(57)【要約】  【課題】ＧＨｚ帯域で使用する５０Ω特性インピーダンス高周波コネクタにおいて、ミニタイプ化と大幅なコストダウンを図る。  【解決手段】本発明の高周波コネクタ２０はミニピン２１、レセプタクル３０およびシールドケーブル３２を具備し、ミニピン２１は開口側内周壁面２２に沿って弾性導電部材２２を収容配置した金属ケース体２４の外部導体２５と、この金属ケース体の中央に貫通配置され一端にピンプラグ２６を有する中心導体２７と、外部導体および中心導体を相互に絶縁固定する絶縁部材２８と、絶縁用スペーサ２９とにより構成し、絶縁部材２８とスペーサ２９に誘電率３．５以上の絶縁物質を使用して５０Ω特性インピーダンスの整合特性を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口側内周壁面に沿って弾性導電材を収容配置した金属ケース体からなる外部導体と、この外部導体の中央に貫通配置され、一端にプラグまたはジャックを有する中心導体と、前記中心導体および外部導体を相互に固定する誘電率３．５以上の絶縁部材と、前記中心導体の他端に接続される芯線および前記金属ケース体の底面側に接続される外皮シールド線を有するシールドケーブルとを具備し、高周波信号の整合特性を５０Ω特性インピーダンスとした高周波コネクタ。
【請求項２】
前記絶縁部材はＰＰＳ、エポキシ、ポリエステル、フェノール等の樹脂にガラス繊維等の繊維状強化材と無機物質フィラーの強化コンパウンドからなることを特徴とする請求項１に記載の高周波コネクタ。
【請求項３】
前記高周波信号は使用周波数帯域がＧＨｚ帯高周波信号であり、前記絶縁部材の誘電率により誘電損を小さくして電気的性能の高周波特性を向上させつつ組立を簡素化したことを特徴とする請求項１および２に記載の高周波コネクタ。
【請求項４】
前記シールドケーブルが前記中心導体と同一方向のストレート状に延び、前記芯線が前記中心導体の他端部ではんだ接続すると共に前記外皮シールド線が前記金属ケース体の底面を通して機械的電気的に結合することを特徴とする請求項３に記載したミニタイプ高周波用ネクタ。
【請求項５】
前記シールドケーブルは前記中心導体と直交方向に延び、前記芯線は前記中心導体の他端部ではんだ接続し、前記外皮シールドは前記金属ケースの底面側側壁を通して機械的電気的に結合したことを特徴とする請求項３に記載した高周波コネクタ。
【請求項６】
前記金属ケース体はプレスおよび絞り加工とはんだ付け作業により構成され、前記開口側にレセプタクルを形成しており、前記金属ケース体のレセプタクル内周面に沿って前記弾性導電材を配置固定すると共に前記外部導体、前記中心導体および前記絶縁部材の３者を一体的に固着することを特徴とする請求項４または５に記載したミニタイプ用高周波コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用する周波数帯がＧＨｚ帯域の高周波信号を伝送結合する高周波コネクタ、特に、ミニタイプフォノプラグまたはジャック形態にして高周波特性で５０Ω特性インピーダンスを有する高周波コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＨＳ基地局の高周波機器で使用される高周波コネクタは、ＤＣから数ＧＨｚの周波数帯まで使用可能なＳＭＢタイプコネクタが使用されている。ＳＭＢタイプコネクタはジャックとプラグをワンタッチで着脱できるよう設計された小型コネクタで特性インピーダンス５０Ωで、ＭＩＬ−Ｃ−３９０１２に適合して広く利用されている。このコネクタは、たとえば、精密加工の黄銅部材に金またはニッケルメッキをした外部導体と、精密加工したベリリウム銅部材に金メッキした中心導体と、これら外部導体および中心導体を相互に固着するフッソ樹脂材等の絶縁部材から構成されている。通常、高周波コネクタはフレキシブルケーブル、パネル取付用ターミナル、プリント基板取付用ターミナルおよびアダプタ等のコンポーネント部品を利用して高周波信号の伝送に利用されている。
【０００３】
