WO2011115094A1 - ノイズ抑制構造 - Google Patents

Abstract

　本発明のノイズ抑制構造は、グランド層上に設けられて電流を制御する電流制御部を有する。前記電流制御部は、前記グランド層上に間隔をおいて設けられた金属面と、前記金属面の一端部に配置されて前記金属面と前記グランド層とを接続する短絡板とを有する。前記金属面の一部には、切欠き部が設けられている。

Description

ノイズ抑制構造

　本発明は、携帯電話や無線搭載パソコンや携帯型情報端末などの無線利用機器を含む電子・電気機器に適用されて、より良好な通信品質を確保するため、ディジタル回路部と無線回路部との間で生じる電磁干渉の影響を低減するノイズ抑制構造に関する。

　携帯電話や無線搭載パソコンなどのような無線利用機器は、その利便性から広く普及してきている。無線利用機器は、最近では薄型化や小型化が進んでいる。さらには、無線利用機器への複数の無線システムへの搭載も進んでいる。

　図１９～図２１は、従来の無線利用機器３０における一般的な携帯型端末の基本構成を示す。図１９は、携帯型端末の全体を示す斜視図である。図２０はノイズ抑制構造４０のみを示した斜視図である。図２１は図２０に示すノイズ抑制構造４０の側面図である。

　この無線利用機器３０では、少なくとも、アンテナ部２１と、無線回路部２２と、ディジタル回路部２３とが、プリント基板２４上に実装されている。アンテナ部２１は、基地局等との間で通信を行なうために電波を送信・受信する。無線回路部２２は、アンテナ部２１から送信する信号又はアンテナ部２１で受信される信号を処理する。ディジタル回路部２３は、データ処理するためのディジタル信号を処理する。

　プリント基板２４の内層にはグランド層４３が配設されている。グランド層４３は、ディジタル回路部２３及び無線回路部２２の共通のグランドとなっている。
　プリント基板には、後述するノイズ制御構成４０が搭載されている。ノイズ制御構成４０は、ディジタル回路部２３と無線回路部２２との間で生じる電磁干渉を抑えている。
　プリント基板２４の内層には、他に信号層、電源層が形成されているが、ここでは図示を省略している。信号層および電源層には、ディジタル信号、アナログ信号などのそれぞれの目的に応じた信号を伝送するためのパターンなどが形成されている。

　図１９を参照してわかるように、無線利用機器３０には、無線回路部２２とディジタル回路部２３とが同じ基板上に混在している。実際には無線利用機器３０には、無線回路部２２とディジタル回路部２３とが高密度に実装されている。このため、このような基板では、ディジタル回路部２３から発生した電磁ノイズがアンテナ部２１や無線回路部２２に混入することで、電磁干渉が発生し、アンテナの受信特性に影響を与える。
　ディジタル回路部２３では、基本波が数１０ＭＨｚ、数１００ＭＨｚ前後のクロック信号や、データバス信号などを扱っている。このような信号の高周波帯におけるノイズのうち、アンテナの受信帯域（８００ＭＨｚ帯や２ＧＨｚ帯など）に一致したノイズが無線回路部２２又はアンテナ部２１に混入すると、アンテナ受信感度などの無線特性が低下する。
　また、アンテナ部２１からの電流がディジタル回路部２３へ混入すると、送信波とディジタル信号の混合（ミキシング）が生じノイズとなることがある。

　このように無線利用機器３０では、ディジタル回路部２３及び無線回路部２２又はアンテナ部２１から発生した電流はノイズ的に振る舞うことがある。この電流は、共通化しているグランド層４３を介して、一方の回路部から他方の回路部へ混入する。すなわち、ディジタル回路部２３から無線回路部２２（又はアンテナ部２１）へのノイズ電流の混入、及び無線回路部２２（又はアンテナ部２１）からディジタル回路部２３への電流の混入が生じていた。

　上記のようなディジタル回路部２３と無線回路部２２との間の双方で生じるノイズの混入による電磁干渉は、小型・薄型化や複数無線システムの搭載化により、より顕著になる傾向である。より良い通信品質を確保するためには、ディジタル回路部２３と無線回路部２２との電磁干渉をより低く抑えることが望まれていた。また、無線利用機器３０では、複数無線システム搭載化により、周波数バンドが拡大傾向にあることから、電磁干渉を抑制する周波数の広帯域化（含む多周波化）が望まれていた。

