(57)【要約】【課題】  所定インダクタンス値の回路部分における発熱量を少なくし、また、インダクタンス値の調整を容易にした高周波回路を提供する。【解決手段】  高周波回路の所定インダクタンス値の回路部分を、複数のインダクタＬ2ａとＬ2ｂ、Ｌ4ａとＬ4ｂ、Ｌ6ａとＬ6ｂを並列接続し、且つ、これらインダクタを回路基板３の表裏に分けて配置した構成とした。具体的には、インダクタＬ2ａ、Ｌ2ｂ、Ｌ4ａ、Ｌ4ｂ、Ｌ6ａ、Ｌ6ｂは、それぞれトロイダル状コア４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂに線材７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂを所定数巻装することで構成され、対となる、インダクタＬ2ａとＬ2ｂ、Ｌ4ａとＬ4ｂ、Ｌ6ａとＬ6ｂは互いに並列接続され、且つ、基板３の表裏面に振り分けて配置されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定インダクタンス値の回路部分を有する高周波回路において、
前記回路部分を、複数のインダクタを並列接続し、且つ、これらインダクタを回路基板の表裏に分けて配置した構成としたことを特徴とする高周波回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定インダクタンス値の回路部分を有する高周波回路に関し、特に、当該回路部分における発熱量を少なくし、また、インダクタンス値の調整を容易にした高周波回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＦ帯等の高周波帯域の回路の一例として、インダクタとキャパシタで構成された高周波帯フィルタ回路が知られており、このような高周波回路では、所定インダクタンス値の回路部分を構成するために、インダクタとして所定の大きさで所定の比透磁率を有するトロイダル状コアに所定の太さの線材を所定数巻いたものを使用する場合がある。
【０００３】
図５には、高周波回路の従来例として、７次のローパスフィルタ回路を示してある。
同図中の、Ｌ2、Ｌ4、Ｌ6はインダクタ、Ｃ1〜Ｃ7はキャパシタ、１ａ、１ｂは入力端子、２ａ、２ｂは出力端子である。
このローパスフィルタ回路では、高周波信号が入力端子１ａ、１ｂから入力され、出力端子２ａ、２ｂから出力されて次の機器に伝送される。
【０００４】
図６には、上記ローパスフィルタ回路のインダクタ回路部分を構成するインダクタＬ2、Ｌ4、Ｌ6を、トロイダル状コア４、５、６と、これに巻装した線材７、８、９でそれぞれ構成した実装例を示してある。
【０００５】
同図中の３は基板であり、この基板３は所定の誘電率を有する板上誘電体の上に金属導体箔を貼り付け、所定の部分の金属導体箔を剥離して金属導体箔で端子や線路を形成してある。また、同図中の、１１、１２はそれぞれ入力端子１ａ、１ｂ、出カ端子２ａ、２ｂとなる同軸ケーブルであり、１３、１４は同軸ケーブル１１、１２を基板３上の線路に接続する接続金具である。
なお、図示していないが基板３の背面側１０に、所定容量の複数のキャパシタＣ2、Ｃ4、Ｃ6等が配置されている。
【０００６】
このような構成により、図５の7次のローパスフィルタ回路が構成されており、入力端子となる同軸ケーブル１１から入カされた高周波信号はフィルタ回路特性に応じて通過あるいは減衰され、出力端子となる同軸ケーブル１２から出力される。
【０００７】
ここで、図６に示すローパスフィルタ回路において、入カする高周波信号の電力を次第に大きくしていくとトロイダル状コア４〜６の温度が上昇しはじめ、使用する温度の限界を設定した場合、ある電力までしか高周波信号を入力できなくなる場合があった。
入カする高周波信号の電力を更に大きくしたい場合、従来はトロイダル状コアを多段に積み重ねた構成に変更するか、あるいは、大きい形状のトロイダル状コアに変更していた。また、トロイダル状コアの温度を下げるために冷却用ファンを併用する場合もあった。