一方、オーディオ・ビデオ用では７５Ω特性インピーダンスで電気信号を結合するフォノジャックやプラグのコネクタもよく知られており、ワンタッチで電気信号を結合するコンポーネントとして使用されている。更には、ミニフォノジャックやミニフォノプラグまたミニピンコネクタとして知られているミニタイプも使用されている。こうしたコンポーネントに使用する絶縁部材は加工が容易な樹脂絶縁物が使用され、テフロン樹脂が多用されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年のＰＨＳの普及には部品のチップ化や集積技術が寄与する点が多々あり、そうした技術的また機能的向上に伴って一部の回路素子やコンポーネント部品では構造の簡素化や低コスト化が要請されている。たとえば、高周波技術分野のコンポーネントに対して要求性能は使用する材料の特性に依存することが多く、使用分野に応じた対応が要求されている。特に、多様化する樹脂絶縁物質の開発もあって、ＧＨｚ帯高周波信号の処理回路用コンポーネントでは使用する絶縁材で製品性能の向上や簡素化構造を図りコストパフォーマンスの改善が望まれている。一方では製品のコスト競争に打ち勝つためには、1桁程度の大幅なコストダウンのできるコンポーネントが期待され、材料選択と共に組立加工作業の簡略化が切望されている。
【０００５】
したがって、本発明の目的は上述する要請に対応して提案されたものであり、高周波帯域で使用するコンポーネントに関し、絶縁部材の選択と組立加工手段の改善により低コスト化を図るミニタイプの新規な高周波コネクタの提供にある。特に、ＧＨｚ帯域の高周波コネクタにおける所定の５０Ω特性インピーダンスを保ちつつ構造的に簡素化と共に絶縁部材の選定に着目した新規で改良された高周波コネクタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、弾性導電材を金属ケース体の開口側の内周壁面に沿って収容配置した外部導体と、金属ケース体の中央位置に配置した中心導体と、中心導体および外部導体を相互に絶縁して固定する誘電率３．５以上の絶縁部材と、中心導体および外部導体に接続されるシールドケーブルとを具備し、５０Ω特性インピーダンスの整合特性で高周波信号を伝送する高周波コネクタが提供される。本発明の特徴とする誘電率３．５以上の絶縁部材にはポニフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、エポキシ、ポリエステル、フェノール等の樹脂にガラス繊維等の繊維状強化材と無機物質フィラーで強化したコンパウンドが使用される。ここで、高周波信号の使用周波数帯域はＧＨｚ帯であり、絶縁部材の高誘電率により誘電損を小さくして電気的性能の高周波特性を改善向上させると共に簡素化構造と簡素化した組立作業により低コスト化を図った高周波コネクタを開示する。なお、接続用シールドケーブルは外部導体に接続する外皮シールド線の外部被覆部材および中心導体に接続する芯線のリード部材とを絶縁材で介在したものであり、高周波信号を伝送する高周波コネクタコンポーネントを構成するプラグまたはジャックである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の高周波コネクタは絶縁部材に誘電率３．５以上の高誘電率物質を使用することでミニタイプであっても高周波特性を低下させることもなく、実用上ＶＳＷＲ特性の改善が図られると共に、製作上では金属ケース体の板金プレスや絞り加工およびシールドケーブルとのはんだ付け作業などで従来のＳＭＢタイプコネクタと比べて大幅に簡素化が図られ、所定の機械的強度と高周波特性を維持しつつコストダウンを図るなどコストパフォーマンスの良好な高周波用コンポーネントを提供する。また、４〜６ＧＨｚの使用周波数帯域でＶＳＷＲや挿入損失での高周波特性の改善が発揮されるなど電気的特性の向上も期待され工業的価値が高く、実用的効果が大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の高周波コネクタは、金属ケース体の開口側内周壁面に沿って弾性導電部材を収容配置した外部導体と、この金属ケース体の中央位置に貫通して配置される中心導体と、これら中心導体と外部導体を相互に絶縁して固定する絶縁部材と、中心導体および外部導体と電気的に接続するシールドケーブルとを具備し、シールドケーブルは外部導体に電気的に接続のシールド外皮部材および中心導体に電気的に接続の芯線リード部材を有しており、絶縁部材は誘電率３．