(57)【要約】【課題】  高電力、高周波数で使用できる測定器保護用のヒューズ素子を提供する。【解決手段】  高誘電体基板1の裏面に接地導体を蒸着により設け、表面にストリップ導体2を蒸着により設ける。導体２の一端部は櫛形部2aとし、その複数の櫛歯21,22・・同士が所定間隔有して対向するように一対設け、いずれか一方の櫛形部2aを信号の入力側とし、他方を信号の出力側とする。櫛歯21,21間には抵抗R1を蒸着によって設け、櫛歯21に隣接する櫛歯22,22間にはキャパシタC1を、櫛歯を更に細分化して組み合わせる等の構成により設ける。前記抵抗R1がジュール熱により溶断する。キャパシタC1は抵抗R1とセットで設けることにより、抵抗R1に含まれるリアクタンス分を補償する。以下、同様に抵抗とキャパシタを交互につまり並列にしてセットで設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電力により溶断する抵抗を有するヒューズ素子であって、誘電体基板上に前記抵抗を分割して並列に設置された複数の抵抗と、該抵抗のそれぞれと対をなすように並列に設置されたキャパシタと、を備えたことを特徴とするヒューズ素子。
【請求項２】
請求項１記載のヒューズ素子において、前記誘電体基板上に並列に設置された複数の抵抗と該抵抗のそれぞれと対をなして並列に設置されたキャパシタは、前記誘電体基板の裏面に形成された接地導体と前記誘電体基板の表面に形成された導体であって該導体の先端が分岐して構成された分枝導体部とからなり、前記分枝導体部の先端部が対向するように設置された第１及び第２のマイクロストリップ線路の前記分枝導体部間に設置されたことを特徴とするヒューズ素子。
【請求項３】
請求項２記載のヒューズ素子において、第１及び第２のマイクロストリップ線路の前記分枝導体部間に設置された複数の抵抗と該抵抗のそれぞれと対をなして並列に設置されたキャパシタは、交互に設置されることを特徴とするヒューズ素子。
【請求項４】
請求項３記載のヒューズ素子において、前記誘電体基板上に並列に設置された複数の抵抗は、抵抗値の小さい抵抗から大きい抵抗へと順番に並列に設置されることを特徴とするヒューズ素子。
【請求項５】
入力側同軸コネクタ及び出力側同軸コネクタのそれぞれ中心軸体部と嵌合可能で且つ前記コネクタと接合するコネクタ接合部と、該コネクタ接合部と一体形成されたヒューズ素子載置部とからなるハウジングと、該ハウジング内に固着されたヒューズ素子を備え、前記中心軸部の中心導体は前記ヒューズ素子の導体に接続されたことを特徴とする高周波ヒューズ装置。
【請求項６】
請求項５記載の高周波ヒューズにおいて、前記ヒューズ素子は請求項１又は４のいずれかに記載のヒューズ素子であることを特徴とする高周波ヒューズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ周波数帯の信号電力の過電力により溶断するヒューズ素子及び該ヒューズ素子を備えた高周波ヒューズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動無線機のようにアンテナのコネクタが送受共用になっている機器を、信号発生器などの測定器を用いて試験しようとするときに操作を間違えて移動無線機から測定器に送信電力を加えてしまうと測定器の内部が焼損してしまうことがある。一般に電流を一定の上限値に制限するために、例えばインダクタを介して流れる電流を制限する手段として、コンパレータ、制御回路、スイッチ素子等を備えることにより、コンパレータがインダクタの過電流検出設定値を超えるとリセット信号を生成し、制御回路がこのリセット信号を受け取るとスイッチ素子をターンオフして電流制限する発明が公知である（特許文献１参照）。また公知文献に記載されたものではないが、従来Ｎ−ＰコネクタとＮ−Ｊコネクタ間にヒューズ素子を挿み込むようにしたヒューズ装置が知られている。そして前記ヒューズ素子は、高周波特性がよい樹脂フィルムに金属が蒸着され、この金属に所定の電力が印加されると溶断するようになっている。
【特許文献１】特開2000-157442号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記コンパレータを使用するような電流制限装置は、複数の電子部品からなる回路構成及びそれを駆動するための電源設備が必要になるため装置自体が大がかりになるので、移動無線機の測定器と一緒に使用するには不便であった。このために簡便な手法として、信号を導通する金属導体の幅を局所的に狭くし抵抗を大きくすることによって局所部分で発生するジュール熱により金属を溶断するヒューズが使用される。最近無線機器の出力は10ワットに及ぶ大電力のものがあり、この電力から測定器等の機器を保護するために局所部分の抵抗を大きくするが、抵抗を大きくすると、抵抗に含まれるリアクタンスも大きくなるためインピーダンスが大きくなり、このインピーダンスは周波数が上がるに従って大きくなる。このため10GHzなどの高周波数になるにつれて信号の伝送損失が増大することになり、ヒューズをこの周波数領域で使用することはできないという問題があった。また抵抗に含まれるリアクタンスとヒューズ素子とヒューズケース或いは同軸コネクタとの間に自然的に存在するキャパシタとにより共振回路が構成され、この回路部分がフィルタとして動作するので、無線機器の周波数を１GHzから10GHz程度まで変化させて無線機器のテストを行うときの障害になっていた。このためにヒューズが正常な測定を阻害するという問題もあった。