　電磁干渉を抑制するため、例えば、特許文献１（日本国特開２００２－３１４４９１号公報）は、金属の表面上を流れる電流に着目したノイズ制御の構成を提案している。
　特許文献１に記載の携帯型無線利用機器では、無線回路部とディジタル回路部とを分離するため、プリント基板内の両回路部の間に電磁結合を抑制する電流制御機構部が搭載されている。この電流制御機構部は、グランド層を挟み込むようにその上層と下層に平行に金属面を配している。金属面の両サイドの位置及び無線回路部とディジタル回路部を結ぶ方向における金属面の端部から所望の間隔でビアホールの列が直線状に形成されている。
　特許文献１では、金属の表面（グランド）の上下層に対してノイズ抑制構造を配設している。ここでは、上層と下層のノイズ抑制構造の構成及び原理は同じであるため、上層にそのノイズ抑制構造を配設した場合のみ説明する。

　このノイズ抑制構造４０は、図２０及び図２１を参照してわかるように、基板のグランド層を流れる電流を抑制するため、グランド層４３に対して平行に形成された金属面４１と、金属面４１の端部に形成された短絡面４２とを有する。金属面４１の長さを、所望の周波数ｆの波長λの１／４であるλ／４に設定した共振器として構成している。このため、右端における開口端は、電気的に開放端として振舞うことになり、入力インピーダンスは高い値となる。インピーダンスが高いとグランド層を流れる電流Ｉｎは流れにくくなり、一方の側から他方の側、すなわち、「ディジタル回路部２３側Ｄｓ→無線回路部２２側Ｗｓ」への電磁ノイズの混入が抑制される。

日本国特開２００２－３１４４９１号公報

　特許文献１に示されるノイズ抑制構造４０では、基板グランド層を流れる電流を包み込むように金属面を構成し、終端側を短絡面にするとともに、伝送路となる金属面の長さをλ／４（λ：波長）に設定した共振器の構成を有する。この構成により、開口端側における入力インピーダンスを高い値としている。また、このような構成では、開口端側に接続された線路からの電流は、終端側に接続された線路の方へ流れにくくなる。すなわち、一方から他方への電磁ノイズの混入が抑制される。

　しかしながら、従来技術に示されるノイズ抑制構造４０では、伝送路となる金属面を単一長としているため、λ／４に対応する周波数が単一である。このため、複数の無線システムの搭載化が進む無線利用機において、周波数の多周波化又は広帯域化の点で課題となっていた。
　すなわち、前述のノイズ抑制構造４０では、対象とした単一周波数に対しては有効であるものの、広帯域化又は多周波化に対しては十分に対応しているとは言えず、この点においてノイズ抑制構造の改良が望まれていた。

　この発明は、上述した事情に鑑みてなされた。本発明の目的の一例は、ディジタル回路部と無線回路部との間で生じる電磁干渉の影響を低減し、かつ広帯域化又は多周波化に十分に対応することができるノイズ抑制構造を提供することである。

　上記課題を解決するために、本発明のノイズ抑制構造は、グランド層上に設けられて電流を制御する電流制御部を有する。前記電流制御部は、前記グランド層上に間隔をおいて設けられた金属面と、前記金属面の一端部に配置されて前記金属面と前記グランド層とを接続する短絡板とを有する。前記金属面の一部には、切欠き部が設けられている。

　本発明による電流制御部のノイズ抑制構造では、電流制御部の金属面の一部に切欠き部を設けている。この構成により、少なくとも２つの周波数に対応する伝送路を一枚の金属面上に形成することができる。これにより、例えば、一方の回路部であるディジタル回路部から発生し、基板上を伝わって他方の回路部である無線回路部へ混入するノイズ電流に対し、少なくとも２つの周波数帯において抑制効果が得られ、ノイズ抑制周波数の多周波化が効果的に図ることができる。
　このとき、金属面に形成された切欠き部を、ノイズレベルが高くなる傾向にある低域側の伝送路を外側（基板両サイド）に配置してもよい。このように配置することにより、ディジタル回路部から発生し、基板上を伝わって無線回路部へ混入するノイズ電流に対して、少なくとも２つの周波数帯においてより高い抑制効果が得られ、ノイズ抑制周波数の多周波化が可能となる。

