JP7350178B2

JP7350178B2 - 高周波装置

Info

Publication number: JP7350178B2
Application number: JP2022533001A
Authority: JP
Inventors: 隆二稲垣
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2023-09-25
Anticipated expiration: 2040-07-03
Also published as: JPWO2022003960A1; WO2022003960A1

Description

本開示は、高周波部品が内部に実装される高周波装置に関する。

従来、高周波部品が内部に実装される高周波装置が知られている。例えば、特許文献１には、一面が開口する箱状の金属筐体と、金属筐体の開口を覆う金属板と、金属板の一部を切り曲げて設けられた突起部とを備える高周波装置が開示されている。突起部は、金属筐体の内部に向かって突出している。突起部は、一端が短絡されて、他端が開放されている４分の１波長共振器であり、所望の周波数帯域の電波を抑圧する帯域抑圧フィルタとして動作する。これにより、金属筐体の内部において所望の周波数帯域のアイソレーション特性を向上させることができる。

特許第６１８４６１０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された高周波装置では、不要な周波数帯域においては、金属筐体の内部に発生する空間共振によって、アイソレーション特性が劣化する問題がある。なお、本明細書において「所望の周波数帯域」とは、高周波装置が処理する信号の波長帯である。また、本明細書において「不要な周波数帯域」とは、所望の周波数帯域以外の周波数帯、すなわち高周波装置が処理する信号の波長帯以外の波長帯である。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、不要な周波数帯域においてもアイソレーション特性を向上させることができる高周波装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる高周波装置は、少なくとも一面が開口する空隙部を有し、空隙部に高周波部品が実装される金属筐体と、金属筐体の開口を覆う金属板と、金属板のうち金属筐体の空隙部を向く面に貼り付けられ、不要な周波数帯域の電波を吸収する電波吸収材と、を備える。金属板は、金属筐体の内部に向かって突出する突起部を有する。突起部は、一端が短絡されて、他端が開放されている４分の１波長共振器である。突起部の基端から突起部の先端までの距離は、抑圧対象の周波数で４分の１波長に相当する長さである。突起部の表面には、電波吸収材が貼り付けられている。

本開示にかかる高周波装置は、不要な周波数帯域においてもアイソレーション特性を向上させることができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる高周波装置を示す断面図切削加工前の金属板およびゴムシートを示す平面図切削加工後の金属板およびゴムシートを示す平面図実施例および比較例の電磁界解析結果を示すグラフ

以下に、実施の形態にかかる高周波装置を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる高周波装置１を示す断面図である。高周波装置１は、金属筐体２と、金属板３と、金属蓋４と、ゴムシート５とを備える。なお、図１中の矢印Ｙは、電波の伝搬方向を表している。

金属筐体２は、一面が開口した箱状に形成されている。金属筐体２は、底壁部２１と、４つの側壁部２２とを有する。なお、図１では、４つの側壁部２２のうち３つの側壁部２２のみを図示している。底壁部２１は、平面視矩形状に形成される。側壁部２２は、底壁部２１の周縁から立ち上がっており、平面視矩形枠状に形成される。金属筐体２の内部には、複数の誘導体基板６が実装されている。複数の誘導体基板６のそれぞれは、伝搬方向Ｙに互いに間隔を空けて、底壁部２１の上に設置されている。誘導体基板６のそれぞれには、高周波デバイス７が実装されている。高周波デバイス７は、隣り合う２つの誘導体基板６の間、または、誘導体基板６の上に設置されている。高周波デバイス７は、マイクロ波、ミリ波帯の高周波を処理する高周波部品である。高周波デバイス７は、例えば、増幅器、位相器、逓倍器、バラン、ミキサ、アッテネータ、高周波コネクタである。

