以下、本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る表示装置のチューナ装置に備えるチューナICの回路図を示す。このチューナIC(チューナ部)は例えばテレビ放送用であり、その出力放送信号は図示しない表示部に出力されて、表示部にて放送信号に応じた映像を表示する。
同図のチューナIC10において、1はRF-アンプ(Gain Control Amplifire)、2は段間フィルタ、3はVCO/PLL回路、4は1/N回路、5はミキサー、6は検出器、7は段間フィルタ、8はIF-アンプ(Gain Control Amplifire)、9はAGC(Auto Gain Control)回路である。
前記RF-アンプ1は例えば日本の地上波のテレビ放送周波数帯である90〜767MHzのRF周波数の受信信号を増幅し、段間フィルタ2は前記増幅された信号を帯域制限する。前記VCO/PLL回路(発振部)3は、内蔵する局部発振器が出力する発振信号の発振周波数をPLL回路の同調電圧により変化させて2GHz以上での周波数範囲、例えば6〜8GHzの発振周波数を発生させる。前記1/N回路4は前記VCO/PLL回路3により発生させた発振周波数を1/N倍(Nは例えば6〜133)して、例えば96.5〜770.5MHzの局部発振周波数を得るものである。また、前記ミキサー5は前記段間フィルタ2からのRF周波数の受信信号と前記1/N回路4からの局部発振周波数とを混合して受信信号を周波数変換する。前記検出器6はそのミキサー5からの差動出力の差電圧を検出する。前記段間フィルタ7は、前記検出器6を通ったミキサー5の差動出力信号を帯域制限し、前記IF-アンプ8は前記帯域制限された周波数変換後の受信信号を増幅して、例えば3.5MHzのIF周波数の信号を出力する。更に、前記AGC回路9は、前記検出器6により検出されたミキサー5の差動出力間の差電圧に基づいて前記RF-アンプ1及びIF-アンプ8の増幅度を制御する利得制御信号RF AGC、IF AGCを発生する。
前記構成のチューナIC10は、図2に示すように、水晶振動子15や、コンデンサ、インダクタその他のチップ部品16と共にメインボード(基板)20に配置される。前記チューナIC10、水晶振動子15及びチップ部品16は、共にこれ等を覆う四角形状の導電性の筺体22でシールドされる。この筐体22は、金属製又は非金属にメッキを施した導電性のフレーム又はカバーで構成されている。従って、この筐体22により外部からチューナIC10内のミキサー3などのチューナ回路へのノイズの混入を抑制したり、チューナ回路で発生した信号の外部への漏洩や輻射を低減したりするように構成されている。
前記チューナIC10は、所定閾値よりも高い周波数の信号を処理する信号処理部を構成している。ここで、本実施形態ではチューナIC10で信号処理部を構成しているので、その受信するRF信号の帯域幅が50MHz〜3.2GHzの場合には、前記所定閾値は50MHzとなる。
また、本実施形態では、信号処理部をチューナIC10で構成したが、本発明はこれに限定されず、その他、例えば、情報信号を送受信するwifi、bluetooth(登録商標)等の無線通信部により信号処理部を構成しても良い。この場合、前記wifi、bluetooth(登録商標)等の無線通信部のRF信号の帯域幅は2.4〜2.5GHz又は5〜6GHzであるので、前記所定閾値は略2.4GHzであり、無線通信の発振信号の場合はチューナの発振信号と同じ周波数となるので、前記所定閾値は略2GHzである
前記筐体22には、図2に示すように、Fタイプコネクタ(コネクタ部)23が取り付けられ、このFタイプコネクタ23にテレビ放送周波数の信号(RF信号)を伝送するRFケーブル(信号ケーブル)24が接続されて、RF信号が前記図1のRF-アンプ1に入力される。
前記筐体22は、図3に示すように、例えば2つの角部22v、22sに各々脚部22aが配置され、これ等の脚部22aをメインボード20に形成したスルーホール20aに挿通し、半田付け25を施して、前記脚部22aをメインボード20のスルーホール20aを経てメインボード20の上面及び下面に形成した接地電位の導電パターン(接地パターン=グランド部)20cに接地している。
前記チューナIC10などを収容した筐体22と、この筐体22が配置されたメインボード20とは、本実施形態のテレビ放送受信回路上でチューナ装置を構成している。
前記テレビ放送受信回路において、メインボード20には、前記筐体22が配置されていると共に、更に、テレビ放送波を復調する処理などを行うマイコン、メモリ、電源部品、メインボード20上に形成された多数の信号パターンなどへのノイズの混入を防止するノイズ対策部品、テレビ用ケーブルなどを接続するための外部インタフェースなどが配置される。
(筐体の寸法)
前記筐体22の寸法は、例示すると、その収容されたチューナIC10や水晶振動子15や、コンデンサ、インダクタその他のチップ部品16のサイズを考慮して、最小化を図っても、縦長さL=17mm、横幅W=20mm、高さH=10mm、対角線長さD=26.24mmである。チューナIC10のVCO/PLL回路3で発生する発振信号の周波数が6〜8GHzであるため、筐体22で不要輻射に対するシールド効果が完全に消失する最小の長さ、すなわち、前記発振信号の最高発振周波数(8GHz)における波長λの半分値(λ/2)は18.75mmである。従って、前記筐体22の寸法では、横幅W=20mm及び対角線長さD=26.24mmが前記半波長(λ/2)を越えるため、不要輻射の低減対策が必要になる。更に、Fタイプコネクタ23の直径サイズは規格で定められている関係上、筐体22を例えば図2に示す2つの角部C1、C2にてメインボード20に接地した場合には、その両角部C1、C2間の距離は横幅W+2・高さH=37mmとなって、たとえ横幅W(=20mm)及び対角線長さD(=26.24mm)を前記半波長(λ/2=18.75mm)に縮小できたとしても、現実的に筐体22での不要輻射を低減することは困難である。
