JP2022169817A - 高周波シールド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタ端子のシールドを簡易な構成で実現する高周波シールド構造を提供する。【解決手段】高周波シールド構造１００は、フレキシブル基板１と、フレキシブル基板に接続された同軸コネクタ７と、を備える。フレキシブル基板は、同軸コネクタが接続されると共に、同軸コネクタの信号線導体であるコネクタ端子７ａが設けられる基板領域であるコネクタ接続部１１と、コネクタ端子を覆うように、フレキシブル基板の端部１３がコネクタ接続部側に折り返される基板領域である折り返し部１２と、コネクタ接続部及び折り返し部に設けられ、コネクタ端子を覆う接地導体２と、コネクタ接続部側に設けられる接地導体と、折り返し部側を覆う接地導体とを、電気的に接続するグランド導体９と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、基板に接続された同軸コネクタのコネクタ端子を高周波的にシールドする高周波シールド構造に関する。

特許文献１には、基板に接続されたコネクタの信号線導体であるコネクタ端子のシールド構造が開示される。特許文献１のシールド構造では、基板から露出するコネクタ端子をシールド材であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）で覆い、ＦＰＣの基板への接触部分にはんだ付けが行われる。これにより、基板へのＦＰＣの取り付けのために、ＦＰＣや基板にねじ穴を施して、ねじ、ワッシャ、及びナットを取り付けるなどの措置が不要になり、省スペースでありながら、取り付けが容易なシールド構造が得られる。

特開平５－１３６５９３号公報

しかしながら、特許文献１に示される従来技術では、コネクタ端子をシールドするために、追加の部品であるＦＰＣなどが必要なため、構造をより一層簡素化しながらシールド構造を提供する上での改善の余地がある。

そこで、本開示は、コネクタ端子のシールドを簡易な構成で実現できる高周波シールド構造を提供する。

本開示は、フレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に接続された同軸コネクタと、を備え、前記フレキシブル基板は、前記同軸コネクタが接続されると共に、前記同軸コネクタの信号線導体であるコネクタ端子が設けられる基板領域であるコネクタ接続部と、
前記コネクタ端子を覆うように、前記フレキシブル基板の端部が前記コネクタ接続部側に折り返される基板領域である折り返し部と、前記コネクタ接続部及び前記折り返し部に設けられ、前記コネクタ端子を覆う接地導体と、前記コネクタ接続部側に設けられる前記接地導体と、前記折り返し部側を覆う前記接地導体とを、電気的に接続するグランド導体と、を備える高周波シールド構造を提供する。

本開示の技術によれば、コネクタ端子のシールドを簡易な構成で実現できる高周波シールド構造を提供できる。

本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の断面図である。 図１の高周波シールド構造をＸＺ平面で平面視した図である。 折り曲げ部が形成される前後のフレキシブル基板の状態を説明するための図である。 図２Ｂに示す折り曲げ部が形成された後のフレキシブル基板の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の断面図である。 図３の高周波シールド構造をＸＺ平面で平面視した図である。 本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の断面図である。 図５に示す高周波シールド構造をＸＺ平面で平面視した図である。 本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の第３変形例の断面図である。 図７に示す高周波シールド構造をＸＺ平面で平面視した図である。 本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の第４変形例の断面図である。 図９に示す高周波シールド構造をＸＺ平面で平面視した図である。 本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の第５変形例の断面図である。 本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の第６変形例をＸＺ平面で平面視した図である。 第６変形例に係るフレキシブル基板の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の第７変形例の断面図である。 本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造による効果を説明するための比較例の筐体モデルの斜視図である。 図１４ＡのモデルによるＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示す図である。 図１４Ａのモデルの高周波シールド構造から放射される電力のシミュレーション結果の一例を示す図である。 図１４Ａのモデルの高周波シールド構造を用いた場合のアンテナゲインのシミュレーション結果の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造による第１の効果を説明するためのモデルの斜視図である。 図１５Ａの高周波シールド構造によるＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示す図である。 図１５Ａの高周波シールド構造から放射される電力のシミュレーション結果の一例を示す図である。 図１５Ａの高周波シールド構造を用いた場合のアンテナゲインのシミュレーション結果の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造による第２の効果を説明するためのモデルの斜視図である。 図１６Ａの高周波シールド構造によるＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示す図である。 図１６Ａの高周波シールド構造から放射される電力のシミュレーション結果の一例を示す図である。 図１６Ａの高周波シールド構造を用いた場合のアンテナゲインのシミュレーション結果の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造による第３の効果を説明するための第１モデルの斜視図である。 図１７Ａの高周波シールド構造をＸＹ平面で平面視した図である。 図１７Ａの高周波シールド構造によるＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示す図である。 図１７Ａの高周波シールド構造から放射される電力のシミュレーション結果の一例を示す図である。 図１７Ａの高周波シールド構造を用いた場合のアンテナゲインのシミュレーション結果の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造による第３の効果を説明するための第２モデルの斜視図である。 図１８Ａの高周波シールド構造をＸＹ平面で平面視した図である。 図１８Ａの高周波シールド構造によるＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示す図である。 図１８Ａの高周波シールド構造から放射される電力のシミュレーション結果の一例を示す図である。 図１８Ａの高周波シールド構造を用いた場合のアンテナゲインのシミュレーション結果の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本開示に係る実施形態について説明する。なお、平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、例えばアンテナが設置される筐体が曲面で構成されている場合など、本発明の効果を損なわない程度のずれが許容される。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面は、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な仮想平面、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行な仮想平面、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に平行な仮想平面を表す。以下の図面において、Ｘ軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスＸ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスＸ軸方向とする。Ｙ軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスＹ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスＹ軸方向とする。Ｚ軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスＺ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスＺ軸方向とする。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構造を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

