專利名稱：高頻耦合器的制作方法
高頻耦合器技術(shù)區(qū)域本發(fā)明涉及一種利用靜電場(chǎng)或是感應(yīng)電場(chǎng)的UWB通信系統(tǒng)中所使用的高頻耦合 器，更詳細(xì)而言涉及對(duì)在超近距離與通信對(duì)方側(cè)電場(chǎng)耦合的耦合用電極定位支承的高頻耦合器。
背景技術(shù)：
利用靜電場(chǎng)或是感應(yīng)電場(chǎng)的UWB (超寬帶ultra wide band)通信，是使用 3. IGHz 10. 6GHz的高頻率帶域，能實(shí)現(xiàn)IOOMbps左右的大容量的無線數(shù)據(jù)傳送。此外，由 于同與距離成反比衰減的天線的發(fā)射電場(chǎng)相比，感應(yīng)電場(chǎng)是與距離的二次方成反比例，靜 電場(chǎng)是與距離的三次方反比例衰減的，因此，不會(huì)對(duì)其它設(shè)備帶來影響，且由于不會(huì)因信號(hào) 漏出而導(dǎo)致信息漏出，因此被作為將動(dòng)畫像和音樂的數(shù)據(jù)向個(gè)人計(jì)算機(jī)等小型信息設(shè)備輸 入輸出的通信方式。而且，由于UWB通信利用靜電場(chǎng)或是感應(yīng)電場(chǎng)，因此，作為無線通信，已知不需要 經(jīng)由USB纜線等連接，只要使發(fā)送機(jī)側(cè)和接收機(jī)側(cè)的一對(duì)高頻耦合器之間接近就能高速傳 送大容量的數(shù)據(jù)傳送的通信系統(tǒng)(專利文獻(xiàn)1)。上述UWB通信以UWB的傳送帶域內(nèi)的3. 1至4. 9GHz的UWB低帶域?yàn)閭魉蛶в?，?圖6所示，其是將發(fā)送機(jī)110的發(fā)送電路部111和接收機(jī)120的接收電路部121用發(fā)送機(jī)側(cè) 高頻耦合器112和接收側(cè)高頻耦合器122非接觸耦合的結(jié)構(gòu)。各個(gè)高頻耦合器112、122是 由平板狀的耦合用電極113、123、與耦合用電極113、123串聯(lián)連接的串聯(lián)感應(yīng)器114、124、 以及并聯(lián)連接的并聯(lián)感應(yīng)器115、125構(gòu)成，在發(fā)送側(cè)和接收側(cè)彼此對(duì)稱配置。若將耦合用 電極113、123之間以極近距離彼此相對(duì)面配置，則會(huì)起到平行平板電容器的作用，由于在 高頻耦合器112、122整體以帶通濾波器的方式動(dòng)作，因此高頻信號(hào)能在發(fā)送電路部111與 接收電路部121之間有效率地傳送。在此，平板狀的耦合用電極113、123間的距離為3cm左右的極近距離，但是在傳送 帶域即4GHz的頻率帶中，該距離相當(dāng)于大約1/2波長(zhǎng)且由阻抗不匹配而導(dǎo)致的傳送損失的 影響很大。在此，為了減少耦合部中信號(hào)的反射，進(jìn)行從發(fā)送電路部111到耦合用電極113 的電路的特性阻抗、與從耦合用電極123到接收電路部121的電路的特性阻抗的微調(diào)，來提
高傳送效率。然而，由于當(dāng)圖6所示的電路由作為集中常數(shù)電路的電路元件形成時(shí)動(dòng)作頻率帶 域狹窄，因此將高頻耦合器112、122取代成如圖7所示的分布常數(shù)電路，構(gòu)成以更寬頻帶動(dòng) 作的高頻耦合器130。即，在背面被接地圖案覆蓋的印刷配線基板131的表面上印刷形成 有作為分布常數(shù)電路的由導(dǎo)體圖案構(gòu)成的短截線132以取代串聯(lián)感應(yīng)器114、1M和并聯(lián)感 應(yīng)器115、125，短截線132的一端經(jīng)由信號(hào)圖案133與發(fā)送電路部111或是接收電路部121 連接。此外，短截線132的另一側(cè)是經(jīng)由穿孔134與背面的接地圖案連接而短路，在短截線 132的中央位置將從由導(dǎo)電性金屬板構(gòu)成的耦合用電極135朝下方折曲的腳部13 錫焊連 接，來將耦合用電極135連接。