前記のような筐体22において、不要輻射がどのように発生するかの様子を本発明者が測定した結果を図4(a)〜(c)に示す。尚、不要輻射とは、高周波信号を処理する装置等から外部に出力され、本来外部機器に利用される信号(放送信号、通信信号等)とは異なる、電波障害の原因となる高周波のノイズのことである。本明細書中で使用する「不要輻射」とはこの意味である。図4は、VCO/PLL回路3での発振周波数を所定値(6GHz)に固定した場合に、筐体22のメインボード20への接地箇所を角部とし、その接地箇所の数を、同図(a)では2箇所、同図(b)では3箇所、同図(c)では4箇所としたときの筐体22での不要輻射の分散、放射方向、ピーク強度を示している。これらの図から判るように、同図(b)の接地箇所を3箇所とした場合が最も不要輻射が少ないが、発生はしている。
前記不要輻射が少ない図4(b)の接地箇所が3箇所の場合において、VCO/PLL回路3での発振周波数を変化させた場合の不要輻射の発生の様子を図5に示す。同図(a)では発振周波数を6GHzに設定し、同図(b)では7GHzに、同図(c)では8GHzに設定した場合を例示している。同図から判るように、同じ3つの接地箇所でも発振周波数を変化させると、不要輻射の分散、放射方向、ピーク強度が各々変化し、最高発振周波数(=8GHz)の場合に不要輻射のピーク強度が最も高くなっている。
従って、VCO/PLL回路3での発振周波数の可変範囲の全域で不要輻射を規格未満に低減できるような筐体22の接地箇所を具体的に特定することは、通常では、極めて困難である。
(本実施形態の特徴点)
本実施形態では、前記のように筐体22の各種寸法の何れかを最高発振周波数(8GHz)での半波長(λ/2)未満にできない場合にも、不要輻射を簡易かつ効果的に確実に低減する構成を採用する。以下、詳細に説明する。
(接地箇所の候補の指定)
先ず、最初に接地箇所の候補を任意に指定する。この接地箇所は、本実施形態では、図4(a)に示した接地箇所の数が少ない場合、すなわち、同図で前左角部と後右角部の2箇所を接地箇所として指定した場合を例示して説明する。尚、この指定箇所は他の角部であっても良いし、図4(b)及び(c)のように3箇所や4箇所などであっても良い。
図6(a)及び(b)は、前記の通り、接地箇所が筐体22の前左角部と後右角部の場合に、筐体22で高インピーダンスとなる範囲を示している。
尚、筐体22は、1枚の金属板を加工して四角柱形状に成形される。図7は、前記筐体22を展開した図を示し、天面aに対して4つの側面b〜側面eを折り畳んで四角状の筐体22を作成する。この時、Fタイプコネクタ23用の取り付け孔23aが形成された前面b、及び後面dには、各々、その下両角部に、メインボード20への接地用として下方に延びる脚部22h、22i、22j、22kが形成されていると共に、それらの脚部22h〜22kの上方の位置にて各々四角形状の孔部22l、22m、22n、22oが形成されている。一方、折り畳み時にこの前面b及び後面dに接する2つの側面c、eには、各々、その下両角部に、前記前面b及び後面dに形成した孔部22l〜22oに嵌め込まれる突起部22c、22e、22f、22gが形成されている。そして、1枚の金属板を折り畳んだ組立完了状態として筐体22をメインボード20の接地パターン20cに接続する。
一方、メインボード20は次のように構成されている。図8(a)は、前記筐体22を配置したメインボード20を裏面から見た様子を示す。同図に示したメインボード20は、筐体22の4つの角部に対応する位置に各々ランド20e〜20hが形成されている。前記接地箇所としての筐体22の2つの角部22r、22sに対応するランド20e、20gはメインボード20の裏面に配置した接地パターン20cに接続され、他の2つのランド20f、20hは前記接地パターン20cとは接続されていない。尚、同図(a)において、符号20dはFタイプコネクタ23をメインボード20上の図示しない信号パターンに接続するためのランドである。
前記メインボード20の4つのランド20e〜20hは、同図(b)及び(c)に示すように、前記筐体22の4つの角部に対応する位置にスルーホール20sが形成されている。そして、前記筐体22の接地箇所としての2つの角部22r、22sに対応するランド20e、20gでは、同図(b)に示すようにスルーホール20sがメインボード20の表面及び裏面の少なくとも一方に配置した接地パターン20cと接続され、前記筐体22の接地しない他の2つの角部22t、22uに対応するランド20f、20hでは同図(c)に示すようにスルーホール20sは接地パターン20cには接続されない。
そして、図8(a)に示すように、筐体22の前面b及び後面dの脚部22h〜22kのうち、接地すべき前面bの左角部22rの脚部22hと後面dの右角部22sの脚部22kとをメインボード20のスルーホール20sに挿通した状態でスルーホール20sと脚部22h、22kとを半田付け25をして、これらの脚部22h、22kをメインボード20の接地パターン20cに接続している。
一方、筐体22の接地されない2つの角部22t、22uでは、接地される角部22r、22sと同様に、脚部22i、22jをメインボード20のスルーホール20sに挿通した状態でスルーホール20sと脚部22i、22jとを半田付け25をして、筐体22の接地されない2つの角部22t、22uをメインボード20のランド20f、20hに固定するが、接地パターン20cには接続しない状態としている。
前記の構成から、本実施形態では、前記図7に示した筐体22の構成上、1枚の金属板を折り畳んで中空四角形状の筐体22を組立てた状態では、その左側面eの下角部22p及び右側面cの上角部22qは図7の突起部22c、22fと孔部22l、22oとの機械的係合を介していることにより接地の度合いが低いため、図8(a)に示すように筐体22の前面下左角部22r及び後面下右角部22sを接地する場合には、図6に示す筐体22の展開図上では、前面bの左角部22rと後面dの右角部22sとが接地電位となり、前記接地度合いの低い両角部22p、22qでの接地効果は無視している。
(筐体での高インピーダンス範囲の特定)