図１は本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の断面図である。図２Ａは図１の高周波シールド構造をＸＺ平面で平面視した図である。図２Ｂは折り曲げ部が形成される前後のフレキシブル基板の状態を説明するための図である。図２Ｃは図２Ｂに示す折り曲げ部が形成された後のフレキシブル基板の斜視図である。

高周波シールド構造１００は、フレキシブル基板１と、フレキシブル基板１に接続された同軸コネクタ７と、を備える。

フレキシブル基板１は、コネクタ接続部１１と、折り返し部１２と、接地導体２と、導通用のグランド導体９とを備える。

フレキシブル基板１は、曲げることが可能な柔軟性を有し、弱い力で繰り返し変形させることが可能であり、変形した場合にもその電気的特性を維持する特性をもつ基板である。フレキシブル基板１は、一般的なリジッド基板（総厚３００μｍ～１，６００μｍ）と比較して薄く、加工性に優れるため、複雑な形状加工が可能である。フレキシブル基板１は、例えば、厚み１２μｍから３００μｍの薄膜状の誘電体１ａに、厚みが１２μｍ～３００μｍの接地導体２（例えば、導体箔など）が張り合わされた構造である。

誘電体１ａには、ソルダーレジスト（レジスト／フォトレジスト）、カバーレイ（Coverlay）と呼ばれる材料で、ポリイミド、ポリエステルなどが使用される。導体箔の材料には、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、白金、クロムなどが用いられる。誘電体１ａは、例えば２８ＧＨｚにおける誘電正接（いわゆる、ｔａｎδ）が０．０１以下、特に０．０１以下であることが好ましい。なお、２８ＧＨｚにおける誘電正接は、ＧＨｚ帯の周波数における指標の例である。そのため、２８ＧＨｚにおける誘電正接が０．０１以下であれば、例えば、１ＧＨｚ～１００ＧＨｚにおいても信号線導体４の伝送損失が抑制されるので、２８ＧＨｚ近傍に限らず、１ＧＨｚ～１００ＧＨｚにおけるアンテナ素子のアンテナ利得を向上できる。信号線導体４は、不図示のアンテナ素子に接続される導電性の信号線であり、例えば、フレキシブル基板１のコネクタ接続部１１のプラスＹ軸方向の端面に設けられる。図２Ａに示すように、信号線導体４のマイナスＺ軸方向の端部４ａには、図１の貫通孔１１ｄと連通する貫通孔４ａ１が設けられている。貫通孔１１ｄは、コネクタ接続部１１に形成され、Ｙ軸方向にコネクタ接続部１１を貫通する穴である。

アンテナ素子は、例えば図２Ａの信号線導体４のプラスＺ軸方向側に設けられている。アンテナ素子は、マイクロ波やミリ波等の高周波帯（例えば、１ＧＨｚ超～３００ＧＨｚ）の電波の送受に好適である。アンテナ素子は、例えば、Ｖ２Ｘ通信システム、第５世代移動通信システム（いわゆる、５Ｇ）、車載レーダーシステムなどに適用可能であるが、適用可能なシステムはこれらに限られない。周波数域としては、例えばＩＴＳ（Intelligent Transport Systems：高度道路交通システム）（５．８９ＧＨｚ）用や、５Ｇ（２８ＧＨｚ帯、３．６から６ＧＨｚ帯、３９ＧＨｚ帯）用、Ｗｉ－Ｆｉ（２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ）用であってよい。

コネクタ接続部１１は、フレキシブル基板１全体の内、同軸コネクタ７が接続される基板領域である。コネクタ接続部１１のマイナスＹ軸方向の端面側に、同軸コネクタ７の本体部７ｃが設けられる。同軸コネクタ７の本体部７ｃからプラスＹ軸方向に、コネクタ端子７ａが伸びる。

コネクタ端子７ａは、高周波信号を伝送するための信号線導体である。コネクタ端子７ａは、コネクタ接続部１１に形成される貫通孔１１ｄに挿入され、さらに、信号線導体４の端部４ａに形成される貫通孔４ａ１に挿入される。

図２Ｂに示すように、板状に展開したフレキシブル基板１の端部１３側の領域（破線で示される領域）を、矢印Ａの方向に折り返すことにより、折り返し部１２が形成される。すなわち、フレキシブル基板１の端部１３側の領域を、コネクタ端子７ａを覆うように、コネクタ接続部１１側に折り返されることにより、折り返し部１２が形成される。

折り返し部１２のマイナスＹ軸方向の端面１２ａは、コネクタ接続部１１のプラスＹ軸方向の端面１１ａとＹ軸方向において、対向する。そして、折り返し部１２のマイナスＸ軸方向の先端部（フレキシブル基板１の端部１３に相当）が、コネクタ接続部１１に接することにより、包状体が形成される。コネクタ接続部１１及び折り返し部１２によって形成される包状体の内側には、空間８が形成される。

