JP2011040334A - 高周波モジュールの接続構造及び接続方法 - Google Patents

高周波モジュールの接続構造及び接続方法 Download PDF

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勉 磯田
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Abstract

【課題】高周波モジュール同士の接続において、回路基板上の高周波モジュールが配置される占有面積を小さくし、回路基板にはんだ付けされた高周波モジュールを取り外す場合に容易に取り外すことができるようにする。
【解決手段】外導体の内周にバネ構造を有する高周波信号用の同軸プラグコネクタを具備した第一のモジュールと、中心導体にバネ構造を有する高周波信号用の同軸ジャックコネクタを具備した第二のモジュールとを同軸系伝送路で接続する高周波モジュールの接続構造において、前記同軸プラグコネクタの嵌脱方向の中心軸と前記同軸ジャックコネクタの嵌脱方向の中心軸が所定の角度で嵌合を開始し、前記同軸プラグコネクタの嵌脱方向の中心軸と前記同軸ジャックコネクタの嵌脱方向の中心軸が略直線上で嵌合を完了する。
【選択図】図7

Description

本発明は、回路基板上に実装される高周波モジュールの接続構造及び接続方法に関する。
回路基板に搭載されたコネクタとこの回路基板の外部と信号伝送するためのケーブルのコネクタが接続された状態で、例えば、振動や外部からの負荷などで回路基板のコネクタとケーブルのコネクタとの電気的な接続が損なわれてしまい、動作不良の原因となることがある。ケーブルが引っ張られたり強く曲げられたりして接続端子の取り付け部に無理な力が加えられた場合でも、電気的接続の信頼性が損なわれない工夫が考案されている。
コネクタ装置において、回路基板に取り付けられた複数の接続端子を有するケーブル接続口とケーブル接続口に連結されるプラグを有するケーブルを備えていて、プラグは複数のピン端子とピン端子を挟んだ両側に振り分けて配置された一対のアーム部とを有しており、アーム部はケーブル接続口に対し取り外し可能でピン端子の配列方向沿う軸線回りに回動可能にケーブル接続口に連結されている。ピン端子はアーム部をケーブル接続口に連結した時に、接続端子に摺動可能に突き当てられるコネクタ装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平11−273820号公報
デジタル放送受信機等の受信装置には、内蔵された回路基板上に高周波モジュールが実装されている。図10は、従来の高周波モジュール同士を接続する構造を示す図である。図10においては、高周波モジュールA101と高周波モジュールB102を回路基板103に実装した後で、同軸ケーブル付きコネクタ104で接続する構造である。
この場合には、同軸ケーブル付きコネクタ104のスペースが必要となる。このため、同軸ケーブルを介した接続構造の場合、これらのモジュール同士を回路基板へ配置するための占有面積が大きくなり、小型化の支障となり実用的ではない。高周波モジュールA101を交換する場合には、同軸ケーブル付きコネクタ104を外してから、複数のリード105と固定用足106のはんだ付けのはんだを除去すれば、高周波モジュールA101のみを外すことができる。
図11は、従来の高周波モジュール同士を接続する構造の別の例を示す図である。高周波モジュールC111と高周波モジュールD113のコネクタ112とコネクタ114を接続した状態で回路基板116に略垂直に挿入してからはんだ付けして固定する。このような実装方法は、図10に比較してモジュール同士を配置する占有面積を小さくすることができる。また、高周波モジュールD113の固定足115は、回路基板116を貫通しているため固定状態が安定しており、はんだ付けは実装面とは反対側でありはんだ付け作業が容易である。
コネクタ112、114は嵌脱方向の中心軸が略直線状で嵌合するコネクタであり、接続における電気的特性が劣化する可能性があった。高周波モジュールC111を交換する場合には、高周波モジュールC111と高周波モジュールD113の両方の全てのはんだを除去して、両方のモジュールを同時に外さなければならない。