５以上の絶縁物質コンパウンドで構成されて５０Ω特性インピーダンスの高周波コネクタとして高周波信号を伝送する。本発明者の知見によれば、外部導体と中心導体とを電気的に絶縁しつつ両者を強固に結合する絶縁部材はＰＰＳ（ポニフェニレンサルファイド）樹脂にガラス繊維等の繊維状強化材や無機物質フィラーで強化したコンパウンドからなる誘電率約４．０の絶縁物質が効果的であり、たとえば、市販されている絶縁部材としてガラス繊維強化靭性タイプコンパウンドがあり、その強化度合いはＰＰＳ樹脂に対してガラス繊維３０〜４０％となっている。そして、ＰＰＳ樹脂（非強化）とこれの強化したコンパウンドの物理的機械的電気的性質では比重がそれぞれ１．３４と１．６６、引張り強さが８０と１８０、圧縮強度が１２０と２００（単位ＭＰａ）、誘電率が３．５と４．０、誘電正接が０．００１と０．００２（条件１ＭＨＺ）など強化度合いに応じて機械的電気的性質の改善が示される。それゆえ、ガラス繊維強化のＰＰＳ樹脂の使用が高周波コネクタの絶縁物質として好ましいことが判明した。
【０００９】
本発明の高周波コネクタの実施態様で、シールドケーブルはその芯線のリード部材が一端部にプラグまたはジャックを有する中心導体と同一方向のストレート状に延び、中空状の中心導体の他端部で電気的にはんだ接続したストレートタイプおよび、ケーブルはその芯線のリード部材が一端部にプラグまたはジャックを有する中心導体と直交方向に延び、中空状の中心導体の他端部で電気的にはんだ接続したライトアングルタイプがある。なお、本発明の高周波コネクタはプラグおよびジャックの組合せで使用されるものであり、本発明では中心導体の先端接続部分がプラグとジャックに共通に適用される。また、シールドケーブルはシールド外皮部材のシールド線の外表面に熱収縮チューブを被覆してフレキシブルタイプとすることもできる。
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明に係る実施例について図面を参照して詳述する。図１および図２は本発明のストレート状Ｉ型高周波コネクタおよびそのミニピン部分を示す。この高周波コネクタ１０はミニピン１１と機器取付用具のレセプタクル３０を有し、両者をシールドケーブル３２の両端部に接続して構成される。ミニピン１１は開口側の内周壁面１２に沿って弾性導電部材１３を収容配置した金属ケース体１４からなる外部導体１５と、金属ケース体１２の中央に貫通配置され一端にピンプラグ１６を有する中心導体１７と、外部導体および中心導体を相互に絶縁固定する絶縁部材１８により構成される。また、シールドケーブル３２は中心導体１７の他端に接続される芯線３３および外部導体１５の金属ケース体１４の底面終端側と接続する外皮シールド線３４とを具備する。ここで本発明の特徴は絶縁部材１８が誘電率３．５〜４．０のＰＰＳ（ポニフェニレンサルファイド）樹脂にガラス繊維等の繊維状強化材と無機物質フィラーで強化したコンパウンドからなり、高周波信号の整合特性を５０Ω特性インピーダンスとしたミニタイプの高周波コネクタを構成する。また、金属ケース体１４は比較的安価な金属メッキ板材の板金とかしめ加工により絶縁部材１８を所定位置に強固に固着させている。なお、シールドケーブル３２は中心の芯線３３とシールド線３４および両者を互い絶縁する絶縁被覆体３５に加えてシールド線３４を被覆する熱収縮チューブ４０の保護被覆体により構成されている。熱収縮チューブ４０の被覆体は外界からの電気的機械的な衝撃や接触による損傷に対して保護されるほか曲げ加工の形状維持に役立てられる。このようにして５０Ω特性インピーダンスの整合を得た高周波コネクタは簡素化された構造により作業工数を減らし部品点数を削減して安価な製品が提供できる。加えて、その高周波特性図は後述するようにＶＳＷＲ特性曲線で顕著な改善が図られた。さらに、ミニピン１１の製造工程における金属板の板金プレスや絞り加工およびミニピンとケーブルの接続はんだなどの作業工程が容易となりローコスト高周波コネクタの提供に寄与することができる。