接地導体２は、コネクタ接続部１１及び折り返し部１２に設けられ、コネクタ端子７ａを覆うグラウンド用導体である。接地導体２は、コネクタ接続部１１及び折り返し部１２をＸＹ平面で平面視したときに、上記の包状体の外側を覆うように設けられる。

接地導体２は、フレキシブル基板１に形成される導体パターンでもよいし、フレキシブル基板１とは別に予め製造された後にフレキシブル基板１に配置される導体シート、導体基板などでもよい。接地導体２の材料には、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、白金、クロムなどが用いられる。接地導体２の厚さは、０．０９μｍ以上が好ましく、０．３５μｍ以上がより好ましい。また、接地導体２の厚さは、１１０μｍ以下が好ましい。

グランド導体９は、グランド用の導体であり、互いに接触するコネクタ接続部１１及び折り返し部１２に設けられる。グランド導体９は、コネクタ接続部１１側の接地導体２と折り返し部１２側の接地導体２とを、電気的に接続する中実又は中空の柱状導電体であることが好ましい。

コネクタ接続部１１側の接地導体２から、折り返し部１２側の接地導体２に向かって伸びるグランド導体９と、接地導体２とによって、閉ループのグランドが形成される。

図１に示す長さＬは、包状体を覆う接地導体２の内側の最大寸法に相当する。長さＬは、不要放射を抑圧した周波数帯の中心周波数での波長の１／２波長以下の値に設定される。包状体を覆う接地導体２の内側の最大寸法をこの値に設定することにより、不要放射がより一層小さくなり、高周波シールド構造１００の周囲に設けられる機器へ与えるノイズの影響をより小さくできる。

コネクタ端子７ａの先端は、信号線導体４の貫通孔４ａ１を介して、空間８に突き出る。コネクタ端子７ａに、はんだ５が設けられることにより、コネクタ端子７ａが信号線導体４と電気的に接続される。コネクタ端子７ａは、折り返し部１２の端面１２ａとコネクタ接続部１１の端面１１ａとが対向する領域に配置される。

具体的には、折り返し部１２に設けられた接地導体２を、ＸＺ平面で平面視したとき、折り返し部１２は、コネクタ端子７ａをＹ軸方向に延長した仮想線ＶＬから、プラスＸ軸方向とマイナスＸ軸方向へそれぞれ一定距離（例えば数ｍｍから数十ｍｍ）離れた位置まで覆うと共に、当該仮想線ＶＬから、プラスＺ軸方向とマイナスＺ軸方向へそれぞれ一定距離（例えば数ｍｍから数十ｍｍ）離れた位置まで覆うように、配置される。折り返し部１２が形成されたとき、折り返し部１２の端面１２ａからコネクタ接続部１１の端面１１ａまでの最短距離は、例えば１ｍｍ以下が好ましく、５００ｕｍ以下がより好ましい。なお、コネクタ端子７ａの開放部の方向が、コネクタ端子７ａの開放部の先に接続されるアンテナの放射パターンの方向に向いている場合、すなわちコネクタ端子７ａが伸びる方向がアンテナのメインローブの方向と同じ場合、このアンテナの大事な放射パターンに影響を与え難い。放射パターンは、通信やレーダで使用する範囲である。

コネクタ端子７ａは、本体部７ｃに設けられるケーブル７ｂを介して、不図示のＲＦモジュールと電気的に接続される。ＲＦモジュールは、各種機能を持つデバイスが実装された部品であり、一般的には増幅器、位相器、ミキサ、信号源、フィルタ、スイッチ、サーキュレータ、ＡＤ／ＤＡ（Analog to Digital / Digital to Analog）コンバータ、などのデバイスが実装され、入出力インターフェースにＲＦコネクタ及び電源／制御コネクタが設けられたものである。

本実施の形態に係る高周波シールド構造１００によれば、１つのフレキシブル基板１を折り曲げることで、コネクタ端子７ａを覆うシールド構造を構成できる。これにより、フレキシブル基板１とは別の部品（例えば四角形状のシールド用部材）を追加する必要がなく、構造が簡素化されて信頼性が高い高周波シールド構造１００を得ることができる。また、四角形状のシールド用部材を利用した場合、シールド用部材の４つの辺を固定する必要があるのに対して、本発明では、フレキシブル基板１の１つの辺、すなわちフレキシブル基板１の端部１３をコネクタ接続部１１に固定するだけで高周波シールド構造１００を得ることができるため、固定に伴う作業量が少なくなり、高周波シールド構造１００の組立工数が減り、高周波シールド構造１００を低コストに製造できる。

また、コネクタ端子７ａを覆うシールド構造により、不要放射が小さくなり、高周波シールド構造１００の周囲に設けられる機器へ与えるノイズの影響を小さくできる。また、高周波シールド構造１００の周囲に存在する機器が高周波シールド構造１００の近くに存在する場合でも、コネクタ端子７ａが折り返し部１２に覆われるため、コネクタ端子７ａと当該機器とが容量結合し難くなり、アンテナ特性への影響を軽減できる。

図３は本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の第１変形例の断面図である。図４は図３の高周波シールド構造をＸＺ平面で平面視した図である。高周波シールド構造１００と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。第１変形例の高周波シールド構造１００Ａは、同軸コネクタ７に代えて、同軸コネクタ７Ａを備える。