短截線132的長(zhǎng)度是高頻信號(hào)的1/2波長(zhǎng)，信號(hào)線圖案133和短截線132是通過 配線在背面由接地圖案覆蓋的印刷配線基板131上而形成為微帶線路。因此，在與接地圖 案連接的前端短路的短截線132發(fā)出的定波的電壓振幅在耦合用電極135所連接的中央位 置為最大，形成傳播效率好的高頻耦合器130。此外，耦合用電極135的腳部13 從耦合用電極135向印刷配線基板131投影的 投影形狀的中心位置朝下方曲折而形成，藉此在高頻傳送線路所連接的供電點(diǎn)與耦合用電 極135的中心之間不均勻的電流不會(huì)沿著耦合用電極135的平面流動(dòng)，也不會(huì)作為天線發(fā) 射出不需要的電波。如上所述構(gòu)成的耦合用電極135在將導(dǎo)電性金屬板通過沖壓加工等沖切后，只通 過折曲加工這樣簡(jiǎn)單的加工工序就能得到，但如圖7所示，由于不使用隔片進(jìn)行支承，因此 向印刷配線基板131的自動(dòng)安裝很困難，在連接到基板131連接之后容易受到外力而變形， 使傳送特性變化。在此，如圖8所示，還提出一種高頻耦合器，其在由絕緣體構(gòu)成的直方體狀的隔片 141的表面將導(dǎo)體圖案蒸鍍或是印刷而形成耦合用電極142，并且在背面將呈折疊狀蛇行 的短截線143通過蒸鍍等形成，將沿著短截線143的配線方向的中央位置和耦合用電極142 的中心用穿過隔片141的穿孔144連接，而將耦合用電極142 —體支承。如上所述構(gòu)成的高頻耦合器140表面安裝在印刷配線基板145上以與接地焊域圖 案148相對(duì)連接，來構(gòu)成高頻耦合器，其中，上述接地焊域圖案148是短截線143的一側(cè)與 印刷配線基板145的信號(hào)線圖案146的一端連接且短截線143的另一側(cè)與印刷配線基板 145的背面的接地圖案147連接而成的。在此，通過用接地圖案147覆蓋印刷配線基板145的背面整體，從而在配置有高頻 耦合器的電子設(shè)備內(nèi)阻擋被配置于印刷配線基板145的背面?zhèn)鹊钠渌娐吩约皬膱D 案朝短截線143和耦合用電極142流動(dòng)的高頻信號(hào)，通過在背面被接地圖案147覆蓋的印 刷配線基板145的表面上形成短截線143和信號(hào)圖案146，從而能形成微帶線路。專利文獻(xiàn)1 日本特開2008-1M198號(hào)公報(bào)然而，由于上述任意一個(gè)高頻耦合器130、140均被安裝于在背面整體上形成有接 地圖案的印刷配線基板131、145的表面，因此每當(dāng)印刷配線基板131、145的厚度和材質(zhì)不 同，耦合用電極135、142與短截線132、143的距離和比介電常數(shù)也不同，因此必需相應(yīng)地重 新設(shè)定短截線132、143的長(zhǎng)度等構(gòu)成的電路元件的電路常數(shù)。若將接地圖案形成在印刷配線基板131、145的表面?zhèn)?，則與耦合用電極135、142 的距離和介電常數(shù)固定，不需重新評(píng)價(jià)電路常數(shù)，就可以使用通用的高頻耦合器，但由于短 截線132、143被配置在表面?zhèn)?，因此無法實(shí)現(xiàn)。而且，由于使接地圖案與耦合用電極135、142之間接近，因此它們間的靜電容量 變大，包括對(duì)高頻信號(hào)起到帶通濾波器作用的耦合用電極135、142在內(nèi)的電路的通過帶域 會(huì)變窄，且還會(huì)產(chǎn)生通信信號(hào)電力從耦合用電極135、142漏出到接地圖案這樣的新問題。此外，在圖7所示的高頻耦合器130中，由于耦合用電極135被以不穩(wěn)定的狀態(tài)支 承，因此容易受到無法預(yù)期的外力而變形，由于很難向印刷配線基板的自動(dòng)安裝，因而不適 于量產(chǎn)。