図12は、従来の高周波モジュール同士を接続する構造の更に別の例を示す図である。高周波モジュールF123の固定足125は回路基板126を貫通せずに回路基板126の実装側表面で固定されるため、高周波モジュールE121を実装した後から、コネクタ122とコネクタ124を接続することができる。この実装方法も、図10に比較してモジュール同士を配置する占有面積を小さくすることができる。但し、高周波モジュールE121と高周波モジュールF123のはんだ付けの箇所が回路基板126の反対側の面となるためたいへん面倒であり、また、高周波モジュールF123の位置決めが安定しないため実用的ではない。
コネクタ122、124は嵌脱方向の中心軸が略直線状で嵌合するコネクタであり、接続における電気的特性が劣化する可能性があった。高周波モジュールE121を交換する場合には、高周波モジュールE121と高周波モジュールF123の両方の全てのはんだを除去しなければならない。
高周波モジュール同士の接続において、一方の高周波モジュールに複数のコネクタが備えられており、そのコネクタに複数の高周波モジュールが接続される場合がある。図11で示した実装状態では、1個の高周波モジュールを交換しようとすると全ての高周波モジュールのはんだを除去して全ての高周波モジュールを外す必要があり、たいへん手間が掛かる。
本発明は上記したような事情に鑑み成されたものであって、高周波モジュール同士の接続において、回路基板上の高周波モジュールが配置される占有面積を小さくし、回路基板にはんだ付けされた高周波モジュールを取り外す場合に容易に取り外すことができる高周波モジュールの接続構造及び接続方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の高周波モジュールの接続構造は、外導体の内周にバネ構造を有する高周波信号用の同軸プラグコネクタを具備した第一のモジュールと、中心導体にバネ構造を有する高周波信号用の同軸ジャックコネクタを具備した第二のモジュールとを同軸系伝送路で接続する高周波モジュールの接続構造において、前記同軸プラグコネクタの嵌脱方向の中心軸と前記同軸ジャックコネクタの嵌脱方向の中心軸が所定の角度で嵌合を開始し、前記同軸プラグコネクタの嵌脱方向の中心軸と前記同軸ジャックコネクタの嵌脱方向の中心軸が略直線上で嵌合を完了することを特徴とする。
また、本発明の高周波モジュールの接続方法は、外導体の内周にバネ構造を有する高周波信号用の同軸プラグコネクタを具備した第一のモジュールと、中心導体にバネ構造を有する高周波信号用の同軸ジャックコネクタを具備した第二のモジュールとを同軸系伝送路で接続する高周波モジュールの接続方法であって、前記同軸プラグコネクタの嵌脱方向の中心軸と前記同軸ジャックコネクタの嵌脱方向の中心軸が所定の角度で嵌合を開始し、前記同軸プラグコネクタの嵌脱方向の中心軸と前記同軸ジャックコネクタの嵌脱方向の中心軸が略直線上で嵌合を完了することを特徴とする。
本発明によれば、高周波モジュール同士の接続において、回路基板上の高周波モジュールが配置される占有面積を小さくし、回路基板にはんだ付けされた高周波モジュールを取り外す場合に容易に取り外すことができる。
分配器モジュールの例を示す概観図。 高周波信号受信モジュールの例を示す概観図。 高周波信号用同軸プラグコネクタの構造を示す図。 高周波信号用同軸ジャックコネクタの構造を示す図。 分配器モジュールに複数の高周波信号受信モジュールが接続された状態を示す概観図。 分配器モジュールに1個の高周波信号受信モジュールが接続された状態を示す概観図。 分配器モジュールと高周波信号受信モジュールの接続方法の手順を示す図。 実施例2に係わる分配器モジュールに複数の高周波信号受信モジュールが接続された状態を示す概観図。 分配器モジュールと高周波信号受信モジュールの接続方法の手順を示す図。 従来の高周波モジュール同士を接続する構造を示す図。 従来の高周波モジュール同士を接続する構造の別の例を示す図。 従来の高周波モジュール同士を接続する構造の別の例を示す図。