同軸コネクタ７Ａは、コネクタ接続部１１及び折り返し部１２によって形成される包状体の内側の空間８に配置される。同軸コネクタ７Ａは、例えば、コネクタ接続部１１のプラスＹ軸方向の端面１１ａ側に設置され、グランド導体１０と電気的に接続される。

グランド導体１０は、同軸コネクタ７Ａのグランド用の導体である。グランド導体１０は、面状端子１０ｂと、コネクタ接続部１１に設けられる複数の柱状端子１０ａとを備える。

面状端子１０ｂは、コネクタ端子７ａの端部の周囲を覆うように、コネクタ接続部１１のプラスＹ軸方向の端面１１ａに設けられる。面状端子１０ｂのプラスＹ軸方向の面には、同軸コネクタ７Ａが設置される。面状端子１０ｂのマイナスＹ軸方向の面には、柱状端子１０ａの一端に接続される。

柱状端子１０ａは、面状端子１０ｂから、コネクタ接続部１１のマイナスＹ軸方向の接地導体２に向かって伸び、柱状端子１０ａの他端は、接地導体２に接続される。これにより、同軸コネクタ７Ａは、接地導体２と電気的に接続される。同軸コネクタ７Ａのケーブル７ｂは、例えば、空間８のマイナスＺ軸方向に形成される開口部から、空間８の外部に引き出される。

高周波シールド構造１００Ａによれば、コネクタ接続部１１及び折り返し部１２によって形成される包状体の内側に同軸コネクタ７Ａを設けることによって、コネクタ接続部１１のマイナスＹ軸方向側に同軸コネクタ７Ａが存在しなくなる分、高周波シールド構造１００Ａの全体寸法を小さくできる。従って、高周波シールド構造１００Ａの設置の自由度が増えると共に、高周波シールド構造１００Ａを備えるアンテナなどの小型化が可能である。

図５は本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の第２変形例の断面図である。図６は図５に示す高周波シールド構造をＸＺ平面で平面視した図である。高周波シールド構造１００と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。第２変形例の高周波シールド構造１００Ｂは、同軸コネクタ７Ａに代えて、同軸コネクタ７Ｂを備える。

同軸コネクタ７Ｂは、コネクタ接続部１１のマイナスＺ軸方向の端部１１ｃに形成される凹部１１ｂに配置される。

凹部１１ｂは、コネクタ接続部１１のマイナスＺ軸方向の端部１１ｃの一部が、プラスＺ軸方向に向かって突形状に窪む部分である。凹部１１ｂの底部１１ｂ１に同軸コネクタ７Ｂの本体部７ｃが接した状態で、同軸コネクタ７Ｂのコネクタ端子７ａが、コネクタ接続部１１上の信号線導体４に接続される。

信号線導体４に接続される同軸コネクタ７Ｂのコネクタ端子７ａは、折り返し部１２の端面１２ａとコネクタ接続部１１の端面１１ａとが対向する領域に配置される。

折り返し部１２に設けられた接地導体２を、ＸＺ平面で平面視したとき、折り返し部１２は、コネクタ端子７ａをＹ軸方向に延長した仮想線ＶＬから、プラスＸ軸方向とマイナスＸ軸方向へそれぞれ一定距離離れた位置まで覆うと共に、当該仮想線ＶＬから、プラスＺ軸方向とマイナスＺ軸方向へそれぞれ一定距離離れた位置まで覆うように、配置される。

なお、同軸コネクタ７Ｂの本体部７ｃのＺ軸方向の長さは、凹部１１ｂのＺ軸方向の深さよりも短いことが好ましい。これにより、同軸コネクタ７Ｂの本体部７ｃの全体が、凹部１１ｂに入り込み、コネクタ接続部１１のマイナスＺ軸方向の端部１１ｃから、同軸コネクタ７Ｂの本体部７ｃが突き出る量を小さくできる。

高周波シールド構造１００Ｂによれば、コネクタ接続部１１に形成される凹部１１ｂに同軸コネクタ７Ｂを設けることによって、コネクタ接続部１１のマイナスＹ軸方向側に同軸コネクタ７Ｂが突き出る量が小さくなり、高周波シールド構造１００Ｂの全体寸法を小さくできる。

また、高周波シールド構造１００Ｂによれば、例えば、コネクタ接続部１１及び折り返し部１２によって形成される包状体の内側に形成される空間８が狭くなり、第１変形例のように、空間８に同軸コネクタ７Ｂの全体を設置できない場合でも、空間８の一部を有効利用して同軸コネクタ７Ｂを設置できる。従って、コネクタ接続部１１及び折り返し部１２によって形成される包状体の設計の自由度が増えると共に、高周波シールド構造１００Ｂを備えるアンテナなどの小型化が可能である。

図７は本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の断面図である。図８は図７に示す高周波シールド構造をＸＺ平面で平面視した図である。高周波シールド構造１００と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。第３変形例の高周波シールド構造１００Ｃは、ＳＩＷ２００と、同軸－ＳＩＷ（Substrate Integrated Waveguide）変換器６とを備える。

ＳＩＷ２００は、コネクタ接続部１１に形成され、電磁波を遮蔽するシールド構造を有し、導波管モードで信号を伝達する基板一体型導波路である。ＳＩＷ２００は、基板内蔵導波路、ポスト壁導波路と称する場合もある。

