状が一定でないグランドを有する回路基板に広く利用することができる。
【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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