【実施例２】
【００１１】
本発明に係る別の実施例であるライトアングルＬ型高周波コネクタ２０を図３ないし図５に示す。このＬ型高周波コネクタ２０ではミニピン２１がシールドケーブル３２に関して直交方向に取り付けられるがそれ以外はＩ型高周波コネクタ１０と同様であり、同一部分は同じ符号を付し説明を省略する。また、例えば、図４（ａ）正面図および（ｂ）側面図に示されるように、Ｌ型高周波コネクタ２０ではミニピン２１とレセプタクル３０の取付け位置に応じてシールドケーブル３２を略直角に２回曲げるなどで、機器への取付け方向に応して自在に変更して取り付けることができる。図５に示すように、高周波コネクタ２０のミニピン２１は開口側内周壁面２１に沿って弾性導電部材２３を収容配置した金属ケース体２４からなる外部導体２５と、金属ケース体２４の中央に貫通配置され一端にピンプラグ２６を有する中心導体２７と、外部導体および中心導体を相互に絶縁固定する絶縁部材２８と、中心導体と外部導体に接続されるシールドケーブル３２により構成される。ここでミニプラグ２１は、図５に示すように、シールドケーブル３２の芯線３３が略直角に屈曲する部分で中心導体２７とはんだ付けされるが、金属ケース体２３内にははんだ付けされる部分の位置ずれや外部導体２５との接触防止のために絶縁スペーサ２９が付設される。絶縁部材２８およびスペーサ２９は本発明の特徴とする絶縁物質、たとえば誘電率３．５〜４．０のポニフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂にガラス繊維等の繊維状強化材や無機物質フィラーで強化したコンパウンドが使用され、高周波信号の整合特性を５０Ω特性インピーダンスとしたミニタイプ高周波コネクタとする。なお、シールドケーブル３２は中心導体２７の他端に接続される芯線３３および外部導体２５の金属ケース体２４の底面側で接続される外皮シールド線３４とを具備し、その芯線３３の一端は金属ケース体２４の内部で中心導体２７にはんだ付けして接続され、シールド線３４は金属ケース体２４の導入口で同様に電気的に接続される。ここで金属ケース体２４は比較的安価な金属メッキ板材の板金とかしめ加工により用意され、絶縁部材２８およびスペーサ２９を所定位置に配置した状態で互いに強固に固着させている。さらにシールドケーブル３２は中心の芯線３３とシールド線３４の両者を互い絶縁する絶縁被覆体３５に加えて透明な熱収縮チューブ４０の保護被覆体によりカバーして構成される。熱収縮チューブ４０の被覆体は外界からの電気的機械的な衝撃や接触による損傷に対して保護されるほか曲げ加工の形状維持に役立てられる。このようにして製作される５０Ω特性インピーダンスの整合を得た高周波コネクタは、その高周波特性において後述するＶＳＷＲ特性曲線で顕著な改善が図られる。特に、ミニピン２１の製造工程の加工処理は金属板の板金プレスや絞り作業やはんだ作業などで簡単かつ容易な作業により実施できるのでローコストの高周波コネクタを提供することで有効である。
【００１２】
上述する実施例の各高周波コネクタは、その高周波帯域のＶＳＷＲ特性を図６および図７に示す。すなわち、高周波特性におけるＶＳＷＲ特性が本発明に係るガラスエポキシを絶縁材に使用した細い線で示す特性曲線と従来のＳＭＢタイプで使用されるふっ素樹脂を絶縁材に使用した太い線で示す特性曲線とを比較して表示する。ここで図６はストレートタイプのＩ型高周波コネクタの特性で曲線に示すマーカーでの値は１ＧＨｚで１．０８２７、３ＧＨｚで１．２５０７、４ＧＨｚで１．３６６７および５ＧＨｚで１．３７８５であった。一方、図７はライトアングルタイプのＬ型高周波コネクタの特性で曲線中に示すマーカーでの値は１ＧＨｚで１．０９６４、３ＧＨｚで１．２５３７、４ＧＨｚで１．４１９２および５ＧＨｚで１．４６３３であった。この特性値からそれぞれのタイプのミニピン１１、２１はその絶縁部材として使用した絶縁物質によってその特性曲線が明らかに相違することが判明した。本発明は絶縁部材に誘電率３．５以上の誘電体物質を選択しており、汎用の絶縁物質であるふっ素系樹脂の誘電率約３．０とは相違する。具体的に本発明の場合は誘電率４．０のガラス強化エポキシ樹脂であり、１〜５ＧＨｚの周波数帯域でのＶＳＷＲ特性で明かな改善が認められた。したがって、この使用帯域で特に好適なローコスト・ミニタイプの高周波コネクタが提供される。なお、ストレートＩ型とライトアングルＬ型との構造上の違いによる差異はあっても、基本的に金属ケース体内部に収容される絶縁部材が誘電率約４．０のＰＰＳ樹脂をガラス繊維で強化したコンパウンドの使用が有意義であることも確認した。