以上のようにVCO/PLL回路3での発振信号の最高周波数が8GHz、その波長λが40mm程度に短くなると、筐体22のサイズがその半波長(λ/2)を越える場合には、発振信号の伝播経路となる筐体22ではインピーダンスが分布定数となる。この分布定数回路では、接地箇所を基準インピーダンスとして、この接地箇所からλ/4の奇数倍離れた箇所は開放端となって高インピーダンスとなる。そして、接地箇所が複数設けられた場合には、それらの接地箇所からλ/4の奇数倍離れた箇所の重なり部位が最も高インピーダンスとなる。
具体的に、前記図6(b)に示した筐体22の展開図上では、既述の通り、前面bの左角部22rと後面dの右角部22sとの2箇所が接地電位であるため、これら2箇所の接地箇所22r、22sから共にλ/4の奇数倍離れた箇所が最も高インピーダンスとなる。同図では、前面bの左角部22rからλ/4離れた高インピーダンス部分と後面dの右角部22sからλ/4の3倍離れた高インピーダンス部分とが重なる高インピーダンス範囲Aと、後面dの右角部22sからλ/4離れた高インピーダンス部分と前面bの左角部22rからλ/4の3倍離れた高インピーダンス部分とが重なる範囲Bとを描いている。このように筐体22の展開図上で前面bの左角部22rと後面dの右角部22sとを接地電位とした場合には、高インピーダンス範囲A及びBは、前面b、後面d並びに天面aの下左角部及び上右角部に発生する。尚、前記2つの高インピーダンス範囲A、B内において、白抜き円で示した点は、VCO/PLL回路3の発振信号の周波数が6GHz、6.5GHz、6.8GHz及び6.9GHzの場合に、前面bの左角部22rからλ/4離れ、かつ後面dの右角部22sからλ/4の3倍離れた高インピーダンス点と、後面dの右角部22sからλ/4離れ、かつ前面bの左角部22rからλ/4の3倍離れた高インピーダンス点とを示している。
従って、前記図6(b)の展開図では、前記2つの高インピーダンス範囲A、Bにおいて大きな不要輻射が発生することになる。
尚、前記図6(a)及び(b)では、筐体22を図7に示す金属板を折り畳んで組み立てた場合に生じる高インピーダンス範囲A、Bを示したが、例えば図7に示す金属板を組み立てた後に前面bや後面dと右側面c及び左側面eとが接する部位を半田付けするなどで強固に接合し、接地度合いを高めた場合には、図9に示すように、左側面eの下角部22pは前面bの左角部22rと同電位に、右側面cの上角部22qは後面dの右角部22sと同電位になって、各々接地電位となり、筐体22の展開図上では接地箇所は4箇所となる。この場合には、発生する高インピーダンス範囲C、Dは天面aの下左角部及び上右角部に発生し、この範囲C、Dから大きな不要輻射が発生することになる。
図10は、図7に示した金属板を用いて筐体22を作成した場合に、前面bの左角部22rと右角部22vとの2箇所を接地した状態を示す。同図では、発生する高インピーダンス範囲E、Fは前面bの中央上部及び後面dの中央上部に発生し、この範囲C、Dから大きな不要輻射が発生することになる。本接地の場合には、図6に示す接地の場合や図9に示す接地の場合に比べて、高インピーダンス範囲の面積は狭くなっているが、発生はしている。
(筐体の高インピーダンス範囲の縮小化)
前述の通り、筐体22には高インピーダンス範囲が生じ、この高インピーダンス範囲は筐体22の接地箇所に応じて位置や面積が変化する。本実施形態では、この高インピーダンス範囲を確実に縮小化する構成を採用する。以下、これを具体的に説明する。
図11(a)は、前記図6(b)の接地状態の場合、すなわち、同図(b)の筐体22の展開図上で前面bの左角部22rと後面dの右角部22sとをメインボード20の接地パターン20cに接地する構成を変形して、筐体に生じる高インピーダンス範囲を縮小化する構成を示している。
同図では、筐体22の展開図上で発生した高インピーダンス範囲B(図6参照)を縮小している。既述の通り、発振部の発振周波数が高くてインピーダンスが分布定数となる筐体22では、接地箇所を基準インピーダンスとしてこの接地箇所からλ/4の奇数倍離れた位置では、予め定めた所定インピーダンスよりも高インピーダンスとなる。従って、前記図6(b)に示した筐体22の展開図上では、前面bの左角部22rから直線距離でλ/4の3倍離れた領域と後面dの右角部22sからλ/4の1倍離れた領域とが重複する範囲が高インピーダンス範囲Bとなっている。
本実施形態では、図11(a)から判るように、前面bの左角部(第1箇所)22rを接地すると共に、後面dの右角部22gに延長線Lの一端を接続し、この延長線Lの他端(第2箇所)を接地箇所22wとして筐体22をメインボード20の接地パターン20cに接続する構成を採用している。
図11(b)は、前記後面dの右角部22gを延長線Lを介してメインボード20の接地パターン20cに接地する構成の具体例を示している。
同図(b)では、筐体22の後面dの右角部に設けた脚部22nをメインボード20に設けた非接地状態のランド20gのスルーホール20sに挿通し、半田付け25をした後、この半田付け25の部分に前記延長線Lとして金属線路35の一端を接続し、この金属線路35の他端をメインボード20の裏面に配置した接地パターン20cに接続している。
本実施形態では、図11(a)の筐体22の展開図上において、前面bの左角部(第1箇所)22rからVCO/PLL回路3の発振信号の可変周波数範囲の最低周波数(同図では6GHz)での波長λの1/4の3倍値の距離の点(図6(b)に示す高インピーダンス範囲B内の点)の中で前記後面dの右角部22gへ最も近い点を点Pとすると、この点Pから筐体22の後面dの右角部のランド20gまでの距離と、このランド20gから接地箇所22wまでの距離(すなわち、延長線Lの線路長)との合計距離が、前記発振信号の可変周波数範囲の最低周波数(6GHz)での波長λの1/4の1倍値に相当するように、前記延長線Lの線路長が設定される。即ち、筐体22の前面bの左角部(第1箇所)22rからVCO/PLL回路3の発振信号の可変周波数範囲での波長λの1/4の3倍値の領域(この領域(第1領域)を図11(a)において太実線の線分で示す)と、前記接地箇所(第2箇所)22wから前記可変周波数範囲での波長λの1/4の1倍値の領域(この領域(第2領域)を同図(a)において太破線の線分で示す)とが前記点Pの一点で重なるように、前記延長線Lの線路長が設定される。