在對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)的圖8所示的高頻耦合器140中，由于將耦合用電極142和短截線143與隔片141形成一體，因此能自動(dòng)安裝，但由于需要在耦合用電極142的圖形中心與 短截線143相連接，因此有需要形成從其中心朝向下方穿過隔片141以與短截線143導(dǎo)通 的穿孔144，但耦合用電極142是縱IOmm橫13mm左右的大小，因而形成穿孔144以將兩者 電連接是非常困難的，缺乏實(shí)用性。此外，由于為了可自動(dòng)安裝而需要將比介電常數(shù)較高的絕緣隔片設(shè)置在耦合用電 極142與短截線143之間，因此，需要一定程度地增加絕緣隔片的高度，以使兩者不會(huì)發(fā)生 電場(chǎng)耦合，從而無法使高頻耦合器140低背化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮了這些現(xiàn)有的問題，其目的是提供一種高頻耦合器，無論供高頻耦合 器安裝的印刷配線基板的厚度和材質(zhì)，這種高頻耦合器都能使用通用的高頻耦合而以穩(wěn)定 的特性發(fā)送接收高頻信號(hào)。此外，其目的在于提供一種高頻耦合器，這種高頻耦合器能以簡(jiǎn)單的組裝方式可 靠地對(duì)耦合用電極進(jìn)行定位保持，且自動(dòng)安裝到印刷配線基板上。為了達(dá)成上述的目的，技術(shù)方案1所記載的高頻耦合器包括在UWB通信的通信對(duì) 象側(cè)形成平行平板電容器的耦合用電極、以及與耦合用電極連接且形成感應(yīng)器的短截線， 其特征為，包括短截線，該短截線由帶狀導(dǎo)電性金屬板構(gòu)成，其具有在帶狀的前端側(cè)與形 成于印刷配線基板的表面的接地圖案電連接的末端連接部、在帶狀的基端側(cè)與形成于印刷 配線基板的表面的信號(hào)圖案電連接的信號(hào)連接部、以及離開印刷配線基板的表面且橫跨架 設(shè)在末端連接部與信號(hào)連接部之間的連結(jié)部；短路銷，該短路銷從帶狀的連結(jié)部的大致中 央位置起立設(shè)置；以及耦合用電極，該耦合用電極由導(dǎo)電性金屬板構(gòu)成，且以與印刷配線基 板的表面平行的姿勢(shì)來與短路銷的上端部連結(jié)，且隔開規(guī)定間隔地覆蓋連結(jié)部的上方。由于短截線的連結(jié)部離開印刷配線基板的表面，因此，在與印刷配線基板的材料 相比比介電常數(shù)較低的空間內(nèi)與形成于印刷配線基板的表面的接地圖案隔開。此外，由于 耦合用電極也與被從連結(jié)部起立設(shè)置的短路銷的上端連結(jié)，且在短截線的連結(jié)部及耦合用 電極之間夾著介電常數(shù)較低的空間，因此即使在印刷配線基板的表面形成接地圖案以使其 與耦合用電極接近，兩者的靜電容量也小，從而不易發(fā)生靜電耦合或是電場(chǎng)耦合。此外，在技術(shù)方案2所記載的高頻耦合器中，其特征為，在接合用電極與短截線的 連結(jié)部表面之間配置具有框狀部的絕緣隔片，將耦合用電極的周緣的至少一部分與框狀部 卡合，將耦合用電極以與印刷配線基板的表面平行的姿勢(shì)定位支承。由于絕緣隔片形成為框狀，因此在安裝到印刷配線基板的表面的狀態(tài)下，耦合用 電極與短截線之間為與形成絕緣隔片的合成樹脂等絕緣材料相比比介電常數(shù)較低的空間， 耦合用電極與印刷配線基板的表面的接地圖案不易發(fā)生靜電耦合或是電場(chǎng)耦合。此外，由于耦合用電極的周緣的至少一部分與絕緣隔片的框狀部卡合以定位，因 此即使受到外力也不會(huì)變形，且不會(huì)與短截線和接地圖案接近，并不會(huì)使傳送特性變差。此外，在技術(shù)方案3所記載的高頻耦合器中，其特征為，在短路銷的軸方向的任意 一側(cè)形成凸緣部，并且在耦合用電極的圖形中心位置和短截線的連結(jié)部的大致中央位置分 別形成可供除凸緣部外的短路銷插通的通孔，以將絕緣隔片夾持在接合用電極與短截線的 連結(jié)部之間的狀態(tài)，將插通各通孔的短路銷的凸緣部的另一側(cè)鉚接，從而將短截線、短路銷以及耦合用電極與絕緣隔片一體組裝。