本発明の実施形態１によるノイズ抑制構造を示す斜視図である。 図１に示すノイズ抑制構造の分解斜視図である。 図１に示すノイズ抑制構造の長さ方向に沿った側断面図である。 図１のノイズ抑制構造の金属面の平面図である。 図１に示すノイズ抑制構造のディジタル回路部と無線回路部とに対する位置関係を示す側面図である。 本発明の実施形態１の変形例１によるノイズ抑制構造を示す斜視図である。 図６に示すノイズ抑制構造の分解斜視図である。 図６に示すノイズ抑制構造の長さ方向に沿った側断面図である。 図６に示すノイズ抑制構造の金属面の平面図である。 本発明の実施形態１の変形例２によるノイズ抑制構造を示す平面図である。 本発明の実施形態１の変形例３によるノイズ抑制構造を示す平面図である。 図１１に示すノイズ抑制構造の他の態様を示す平面図である。 本発明の実施形態１の変形例４によるノイズ抑制構造を示す平面図である。 図１３に示すノイズ抑制構造の他の態様を示す平面図である。 本発明の実施形態１の変形例５によるノイズ抑制構造を示す平面図である。 本発明の実施形態２によるノイズ抑制構造を示す斜視図である。 図１６に示すノイズ抑制構造の分解斜視図である。 図１６に示すノイズ抑制構造の長さ方向に沿う側断面図である。 ノイズ抑制構造の従来例を示す斜視図である。 図１９に示すノイズ抑制構造の斜視図である。 図１９に示すノイズ抑制構造の長さ方向に沿う側断面図である。

　［実施形態１］
　図１～図５は、本発明による実施形態１によるノイズ抑制構造１を示す。図１は本発明の実施形態１によるノイズ抑制構造１を示す斜視図である。図２は、図１に示すノイズ抑制構造１の分解図である。図３は、図１のノイズ抑制構造１を示す側面図である。図４は電流制御部１Ａ、１Ｂの寸法を説明するための平面図である。図５はるノイズ抑制構造１を、無線利用機器の基板１０内に配置した例を示す側面図である。

　実施形態１よるノイズ抑制構造１は、図５に示されるように、ディジタル回路部２３と無線回路部２２の間に配置される。このように配置されたノイズ抑制構造１は、無線回路部２２とディジタル回路部２３との電磁気的な結合を遮断し、特にディジタル回路部２３から無線回路部２２やアンテナへのノイズ混入を防ぐ。
　具体的には、電流制御部１Ａ、１Ｂは基板１０の幅方向と同じサイズの金属で構成されている。ノイズ抑制構造１は、グランド層１１を挟んで、グランド層１１の上層側に配置された第１の電流制御部１Ａと、下層側に配置された第２の電流制御部１Ｂとから構成される。この構成により、基板１０のグランド層１１を伝わるノイズ電流を効果的に抑制する。これら電流制御部１Ａ、１Ｂはグランド層１１に対して互いに対称となるように配置されている。これら電流制御部１Ａ、１Ｂは、その金属面（金属板）２Ａ、２Ｂの端部の一部に段差となる切欠部５０を設けている（詳細は後述する）。この構成により、ノイズ抑制周波数の多周波化をはかるとともに、各側の回路部２２、２３で生じる電流の混入を抑制している。

　ノイズ抑制構造１では、複数の層からなる多層プリント基板を用いている。基板の各層間にはガラスエポキシ材などの誘電体材料が埋め込まれているが、図示は省略した。

　以下、本実施形態１に係るノイズ抑制構造１について、以下詳細に説明する。
　ノイズ抑制構造１は、第１及び第２の電流制御部１Ａ、１Ｂから構成される。第１の電流制御部１Ａは、金属面２Ａと短絡板３Ａとから構成され、かつグランド層１１に接続される。第２の電流制御部１Ｂは、金属面２Ｂと短絡板３Ｂとから構成され、かつグランド層１１に接続される。上層から第１の金属面２Ａ、第１の短絡板３Ａ、グランド層１１、第２の短絡板３Ｂ、第２の金属面２Ｂの順番に配置される。