前記延長線Lは、本実施形態では空中配線であるので、誘電率に応じた波長短縮は生じない。従って、高インピーダンス点Pまでの距離の算出については、延長線Lの線路長は実寸法を用いれば良い。
従って、本実施形態では、筐体22に生じる高インピーダンス範囲は、発振信号の波長λが最も長くなる最低周波数(6GHz)で生じる高インピーダンス点Pのみとなるので、前記生じる高インピーダンス範囲は最も狭くなる。よって、本実施形態では、筐体22から生じる不要輻射を効果的に低減することができる。
尚、本実施形態では、高インピーダンス範囲が高インピーダンス点Pの1点のみに縮小される場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば延長線Lの線路長を前記の線路長よりも短く設定して、高インピーダンス範囲が多少広がる場合であっても、図6に示した従来の高インピーダンス範囲Bよりも縮小される限り、同様に適用できるのは勿論である。
<高インピーダンス範囲を縮小する一般化モデル>
次に、前記従来の高インピーダンス範囲Bを縮小する場合を、一般化されたモデルを使用して説明する。
図12(a)において、点A、Bは接地箇所であり、互いに距離lを隔てて配置されている。また、点Cは点A、Bからそれぞれnλ/4、mλ/4だけ離れた地点とする。前述のように、整数n、mが奇数であれば、点Cは高インピーダンス箇所を表す。
点A、B、Cの座標を(xa,ya)=(0,0)、(xb,yb)=(0,l)、(xc,yc)とすると、下式が成立する。
nλ/4=√(xc 2+yc 2)、mλ/4=√{xc 2+(l-yc)2}
∴ m2 (xc 2+yc 2)=n2 {xc 2+(l-yc) 2}
m=nの時、 yc=l/2
m>nの時、 xc 2+ {yc - n2 l/(m2- n2)}2 = {n2 l/(m2- n2)}2
より、波長λを可変させた時、点Cの軌跡はm=nの場合はABの中線となり、m>nの場合は中心(0,−n2l/(m2 - n2))、ml/(m2 - n2)の半径の円弧を描く。
また、発振周波数がf1≦f≦f2であるとすると、波長λ=c/fはλ2≦λ≦λ1の範囲(円弧の場合は図12(b)で太線で描いた範囲)となり、不要輻射の対象となる高インピーダンス範囲は前記中線AB又は円弧上のλ2≦λ≦λ1の範囲(円弧の場合は図12(b)で太線で描いた範囲)となる。
前記図12(b)で示された不要輻射の対象となる高インピーダンス範囲をなるべく狭くすることができれば、不要輻射の影響範囲を抑えることが可能である。また、不要輻射の対象となる高インピーダンス範囲が狭く抑えられていれば、この狭い高インピーダンス範囲に他のインピーダンス低減手段を適用して、不要輻射を完全になくすことも可能である。
ここで、通常、接地箇所から距離λ/20までの範囲ではインピーダンスを低く抑えることができるので、特にコストや形状の制約が無い筐体や基板に設ける複数の接地箇所は、各々、λ/10の間隔で設計されて、それらの接地箇所間の中間位置がちょうど接地箇所から距離λ/20となるように設定されることが多い。
このことから、本発明でも、高インピーダンスとなる2つの領域の間隔を幅λ/10(第2の閾値)の範囲に収めることができれば、高インピーダンスとなる領域の全体を狭い範囲に制限することが可能である。具体的に、図12(b)を用いて詳しく説明すると、次の通りである。図12(b)において、例えばVCO/PLL回路3の発振周波数fが最低周波数f1の場合に、接地点A(第1箇所)を中心とするnλ1の1/4の半径の円上の領域(第1領域)(この領域を同図で太実線で示す)と、他の接地点B(第2箇所)を中心とするmλ1の1/4の半径の円上の領域(第2領域)(この領域を同図で中実線で示す)とが2点で重なり、この2点間の距離D1を幅λ1の1/10(第2の閾値)の範囲内に収めることが望ましい。同様に、VCO/PLL回路3の発振周波数fが最高周波数f2の場合に、接地点A(第1箇所)を中心とするnλ2の1/4の半径の円上の領域(第1領域)(この領域を同図で太破線で示す)と、他の接地点B(第2箇所)を中心とする半径mλ2の1/4の円上の領域(第2領域)(この領域を同図で中破線で示す)とが2点で重なり、この2点間の距離D2は前記最低周波数f1での2点間の距離D1よりも短く(D2<D1)なる
以下では、2つの接地箇所A、B間の距離や不要輻射の対象となる周波数によって発生し得る高インピーダンス範囲の分布のバリエーションについて、図13(a)〜(f)を用いて説明する。
<高インピーダンス範囲の分布のバリエーション>
図13(a)では、不要輻射の対象となる最高周波数f2で高インピーダンスとなる2つの点の間隔が当周波数における波長λ2の1/10よりも大きい場合を示している。ここでは、2つの高インピーダンス範囲はそれぞれ全周波数範囲を含んでおり、最も広い状態である。また2つの高インピーダンス範囲は波長λ2の1/10よりも大きい間隔を隔てて分布しているため、後述の方法を含む他のインピーダンス低減手段を併用しても、双方の高インピーダンス範囲を同時に低インピーダンス化することは難しい。
図13(b)では、不要輻射の対象となる最高周波数f2で高インピーダンスとなる2つの点の間隔が当周波数における波長λ2の1/10以下となっている。このことにより、2つの高インピーダンス範囲はそれぞれ全周波数範囲を含んでいるにも拘わらず、例えば最高周波数f2で高インピーダンスとなる2点を結ぶ線分の中点をDとし、この点Dの位置をインピーダンス低減手段を用いて低インピーダンス化することにより、2つの高インピーダンス範囲内では点Dから距離λ/20だけ離れた範囲でインピーダンスを十分に下げることが可能である。更に、高インピーダンスとなる2つの点の間隔が更に狭まれば、点Dから距離λ/20以下の範囲となる周波数範囲が増えるので、2つの高インピーダンス範囲内でより低インピーダンス化される周波数範囲が増えることとなる。図13(b)の場合には、高インピーダンスとなる2つの領域の離隔が波長λ2の1/10以下であるので、同図に破線で囲むように高インピーダンスとなる範囲の全体を狭い領域に制限できる。従って、このように全体として狭い領域の高インピーダンス範囲を狙って他のインピーダンス低減手段を用いて低インピーダンス化することができるので、広い範囲の高インピーダンス領域を低インピーダンス化する場合に比較して、設計が容易になる。