ＳＩＷ２００は、誘電体１ａと、誘電体１ａのプラスＹ軸方向の面に設けられる導体層２１と、誘電体１ａのマイナスＹ軸方向の面に設けられる導体層２２と、誘電体１ａに設けられる複数の導体柱２０とによって構成される。同軸コネクタ７のコネクタ端子７ａは、同軸－ＳＩＷ変換器６を介して、ＳＩＷ２００に接続される。

導体柱２０は、導体層２１から導体層２２に向かって伸びて、導体層２１及び導体層２２を電気的に接続する中実又は中空の柱状導電体である。導体柱２０は、ＳＩＷ２００中を伝搬する高周波信号が外部に漏洩しない間隔で複数配列されている。

導体層２１及び導体層２２の材料には、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、白金、クロムなどが用いられる。導体層２１及び導体層２２のそれぞれの厚さは、０．０９μｍ以上が好ましく、０．３５μｍ以上がより好ましい。また、導体層２１及び導体層２２のそれぞれの厚さは、１１０μｍ以下が好ましい。導体層２１及び導体層２２のそれぞれの厚さが上記範囲内であれば、アンテナ素子のアンテナ利得を高めることができる。

折り返し部１２の端部１３には、複数の導体柱２３と導体層２４とが形成される。導体層２４は、折り返し部１２の接地導体２側とは反対側の面に設けられる。導体層２４は、コネクタ接続部１１の導体層２１と対向した位置に設けられ、導体層２１に接している。導体層２４の材料は、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、白金、クロムなどが用いられる。

導体柱２３は、接地導体２から導体層２４に向かって伸びて、接地導体２及び導体層２４を電気的に接続する中実又は中空の柱状導電体である。

接地導体２と、導体柱２３と、導体層２４と、導体層２１と、導体柱２０と、コネクタ接続部１１の導体層２２とによって、閉ループのグランドが形成される。この閉ループのグランドを構成する導体層２４及び導体層２１の互いの接触状態を維持するため、締結部材２７が用いられる。

締結部材２７は、例えば、折り返し部１２からコネクタ接続部１１に向かって貫通するねじと、当該ねじが締め込まれるナットとを組み合わせたものなどを例示できる。締結部材２７を用いることにより、折り返し部１２の導体層２４がコネクタ接続部１１の導体層２１に密着する。

高周波シールド構造１００Ｃによれば、ＳＩＷ２００を利用して、コネクタ接続部１１及び折り返し部１２によって形成される包状体に、閉ループのグランドを設けることができる。なお、同軸－ＳＩＷ変換器６が形成された従来のフレキシブル基板では、折り返し部１２が設けられていないため、同軸－ＳＩＷ変換器６などに伝送される信号の使用周波数が、当該フレキシブル基板の周囲に存在する機器に影響を与える虞がある、また、従来のフレキシブル基板では、当該使用周波数における不要な放射電力によって、周囲に存在する機器に影響を与える虞がある。また、周囲に存在する機器による影響も懸念される。これに対して、高周波シールド構造１００Ｃでは折り返し部１２が設けられているため、このような問題を解決できる。また、高周波シールド構造１００Ｃによれば、ＳＩＷ２００の導体層２１に折り返し部１２の導体層２４を接続することで、閉ループのグランドを形成できるため、コネクタ端子７ａの開放部の先に接続されるアンテナの放射パターンに影響を与え難い。

なお高周波シールド構造１００Ｃの構成は、高周波シールド構造１００Ａ及び高周波シールド構造１００Ｂに組み合わせることも可能である。

図９は本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の第４変形例の断面図である。図１０は図９に示す高周波シールド構造をＸＺ平面で平面視した図である。高周波シールド構造１００Ｃと同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。第４変形例の高周波シールド構造１００Ｄは、締結部材２７に代えて、はんだ２６が用いられる。

折り返し部１２の端部寄りの領域には、複数の穴２５が形成される。複数の穴２５のそれぞれは、折り返し部１２側の接地導体２から導体層２４に向かって貫通する。この穴２５に、はんだ２６が設けられることにより、折り返し部１２側の接地導体２が導体層２４と電気的に接続される。接地導体２と、はんだ２６と、導体層２４と、導体層２１と、導体柱２０とによって、閉ループのグランドが形成される。

高周波シールド構造１００Ｄによれば、高周波シールド構造１００Ｃと同様の効果を得ることができると共に、締結部材２７が不要なため、構成が簡素化されて高周波シールド構造１００Ｄを信頼性が向上する。また、締結部材２７が利用されないため、例えば締結部材２７の増し締めなどが不要になり、メンテナンスコストの上昇を抑制できる。

図１１は本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の第５変形例の断面図である。高周波シールド構造１００Ｃと同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。第５変形例の高周波シールド構造１００Ｅでは、折り返し部１２の端部１３寄りの領域に、折り返し部３０が形成されている。

折り返し部３０は、折り返し部１２の端部１３寄りの領域を、矢印Ｂの方向に折り返すことにより形成される。すなわち、折り返し部１２の外側に設けられる接地導体２が、コネクタ接続部１１に設けられる導体層２１に接するように、折り返し部１２の端部１３が折り返される。これにより、折り返し部１２に設けられる接地導体２の一部が、導体層２１に接することで、閉ループのグランドが形成される。