　金属面２Ａ、２Ｂのディジタル回路部２３に面する側Ｄｓの端部（第２の端部）の一部には矩形状の切欠き部５０が形成されている。この形状により、ディジタル回路部２３側Ｄｓから見たときの金属面２Ａ、２Ｂの長さに一部が異なっている。
　これは後ほど説明するように、ノイズ抑制周波数を多周波とするためである。また、この切欠き部５０は金属面の中央付近に凹状に設けられている。ディジタル回路部２３側Ｄｓから見たときの金属面の長さは、図４に示すように中央部の領域で短く（符号Ｓで示す）、外側である基板１０の両サイドに相当する領域で長い（符号Ｌで示す）。

　短絡板３Ａ、３Ｂは、実際にはその領域内において、列状に並んだ複数のビアホールで構成される。本構成では、隣り合ったビアホール同士の間隔は波長に対して十分小さい狭ピッチとしているため、電気的に短絡状態とみなして良い。ここでは、そのような狭ピッチで並んでいる複数個のビアホールの列のことを“短絡板”と呼んでいる。さらに、ここで使用したビアホールは、空気孔の周囲に導電層が形成された構成である。この金属パターンを貫通するビアホールは、金属パターンと導通する。

　第１の電流制御部１Ａを構成する金属面２Ａ、及び第２の電流制御部１Ｂを構成する金属面２Ｂは、金属パターンで構成されている。金属面２Ａ・２Ｂの幅方向のサイズは、基板１０の幅方向のサイズと同じである。グランド層１１の上層に金属面２Ａが形成されている。グランド層１１の下層に金属面２Ｂが形成されている。金属面２Ａと金属面２Ｂとでグランド層１１を挟んでいる。
　短絡板３Ａ、３Ｂは、切欠き部５０がある側の反対側の金属面２Ａ、２Ｂの端部に設けられている。短絡板３Ａ、３Ｂは、金属面２Ａ、２Ｂとグランド層１１に接続される。このため、第１の電流制御部１Ａは、金属面２Ａとグランド層１１とにより一対の伝送線路を構成する。
　すなわち、金属面２Ａの一方の端部（第１の端部）には、短絡端（短絡面）が形成される。この短絡端は、短絡板３Ａで構成される。金属面２Ａの他方の端部（第２の端部）には、開口端４Ａが形成されている。この開口端４Ａは、金属面２Ａとグランド層１１との間の開口で構成される。
　同様に、第２の電流制御部１Ｂも金属面２Ｂ及びグランド層１１により伝送線路を構成する。金属面２Ｂの一方の端部には開口端４Ｂが形成され、他方の端部には短絡板３Ｂによる短絡面が形成される。
　この構成により、電流制御部１Ａ、１Ｂは、開口端４Ａ、４Ｂをディジタル回路部２３の側Ｄｓに、短絡板３Ａ、３Ｂをアンテナ部２１又は無線回路部２２の側Ａｓ、Ｗｓに向けている。
　第１及び第２の電流制御部１Ａ、１Ｂの短絡板３Ａ及び３Ｂは、上述のように狭ピッチのビアホールで形成しているが、各ビアホールは金属面２Ａ及び２Ｂを同時に貫通するビアホールであっても良い。

　実際の無線利用機器では、筐体の中に基板１０等が内包されるが、ここでは筐体の図示は省略している。同様に、機器には液晶ディスプレイや操作ボタン、操作キーボードなどが実装されているが、図示は省略した。

　次に、図１～図４に示される電流制御部１Ａ、１Ｂのノイズ抑制に関する原理及び動作を以下に説明する。
　金属面２Ａ、２Ｂの長手方向に沿う長さを「Ｌ」と表記する。中央付近に位置する切欠き部５０を除いた金属面２Ａ、２Ｂの長手方向に沿う長さを「Ｓ」と表記する。本構成の場合、「Ｌ＞Ｓ」の関係がある。しかも「Ｌ」と「Ｓ」はそれぞれ所望の異なる周波数ｆ_１、ｆ_２に対して、１／４波長の共振長に設定している。すなわち、Ｌ＝λ_１／４に、Ｓ＝λ_２／４に設定している（波長λ_１、λ_２はそれぞれ、周波数ｆ_１、ｆ_２の波長である）。