図13(c)では、不要輻射の対象となる最高周波数f2で高インピーダンスとなる点が1点で重なっている。この時、高インピーダンスとなる2つの点の間隔がその周波数の波長λの1/10と一致する周波数を同図でf3と表している。ここで、f1<f3<f2であり、周波数f3で高インピーダンスとなる2点を結ぶ線分の中点をDとし、後述の方法を含む他のインピーダンス低減手段を併用して、この点Dを低インピーダンス化することにより、2つの高インピーダンス範囲では、各々、周波数f3〜f2の範囲内においてインピーダンスを十分に下げることができる。図13(c)では、破線で囲んで示すように、図13(b)の場合に比べて高インピーダンスとなる範囲の全体をより狭い領域に制限できるので、この狭い領域の高インピーダンス範囲を低インピーダンス化する設計がより一層容易になる。
図13(d)では、不要輻射の対象となる最高周波数f2よりも低い周波数f4で高インピーダンスとなる点が1点で重なっている。この時、高インピーダンスとなる2つの点の間隔がその周波数の波長の1/10と一致する周波数をf5(図13(c)の周波数f3よりも低周波数(f5 < f3))と表している。ここに、f1<f5<f4<f2であり、点Dを低インピーダンス化しない場合であっても、前記周波数f4よりも大きい周波数では高インピーダンスとなる点は存在せず、また、周波数f5で高インピーダンスとなる2点を結ぶ線分の中点をDとし、後述の方法を含む他のインピーダンス低減手段を併用して、この点Dを低インピーダンス化することにより、高インピーダンス範囲f1〜f4の範囲内でも更に周波数f5〜f4の範囲においてインピーダンスを十分に下げることが可能である。
図13(e)では、不要輻射の対象となる最低周波数f1で高インピーダンスとなる2つの点の間隔が当周波数における波長λ1の1/10以下となっている。この場合、f1<f4<f2であり、点Dを低インピーダンス化しない場合であっても、周波数f4よりも大きい周波数では高インピーダンスとなる点を存在せず、また、最低周波数f1で高インピーダンスとなる2点を結ぶ線分の中点を点Dとし、後述の方法を含む他のインピーダンス低減手段を併用して、低インピーダンス化することにより、全周波数範囲f1〜f2においてインピーダンスを十分に下げることが可能である。
図13(f)では、不要輻射の対象となる最低周波数f1で高インピーダンスとなる1点(点D)のみが残っており、後述の方法を含む他のインピーダンス低減手段を併用して、この点Dを低インピーダンス化することにより、全周波数範囲f1〜f2においてインピーダンスを完全に下げることができる。
以上のように、高インピーダンス範囲を狭くするには、少なくとも、不要輻射の対象となる最高周波数f2で高インピーダンスとなる2点の間隔がその周波数での波長の1/10(図13(b)〜(f))である必要があり、また可能であれば、全発振周波数範囲を低インピーダンス化できるように、最低周波数f1で高インピーダンスとなる2点の間隔がその周波数での波長の1/10以下(図13(e)及び(f))であることが望ましい。
(第2の実施形態)
図14(a)〜(d)は本発明の第2の実施形態を示す。前記第1の実施形態では、角部(ランド)20gの接地箇所22wを筐体22の外方に配置したが、本実施形態では、接地箇所を筐体22が配置されたメインボード20の領域(以下、所定領域という)に配置する。
同図(a)では、筐体22の後面dの角部のランド20gから筐体22の下方に位置するメインボード20の所定領域に向って延長線Lが延び、この延長線Lの端部が接地箇所22w‘として接地される。
この具体例を同図(b)及び(c)に示す。同図(b)及び(c)では、筐体22の後面dの右角部に設けた脚部22nをメインボード20のランド20gに半田付け25をする。このメインボード20のランド20g周りには、接地パターン20cを構成する例えば銅箔が切り抜かれていると共に、このランド20gから筐体22の下方のメインボード20の所定領域に向かう前記延長線Lとしての配線パターン20mが形成されるように、前記銅箔が切り抜かれている。従って、筐体22の前記脚部22nは直線状の配線パターン20mを介して接地パターン20cに接続されており、この配線パターン20mと接地パターン20cとの接続点が第2の接地箇所22w‘を構成する。
前記配線パターン20mの長さは、次の通り決定される。本実施形態では、配線パターン20mがメインボード20上に配置されるため、メインボード20上では、発振信号の波長λ‘は、メインボード20の比誘電率erにより真空中での波長λの1/(er1/2)に短縮される。例えば、筐体22の高インピーダンス点Pの位置から筐体22の後面dの右角部20gまでの距離が前記空気中での波長λの1/4倍の90%の距離である場合には、比誘電率erでの前記波長λ’の1/4倍の10%の距離を前記配線パターン20mの線路長とすれば良い。具体的に説明すると、メインボード20の比誘電率erをer=4、発振信号の発振周波数fをf=6GHzとすると、比誘電率erでの波長λ’は、
λ’=(1/(er1/2))λ=(1/2)×(c/f)
c:光速
=(1/2)×(3×108/(6×109))=0.025m=25.00mm
となるので、線路長は、25.00×(1/4)×0.1=0.625mm≒0.6mm
と算出できる。
同図(d)は、同図(c)の配線パターン20mの箇所でのD−D線断面図である。前記メインボード20上の延長線L(配線パターン20m)の特性インピーダンスをテレビ放送用のチューナ装置の一般的な設計仕様に合わせて75Ωとする場合には、例えばメインボード20の比誘電率erをer=4、高さhをh=400umとし、配線パターン20mの厚さtをt=35umとすると、配線パターン20mの幅s、及び銅箔の切り抜き幅(配線パターン20mと接地パターン20cとの離隔)wを、一般的な線路インピーダンス設計ツールを用いて計算すれば、配線パターン20mの幅s及び銅箔の切り抜き幅wは、共に、s=w=200umに算出されて、決定される。尚、メインボード20上の前記延長線Lの特性インピーダンスを75Ωに設定する必要はなく、例えば数十〜数百Ωに設定しても良いのは勿論である。