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図1は、分配器モジュールの例を示す概観図である。分配器モジュール1は、本体2の側面に備えられた一つの高周波信号入力端子3から入力された高周波信号を分配して複数の高周波信号を出力する分配器モジュールである。分配された高周波信号は、複数の高周波信号用同軸プラグコネクタから出力される。図1(a)は高周波信号入力端子3が備えられた側面側から見た概観図であり、図1(b)は高周波信号用同軸プラグコネクタ(以下プラグと記載する)4a〜4fが備えられた側面側から見た概観図である。図1においては6個に分配された例を示している。
本体2の底面のほぼ4隅に回路基板に対する位置決め用の足が備えられている。プラグ4a〜4fが配置された面の側にある足5と足6は、足の底面が回路基板の表面に接して本体2の回路基板表面からの距離を制限する足である。高周波信号入力端子3が配置された面の側にある足7と足8には突起部7aと突起部8aが備えられている。足7と足8は、足5、6と同様に足の底面が回路基板の表面に接して本体2の回路基板表面からの距離を制限する機能を持つ。突起部7a、8aは、回路基板に設けられた位置決め用の貫通穴に挿入されて、本体が回路基板の面方向に位置決めされる。また、突起部7a、8aの先端は、回路基板の反対面に突出し、はんだ付けによって本体2が回路基板に固定される。
図2は、高周波信号受信モジュールの例を示す概観図である。高周波信号受信モジュール11は本体12の側面に備えられた高周波信号用同軸ジャックコネクタ13から高周波信号を入力する高周波信号受信モジュールである。高周波信号用同軸ジャックコネクタ(以下ジャックと記載する)13は、分配器モジュール1のプラグ4a〜4fに挿入される。
本体12の底面の長手方向の隅に回路基板に対する位置決め用の足が備えられている。足14と足15には突起部14aと突起部15aが備えられている。足14と足15は、足の底面が回路基板の表面に接して本体12の回路基板表面からの距離を制限する機能を持つ。突起部14a、15aは、回路基板に設けられた位置決め用の貫通穴に挿入されて、本体が回路基板の面方向に位置決めされる。また、突起部14a、15aの先端は、回路基板の反対面に突出し、はんだ付けによって本体12が回路基板に固定される。
本体12の底面には複数のリード16が突出している。リード16は、回路基板に設けられた配線用の貫通穴に挿入されて、回路基板の反対面に突出し、はんだ付けによって回路基板の配線と接続される。
図3は、プラグ4の構造を示す図である。図3(a)は、プラグ4をジャック13が挿入される挿入口方向から見た正面図である。図3(b)はプラグを側面から見た半断面図である。断面部分の図は図3(a)におけるSS断面である。プラグ4の外導体20の内周にはバネ構造が備えられている。外導体20の内周に板バネ接点21が円周に渡って配置されている。図3(a)においては、12個の板バネ接点21が配置された状態を示している。中心部には、中心導体22が配置されている。
図4は、ジャック13の構造を示す図である。図4(a)は、ジャック13をプラグ4に挿入される側から見た正面図である。図4(b)は、ジャック13を側面から見た半断面図である。断面部分の図は図4(a)におけるTT断面である。ジャック13の中心導体24はバネ構造を備えている。プラグ4の中心導体22が、挿入孔25を通過して挿入される。ジャック13の中心導体24は、1対の板バネを構成しており、プラグ4の中心導体22を挟む構造となっている。
図4(b)に示すジャック13の外導体26は雄ネジが設けられているが、雄ネジが設けられていないストレートタイプのものもある。また、図4(a)に示すように、外形に二面幅加工が施されているが、外形に二面幅加工が施されていない円筒形状のものもある。
ジャック13がプラグ4に挿入されると、ジャック13の外導体26が、プラグ4の板バネ接点21に接触する。板バネ接点21は変形可能であるため、ジャック13の外導体26は所定の範囲でプラグ4の外導体20に対して傾斜することが可能である。