通過將短路銷的凸緣部的另一側(cè)鉚接，短截線、絕緣隔片以及耦合用電極能以層 疊的狀態(tài)被夾持在短路銷的凸緣部與另一側(cè)的鉚接部之間，從而使短截線、短路銷以及耦 合用電極與絕緣隔片一體組裝。此外，在技術(shù)方案4所記載的高頻耦合器中，其特征為，短截線的連結(jié)部在該連結(jié) 部的大致中央位置形成點(diǎn)對(duì)稱的蛇行形狀。由于將連結(jié)部形成蛇行形狀，因此能使為通信帶域的高頻信號(hào)的λ /2、λ /4長(zhǎng)度 的短截線小型化，從而能在不會(huì)使其上方的耦合用電極大型化的前提下覆蓋整體。由于蛇行形狀在連結(jié)部的大致中央位置點(diǎn)對(duì)稱，因此，即使將帶狀的前端側(cè)的末 端連接部和基端側(cè)的信號(hào)連接部分別相反地與信號(hào)圖案和接地圖案電連接，也能得到相同 特性。根據(jù)技術(shù)方案1的發(fā)明，即使對(duì)各種厚度和材質(zhì)的印刷配線基板安裝相同結(jié)構(gòu)的 高頻耦合元件，也不會(huì)使通信特性變差，并能將通用的高頻耦合元件安裝到任意的印刷配 線基板。在現(xiàn)有的由構(gòu)成絕緣隔片的絕緣樹脂形成的短截線與耦合用電極之間，以及由印 刷配線基板材料形成的短截線與接地圖案之間形成空隙，由于比介電常數(shù)與絕緣樹脂、印 刷配線基板材料相比降低，因此，即使接地圖案形成于表面而使與耦合用電極的距離接近， 也不會(huì)使靜電容量增大，不會(huì)因與接地圖案的靜電耦合或是電場(chǎng)耦合而導(dǎo)致通信特性變差。此外，即使使接地圖案與耦合用電極之間接近，用耦合用電極發(fā)送接收信號(hào)的電 力不易漏出到接地圖案，即使將包括印刷配線基板在內(nèi)的整體厚度薄型化，也不會(huì)使通信 特性變差。根據(jù)技術(shù)方案2的發(fā)明，由于絕緣隔片的框狀部與耦合用電極的周緣卡合來定 位，因此能在耦合用電極與短截線之間形成比介電常數(shù)較低的空隙。此外，由于耦合用電極的周緣的一部分與絕緣隔片的框狀部卡合而以與印刷配線 基板的表面平行的姿勢(shì)定位，因此即使受到外力也不易變形，傳送特性不會(huì)變化。此外，由于利用絕緣隔片使整體一體化，因此能自動(dòng)安裝到印刷配線基板的表面。根據(jù)技術(shù)方案3的發(fā)明，能用將短路銷插通短截線、絕緣隔片以及耦合用電極，且 將凸緣部的另一側(cè)鉚接這樣簡(jiǎn)單的組裝工序，就能將整體一體化。根據(jù)技術(shù)方案4的發(fā)明，由于將連結(jié)部形成蛇行形狀，因此能使為通信帶域的 λ/2、λ/4長(zhǎng)度的短截線小型化。因此，能將短截線的連結(jié)部可靠地收納在為了不作為空 中線起作用而無法大型化的耦合用電極的向印刷配線基板投影的投影面內(nèi)。此外，通過將短截線的連結(jié)部在連結(jié)部的大致中央位置形成點(diǎn)對(duì)稱形狀，從而使 前端側(cè)與基端側(cè)的方向性消失，即使將任意一側(cè)連接到信號(hào)圖案和接地圖案，也不會(huì)出現(xiàn) 誤連接。


圖1是向印刷配線基板10進(jìn)行安裝的本發(fā)明一實(shí)施方式的高頻耦合器1的分解 立體圖。
圖2是安裝到印刷配線基板10的高頻耦合器1的俯視圖。圖3是高頻耦合器1的俯視圖。圖4是高頻耦合器1的分解側(cè)視圖。圖5是沿圖3的A-A線對(duì)安裝到印刷配線基板10的高頻耦合器1剖切的縱剖視 圖。圖6是高頻耦合器112、122的電路圖。圖7是表示現(xiàn)有的高頻耦合器130的立體圖。圖8是表示現(xiàn)有的高頻耦合器140的立體圖。(符號(hào)說明)1高頻耦合器2耦合用電極3絕緣隔片4短路銷4b 軸部4c凸緣部6圓筒孔7短截線7a末端連接部7b信號(hào)連接部8連結(jié)部9 通孔10印刷配線基板11接地圖案(日文夕‘，> 卜。、°夕一 > )Ila接地焊域圖案12信號(hào)圖案1 信號(hào)區(qū)域圖案