【０００４】
そこで本発明は、金属導体をジュール熱で溶断するタイプのヒューズにおいて、高出力の無線機器等から測定器等の機器を保護するために溶断金属の抵抗を大きくし、且つ無線機器等の出力周波数が高くなっても、溶断金属を通過する無線機器等の出力信号の伝送損失が大きくならないようにすることを発明の第1の目的とし、また伝送損失が大きくならないようにする構成を簡単な部品の組み合わせで実現することを第2の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、過電力により溶断する抵抗を有するヒューズ素子であって、誘電体基板上に前記抵抗を分割して並列に設置された複数の抵抗と、該抵抗のそれぞれと対をなすように並列に設置されたキャパシタと、を備えたことを特徴とするヒューズ素子である。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１記載のヒューズ素子において、前記誘電体基板上に並列に設置された複数の抵抗と該抵抗のそれぞれと対をなして並列に設置されたキャパシタは、前記誘電体基板の裏面に形成された接地導体と前記誘電体基板の表面に形成された導体であって該導体の先端が分岐して構成された分枝導体部とからなり、前記分枝導体部の先端部が対向するように設置された第１及び第２のマイクロストリップ線路の前記分枝導体部間に設置されたことを特徴とするヒューズ素子である。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２記載のヒューズ素子において、第１及び第２のマイクロストリップ線路の前記分枝導体部間に設置された複数の抵抗と該抵抗のそれぞれと対をなして並列に設置されたキャパシタは、交互に設置されることを特徴とするヒューズ素子である。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３記載のヒューズ素子において、前記誘電体基板上に並列に設置された複数の抵抗は、抵抗値の小さい抵抗から大きい抵抗へと順番に並列に設置されることを特徴とするヒューズ素子である。
【０００９】
請求項５の発明は、入力側同軸コネクタ及び出力側同軸コネクタのそれぞれ中心軸体部と嵌合可能で且つ前記コネクタと接合するコネクタ接合部と、該コネクタ接合部と一体形成されたヒューズ素子載置部とからなるハウジングと、該ハウジング内に固着されたヒューズ素子を備え、前記中心軸部の中心導体は前記ヒューズ素子の導体に接続されたことを特徴とする高周波ヒューズ装置である。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項５記載の高周波ヒューズにおいて、前記ヒューズ素子は請求項１又は４のいずれかに記載のヒューズ素子であることを特徴とする高周波ヒューズ装置である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項1,2,3の発明によれば、高出力の無線機器等から測定器等の機器を保護するためにヒューズの抵抗を大きくし、その出力周波数が高くなっても、ヒューズを通過する無線機器等の出力信号の伝送損失を小さくすることができる。
請求項4の発明によれば、ヒューズ素子の溶断時間を短くすることができる。
請求項5,6の発明によれば、簡単な構成でヒューズ装置を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
はじめに本発明の一実施形態に係るヒューズ素子について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るヒューズ素子の上面図である。図１において、10はヒューズ素子、1はセラミック等で構成される高誘電率の長方形状の基板であり、基板1の裏面には本図では図示されない金属膜が蒸着されている。2は基板１の表面に蒸着される導体であり、前記金属膜（接地導体）とともにマイクロストリップ線路を構成する。導体（ストリップ導体）２は基板１の長手方向に延びるように設置するが、その一端部は櫛形をした櫛形部2aとする。そして櫛形部2aはその複数の櫛歯21,22・・同士が所定間隔を有して対向するように一対設け、いずれか一方の櫛形部2aを信号の入力側とし、他方の櫛形部2aを信号の出力側とする。