高周波シールド構造１００Ｅによれば、図７に示す導体柱２３などを設けなくても閉ループのグランドを設けることができ、構造が簡素化されて信頼性が向上する。

図１２Ａは本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の第６変形例をＸＺ平面で平面視した図である。図１２Ｂは第６変形例に係るフレキシブル基板の斜視図である。高周波シールド構造１００Ｃと同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。第６変形例の高周波シールド構造１００Ｆは、高周波シールド構造１００Ｃの構成に加えて、２つの閉塞部材５１を備える。

閉塞部材５１は、コネクタ接続部１１及び折り返し部１２によって形成される包状体の内側の空間８のＺ軸方向の開口部５０を閉塞するための部材である。閉塞部材５１は、フレキシブル基板１が備える接地導体２と同様の接地導体を備えるものとする。閉塞部材５１は、例えば、フレキシブル基板１の一部を利用することができ、例えば、折り返し部１２からＺ軸方向に伸びている。

図１２Ｂには、折り返し部１２と一体に形成される閉塞部材５１が折り曲げられる前の状態が示される。この閉塞部材５１を、開口部５０が閉塞するように、矢印Ｃの方向に折り曲げることにより、図１２Ａに示す高周波シールド構造１００Ｆが形成される。

折り曲げられた閉塞部材５１は、例えば締結部材４０によって、高周波シールド構造１００Ｆを取り付ける機器の筐体などに固定される。

なお、閉塞部材５１は、開口部５０の一部を閉塞するように構成してもよいし、開口部５０の全体を閉塞するように構成してもよい。開口部５０の一部を閉塞する場合、開口部５０と閉塞部材５１との間の隙間の寸法は、前述した長さＬ以下の値に設定することが好ましい。また、閉塞部材５１は、フレキシブル基板１とは別体の部材を準備しておき、この部材を利用してもよい。

高周波シールド構造１００Ｆによれば、コネクタ接続部１１及び折り返し部１２によって形成される包状体のＺ軸方向に形成される開口部５０の少なくとも一部が閉塞されるため、不要放射がより一層抑制される。なお、フレキシブル基板１とは別体の部材を閉塞部材５１として利用する場合、当該部材の４つの辺をフレキシブル基板１に固定する必要がある。これに対して、高周波シールド構造１００Ｆによれば、折り返し部１２と一体に形成される閉塞部材５１を利用することで、例えば閉塞部材５１の３つの辺を、フレキシブル基板１に固定するだけで高周波シールド構造１００Ｆを得ることができる。そのため、固定に伴う作業量が少なくなり、高周波シールド構造１００Ｆの組立工数が減り、高周波シールド構造１００Ｆを低コストに製造できる。

なお、高周波シールド構造１００Ｆの閉塞構造は、高周波シールド構造１００～高周波シールド構造１００Ｄに組み合わせることも可能である。

図１３は本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造の第７変形例の断面図である。高周波シールド構造１００Ｄと同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。第７変形例の高周波シールド構造１００Ｇは、高周波シールド構造１００Ｄの構成に加え、電波吸収体５２を備える。

電波吸収体５２は、コネクタ端子７ａをＹ軸方向に延長した仮想線ＶＬ上において、例えば、折り返し部１２の端面１２ａに固定される。電波吸収体は、例えばエコソーブ（登録商標）を例示できる。

図１４Ａは本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造による効果を説明するための比較例の筐体モデルの斜視図である。筐体モデル１００'（比較例）は、例えば図７の高周波シールド構造１００Ｃから折り返し部１２を省いた高周波シールド構造である。

図１４Ａのモデルの設定値は、図７において、
コネクタ接続部１１のＺ軸方向の長さＬ_１：２２ｍｍ
誘電体１ａの比誘電率：２．０
導体層２１の厚さ：４３μｍ
導体層２２の厚さ：４３μｍ
接地導体２の厚さ：４３μｍ
信号線導体４の厚さ：４３μｍとした。

図１４Ｂは図１４ＡのモデルによるＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示す図である。縦軸はＳパラメータ、横軸は周波数である。Ｓパラメータは、同軸コネクタから見た同軸コネクタへ反射する電力と、マイクロストリップ線路からＳＩＷへ抜ける電力との比率を表す。実線のＳ１１は、同軸コネクタから見た同軸コネクタへ反射する電力、破線のＳ２１は、同軸コネクタからＳＩＷへ通過する電力を表す。図１４Ｂより、周波数２８ＧＨｚ付近において、反射電力が小さく、通過電力が約０ｄＢで通過していることが分かる。

図１４Ｃは図１４Ａのモデルの高周波シールド構造から放射される電力のシミュレーション結果の一例を示す図である。縦軸は高周波シールド構造から放射される電力合計値、横軸は周波数である。本比較例では、折り返し部１２が設けられていないため、２０ＧＨｚ以下の領域では、同軸－ＳＩＷ変換器として機能しておらず放射していないが、２０ＧＨｚ以上の高い領域では放射している。

図１４Ｄは図１４Ａのモデルの高周波シールド構造を用いた場合のアンテナゲインのシミュレーション結果の一例を示す図である。縦軸は２８ＧＨｚにおける特定の角度でのアンテナゲイン、横軸は球面座標系の角度を表す。実線は、マイナスＹ軸方向からプラスＹ軸方向に向かうＹＺ平面の角度におけるアンテナゲインをプロットしたものである。破線は、マイナスＸ軸方向からプラスＸ軸方向に向かうＸＹ平面の角度におけるアンテナゲインをプロットしたものである。