具體實(shí)施例方式以下，使用圖1至圖6對(duì)本發(fā)明一實(shí)施方式的高頻耦合器1進(jìn)行說明。上述高頻 耦合器1是在利用以傳送帶域內(nèi)的3. 1至4. 9GHz的UWB低帶域?yàn)閭魉蛶в虻撵o電場(chǎng)或是 感應(yīng)電場(chǎng)的UWB通信中，將圖6所示的高頻耦合器112、122的集中常數(shù)電路作為分布常數(shù) 電路，將相當(dāng)于耦合用電極113、123的耦合用電極2和相當(dāng)于串聯(lián)感應(yīng)器114、124及并聯(lián) 感應(yīng)器115、125的短截線7隔著絕緣隔片3 —體組裝而成。如上所述，在發(fā)送機(jī)110的發(fā)送電路部111及接收機(jī)120的接收電路部121之間彼 此的UWB通信中，將發(fā)送機(jī)側(cè)高頻耦合器112和接收側(cè)高頻耦合器122的耦合用電極113、 123相對(duì)配置在3cm左右的非常近的距離，由兩者構(gòu)成平行平板電容器。由于在耦合用電極 113,123與發(fā)送電路部111或接收電路部121之間，串聯(lián)感應(yīng)器114、124串聯(lián)連接，并聯(lián)感 應(yīng)器115、125并聯(lián)連接，因此，由高頻耦合器112、122整體以帶通濾波器的方式動(dòng)作，使高 頻信號(hào)在發(fā)送電路部111與接收電路部121之間有效率地傳送。
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在此，由于若將高頻耦合器112、122由圖6所示的集中常數(shù)電路的各電路元件構(gòu) 成則動(dòng)作頻率帶域狹窄，因此考慮由寬頻帶動(dòng)作的分布常數(shù)電路，而由圖1所示的高頻耦 合器1構(gòu)成。即，如同圖所示，高頻耦合器1由金屬板狀的耦合用電極2、與耦合用電極2的 周緣卡合且將耦合用電極2水平定位支承的絕緣隔片3、由帶狀導(dǎo)電性金屬板形成的短截 線7、以及從短截線7的大致中央位置起立設(shè)置且上端部如與耦合用電極2的圖形中心相 連結(jié)的短路銷4構(gòu)成。耦合用電極2是將具有導(dǎo)電性的厚度為0. 15mm左右的磷青銅等的金屬板沖切成 縱橫IOmm左右的大致呈正方形而形成的。這樣將耦合用電極2制成小型形狀是由于一旦 耦合用電極2大型化而會(huì)使平面的面積增大，則耦合用電極2起到天線的作用而可能使高 頻信號(hào)漏出。此外，在上述沖切過程前后，通過進(jìn)行從表面朝向背面的去毛刺加工，從而在 成為大致呈正方形的圖形中心的位置上形成供短路銷4插通的圓筒孔6。短路銷4是對(duì)由導(dǎo)電性金屬材料形成的圓筒體進(jìn)行切削加工而成，其是由具有可 自由插入圓筒孔6的外徑的上端部4a、在上端部如的下方直徑比上端部如小的軸部4b、 以及沿著上緣直徑比圓筒孔6大徑的凸緣部如一體形成而成的。絕緣隔片3是由耐熱性液晶聚合物(CCP)等具有耐熱性和絕緣性的合成樹脂制 成，如圖1所示，使沿著耦合用電極2周圍的大致呈正方形的框狀部31、以及與框狀部31中 相對(duì)的任意一對(duì)導(dǎo)引框31a、31a平行且橫跨架設(shè)在框狀部31內(nèi)的支承框部32 —體成形。 支承框部32通過將中間形成環(huán)狀而形成可供短路銷4的軸部4b自由插通的貫穿孔33，在 上述環(huán)狀的兩側(cè)的背面垂直設(shè)置有插通到后述的短截線7的定位孔8b中的定位突起32a、 32 ο此外，在一對(duì)導(dǎo)引框31a、31a中沿著其外側(cè)壁分別一體地起立設(shè)置有導(dǎo)引肋34、 34。一旦將耦合用電極2配置在上述導(dǎo)引肋34、34之間的絕緣隔片3上，則耦合用電極2 的圓筒孔6與貫穿孔33會(huì)在鉛垂方向上連通，通過使短路銷4插通圓筒孔6和貫穿孔33， 從而能使耦合用電極2不會(huì)在水平方向上松動(dòng)地定位。當(dāng)將高頻耦合器1安裝到印刷配線 基板10的表面時(shí)，在導(dǎo)引框31a、31a的各背面的中央垂直設(shè)置有與該表面抵接且將絕緣隔 片3以水平姿勢(shì)支承的支承突起35、35。