【０００８】
図７には、トロイダル状コアを２段重ねにして最大入力電力を図６に示したものの約２倍にする実装例を示してある。
同図中の、４ａと４ｂ、５ａと５ｂ、６ａと６ｂはそれぞれ２段重ねにしたトロイダル状コアであり、これら２段重ねにしたトロイダル状コア４ａと４ｂ、５ａと５ｂ、６ａと６ｂはそれぞれ上記ローパスフィルタ回路のインダクタＬ2、Ｌ4、Ｌ6を構成する。
なお、同図には、図６と同様な部分に同一符号を付してある。
【０００９】
ここで、図７に示す２段重ねにしたトロイダル状コア４ａ、４ｂと線材７により製作されたインダクタＬ2のインダクタンス値は、図６に示したトロイダル状コア４と線材７とで製作されたインダクタＬ2のインダクタンス値と等しくする必要があり、そのために、コアを２段重ねにした時の線材７の巻数は、図６の線材７の場合の約１√２倍にしていた。
同様の理由により、図７のインダクタＬ4、Ｌ6の線材８、９の巻数も、夫々図６の線材８、９の巻数の約１√２倍にしていた。
なお、同じ比透磁率で大きい形状のトロイダル状コアに変更した場合も、元の形状のトロイダル状コアによるインダクタンス値にするため、巻数を少なくして組み込んでいた。
【００１０】
ここで、インダクタからの磁界放射を軽減するために、一対のインダクタを漏れ磁界の磁力線の向きが互いに逆向きとなるように近接して配置した発明が提案されている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開昭６１―４７６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のように入力できる高周波信号の最大電力を２倍にするため、トロイダル状コアを２段積み重ねた構成のインダクタにした場合、トロイダル状コアを２段に積み重ねると、重ね合わせた部分の表面積が放熱用として作用することができなくなり、コア１個当りを通過する電力を同じとした場合、１個当りのコアの表面積が減った分、放熱効率が低下することになる。このため、２倍の電力の高周波信号を入力しようとすると、トロイダル状コアの温度が１段の場合より高くなってしまい、トロイダル状コアを２個に増やしたにもかかわらず実際には１．６〜１．９倍程度の電力までしか入力させることができないという問題があった。
【００１２】
また、トロイダル状コアの積み重ね段数を２段にした場合、１段の場合と同じインダクタンス値にするためには１段の場合の巻数に対し約１√２倍、すなわち巻数を少なくする必要があった。また、大きい形状のコアに変更した場合も、コアの比透磁率が同じであれば巻数は少なくする必要があった。
通常、インダクタンス値の微調整は、トロイダル状コアに巻いた線材の巻数は変えずにコア全体に均一となるように巻き間隔を変えるか、一箇所に寄せて巻き間隔を密にして巻くか、その中間的な巻き間隔にすることにより行うことができるが、巻数が少ないと巻き間隔を変化させた場合のインダクタンス値の相対的変化が大きくなり、必要とするインダクタンス値に調整するのが難しくなるという間題があった。
【００１３】
例えば、ある透磁率のある大きさのトロイダル状コアに巻いた線材の巻数が１５の場合、巻き線の間隔を疎から蜜に変えた場合の相対インダクタンス値の変化は約１．３３倍であるが、同様に巻数が１０の場合の相対インダクタンス値の変化は約１．５５倍、同じく巻数が６の場合の相対インダクタンス値の変化は約１．８２倍になり、巻数が少なくなるほど相対インダクタンス値の変化は大きくなる。
そのため、巻数が少ないインダクタをフィルタ回路等に組み込んだ段階では、インダクタのインダクタンス値が必要とする値から大きくずれている場合が多いため、フィルタ回路として希望する電気性能に全くならない場合がほとんどである。フィルタ回路では複数のインダクタを使用することが多いため、フィルタとして希望する電気性能にするためには各々のインダクタを最適な値に調整する必要があるが、複数あるインダクタの値の組み合わせは無数にあり、熟練者でなけれぱ調整できないという間題があった。