また、ジャック13がプラグ4に挿入されると、プラグ4の中心導体22がジャック13の中心導体24に接触する。ジャック13の中心導体24は、1対の板バネを構成しており、プラグ4の中心導体22を挟む構造となっているため、プラグ4の中心導体22は所定の範囲でジャック13の中心導体24に対して傾斜することが可能である。従って、プラグ4とジャック13のそれぞれの嵌脱方向の中心軸が所定の角度を持った状態で嵌合を開始することが可能である。プラグ4の外導体20の内周とジャック13の中心導体24にはバネ構造が備えられていることにより、それぞれの外導体同士と中心導体同士の接触状態が安定し、電気的特性の劣化を防ぐことができる。
図5は、プラグ4を有する第一のモジュールである分配器モジュール1にジャック13を有する第2のモジュールである高周波信号受信モジュール11が複数接続された状態を示す概観図である。図5においては、分配器モジュール1は6個のプラグ4a〜4fを備えており、それぞれのプラグに高周波信号受信モジュール11a〜11fが接続された状態を示している。
図5において、分配器モジュール1と高周波信号受信モジュール11a〜11fは回路基板27に実装された状態を示す。分配器モジュール1の足7と足8の突起部7aと突起部8aは回路基板27の位置決め用の貫通穴28a、28bに挿入されており、反対側の面ではんだ付けによって回路基板27に固定されている。足5、6、7、8は回路基板表面に接触している。
高周波信号受信モジュール11の足14と15の突起部14a、15aは、回路基板27に設けられた位置決め用の貫通穴29a、29bに挿入されており、反対側の面ではんだ付けによって回路基板27に固定されている。足14と15は回路基板表面に接触している。
図6は、プラグ4を有する第一のモジュールである分配器モジュール1にジャック13を有する第2のモジュールである高周波信号受信モジュール11が1個接続された状態の例を示す概観図である。図6においては、分配器モジュール1は6個のプラグ4a〜4fを備えており、プラグ4aに高周波信号受信モジュール11が1個接続された状態を示している。
図7は、分配器モジュール1と高周波信号受信モジュール11の接続方法の手順を示す図である。回路基板27に配置された高周波信号受信モジュール11のジャック13に対して分配器モジュール1のプラグ4を挿入しながら、回路基板27の位置決め用の貫通穴28a、28bに突起部7a、8aを挿入し、はんだ付けして固定するまでの手順である。
図7(a)は、回路基板27に配置された高周波信号受信モジュール11に分配器モジュール1を適当な挿入角度(1〜10度)をつけて近づける様子を示している。
図7(b)は、分配器モジュール1のプラグ4の嵌脱方向の中心軸と高周波信号受信モジュール11のジャック13の嵌脱方向の中心軸が所定の角度で嵌合を開始する様子を示している。ジャック13に対してプラグ4を適当な挿入角度(1〜10度)をつけて挿入する。プラグ4は外導体20の内周に板バネによるバネ構造を備え、ジャック13は中心導体24に板バネによるバネ構造を備えているため、プラグ4とジャック13のそれぞれの嵌脱方向の中心軸が所定の角度で嵌合を開始することが可能である。
図7(c)は、挿入角度と突起部7a、8aの突起長さRの関係を示している。挿入角度は限界がある。傾斜をつけて挿入した場合に、プラグ4の外導体20の先端部分がジャック13の外導体26に当接した場合や、板バネの変形限界に至るところで、挿入角度が制限される。制限角度をθ、プラグ4の先端から突起部7a、8aまでの長さをP、突起部7a、8aの長さ(足7、8の低面から突起部7a、8aの先端までの長さ)をRとしたときPsinθ>Rの関係が成り立てば、突起部7a、8aが回路基板27の表面に当接することなく突起部7a、8aを貫通穴28a、28bに挿入することができる。突起部7a、8aの長さRは、回路基板27の反対側の面ではんだ付けするときに必要とされる最低限の長さにすることが望ましい。
図7(d)は、分配器モジュール1のプラグ4の嵌脱方向の中心軸と高周波信号受信モジュール11のジャック13の嵌脱方向の中心軸が、略直線上で嵌合を完了する様子を示している。突起部7a、8aが貫通穴28a、28bに挿入され、足5、6、7、8の底面が回路基板27の表面に当接した状態となっている。このときプラグ4の中心軸とジャック13の中心軸が略直線となる。