【００１３】
櫛歯21,21間には抵抗R1を蒸着によって設け、櫛歯21に隣接する櫛歯22,22間にはキャパシタC1を、櫛歯を更に細分化して組み合わせる等の構成により設ける。前記抵抗R1がジュール熱により溶断する抵抗である。キャパシタC1は抵抗R1とセットで設けるものであり、抵抗R1に含まれるリアクタンス分を補償する。
【００１４】
更に櫛歯22の次に隣接する櫛歯に抵抗R2を設け、この櫛歯の次に隣接する櫛歯にキャパシタC2を抵抗R2とセットで設ける。以下、同様に抵抗とキャパシタを交互につまり並列にしてセットで設ける。
【００１５】
前記構成において、ジュール熱の発生によるヒューズの溶断を容易にするためにヒューズ（抵抗体）の抵抗値を大きくするが、このときリアクタンス分も大きくなる。しかし抵抗を並列構成の３個の抵抗R1,R2,R3に分けることによりリアクタンス分は３分割される。そしてこのリアクタンス分による伝送損失をそれぞれキャパシタC1,C2,C3により補償する。周波数の高い領域においてはキャパシタC1,C2,C3によるバイパスが形成されるので伝送損失が低減する。
【００１６】
図２は、高周波ヒューズにおける伝送損失特性を示す図である。図２において、横軸は周波数、縦軸は伝送損失を表わし、Ａは抵抗分による伝送損失特性、Ｂはキャパシタによる伝送損失補償特性、Ｃは抵抗とキャパシタによる総合伝送特性を示す。抵抗とキャパシタによるインピーダンスＺは、Ｚ＝（Ｒ×ＸＣ）／（Ｒ＋ＸＣ）で求められるので、Ａは周波数に比例して伝送損失は大きくなるが、Ｂは周波数に反比例して小さくなり、Ｃはそれらが総合されてほぼ平坦な損失を維持することができる。
【００１７】
本実施形態によれば、周波数１〜10GHzにわたって略0.2乃至1.5dBの範囲で伝送損失を維持することができる。また抵抗R1,R2,R3の容量を変えることにより３ワットタイプ、5ワットタイプ、10ワットタイプなどの出力電力に対応したヒューズ素子を作ることができる。
【００１８】
次に本発明の他の実施形態に係るヒューズ素子について説明する。本実施形態は、前記実施形態において、抵抗値R1＜R2＜R3とする。
過電力が印加され抵抗（ヒューズ）が溶断するとき、3個の抵抗が同じ抵抗値であると、それぞれの抵抗が同じように有する一定の溶断時間で溶断する。抵抗値をR1＜R2＜R3とすることにより、まず抵抗R1が溶断する。この溶断による負荷が抵抗R2とR3にかかるので、抵抗R2の負荷が過重となり抵抗R2が溶断し、続いて抵抗R3が溶断する。このように溶断が次々と進むので、溶断時間を短くすることができる。
【００１９】
図３は本発明の実施形態に係る高周波ヒューズの組立説明図であり、図中、３は図１のヒューズ素子10を取り付けるハウジング、４及び５はハウジング３にそれぞれ取り付けられるＮ−Ｐ型同軸コネクタ及びＮ−Ｊ同軸コネクタ、６はハウジング３を被覆するハウジングカバーである。
【００２０】
ハウジング３は、半円筒型底部3bとその両端にこの半円筒型底部3bと一体で構成される円形支持体3aとからなり、円形支持体3aはＮ−Ｐ型同軸コネクタ4及びＮ−Ｊ同軸コネクタ5のそれぞれの中心軸部4a,5aが挿入される円形孔3dを有する。半円筒型底部3bの平坦部には図１で述べたヒューズ素子1を半田付け等の手段により固着する。
【００２１】
そしてＮ−Ｐ型同軸コネクタ4及びＮ−Ｊ同軸コネクタ5は、その中心軸部4a,5aを円形支持体3aの円形孔3dに挿入した状態で、カバーリングを円形支持体3a外周のねじ部にねじ込むことによりハウジング3と結合する。そして同軸コネクタの中心線部をヒューズ素子10のストリップ導体2に半田付けし、その後ハウジングカバー6を一方の同軸コネクタ側からスライドしてハウジング3を被覆する。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は上述の構成を有することにより、各種マイクロ波帯無線機器類の測定器保護のために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るヒューズ素子の上面図である。
【図２】高周波ヒューズにおける伝送損失特性を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る高周波ヒューズ装置の組立説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１・・誘電体基板、２・・導体（ストリップ導体）、2a・・櫛形部、３・・ハウジング、４・・Ｎ−Ｐ型同軸コネクタ、５・・Ｎ−Ｊ同軸コネクタ、６・・ハウジングカバー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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