金属板３は、金属筐体２の開口を覆う部材である。金属板３は、平面視矩形状に形成されている。金属板３は、複数の側壁部２２のそれぞれの上に載置されている。金属板３は、図示しないねじなどにより、側壁部２２に固定される。金属筐体２の内部には、底壁部２１と側壁部２２と金属板３とに囲まれた空隙部である空間２３が形成されている。金属板３は、金属筐体２の内部に向かって突出する複数の突起部３１を有する。突起部３１は、金属板３の一部を切削加工及び曲げ加工することによって形成されている。突起部３１の詳細については後述する。

ゴムシート５は、金属板３のうち金属筐体２の内部を向く面に貼り付けられた電波吸収材である。ゴムシート５は、不要な周波数帯域の電波を吸収する役割を果たしている。ゴムシート５は、平面視矩形状に形成されている。ゴムシート５は、側壁部２２の内側、すなわち空間２３内に配置されている。ゴムシート５は、本実施の形態では側壁部２２と隙間を空けた状態で配置されているが、側壁部２２と接触した状態で配置されてもよい。ゴムシート５の一部は、突起部３１の表面の一部に貼り付けられている。ゴムシート５の一部は、本実施の形態では突起部３１の表面のうち図１の紙面手前側の面に貼り付けられている。

金属蓋４は、金属板３の上に設置される部材である。金属蓋４は、図示しないねじなどにより、金属板３と一緒に側壁部２２に固定される。

ここで、図１から図３を参照して、突起部３１についてさらに詳しく説明する。図２は、切削加工前の金属板３およびゴムシート５を示す平面図である。図３は、切削加工後の金属板３およびゴムシート５を示す平面図である。

図１に示すように、突起部３１の形状は、特に制限されないが、本実施の形態ではＬ字である。突起部３１は、金属板３から底壁部２１に向けて直線状に延びた後、底壁部２１と平行に直線状に延びている。突起部３１は、一端が短絡されて、他端が開放されている４分の１波長共振器である。突起部３１は、単体で帯域抑圧フィルタとして動作する。突起部３１の基端である折り曲げ位置３３から突起部３１の先端３４までの距離Ｄ、すなわち突起部３１の短絡端から開放端までの距離Ｄは、抑圧対象の周波数の電波の波長の４分の１に相当する長さである。すなわち、突起部３１の折り曲げ位置３３から突起部３１の先端３４までの距離Ｄは、抑圧対象の周波数で４分の１波長に相当する長さである。本明細書において「抑圧対象の周波数で４分の１波長に相当する長さ」には、抑圧対象の周波数で４分の１波長と完全に一致する波長に相当する長さの他、抑圧対象の周波数で４分の１波長と僅かにずれた波長に相当する長さも含まれる。突起部３１の表面の一部には、ゴムシート５が貼り付けられている。図示は省略するが、突起部３１の表面の残部には、ゴムシート５が貼り付けられておらず、金属面が露出している。図３に示すように、複数の突起部３１は、金属板３の長手方向および短手方向に互いに間隔を空けて形成されている。突起部３１の数は、特に制限されないが、本実施の形態では金属板３の長手方向に６列×金属板３の短手方向に３列の合計１８個である。伝搬方向Ｙに配置される突起部３１の数が多いほど、所望の周波数帯域における電波の抑圧効果が高くなる。

次に、図１から図３を参照して、高周波装置１の製造方法について説明する。高周波装置１の製造方法は、貼付工程と、切削工程と、曲げ工程と、取付工程とを含んでいる。

図２に示すように、貼付工程は、切削加工前の金属板３にゴムシート５を貼り付ける工程である。ゴムシート５は、例えば、接着剤によって、金属板３に貼り付けられる。なお、ゴムシート５の長手方向の寸法は、金属板３の長手方向の寸法よりも小さい。ゴムシート５の短手方向の寸法は、金属板３の短手方向の寸法よりも小さい。

図３に示すように、切削工程は、金属板３およびゴムシート５に位置決めした突起部３１の輪郭に沿って、金属板３およびゴムシート５を切削して切れ込み３２を形成する工程である。切削工程では、図３の破線で表した突起部３１の輪郭の一部が残るように、かつ、突起部３１の形状がＬ字となるように金属板３およびゴムシート５を切削する。切削されずに残った突起部３１の輪郭の一部は、突起部３１を折り曲げる際の折り曲げ位置３３となる。