短截線7是在利用沖壓成形而將導(dǎo)電性金屬板沖切成帶狀之后，將帶狀的兩側(cè)呈 曲軸狀朝傾斜下方折曲，并形成圖1所示的末端連接部7a、信號(hào)連接部7b、橫跨架設(shè)在末端 連接部7a與信號(hào)連接部7b之間的連結(jié)部8，在連結(jié)部8的中央部進(jìn)一步朝向上方地鍛造形 成有將非正圓錐狀的圓環(huán)部8a。通過形成圓環(huán)部8a而使形成于其中心側(cè)的通孔9成為可 供短路銷4的軸部4b自由插通的內(nèi)徑。此外，圓環(huán)部8a的外徑比上述絕緣隔片3的貫穿 孔33稍短，由此一旦將絕緣隔片3配置在短截線7的連結(jié)部8上，則圓環(huán)部8a會(huì)自由嵌入 貫穿孔33內(nèi)，使貫穿孔33和通孔9在鉛垂方向的同軸線上連通。具有末端連接部7a和信號(hào)連接部7b的帶狀的短截線7整體的長(zhǎng)度最好是傳送帶 域即4GHz的頻率帶的大約1/2波長(zhǎng)或是1/4波長(zhǎng)，但至少連結(jié)部8的上方是由縱橫IOmm 左右大小的耦合用電極2覆蓋的方式將連結(jié)部8制成蛇行形狀，在本實(shí)施方式中，沿著蛇行 的配線方向的長(zhǎng)度形成為大致是相當(dāng)于傳送帶域的高頻信號(hào)的大致1/4波長(zhǎng)的2cm。在連 結(jié)部8的末端連接部7a和信號(hào)連接部7b連設(shè)的部位上分別穿設(shè)有供支承框部32的定位 突起32a、3 插通的定位孔8b，絕緣隔片3以通過將定位突起32a、3 插通定位孔8b而被鉛垂繞軸定位的狀態(tài)，使支承框部32配置在短截線7的連結(jié)部8上。如圖1所示，在成為蛇行形狀的連結(jié)部8和與該連結(jié)部8兩側(cè)連設(shè)的末端連接部 7a及信號(hào)連接部7b的整體繞短截線7的中心即圓環(huán)部8a的中心呈點(diǎn)對(duì)稱形成，由于在帶 狀的前端側(cè)和基端側(cè)上沒有方向性，因此在安裝到后述的印刷配線基板10的表面時(shí)，不需 考慮前端側(cè)和基端側(cè)的方向，任意一側(cè)均能作為末端連接部7a或是信號(hào)連接部7b。供高頻耦合器1安裝的印刷配線基板10形成為使拉出部IOa朝基端側(cè)(圖2下 側(cè))突出的長(zhǎng)方形狀，其表面的大致整體被接地圖案11覆蓋。這是為了在電子設(shè)備內(nèi)完全 阻攔被配置于印刷配線基板10的背面?zhèn)鹊钠渌娐吩约皬膱D案朝短截線7和耦合用 電極2流動(dòng)的高頻信號(hào)。在印刷配線基板10的前端側(cè)形成有與接地圖案11相連接的接地 焊域圖案11a，此外，在拉出部IOa中在接地圖案11和印刷配線基板10的表面上隔開固定 間隔地形成有信號(hào)圖案12和與信號(hào)圖案的前端側(cè)連續(xù)的信號(hào)區(qū)域圖案12a。與接地圖案 11隔有一定間隔地配線的信號(hào)圖案12形成微帶線，并從拉出部IOa穿過未圖示的同軸連接 器，與圖6的發(fā)送電路部111或是接收電路部121相連接。以下，對(duì)安裝到印刷配線基板10表面的上述構(gòu)成的高頻耦合器1的組裝方法進(jìn)行 說明。首先，將絕緣隔片3的定位突起32a、3h插通短截線7的定位孔8b，在短截線7的連 結(jié)部8上配置絕緣隔片3，隨后在絕緣隔片3的一對(duì)導(dǎo)引肋34、34之間配置耦合用電極2， 從下方按短截線7、絕緣隔片3、耦合用電極2的順序?qū)盈B。在如上所述層疊的狀態(tài)下，短截線7的圓環(huán)部8a被自由嵌入絕緣隔片3的貫穿孔 33內(nèi)，由于短截線7的通孔9、絕緣隔片3的貫穿孔33以及耦合用電極2的圓筒孔6在鉛 垂方向的同軸線上連通，因此，從圓筒孔6的上方插通短路銷4的軸部4b，而使軸部4b的下 端朝通孔9的下方突出。