分配器モジュール1と高周波信号受信モジュール11は、回路基板27に実装された反対側の面ではんだ付けにより固定される。分配器モジュール1の突起部7a、8aが回路基板27の反対側の面ではんだ付けされる。尚、高周波信号受信モジュール11の突起部14a、15aとリード16のはんだ付けは、分配器モジュール1の突起部7a、8aのはんだ付けと同じ時でもよい。
以上のような高周波モジュールの接続構造及び接続方法により、回路基板上の高周波モジュールが配置される占有面積を小さくすることができる。回路基板27の実装面と反対側の一面ではんだ付けすることができる。また、図5のように分配器モジュール1に複数の高周波信号受信モジュール11(11a〜11f)が接続された状態で、1個の高周波信号受信モジュール11を取り外す場合、例えば、11fを取り外す場合、分配器モジュール1のはんだと高周波信号受信モジュール11fのはんだを除去することにより、高周波信号受信モジュール11fを取り外すことができる。高周波信号受信モジュール11a〜11eは取り外す必要がない。回路基板27にはんだ付けされた高周波モジュールを取り外す場合に最小限のモジュールを外すだけでよいため、大変容易で、効率的である。
図8は、実施例2に係わる分配器モジュールに複数の高周波信号受信モジュールが接続された状態を示す概観図である。分配器モジュール1と高周波信号受信モジュール11a〜11fが接続された接続の形態は実施例1において図1〜図5に示した形態と同様である。実施例2が実施例1と異なるのは、回路基板の分配器モジュール1の突起部7aと突起部8aの位置決め用の穴が貫通穴ではなく、回路基板30の周縁に設けられたコの字形状またはU字形状の切欠き31a、31bとなっていることである。
図8において、分配器モジュール1の突起部7aと突起部8aは回路基板30の位置決め用の切欠き31a、31bに挿入されており、反対側の面ではんだ付けによって回路基板30に固定されている。足5、6、7、8は回路基板表面に接触している。
図9は、分配器モジュール1と高周波信号受信モジュール11の接続方法の手順を示す図である。回路基板30に配置された高周波信号受信モジュール11のジャック13に対して分配器モジュール1のプラグ4を挿入しながら、回路基板30の位置決め用の切欠き31a、31bに突起部7a、8aを挿入し、はんだ付けして固定するまでの手順である。
図9(a)は、回路基板30に配置された高周波信号受信モジュール11に分配器モジュール1を適当な挿入角度(1〜10度)をつけて近づける様子を示している。
図9(b)は、分配器モジュール1のプラグ4の嵌脱方向の中心軸と高周波信号受信モジュール11のジャック13の嵌脱方向の中心軸が所定の角度で嵌合を開始する様子を示している。ジャック13に対してプラグ4を適当な挿入角度(1〜10度)をつけて挿入する。プラグ4は外導体20の内周に板バネによるバネ構造を備え、ジャック13は中心導体24に板バネによるバネ構造を備えているため、プラグ4とジャック13のそれぞれの嵌脱方向の中心軸が所定の角度で嵌合を開始することが可能である。挿入角度は、足5、6が回路基板30の表面に摺接しない状態となる角度であればよい。足5、6が回路基板30の表面に摺接すると、回路基板30の表面を損傷する可能性がある。
図9(c)は、回路基板30の位置決め用の切欠き31a、31bに突起部7a、8aが到達した状態を示している。この位置に到達するまで、足5、6が回路基板30の表面に摺接しない状態を保ちながらプラグ4とジャック13を嵌合することが望ましい。突起部7a、8aの長さ(足7、8の低面から突起部7a、8aの先端までの長さ)Rについては、回路基板30の反対側の面ではんだ付けするときに必要とされる長さを確保すればよい。
図9(d)は、分配器モジュール1のプラグ4の嵌脱方向の中心軸と高周波信号受信モジュール11のジャック13の嵌脱方向の中心軸が、略直線上で嵌合を完了する様子を示している。突起部7a、8aが切欠き31a、31bに挿入され、足5、6、7、8の底面が回路基板30の表面に当接した状態となっている。このときプラグ4の中心軸とジャック13の中心軸が略直線となる。