図１および図３に示すように、曲げ工程は、突起部３１の輪郭の一部を折り曲げ位置３３として、切れ込み３２の内側部位を折り曲げる工程である。金属板３に貼り付けられたゴムシート５は弾性変形可能であるため、金属板３の一部と一緒にゴムシート５の一部を容易に折り曲げることができる。図１に示すように、曲げ工程によって、ゴムシート５が貼り付けられた突起部３１が形成される。突起部３１の折り曲げ位置３３における折り曲げ角度は、図１に示す例では９０度であるが、９０度以外でもよい。なお、金属板３のうち突起部３１を切り曲げた部分には、図示しない孔部が形成される。

図１に示すように、取付工程は、折り曲げられた切れ込み３２の内側部位である突起部３１が、高周波部品が実装される金属筐体２の内部に入るように、かつ、金属筐体２の開口を覆うように金属板３を金属筐体２に取り付ける工程である。取付工程では、金属板３の図示しない孔部を覆うように金属蓋４を金属筐体２に取り付ける。金属板３および金属蓋４は、図示しないねじ、接着剤などにより、金属筐体２の側壁部２２に固定される。

次に、本実施の形態にかかる高周波装置１の効果について説明する。

本実施の形態では、図１に示すように、金属板３は、金属筐体２の内部に向かって突出する突起部３１を有する。これにより、突起部３１は単体で帯域抑圧フィルタとして動作するため、金属筐体２の内部において所望の周波数帯域のアイソレーション特性を向上させることができる。特に、突起部３１の折り曲げ位置３３から突起部３１の先端３４までの距離Ｄは、抑圧対象の周波数の電波の波長の４分の１に相当する長さであることにより、金属筐体２の内部において所望の周波数帯域のアイソレーション特性をさらに向上させることができる。

本実施の形態では、図１に示すように、高周波装置１は、金属板３のうち金属筐体２の内部を向く面に貼り付けられて、不要な周波数帯域の電波を吸収するゴムシート５を備える。これにより、不要な周波数帯域の電波を吸収して、金属筐体２の内部に発生する共振を抑制することができるため、不要な周波数帯域のアイソレーション特性を向上させることができる。したがって、不要な周波数帯域で利得が低い特性を持つ高周波部品を用いたり、不要な周波数帯域において利得を減衰できるフィルタ回路を金属筐体２の内部に入れたりすることなく、不要な周波数帯域においてもアイソレーション特性を向上させることができる。また、本実施の形態では、図１に示すように、突起部３１の表面の一部には、ゴムシート５が貼り付けられていることにより、不要な周波数帯域の電波をより一層吸収して、金属筐体２の内部に発生する共振をより一層抑制することができる。そのため、不要な周波数帯域のアイソレーション特性をさらに向上させることができる。

本実施の形態では、不要な周波数帯域の電波を吸収するゴムシート５を予め貼り付けた金属板３に切削加工および曲げ加工を行うことにより、共振器となる突起部３１を形成できるため、製造コストを低減することができる。

本実施の形態では、金属板３に切削加工および曲げ加工を行うことにより、共振器となる突起部３１を形成できるため、突起部３１の大きさおよび形状を容易に調整することができる。

本実施の形態では、ゴムシート５を貼り付けた金属板３の切削加工として、エッチングまたはレーザーによる切削加工、型抜きによる切削加工などが可能であるため、突起部３１を有する金属板３の製造費用を安価に抑えることができる。