従って、本実施形態では、第2の接地箇所22w‘が筐体22の下方のメインボード20の所定領域に配置されるので、筐体22の外方近傍にマイコンやメモリなどが配置されている場合であっても、これら機器に邪魔されずに第2の接地箇所22w‘を筐体22から配線パターン20mの長さだけ精度良く隔てて良好に配置することが可能である。
(延長線の変形例)
図15は、前記筐体22の角部から延びる延長線Lの第1の変形例を示す。前記実施形態では、延長線Lを直線形状としたのに代え、同図(a)ではランド20g周りを囲んで延びる円弧状に形成した延長線L2としたものである。また、同図(b)では、ランド20g周りを囲んで延びる円弧形状とその先端から筐体22の下方のメインボード20の所定領域に向って延びる直線形状との組合せに形成した延長線L3としたものであり、同図(c)ではランド20gから延びる波形状に形成した延長線L4としたものである。これらの変形例では、ランド20gに近い位置に接地することが可能であるので、チューナ回路の他の配線との干渉を避けたり、接地パターンが大きく分断されることで接地効果が低下したりすることを防止できるという効果が生じる。
図16は延長線Lの第2の変形例を示す。同図では、メインボード20に形成したスルーホールを利用して線路長を調整するものである。
具体的には、同図(a)に示すように非接地のランド20gから筐体22の下方のメインボード20の所定領域に向って延びる配線パターン20qと、同図(b)に示すようにこの配線パターン20qの先端部に形成されたスルーホール20tと、同図(b)及び(c)にも示すように、このスルーホール20tの下端部に接続されてメインボード20の下面に形成された接地パターン20cとにより、延長線L5を構成している。従って、本変形例では、延長線L5の線路長は、延長パターン20qとスルーホール20tの高さとの合計長さとなる。
前記実施形態及び前記第1及び第2の変形例では、延長線L2〜L5がメインボード20に形成する配線パターンを使用するので、他の金属線などの部材を必要とすることなく、延長線L〜L5を簡易に構成することが可能である。
図17は延長線Lの第3の変形例を示す。同図では、金属線L5を用い、その一端をランド20gにて半田付け25をし、その他端をメインボード20の接地パターン20cに接続して、その接続点を接地箇所22w‘としている。
図18は延長線Lの第4の変形例を示す。同図では、延長線Lとして金属ワイヤーなどの線状の導体L6を使用している。具体的には、筐体22の角部に位置するランド20gに接続される配線パターン20qをメインボード20の上面に形成すると共に、この配線パターン20qに接続されるスルーホール20oと、その側方に配置した他のスルーホール20pとを設け、この2つのスルーホール20o、20pに逆U字状に折り曲げた線状の導体L6の一端及び他端を挿通して半田付け25をして、前記他のスルーホール20pの下端部をメインボード20の下面に形成された接地パターン20cに接続している。
従って、第4の変形例では、配線パターン20qと線状の導体L6の長さを調整するだけで、筐体22の角部20gと接地箇所20w‘との距離を調整することが可能である。
図19は延長線Lの第5の変形例を示す。同図では、筐体22の角部に位置するランド20gの側方にスルーホール20oを形成し、このスルーホール20oに板バネ状の導体L7の一端を挿通し、その他端を筐体22の側面に接触させながら、前記導体L7の一端をスルーホール20oに半田付け25をして、そのスルーホール20oの下端部をメインボード20の下面に形成した接地パターン20cに接続する構成としている。
従って、本変形例では、板バネ状の導体L7の長さを調整するだけで、筐体22の角部20gと接地箇所22w‘との距離を調整することが可能である。
以上説明した延長線Lの各種変形例では、何れも、延長線Lの長さを自由に長く又は短く設定することが可能であるので、VCO/PLL回路3の発振信号の発振周波数範囲に拘わらず筐体22の高インピーダンス点Pから接地箇所22wまでの距離を精度良く波長λの1/4の奇数倍に設定することが可能である。
(第3の実施形態)
続いて、本発明の第3の実施形態を図20に基づいて説明する。
前記第1の実施形態では図11に示したように、筐体22に高インピーダンス点Pが発生したが、本実施形態ではこの高インピーダンス点Pを低インピーダンス化するものである。
本実施形態では、図20において、前記図11の構成に加えて、筐体22の展開図上で左側面eの下辺部kに他の接地箇所(第3箇所)22sを配置している。既述の通り、発振部の発振周波数が高くてインピーダンスが分布定数となる筐体22では、接地箇所を基準インピーダンスとしてλ/4の奇数倍離れた領域では、予め定めた所定インピーダンスよりも高インピーダンスとなる一方、発振信号の波長λの1/4の偶数倍離れた領域(第3領域)では前記所定インピーダンス(所定の閾値)よりも低インピーダンスとなる。従って、図20では、筐体22の展開図上において、前記高インピーダンス点(6GHzの最低発振周波数での点)Pに対し、この点Pから筐体22の展開図上でこの発振周波数(6GHz)での波長λの1/2倍(1/4の2倍)の距離だけ直線距離で離れた位置に前記接地箇所22sが配置されている。
従って、本実施形態では、筐体22の展開図上で発生した高インピーダンス点Pを他の接地箇所22sによって低インピーダンスにすることが可能である。その結果、2つの接地箇所(第1箇所及び第2箇所)22r、22wによって生じた高インピーダンス点Pからの不要輻射を前記他の接地箇所(第3箇所)22sによって効果的に低減することが可能である。
また、以上の実施形態と同様に、本実施形態は高インピーダンス範囲が多少広がる場合であっても有効である。
即ち、図13(b)〜(f)では、高インピーダンスとなる2点の間隔がその周波数の波長の1/10以内となる最低発振周波数において、高インピーダンスとなる2点結ぶ線分の中点(点D)から、この発振周波数での波長λの1/4の偶数倍の距離だけ直線距離で離れた位置に接地箇所を設けることにより、高インピーダンス範囲を効果的に低インピーダンス化することができる。