由于短路銷4的凸緣部如比圓筒孔6的內(nèi)徑大，因此，將從通孔 9突出的軸部4b的下端鉚接，并將層疊的上述短截線7、絕緣隔片3以及耦合用電極2夾持 在短路銷4的凸緣部如與被鉚接的軸部4b之間，使它們彼此固定。利用上述鉚接工序，上下層疊的短截線7、絕緣隔片3以及耦合用電極2被短路銷 4夾持，且在上下方向上被固定，并且相對(duì)于絕緣隔片3被夾持在一對(duì)導(dǎo)引框31a、31a之間 的耦合用電極2、以及供定位突起32a、3h在定位孔8b中插通的短截線7以鉛垂繞軸的方 式固定，其整體被一體地定位固定。同時(shí)，如圖5所示，由于短路銷4的凸緣部如與耦合用 電極2的圓筒孔6周圍電連接，軸部4b的被鉚接的下端部分與短截線7的圓環(huán)部8a的內(nèi) 頂面電連接，因此，帶狀的短截線1的大致中央位置通過短路銷4與耦合用電極2的圖形中 心電連接。如上所述，高頻耦合器1的整體是通過簡(jiǎn)單的短路銷4的鉚接過程而被一體化，并 能通過自動(dòng)安裝來表面安裝到印刷配線基板10，該印刷配線基板10在表面形成有接地焊 域圖案Ila和信號(hào)區(qū)域圖案12a。高頻耦合器1向印刷配線基板10的安裝工序是將焊劑附 著在接地焊域圖案Ila和信號(hào)區(qū)域圖案1 上后，以在接地焊域圖案Ila上配置短截線7 的前端側(cè)的末端連接部7a，而在信號(hào)區(qū)域圖案1 上配置基端側(cè)的信號(hào)連接部7b的方式， 將高頻耦合器1配置在印刷配線基板10的表面上，將整體通過反射爐來表面安裝高頻耦合 器1。另外，如上所述，由于在焊接工序前，將高頻耦合器1配置到印刷配線基板10的表面 上的方向?yàn)槭苟探鼐€7繞圓環(huán)部8a的中心呈點(diǎn)對(duì)稱形成，因此不需考慮前端側(cè)和基端側(cè)的 方向，只要將帶狀的兩側(cè)配置在接地焊域圖案Ila和信號(hào)區(qū)域圖案1 上即可。
經(jīng)過焊接工序，使短截線7的末端連接部7a和信號(hào)連接部7b分別與印刷配線基 板10的表面的接地焊域圖案Ila和形成于拉出部IOa的信號(hào)區(qū)域圖案1 錫焊連接。由 此，橫跨架設(shè)在末端連接部7a和信號(hào)連接部7b之間的短截線7的連結(jié)部8與表面的接地 圖案11隔開固定間隔地配置，形成與被從信號(hào)圖案12引出的信號(hào)線路的特性阻抗相符的 微帶線路。此外，由于短截線7的前端接地，沿著短截線7的配線方向的長(zhǎng)度相當(dāng)于傳送帶 域的高頻信號(hào)的大致1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度，因此在短截線7與信號(hào)圖案12的耦合部以及短截線 7的前端部上不會(huì)反射，沿著短截線7的配線方向產(chǎn)生在其中央位置為最大的電壓振幅的 定波。而且，由于耦合用電極2通過短路銷4與短截線7的中央位置電連接，因此能高效率 地傳送高頻信號(hào)。根據(jù)本實(shí)施方式的高頻耦合器1，即使安裝到表面形成有接地圖案的印刷配線基 板上，由于在耦合用電極2與接地圖案11之間為比介電常數(shù)較低的空間，因此耦合用電極2 與接地圖案11之間不會(huì)發(fā)生電場(chǎng)耦合。因此，無論印刷配線基板的厚度和材質(zhì)如何，傳送 特性均穩(wěn)定，并能使用任意的印刷配線基板。此外，由于即使耦合用電極2與接地圖案11 之間接近也不易發(fā)生電場(chǎng)耦合，因此能使高頻耦合器1小型、低背化。而且，在現(xiàn)有的印刷配線基板中，由于在表面形成短截線且在背面形成接地圖案， 因此在它們之間夾設(shè)有構(gòu)成印刷配線基板的比介電常數(shù)較高的絕緣材料，而容易發(fā)生電場(chǎng) 耦合，印刷配線基板需要有不會(huì)使流過短截線的高頻信號(hào)漏出到接地圖案的厚度。另一方 面，根據(jù)本實(shí)施方式的高頻耦合器1，由于以短截線7與接地圖案11之間為比介電常數(shù)較低 的空隙，印刷配線基板10能為任意的厚度，因此，通過使其薄型化，能將包括印刷配線基板 的厚度在內(nèi)的高頻耦合器1的整個(gè)高度低背化。