【００１４】
また、一般にフィルタ回路等では周波数が高くなると必要とするインダクタンス値も小さくなるので巻数は最初の時点から比較的少ない状態になっている。
この状態から最大入力電力を大きくするためトロイダル状コアを多段にしたインダクタを作ろうとした場合、巻数を更に少なくする必要があり、巻数が１〜２ターンになってしまう場合もあり、線材の巻き間隔等のちょっとした変化でインダクタンス値が変化し易くなってしまい、フィルタ回路を希望する特性に調整するのが困難になるという間題があった。
【００１５】
本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたものであり、所定インダクタンス値の回路部分における発熱量を少なくし、また、インダクタンス値の調整を容易にした高周波回路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】
【００１６】
本発明の高周波回路は、所定インダクタンス値の回路部分を有し、当該回路部分を、複数のインダクタを並列接続し、且つ、これらインダクタを回路基板の表裏に分けて配置した構成としたことを特徴とする。
ここで、本発明は、トロイダル状コアに所定の線材を所定数巻き付けた高周波回路用インダクタを用いる態様に好適であるが、他の形式の高周波回路用インダクタを用いる態様にも適用することができる。
また、本発明は、高周波フィルタ回路に適用して好適であるが、他の高周波回路にも適用することができ、当該回路内のインダクタで最大通過電力を大きくする等の効果を得ることができる。
【００１７】
より具体的には、本発明に係る高周波回路のインダクタは、例えば、最大入カ電力を１個の場合に対しＮ倍に大きくする場合、一箇所のインダクタとしてトロイダル状コアに巻く線材の巻数を増やしてＮ倍のインダクタンス値にしたＮ個のインダクタを並列接続して電気的に１個のインダクタとなる構成とすることを特徴としている。
このような構成とすることにより、トロイダル状コアの表面積が減るのを防いで放熱効率の低下を防止できるので、その分入力できる電力を増やすことが可能となる。また、トロイダル状コアに巻く線材の巻数を増やすことが可能となるので、必要とするインダクタンス値に調整し易くなり、線材の巻き間隔の調整によるインダクタンス値の変化が少なくなるので、このインダクタをフィルタ回路に組み込んだ場合は、初期の状態でも必要とするフィルタ特性からのずれを少なくすることができ、調整が比較的容易な高周波回路用インダクタ構成を提供することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、複数のインダクタを並列接続するようにしたため、複数のコアを重ねて１つのインダクタを構成する場合に比べて放熱面積を大きく確保することができ、しかも、並列接続された複数のインダクタの合成インダクタンス値は１個のコアでインダクタを構成していた場合と同じ値にする必要があるので、個々のコアにおける線材の巻数を並列接続数に応じて多く確保できる。したがって、所定インダクタンス値の回路部分における発熱量が少なくなり、また、インダクタンス値の調整が容易となり、しかも、これらインダクタが回路基板の表裏に分けて配置されているので、必要とする基板の大きさを抑えることができ、高周波回路の小型化を実現することができる。
【００１９】
より具体的には、例えば、トロイダル状コアを多段に積み重ねた場合、重ねた部分の表面積が減少するが、本発明の並列接続する構成はコアが分割されて配置され、コアの表面積が減少することがないため、冷却の効率がよくなり、その分大きな電力の信号を入力することが可能になる。これは、冷却用ファンを使用している場合でも同じ効果が得られる。