(変形例)
図21は本実施形態の変形例を示す。
前記第3の実施形態では筐体22の後面dの右角部から延長線Lを隔てた位置を接地箇所22wとして接地したのに加え、本変形例では、更に前面bの左角部22rと、左側面eの下辺部kに設けたランド22sとの双方から各々延長線R1、R2を隔てた接地箇所22j、22zで接地したものである。
本変形例では、VCO/PLL回路3の発振信号の最低周波数が6GHz未満に低い場合や、筐体22のサイズが比較的小さい場合などであっても、筐体22から離れた3つの接地箇所22j、22w、22z間の相互距離を自由に調整することが可能であるので、高インピーダンス点Pをより確実且つ容易に低インピーダンス化することができる。
(第4の実施形態)
続いて、本発明の第4の実施形態を図22に基づいて説明する。
前記第1の実施形態では筐体22に高インピーダンス点Pのみしか発生しない位置に接地箇所を配置したが、本実施形態では更に発生する高インピーダンス範囲を無くす位置に接地箇所を配置したものである。
すなわち、前記第1の実施形態の図11では、筐体22の前面bの左角部22rからVCO/PLL回路3の発振信号の最低周波数(6GHz)での波長λの1/4の3倍離れた距離の位置Pと、後面dの右角部20gから延長線Lだけ隔てた接地箇所22wから前記最低周波数(6GHz)での波長λの1/4の1倍離れた距離の位置Pとが重なって、その重なった位置Pが高インピーダンスとなったが、本実施形態では、延長線Lの線路長を図11の場合よりも長く設定した延長線Rを配置することにより、前記高インピーダンス点Pの発生をも無くすように構成したものである。
前記の構成により、本実施形態では、線路長の長い延長線Rの他端を接地箇所22xとして、この接地箇所22xから前記高インピーダンス点Pまでの距離Mを前記最低周波数(6GHz)での波長λの1/4の1倍を越える距離にできるので、前記高インピーダンス点Pの発生をも無くして、筐体22では何処でも不要輻射の発生がない効果が得られる。
更に、前記距離Mが波長λの1/4の偶数倍(例えば1/2)の時は、高インピーダンス点Pを直接低インピーダンスとすることができる。
(第5の実施形態)
図23は本発明の第5の実施形態を示す。
本実施形態では、図23に示したように、筐体22の前面bの左角部22rから延長線Yを隔てた位置を接地箇所22yとすると共に、前面bの右角部22vを接地箇所としている。
前記の構成により、本実施形態では、各接地箇所22y、22vからVCO/PLL回路3の発振信号の波長λの1/4の1倍及び3倍離れた距離での重複箇所をなくすことができる。
従って、前記図10に示したように両角部22r、22vを接地箇所とした場合に生じる筐体の前面bの***部や後面dの***部での高インピーダンス範囲E、Fを無くして、不要輻射の発生をなくすことが可能である。
しかも、筐体22の前面bには、取り付け孔23aに取り付けたFタイプコネクタ23にテレビ放送用の信号ケーブル24が接続されていて、この信号ケーブル24の近傍には図10では筐体の前面bの***部に高インピーダンス範囲Eが生じるものの、本実施形態では、この高インピーダンス範囲Eの発生が無くされているので、筐体上のインピーダンス分布が信号ケーブル24の状態(種類、材質、形状等)のばらつきによる影響を受けにくくなっており、信号ケーブルの状態のばらつきよる不要輻射の発生が抑制される効果がある。
尚、本実施形態では、Fタイプコネクタ23の近傍に生じる前記高インピーダンス範囲Eを無くしたが、本発明はこれに限定されず、例えば筐体22に高インピーダンス範囲が生じていても、その高インピーダンス範囲から生じる不要輻射の影響が無い又は極く少ないほど、その発生する高インピーダンス範囲の箇所がFタイプコネクタ23から所定距離以上離れた箇所に位置していれば良い。更には、接地箇所22yからFタイプコネクタ23までの距離が波長λの1/4の偶数倍(例えば1/2)の時は、Fタイプコネクタ23の近傍を直接低インピーダンスとすることができる。
尚、前記第4及び第5の実施形態では、2つの角部のうち一方のみを延長線R又はYを隔てて接地したが、接地する角部の全てを延長線を隔てて接地しても良いのは勿論である。
(第6の実施形態)
続いて、本発明の第6の実施形態を図26に基づいて説明する。
前記第1の実施形態(図11)では、筐体22の展開図上において、後面dの右角部22gから延長線Lを経て接地箇所22wで接地したが、本実施形態では、この接地箇所22wを接地せず、開放箇所とすると共に、前記延長線Lの長さを変更したものである。
具体的に、本実施形態では、図26(a)の筐体22の展開図上において、後面dの右角部22gに延長線の一端を接続し、その延長線Lの他端(筐体22のグランド部外の位置)を開放として、この延長線Lの他端を筐体22の開放箇所22opとしている。
そして、筐体22の展開図上において、前面bの左角部22rからVCO/PLL回路3の発振信号の可変周波数範囲の最低周波数(同図では6GHz)での波長λの1/4の3倍値の距離の点(図6(b)に示す高インピーダンス範囲B内の点)の中で後面dの右角部22gへ最も近い点を点Pとして、この点Pから筐体22の後面dの右角部のランド20gまでの距離と、このランド20gから開放箇所22opまでの距離(すなわち、延長線Lの線路長)との合計距離が、前記発振信号の可変周波数範囲の最低周波数(6GHz)での波長λの1/4の偶数倍(2倍)値(=λ/2)に相当するように、前記延長線Lの線路長が設定される。
従って、本実施形態では、筐体22において、前面bの左角部22rの接地箇所を基準インピーダンスとしてこの接地箇所から展開図上の直線距離でλ/4の奇数倍(3倍)離れた領域と、筐体22の開放箇所22op(延長線Lの他端)から発振信号の最低周波数(6GHz)での波長λの1/4の偶数倍(2倍)の距離の領域が前記位置Pのみとなるので、前記生じる高インピーダンス範囲は最も狭くなる。よって、本実施形態では、筐体22から生じる不要輻射を効果的に低減することができる。