なお、本実施の形態では、金属筐体２の一面のみが開口しているが、金属筐体２は少なくとも一面が開口していればよい。また、本実施の形態では、金属板３のうち金属筐体２の内部を向く面と突起部３１の表面とにゴムシート５を貼り付けたが、少なくとも金属板３のうち金属筐体２の内部を向く面にゴムシート５を貼り付ければよい。このような構成にする場合には、金属板３に突起部３１を設けた後に、金属板３のうち金属筐体２の内部を向く面にゴムシート５を貼り付ければよい。また、本実施の形態では、突起部３１の表面の一部、すなわち突起部３１の表面のうち図１の紙面手前側の面にゴムシート５を貼り付けたが、突起部３１の表面の全部にゴムシート５を貼り付けてもよいし、突起部３１の表面のうち図１の紙面手前側の面以外の面にゴムシート５を貼り付けてもよい。このような構成にする場合には、金属板３に突起部３１を設けた後に、突起部３１の表面にゴムシート５を貼り付ければよい。本実施の形態では、電波吸収材がゴムシート５である場合を例示したが、電波吸収材は磁性電波吸収材、誘電性電波吸収材などでもよい。磁性電波吸収材は、例えば、フェライトである。誘電性電波吸収材は、例えば、カーボンである。また、本実施の形態では、金属蓋４を設けたが、金属蓋４を省略してもよい。また、本実施の形態では、突起部３１の形状がＬ字である場合を例示したが、突起部３１の形状は四角形、Ｔ字などでもよい。また、異なる形状の突起部３１が金属板３に形成されてもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

次に、図４を参照して、実施例および比較例により本開示の効果について説明する。図４は、実施例および比較例の電磁界解析結果を示すグラフである。図４の横軸は、電波の周波数を示している。図４の縦軸は、電波の通過量を示している。なお、所望の周波数帯および不要な周波数帯域は、図４に例示した数値範囲に限定されない。

実施例は、図１に示されるゴムシート５を備える高周波装置１である。比較例は、図１に示される高周波装置１からゴムシート５を省略した高周波装置である。ここでは、高周波装置を導波管として用い、有限要素法によって高周波装置の電磁界解析を実施している。また、実施例と比較例とで、図１に示される伝搬方向Ｙに沿って金属筐体２の内部を通過する電波の通過量を測定している。通過量は、空間２３を介した結合量であり、通過量が少ないほどアイソレーション効果が高いことを意味する。

図４に示される実施例と比較例とを対比すると、実施例の方が比較例よりも、不要な周波数帯域における電波の通過量が少ないことが分かる。すなわち、金属板３にゴムシート５を貼り付けると、不要な周波数帯域の電波を抑圧でき、不要な周波数帯域のアイソレーション特性が向上することが実証された。また、比較例ほどではないが、実施例でも、所望の周波数帯域の電波を抑圧できることが立証された。したがって、金属板３に突起部３１を設けることによって所望の周波数帯域のアイソレーション特性が向上すること、および、金属板３にゴムシート５を貼り付けることによって不要な周波数帯域のアイソレーション特性が向上することが立証された。

１高周波装置、２金属筐体、３金属板、４金属蓋、５ゴムシート、６誘導体基板、７高周波デバイス、２１底壁部、２２側壁部、２３空間、３１突起部、３２切れ込み、３３折り曲げ位置、３４先端。

Claims

少なくとも一面が開口する空隙部を有し、前記空隙部に高周波部品が実装される金属筐体と、
前記金属筐体の開口を覆う金属板と、
前記金属板のうち前記金属筐体の前記空隙部を向く面に貼り付けられ、不要な周波数帯域の電波を吸収する電波吸収材と、を備え、
前記金属板は、前記金属筐体の内部に向かって突出する突起部を有し、
前記突起部は、一端が短絡されて、他端が開放されている４分の１波長共振器であり、
前記突起部の基端から前記突起部の先端までの距離は、抑圧対象の周波数で４分の１波長に相当する長さであり、
前記突起部の表面には、前記電波吸収材が貼り付けられていることを特徴とする高周波装置。
前記電波吸収材は、ゴムシート、フェライト、または、カーボンであることを特徴とする請求項１に記載の高周波装置。