また、例えぱＮ個のインダクタを並列接続して電気的に１個のインダクタとして使用する方法では、１個のインダクタの場合に対しＮ倍のインダクタンス値にする必要があるので、線材の巻数を約√Ｎ倍にする必要があり、したがって、巻数を増やすことができ、必要とするインダクタンス値に合わせ易くなるため、フィルタ等の高周波回路に組込んだ場合も調整時間を少なくすることができる。
また、本発明の応用例では、並列接続するインダクタの分割数と多段に積み重ねる数の組み合わせにより、大きな形状のトロイダル状コアを使用する場合より、組み込み方法の自由度が大きくなり、隙間形状に合わせた設計が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１には、図５に示した７次のローパスフィルタ回路において、高周波信号の入力可能な最大電力を２倍にするために、所定インダクタンス値の回路部分を３組の並列接続した一対のインダクタＬ2ａとＬ2ｂ、Ｌ4ａとＬ4ｂ、Ｌ6ａとＬ6ｂで構成した実施態様を示してある。
【００２１】
同図において、Ｃ1〜Ｃ7はキャパシタ、端子１ａ、１ｂは入力端子、端子２ａ、２ｂは出力端子である。
高周波信号は端子１ａ、１ｂからフィルタ回路に入り、端子２ａ、２ｂから出力として次の機器に伝送される。なお、信号の流れが逆方向であってもフィルタ回路として動作する。
【００２２】
図２には、図１に示したローパスフィルタ回路を、複数のインダクタを並列接続し、且つ、これらインダクタを回路基板の表裏に分けて配置して構成した第１の実装例を示してある。
同図において、３は基板であり、この基板３は所定の誘電率を有する板上誘電体の上に金属導体箔を貼り付け、所定の部分の金属導体箔を剥離して金属導体箔で端子や線路を形成してある。また、同図中において、１１、１２はそれぞれ入力端子１ａ、１ｂ、出カ端子２ａ、２ｂとなる同軸ケーブルであり、１３、１４はそれぞれ同軸ケーブル１１、１２を基板３上の線路に接続する接続金具である。
なお、図示していないが基板３には、所定容量の複数のキャパシタＣ1〜Ｃ7等が配置されている。
【００２３】
同図において、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂは所定の比透磁率を有するトロイダル状コアであり、７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂは各トロイダル状コアに所定数巻いた所定の太さの線材である。すなわち、インダクタＬ2ａ、Ｌ2ｂ、Ｌ4ａ、Ｌ4ｂ、Ｌ6ａ、Ｌ6ｂは、それぞれトロイダル状コア４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂに線材７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂを所定数巻装することで構成されており、対となる、インダクタＬ2ａとＬ2ｂ、Ｌ4ａとＬ4ｂ、Ｌ6ａとＬ6ｂは互いに並列接続され、且つ、基板３の表裏面に振り分けて配置されている。
【００２４】
このような構成により、図１の7次のローパスフィルタ回路が構成されており、入力端子となる同軸ケーブル１１から入カされた高周波信号はフィルタ回路特性に応じて通過あるいは減衰され、出力端子となる同軸ケーブル１２から出力される。
【００２５】
インダクタＬ2ａとＬ2ｂはそれぞれ図５に示した等価回路のインダクタＬ2の２倍のインダクタンス値となっており、並列接続することにより合成インダクタンス値が単一のインダクタＬ2のインダクタンス値と同じとなるように設定している。
同様に、他のインダクタＬ4ａとＬ4ｂ、及び、Ｌ6ａとＬ6ｂも、夫々Ｌ4、Ｌ6の２倍のインダクタンス値となるように設定しており、並列接続したことで夫々Ｌ4、Ｌ6とインダクタンス値に等しくなるように設定してある。