分配器モジュール1と高周波信号受信モジュール11は、回路基板30に実装された反対側の面ではんだ付けにより固定される。分配器モジュール1の突起部7a、8aが回路基板30の反対側の面ではんだ付けされる。尚、高周波信号受信モジュール11の突起部14a、15aとリード16のはんだ付けは、分配器モジュール1の突起部7a、8aのはんだ付けと同じ時でもよい。
以上のような高周波モジュールの接続構造及び接続方法とすることにより、回路基板上の高周波モジュールが配置される占有面積を小さくすることができ、回路基板の実装面と反対側の一面ではんだ付けすることができる。また、回路基板にはんだ付けされた高周波モジュールを取り外す場合に最小限のモジュールを外すだけでよいため、大変容易で、効率的である。
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1 分配器モジュール
2 本体
3 高周波信号入力端子
4 高周波信号用同軸プラグコネクタ
4a〜4f 高周波信号用同軸プラグコネクタ
5 足
6 足
7 足
7a 突起部
8 足
8a 突起部
11 高周波信号受信モジュール
11a〜11f 高周波信号受信モジュール
12 本体
13 高周波信号用同軸ジャックコネクタ
14 足
14a 突起部
15 足
15a 突起部
16 リード
20 外導体
21 板バネ接点
22 中心導体
24 中心導体
25 挿入孔
26 外導体
27 回路基板
28a、28b 貫通穴
29a、29b 貫通穴
30 回路基板
31a、31b 切欠き

Claims (8)

  1. 外導体の内周にバネ構造を有する高周波信号用の同軸プラグコネクタを具備した第一のモジュールと、中心導体にバネ構造を有する高周波信号用の同軸ジャックコネクタを具備した第二のモジュールとを同軸系伝送路で接続する高周波モジュールの接続構造において、
    前記同軸プラグコネクタの嵌脱方向の中心軸と前記同軸ジャックコネクタの嵌脱方向の中心軸が所定の角度で嵌合を開始し、前記同軸プラグコネクタの嵌脱方向の中心軸と前記同軸ジャックコネクタの嵌脱方向の中心軸が略直線上で嵌合を完了することを特徴とする高周波モジュールの接続構造。
  2. 前記第一のモジュールは、高周波信号用の複数の前記同軸プラグコネクタを具備し、複数の前記第二のモジュールが接続されることを特徴とする請求項1記載の高周波モジュールの接続構造。
  3. 前記第一のモジュールと前記第二のモジュールが回路基板の同一面上に実装され、前記回路基板の一方の面ではんだ付けにより固定されることを特徴とする請求項1または請求項2記載の高周波モジュールの接続構造。
  4. 前記第一のモジュールと前記第二のモジュールが回路基板の同一面上に実装され、前記回路基板の前記第一のモジュールと前記第二のモジュールが実装された反対側の面ではんだ付けにより固定されることを特徴とする請求項1または請求項2記載の高周波モジュールの接続構造。
  5. 外導体の内周にバネ構造を有する高周波信号用の同軸プラグコネクタを具備した第一のモジュールと、中心導体にバネ構造を有する高周波信号用の同軸ジャックコネクタを具備した第二のモジュールとを同軸系伝送路で接続する高周波モジュールの接続方法であって、
    前記同軸プラグコネクタの嵌脱方向の中心軸と前記同軸ジャックコネクタの嵌脱方向の中心軸が所定の角度で嵌合を開始し、前記同軸プラグコネクタの嵌脱方向の中心軸と前記同軸ジャックコネクタの嵌脱方向の中心軸が略直線上で嵌合を完了することを特徴とする高周波モジュールの接続方法。
  6. 前記第一のモジュールは、高周波信号用の複数の前記同軸プラグコネクタを具備し、複数の前記第二のモジュールが接続されることを特徴とする請求項5記載の高周波モジュールの接続方法。
  7. 前記第一のモジュールと前記第二のモジュールが回路基板の同一面上に実装され、前記回路基板の一方の面ではんだ付けにより固定されることを特徴とする請求項5または請求項6記載の高周波モジュールの接続方法。
  8. 前記第一のモジュールと前記第二のモジュールが回路基板の同一面上に実装され、前記回路基板の前記第一のモジュールと前記第二のモジュールが実装された反対側の面ではんだ付けにより固定されることを特徴とする請求項5または請求項6記載の高周波モジュールの接続方法。
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