【００１３】
本発明の特徴は、ミニプラグに使用する絶縁部材１８、２８およびスペーサ２９の電気的特性の誘電率εが３．５以上を有する絶縁物質を使用することであり、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂をガラス繊維で強化したガラス繊維強化靭性タイプコンパウンドを使用し、誘電率が４．０であり機械的強度も改善されている。なお、コンパウンドにはガラス繊維以外にも無機質フィラーの充填で強化され、物理的、機械的および電気的性質の改善が図られる。なお、ＰＰＳは結晶性の耐熱性ポリマーであり、樹脂は約２８０℃の高い融点を持ち優れた耐薬品性と共に難燃性を有するが。また、誘電率３．５以上の電気絶縁材としてはエポキシ樹脂もガラス繊維などで強化されたてガラスエポキシコンパウンドとして利用できることが判明しており、こうした高誘電率物質は誘電損失にも有利となり、高周波特性の改善に役立つものである。
【００１４】
図６および図７は、それぞれ誘電率４の絶縁部材を使用した高周波コネクタおよび従来のＳＭＢタイプ高周波コネクタの高周波特性を細い線と太い線で対比して示すＶＳＷＲ特性図であるが、これらの高周波特性図から明らかなように、電圧定在波（ＶＳＷＲ）および挿入損失特性で本発明のミニピンタイプの高周波コネクタは、従来周知のＳＭＢタイプ高周波コネクタと対比しても高周波特性で遜色がない。加えて、取付構造が異なる場合のストレートとライトアングルの異形状についても特性面から実用化でき、それによって高周波コネクタで大幅なコストダウンを実現した。例えば、ローコスト化に関して、この分野で１桁近いコストダウンが期待されるなど商業的価値を高め、安価な高周波コネクタを提供することができる。    
【産業上の利用可能性】
【００１５】
ＰＨＳ基地局等の高周波機器で使用される高周波コネクタとして、ＤＣから数ＧＨｚの周波数帯まで、特にＧＨｚ帯域の高周波信号を伝送結合するローコスト化のミニタイプ高周波コネクタとして利用される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る実施例であるストレートＩ型高周波コネクタの正面図である。
【図２】同じく図１に示すＩ型高周波コネクタのミニプラグの部分拡大断面図である。
【図３】同じく別の実施例であるライトアングルＬ型高周波コネクタの正面図である。
【図４】同じく図３の高周波コネクタを取付けた正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図５】同じく図３に示すＬ型高周波コネクタのミニプラグの部分拡大断面図である。
【図６】同じく図１および図２に示すＩ型高周波コネクタの特性曲線図である。
【図７】同じく図３ないし図５に示すＬ型高周波コネクタの特性曲線図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０，２０；高周波コネクタ、  １１，２１；ミニプラグ、  １２、２２；内周壁面、
１３，２３；弾性導電部材、  １４、２４；金属ケース体、  １５、２５；外部導体、  
１６，２６；ピンプラグ、  １７，２７；中心導体、  １８，２８；絶縁部材、
２９；絶縁スペーサ、  ３０；レセプタクル、  ３２；シールドケーブル、  
３３；芯線、  ３４；シールド線、  ３５：絶縁被覆体、  ４０；熱収縮チューブ
【図１】
2005235534.tif 000003
【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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