したがって、フィルタ回路としての電気特性は変わらないことになる。そして、並列接続するインダクタの構成にすると、１個のインダクタ当たりの放熱面積は２段重ねの場合より大きく、１個で使用していた場合と同じになるので２倍の最大電力を通過させることが可能になる。
【００２６】
また、並列接続することにより、トロイダル状コアに巻いた線材の高周波抵抗が２段重ねの場合より小さくなるので、線材からの発熱量は低下する。これは一般にトロイダル状コアに巻いたインダクタのインダクタンス値は巻数の二乗に比例するため、２倍のインダクタンス値を得たい場合は約√２倍の巻数でよいことになり、高周波抵抗の増加が２倍にならないためである。
【００２７】
また、トロイダル状コアに巻く線材の巻数については、２個並列接続の場合は、２倍のインダクタンス値にするため線材７ａと７ｂの巻数は線材７の約√２倍になる。他の線材８ａと８ｂ、および、９ａと９ｂについても、同様に、巻数は夫々線材８と線材９の約√２倍になる。すなわち、巻数が多いため巻き方の疎密によるインダクタンス値の変化が少なく、また、フィルタ回路の調整が容易になる。
【００２８】
図３には、図１に示したローパスフィルタ回路と等価な回路を、４個のインダクタを並列接続し、且つ、これらインダクタを回路基板３の表裏に分けて配置して構成した他の実装例を示してある。
同図において、４ｃ〜４ｆ、５ｃ〜５ｆ、６ｃ〜６ｆはトロイダル状コアであり、７ｃ〜７ｆ、８ｃ〜８ｆ、９ｃ〜９ｆは各コアに巻装された所定の太さと長さの線材である。なお、コア４ｅ、５ｅ、６ｅおよび線材７ｅ、８ｅ、９ｅについては、基板３の影となって同図中には図示されていない。
なお、上記例と同様な他の部分については、同図中に同一符号を付してある。
【００２９】
これらトロイダル状コア４ｃ〜４ｆ、５ｃ〜５ｆ、６ｃ〜６ｆ及び線材７ｃ〜７ｆ、８ｃ〜８ｆ、９ｃ〜９ｆによって、１２個のインダクタが構成されている。
コア４ｃと線材７ｃによって構成されるインダクタ、コア４ｄと線材７ｄによって構成されるインダクタ、コア４ｅと線材７ｅによって構成されるインダクタ、コア４ｆと線材７ｆによって構成されるインダクタは互いに並列接続されて、基板３の表裏面に振り分けて配置されている。
すなわち、並列接続して基板３の表裏面に配置された４個のインダクタにより図５に示すインダクタＬ2が構成されている。
【００３０】
同様に、コア５ｃと線材８ｃによって構成されるインダクタ、コア５ｄと線材８ｄによって構成されるインダクタ、コア５ｅと線材８ｅによって構成されるインダクタ、コア５ｆと線材８ｆによって構成されるインダクタは互いに並列接続されて、基板３の表裏面に振り分けて配置されており、これら並列接続して基板３の表裏面に配置された４個のインダクタにより図５に示すインダクタＬ4が構成されている。
【００３１】
同様に、コア６ｃと線材９ｃによって構成されるインダクタ、コア６ｄと線材９ｄによって構成されるインダクタ、コア６ｅと線材９ｅによって構成されるインダクタ、コア６ｆと線材９ｆによって構成されるインダクタは互いに並列接続されて、基板３の表裏面に振り分けて配置されており、これら並列接続して基板３の表裏面に配置された４個のインダクタにより図５に示すインダクタＬ6が構成されている。
【００３２】
本例では、４個のトロイダル状コアを使用して４個並列接続したインダクタを構成しているので、１個のトロイダル状コアを使用した場合に比べて高周波信号の最大入力電力を約４倍にすることができる。
また、線材７ｃ〜７ｆの巻数は、４倍のインダクタンス値にするため図６に示した線材７の場合の約√４倍、すなわち約２倍の巻数にしており、線材８ｃ〜８ｆ及び９ｃ〜９ｆの巻数も同様の理由により夫々線材８及び９の約２倍に設定している。
【００３３】
図４には、図１に示したローパスフィルタ回路と等価な回路を、２段重ねした２個のインダクタを並列接続し、且つ、これらインダクタを回路基板３の表裏に分けて配置して構成した更に他の実装例を示してある。