図１５Ａは本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造による第１の効果を説明するためのモデルの斜視図である。図１５Ａには、図７の高周波シールド構造１００Ｃが模式的に示される。図１５Ａの高周波シールド構造は、図１４Ａのモデルに折り返し部１２を追加したものである。図１５Ａの高周波シールド構造では、長さＬが、不要放射を抑圧した周波数帯の中心周波数での波長の１／２波長よりも長いものとする。

図１５Ａの高周波シールド構造の設定値は、
コネクタ接続部１１のＺ軸方向の長さＬ_１：２２ｍｍ
折り返し部１２のＸ軸方向の長さＬ_２：８．５ｍｍ
折り返し部１２のＹ軸方向の高さＬ_３：２ｍｍ
誘電体１ａの比誘電率：２．０
導体層２１の厚さ：４３μｍ
導体層２２の厚さ：４３μｍ
接地導体２の厚さ：４３μｍ
信号線導体４の厚さ：４３μｍとした。

図１５Ｂは図１５Ａの高周波シールド構造によるＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示す図である。図１５Ｂには、図１４Ｂと同様、Ｓパラメータが示される。図１５Ｂより、図１４Ｂと同様のシミュレーション結果が得られることから、折り返し部１２を設けたことによる影響はないことが分かる。

図１５Ｃは図１５Ａの高周波シールド構造から放射される電力のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１５Ｃには、図１４Ｃと同様、放射電力合計値が示される。

図１５Ａの高周波シールド構造では、コネクタ接続部１１及び折り返し部１２により形成される開口部から電波が放射されるため、放射電力合計値は、図１４Ｃと同様のシミュレーション結果が得られる。

図１５Ｄは図１５Ａの高周波シールド構造を用いた場合のアンテナゲインのシミュレーション結果の一例を示す図である。図１５Ｄには、図１４Ｄと同様、放射電力合計値が示される。

図１５Ａの高周波シールド構造では、折り返し部１２が設けられるため、コネクタ端子７ａをＹ軸方向に延長した仮想線ＶＬの延伸方向、すなわち０°方向へ放射される不要電波が抑制される。そのため、当該方向へのアンテナゲインが大幅に低下する。

図１６Ａは本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造による第２の効果を説明するためのモデルの斜視図である。図１６Ａには、図１２Ａの高周波シールド構造１００Ｆが模式的に示される。

図１６Ａの高周波シールド構造は、図１５Ａのモデルに閉塞部材５１を追加したものである。図１６Ａの高周波シールド構造では、図１５Ａのモデルと同様に、長さＬが、不要放射を抑圧した周波数帯の中心周波数での波長の１／２波長よりも長いものとする。

図１６Ａの高周波シールド構造の設定値は、
コネクタ接続部１１のＺ軸方向の長さＬ_１：２２ｍｍ
折り返し部１２のＸ軸方向の長さＬ_２：８．５ｍｍ
折り返し部１２のＹ軸方向の高さＬ_３：２ｍｍ
誘電体１ａの比誘電率：２．０
導体層２１の厚さ：４３μｍ
導体層２２の厚さ：４３μｍ
接地導体２の厚さ：４３μｍ
信号線導体４の厚さ：４３μｍとした。

図１６Ｂは図１６Ａの高周波シールド構造によるＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示す図である。図１６Ｂより、図１５Ｂと同様のシミュレーション結果が得られる。

図１６Ｃは図１６Ａの高周波シールド構造から放射される電力のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１６Ａの高周波シールド構造では、閉塞部材５１が追加されているため、開口部からの放射電波が抑制されるため、放射電力合計値が大幅に抑制される。

図１６Ｄは図１６Ａの高周波シールド構造を用いた場合のアンテナゲインのシミュレーション結果の一例を示す図である。図１６Ａの高周波シールド構造では、閉塞部材５１が追加されているため、コネクタ端子７ａをＹ軸方向に延長した仮想線ＶＬの延伸方向、すなわち０°方向へ放射される不要電波が抑制され、さらに当該方向以外の方向へ放射される不要電波も抑制されるため、あらゆる方向へのアンテナゲインが大幅に低下する。

図１７Ａは本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造による第３の効果を説明するための第１モデルの斜視図である。図１７Ｂは図１７Ａの高周波シールド構造をＸＹ平面で平面視した図である。図１７Ａ及び図１７Ｂには、前述した長さＬによる効果を説明するための高周波シールド構造が示される。

図１７Ａの高周波シールド構造は、同軸コネクタの位置を９０°反時計回り方向に移動させて、折り返し部１２の形状を変形したものである。当該高周波シールド構造では、長さＬが、不要放射を抑圧した周波数帯の中心周波数での波長の１／２波長よりも長いものとする。また、当該高周波シールド構造には、閉塞部材５１が設けられていない。

当該高周波シールド構造の設定値は、
コネクタ接続部１１のＺ軸方向の長さＬ_１：２２ｍｍ
折り返し部１２のＸ軸方向の長さＬ_２：４ｍｍ
折り返し部１２のＹ軸方向の高さＬ_３：８．５ｍｍ
誘電体１ａの比誘電率：２．０
導体層２１の厚さ：４３μｍ
導体層２２の厚さ：４３μｍ
接地導体２の厚さ：４３μｍ
信号線導体４の厚さ：４３μｍとした。