而且，由于金屬板狀的耦合用電極2的周圍被絕緣隔片3定位支承，因此能自動(dòng)安 裝，且即使受到無意的外力也不會(huì)發(fā)生變形。此外，在耦合用電極2的圖形中心上，由于與高頻傳送線路即短截線7電連接，因 此在供電點(diǎn)與耦合用電極2的中心之間不均勻的電流不會(huì)沿著耦合用電極2的平面流動(dòng)， 因而不會(huì)作為天線發(fā)射出不需要的電波。在上述實(shí)施方式中，使用絕緣隔片3將耦合用電極2定位支承，但是只要能用短路 銷4將耦合用電極2支承在短截線7的連結(jié)部8上，則也可以不使用絕緣隔片3。此外，該短路銷4與耦合用電極2分體形成，但是也可以在對(duì)導(dǎo)電性金屬板進(jìn)行拉 深加工等工序中將短路銷4與耦合用電極2 —體形成。此外，耦合用電極2與短截線7的組裝是將短路銷4的下端鉚接來進(jìn)行的，但一體 化的方法不限定于此。適用于在利用靜電場(chǎng)或是感應(yīng)電場(chǎng)的UWB通信系統(tǒng)中所使用的高頻耦合器。
權(quán)利要求
1.一種高頻耦合器，包括在UWB通信的通信對(duì)象側(cè)形成平行平板電容器的耦合用電 極、以及與所述耦合用電極連接且形成感應(yīng)器的短截線，其特征在于，包括短截線，該短截線由帶狀導(dǎo)電性金屬板構(gòu)成，其具有在帶狀的前端側(cè)與形成于印刷配 線基板表面的接地圖案電連接的末端連接部、在帶狀的基端側(cè)與形成于所述印刷配線基板 表面的信號(hào)圖案電連接的信號(hào)連接部、以及離開所述印刷配線基板的表面且橫跨架設(shè)在末 端連接部與信號(hào)連接部之間的連結(jié)部；短路銷，該短路銷從帶狀的所述連結(jié)部的大致中央位置起立設(shè)置；以及 耦合用電極，該耦合用電極由導(dǎo)電性金屬板構(gòu)成，且以與所述印刷配線基板的表面平 行的姿勢(shì)來與所述短路銷的上端部連結(jié)，且隔開規(guī)定間隔地覆蓋所述連結(jié)部的上方。
2.如權(quán)利要求1所述的高頻耦合器，其特征在于，在所述接合用電極與所述短截線的連結(jié)部表面之間配置具有框狀部的絕緣隔片， 將所述耦合用電極的周緣的至少一部分與所述框狀部卡合，并將所述耦合用電極以與 所述印刷配線基板的表面平行的姿勢(shì)來定位支承。
3.如權(quán)利要求2所述的高頻耦合器，其特征在于， 在短路銷的軸向的任意一側(cè)形成有凸緣部，在所述耦合用電極的圖形中心位置和所述短截線的連結(jié)部的大致中央位置分別形成 可供除凸緣部外的短路銷插通的通孔，以將絕緣隔片夾持在所述接合用電極與所述短截線的連結(jié)部之間的狀態(tài)，將插通各通 孔的所述短路銷的凸緣部的另一側(cè)鉚接，將所述短截線、所述短路銷以及所述耦合用電極與絕緣隔片一體組裝。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的高頻耦合器，其特征在于，所述短截線的連結(jié)部在 該連結(jié)部的大致中央位置形成點(diǎn)對(duì)稱的蛇行形狀。
全文摘要
一種高頻耦合器，無論所安裝的印刷配線基板的厚度和材質(zhì)，均能使用通用的高頻耦合以穩(wěn)定的特性接收發(fā)送高頻信號(hào)。將短截線的連結(jié)部與形成于印刷配線基板的表面的接地圖案隔開一定間隔地配置，將耦合用電極經(jīng)由短路銷配置在短截線上。由于將接地圖案配置于印刷配線基板的表面，因此即使印刷配線基板的材質(zhì)和厚度不同也不會(huì)對(duì)傳送特性帶來影響。由于在接地圖案與短截線或是耦合用電極之間為比介電常數(shù)較小的空間，因此即使在表面形成接地圖案也不會(huì)發(fā)生靜電耦合或是電場(chǎng)耦合。
文檔編號(hào)H01P5/00GK102122744SQ201010536308
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者中澤健治, 巖本泰生, 藤川浩 申請(qǐng)人:Smk株式會(huì)社