同図において、４ｇ〜４ｊ、５ｇ〜５ｊ、６ｇ〜５ｊはトロイダル状コアであり、７ｇと７ｈ、８ｇと８ｈ、９ｇと９ｈは各２段重ねしたコアに巻装された所定の太さと長さの線材である。
なお、上記例と同様な他の部分については、同図中に同一符号を付してある。
【００３４】
これら２段重ねしたトロイダル状コア４ｇと４ｈ、４ｉと４ｊ、５ｇと５ｈ、５ｉと５ｊ、６ｇと６ｈ、６ｉと６ｊ及び線材７ｇ、７ｈ、８ｇ、８ｈ、９ｇ、９ｈによって、６個のインダクタが構成されている。
２段重ねしたコア４ｇと４ｈ及び線材７ｇによって構成されるインダクタと、２段重ねしたコア４ｉと４ｊ及び線材７ｈによって構成されるインダクタとは、互いに並列接続されて、基板３の表裏面に振り分けて配置されている。
すなわち、並列接続して基板３の表裏面に配置された２個のインダクタにより図１に示すインダクタＬ2ａ、Ｌ2ｂが構成されている。
【００３５】
同様に、２段重ねしたコア５ｇと５ｈ及び線材８ｇによって構成されるインダクタと、２段重ねしたコア５ｉと５ｊ及び線材８ｈによって構成されるインダクタとは、互いに並列接続されて、基板３の表裏面に振り分けて配置されており、これら並列接続して基板３の表裏面に配置された２個のインダクタにより図１に示すインダクタＬ4ａ、Ｌ4ｂが構成されている。
【００３６】
同様に、２段重ねしたコア６ｇと６ｈ及び線材９ｇによって構成されるインダクタと、２段重ねしたコア６ｉと６ｊ及び線材９ｈによって構成されるインダクタとは、互いに並列接続されて、基板３の表裏面に振り分けて配置されており、これら並列接続して基板３の表裏面に配置された２個のインダクタにより図１に示すインダクタＬ6ａ、Ｌ6ｂが構成されている。
【００３７】
本例では、４個のトロイダル状コアを使用して２段重ねのものを２組にし、これを並列接続しているので、１個のトロイダル状コアを使用した場合に比べ高周波信号の最大入力電力を４倍近くにすることができる。なお、この場合、空冷用のファンを併用している。
また、線材７ｇ、７ｈの巻数は、２倍のインダクタンス値にするため線材７の場合の約√２倍にする必要があるが、コアを２段重ねにしているため１／√２倍にする必要があり、最終的には線材７の場合と同一の巻数にしている。なお、線材８ｇ、８ｈおよび９ｇ、９ｈの巻数も同様の理由により、夫々線材８および９と同一の巻数に設定している。
【００３８】
このように本発明を適用しようとする回路において、トロイダル状コアに巻いてある線材の巻数が少ない場合は、並列接続する数を増やすことにより１個のトロイダル状コアに巻く線材の巻数を増やすことができ、また、元の回路で巻いてある線材の巻数が多い場合には、積み重ねることにより巻数を少なくすることができる。したがって、本発明を適用しようとする回路において、元の線材の巻数と、大きくしたい電力との関係から、トロイダル状コアの組み合わせ方法を自由に設計することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る実装例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る他の実装例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る更に他の実装例を示す図である。
【図５】従来例に係る回路図である。
【図６】従来の実装例を示す図である。
【図７】従来の他の実装例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
Ｌ2ａ、Ｌ2ｂ、Ｌ4ａ、Ｌ4ｂ、Ｌ6ａ、Ｌ6ｂ：インダクタ、
３：基板、
４ａ〜４ｊ、５ａ〜５ｊ、６ａ〜６ｊ：トロイダル状コア、
７ａ〜７ｈ、８ａ〜８ｈ、９ａ〜９ｈ：線材、
【図１】
2009038752.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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