尚、前記延長線Lが空中配線である場合には、誘電率に応じた波長短縮は生じない。従って、高インピーダンス点Pまでの距離の算出については、延長線Lの線路長は実寸法を用いれば良い。
前記延長線Lの他端を開放とする構成は、例えば図26(b)に示す構成とすることができる。同図(b)の構成は、前記図11(b)の構成と比較すると判るように、メインボード20の裏面において、延長線Lを構成する金属線路35の他端をメインボード20の裏面に配置した接地パターン20cに接続されていない非接地パターン37に接続して、金属線路35の他端を開放としている。
前記延長線Lの他端を開放とする構成は、既述した図14(b)、図15(a)〜(c)、図16(a)〜(c)、図17、図18及び図19の構成においても、同様に適用可能である。これらの場合にも、前記と同様に、メインボード20の表面又は裏面に配置した接地パターン20cに接続されない非接地パターンを設け、この非接地パターンに延長線Lの他端を接続すれば良いので、その図示は省略する。
従って、本実施形態では、延長線Lの他端を開放とすることにより、高インピーダンス範囲となる点Pを積極的に低インピーダンス化することができるので、不要輻射の発生をより一層になくすことが可能である。
(変形例)
このように、前記高インピーダンス点Pから開放箇所22opまでの距離が波長λの1/4の偶数倍(例えば1/2)の時には、筐体22の高インピーダンス範囲を点Pに限定することができるが、本実施形態においても、第4の実施形態で述べた方法を応用することが可能である。
即ち、前記高インピーダンス点Pから開放箇所22opまでの距離を波長λの1/4の偶数倍(例えば1/2)以上にした時には、前記高インピーダンス点Pをも発生しないようにできる。更には、前記高インピーダンス点Pから開放箇所22opまでの距離を更に延長して、波長λの1/4の奇数倍(例えば3/4)としたときには、高インピーダンス点Pを直接低インピーダンスとすることができる。
また、第3の実施形態における図20、図21に対しても、高インピーダンス点から波長λの1/4の奇数倍(例えば1/4)の距離に接地箇所を設ける代わりに、高インピーダンス点から波長λの1/4の偶数倍(例えば1/2)の距離に開放箇所を設けることによっても、同様の効果を得ることが出来る。また、図21においては、高インピーダンス点Pから延長線R2を経て波長λの1/4の偶数倍(例えば1/2)の距離に接地箇所22zを設けることで、高インピーダンス点Pを低インピーダンス化したが、その代わりに、高インピーダンス点Pから延長線を経て波長λの1/4の奇数倍(例えば3/4)の距離に開放箇所を設けることで、同様の効果を得ることが出来る。
(筐体22の展開図について)
<側面同士の接続が弱い場合>
前記図7に示した筐体22の展 開図では、その組立時には、隣り合う側面b、c、d、e同士の接続が弱い関係上、側面b−c、c−d、d−e、e−b間の信号伝搬は無い。このため、4つの側面b、c、d、eと天面aとの間の信号伝搬のみを考慮すれば良いので、筐体22の展開図は、図24に示したように天面aを中心にした展開のみを考えればよい。従って、図24の筐体22の展開図では、前面bの左角部22rを接地した場合には、発振信号が前面bの左角部22rから前面b内へ伝搬し、次いで前面bと天面aとのb−a接線を経て天面aへと伝搬し、更に天面aから前面b以外の各側面c、d、eへ信号伝搬した際の伝搬距離λ/4の点を結んだ線を実線で示し、伝搬距離λ/2の点を結んだ線を破線で示し、伝搬距離3λ/4の点を結んだ線を一点鎖線で表記している。
<側面同士の接続が強い場合>
一方、図25(a)に示したように、隣り合う側面同士の接する部位(接線部分)を例えば半田付けするなどで強固に接合して、隣り合う側面同士の接続が強い場合には、側面b、c、d、eと天面aとの間の信号伝搬に加えて、側面b−c、c−d、d−e、e−b間の信号伝搬も考える必要が生じる。そのため、前記図24のような天面aを中心とした展開図上での信号伝搬だけでなく、側面b、c、d、eを中心に他の側面を展開した場合の側面間の信号伝搬も考慮に入れる必要がある。
例えば、図25(b)では後面dから展開した左側面(e’面)と、右側面cから展開した前面(b’面)を追記している。また、前面bの左角部の接地箇所22rに相当する左側面eでの接地箇所を22r’と表記すると共に、前記新たに展開した2つの側面b’、e’での相当接地箇所を22r’’、22r’’’と表記している。
前記図25(b)では、図24と同様に、接地箇所22r→前面b内→b−a接線→天面a内→各側面c、d、eの伝搬経路において、伝搬距離λ/4の点を結んだ線、伝搬距離λ/2の点を結んだ線、伝搬距離3λ/4の点を結んだ線に加えて、接地箇所22r’→左側面e内→e−a接線→天面a内→各側面b、c、dの伝搬経路、接地箇所22r’’→新たに展開した側面b’内→b’−c接線→左側面c内→c−a接線→天面a内→各側面d、eの伝搬経路、及び、接地箇所22r’’’→新たに展開した側面e’内→e’−d接線→後面d内→d−a接線→天面a内→各側面b、cの伝搬経路において、伝搬距離λ/4の点を結んだ線、伝搬距離λ/2の点を結んだ線、伝搬距離3λ/4の点を結んだ線を各々表記し、更にそれらの線の重なった部分において、各接地箇所22r、22r’、22r’’、22r’’’からの最短距離がλ/4、λ/2、3λ/4となるように選んで結んだ各々の線を図中に実線、破線及び一点鎖線で表記しており、この各々の線が最終的に接地箇所22rから伝搬距離λ/4、λ/2、3λ/4の各線を表している。
このように、筐体22の側面同士の接続が強い場合には、電気的に強く接続された全ての経路を考慮して、展開図を補記する必要がある。
(その他の実施形態)
以上の説明では、VCO/PLL回路3の発振信号の発振周波数範囲をテレビ放送波受信用の6〜8GHzとしたが、本発明はこれに限定されず、他の周波数範囲であっても良い。
また、チューナIC10の回路構成を図1に具体的に例示したが、この構成は他の構成を付加したり、変更したりしても良いのは勿論である。
更に、以上の説明では、本チューナ装置をテレビ放送受信用のチューナ装置を例示したが、録画再生用のチューナ装置などにも同様に適用可能であるのは勿論である。