図１７Ｃは図１７Ａの高周波シールド構造によるＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示す図である。図１７Ｄは図１７Ａの高周波シールド構造から放射される電力のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１７Ｅは図１７Ａの高周波シールド構造を用いた場合のアンテナゲインのシミュレーション結果の一例を示す図である。図１７Ｃ、図１７Ｄ及び図１７Ｅより、図１５Ｂ、図１５Ｃ及び図１５Ｄと同様のシミュレーション結果が得られる。

図１８Ａは本発明の実施の形態に係る高周波シールド構造による第３の効果を説明するための第２モデルの斜視図である。図１８Ｂは図１８Ａの高周波シールド構造をＸＹ平面で平面視した図である。

図１８Ａ及び図１８Ｂには、図１７ＢのＬ_３を短くすることで、長さＬが、不要放射を抑圧した周波数帯の中心周波数での波長の１／２波長未満とした高周波シールド構造が示される。

当該高周波シールド構造の設定値は、
コネクタ接続部１１のＺ軸方向の長さＬ_１：２２ｍｍ
折り返し部１２のＸ軸方向の長さＬ_２：４ｍｍ
折り返し部１２のＹ軸方向の高さＬ_３：４．５ｍｍ
誘電体１ａの比誘電率：２．０
導体層２１の厚さ：４３μｍ
導体層２２の厚さ：４３μｍ
接地導体２の厚さ：４３μｍ
信号線導体４の厚さ：４３μｍとした。

図１８Ｃは図１８Ａの高周波シールド構造によるＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示す図である。図１８Ｄは図１８Ａの高周波シールド構造から放射される電力のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１８Ｅは図１８Ａの高周波シールド構造を用いた場合のアンテナゲインのシミュレーション結果の一例を示す図である。図１８Ｃのシミュレーション結果は、図１７Ｃと同等であるが、図１８Ｄ及び図１８Ｅより、長さＬを短くしたことで、電力合計値とアンテナゲインが大幅に低減されることが分かる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の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、本発明の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。

１ ：フレキシブル基板
１ａ ：誘電体
２ ：接地導体
４ ：信号線導体
４ａ ：端部
４ａ１ ：貫通孔
５ ：はんだ
６ ：同軸－ＳＩＷ変換器
７，７Ａ，７Ｂ ：同軸コネクタ
７ａ ：コネクタ端子
７ｂ ：ケーブル
７ｃ ：本体部
８ ：空間
９，１０ ：グランド導体
１０ａ ：柱状端子
１０ｂ ：面状端子
１１ ：コネクタ接続部
１１ａ ：端面
１１ｂ ：凹部
１１ｂ１ ：底部
１１ｃ ：端部
１１ｄ ：貫通孔
１２ ：折り返し部
１２ａ ：端面
１３ ：端部
２０ ：導体柱
２１，２２，２３ ：導体柱
２４ ：導体層
２５ ：穴
２６ ：はんだ
２７ ：締結部材
３０ ：折り返し部
４０ ：締結部材
５０ ：開口部
５１ ：閉塞部材
５２ ：電波吸収体
１００ ：高周波シールド構造
１００' 筐体モデル
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ ：高周波シールド構造

Claims (9)

1. フレキシブル基板と、
   前記フレキシブル基板に接続された同軸コネクタと、
   を備え、
   前記フレキシブル基板は、
   前記同軸コネクタが接続されると共に、前記同軸コネクタの信号線導体であるコネクタ端子が設けられる基板領域であるコネクタ接続部と、
   前記コネクタ端子を覆うように、前記フレキシブル基板の端部が前記コネクタ接続部側に折り返される基板領域である折り返し部と、
   前記コネクタ接続部及び前記折り返し部に設けられ、前記コネクタ端子を覆う接地導体と、
   前記コネクタ接続部側に設けられる前記接地導体と、前記折り返し部側を覆う前記接地導体とを、電気的に接続するグランド導体と、
   を備える高周波シールド構造。
2. 前記コネクタ接続部及び前記折り返し部によって形成される包状体を覆う前記接地導体２の内側の最大寸法は、不要放射を抑圧した周波数帯の中心周波数での波長の１／２波長以下である請求項１に記載の高周波シールド構造。
3. 前記同軸コネクタは、前記コネクタ接続部及び前記折り返し部によって形成される包状体の内部に設けられる請求項１又は２に記載の高周波シールド構造。
4. 前記同軸コネクタは、前記コネクタ接続部の端部に形成される凹部に配置され請求項１又は２に記載の高周波シールド構造。
5. 前記コネクタ接続部に形成される基板一体型導波路に前記折り返し部に設けられる前記接地導体が接続されることにより、閉ループのグランドが形成される請求項１～４の何れか一項に記載の高周波シールド構造。
6. 前記基板一体型導波路に前記折り返し部に設けられる前記接地導体を接触させる締結部材又ははんだを備える請求項５に記載の高周波シールド構造。
7. 前記折り返し部の端部寄りの領域は、前記コネクタ接続部に設けられる導体層に接するように折り返される請求項１～６の何れか一項に記載の高周波シールド構造。
8. 前記コネクタ接続部及び前記折り返し部によって形成される包状体の内側の空間の開口部を閉塞する閉塞部材を備える請求項１～７の何れか一項に記載の高周波シールド構造。
9. 前記コネクタ端子と対向して前記折り返し部に設けられる電波吸収体を備える請求項１～８の何れか一項に記載の高周波シールド構造。

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