　一般に、片端を電気的に短絡した伝送線路では、１／４波長離れた位置は開口端であり、その位置における入力インピーダンスは高い値（理想的には無限大）となる。ノイズ電流は基板１０のグランド層１１を流れている。本構成の場合、それに対して、終端側を短絡した電流制御部１Ａ、１Ｂが設けられている。しかも、伝送線路に相当する金属面は、その長さを１／４波長の長さに設定している。このため、開口端４Ａ、４Ｂにおけるインピーダンスは高い値となる。
　このため、ディジタル回路部２３側Ｄｓから無線回路部２２側Ｗｓへ流れるノイズ電流は、開口端４Ａ、４Ｂにおける高インピーダンスの効果により流れにくくなり、結果としてノイズ混入が抑制される。
　さらに、本実施形態による電流制御部１Ａ、１Ｂのノイズ抑制構造１は、一枚の金属面２Ａ、２Ｂの中に２つの周波数で共振する伝送路を形成している。この構成によりノイズ抑制周波数の多周波化をはかっている。すなわち、金属面２Ａ、２Ｂの中央部付近に切欠き部５０を設けている。この構成により、もともとの金属面２Ａ、２Ｂの長さＬに相当する伝送路を外側（基板両サイド）に形成し、切欠き部５０の分だけ短くなった長さＳに相当する伝送路を中央部付近に形成してある。
　長さＬ（＝λ_１／４）の伝送路に相当する外側の金属面２Ａ、２Ｂは周波数ｆ_１で共振する。長さＳ（＝λ_２／４）の伝送路に相当する中央部の金属面２Ａ、２Ｂは周波数ｆ_２で共振する。このため、本構成は、２つの周波数成分に対して効果的に作用する。このため、本構成を用いることにより、基板１０のグランド層１１を流れる電流に対し、多周波化による広帯域な抑制効果を得ることができる。

　本実施形態による電流制御部１Ａ、１Ｂのノイズ抑制構造１では、長さＬの長い方の伝送路を、金属面２Ａ、２Ｂの外側に形成している。その理由について、以下に説明する。
　一般に、無線利用機器で使用される周波数の多くは数ＭＨｚ～数ＧＨｚ帯であり、携帯電話などでは８００ＭＨｚ帯や２ＧＨｚ帯といった高周波帯が利用される。このような周波数帯では、基板１０のグランド層１１上では定在波が発生し、電流は両サイドのエッジ部分を流れる傾向にある。また、ノイズの高調波成分の減衰を考えた場合、８００ＭＨｚといった低域側の方が２ＧＨｚのような高域側よりもノイズレベルは高くなる傾向にある。

　このため、本構成では、基板１０のエッジ部を流れやすく、しかもレベルが高くなる傾向にある低域側の電流の抑制を効果的に行うことを目的に、低域用の伝送路に相当する長さＬの金属面２Ａ、２Ｂを外側に配置した。
　図５は上述した電流制御部１Ａ、１Ｂを、無線利用機器の基板１０内に構成したときのノイズ電流に対する開口端４Ａ、４Ｂの作用を示す。

　ディジタル回路部２３及び無線回路部２２のグランド層１１は、信号パターン８を介して共通化されている。図５を参照してわかるように、ディジタル回路部２３側Ｄｓに向けられた開口端４Ａ、４Ｂは、ディジタル回路部２３の側Ｄｓから無線回路部２２の側Ｗｓへグランド層１１を介して混入するノイズ電流Ｉｄに対して、高インピーダンスとなる。この影響によりノイズ電流Ｉｄは流れにくくなる。結果として、ディジタル回路部２３から発生したノイズ電流Ｉｄの無線回路部２２又はアンテナ２１への混入が抑制される。

　以上述べたように本実施形態によるノイズ抑制構造１では、電流制御部１Ａ、１Ｂの金属面２Ａ、２Ｂに切欠き部５０を設けている。この構成により、少なくとも２つの周波数に対応する伝送路を一枚の金属面２Ａ、２Ｂ上に形成することができる。これにより、例えば、一方の回路部であるディジタル回路部２３から発生し、基板上を伝わって他方の回路部である無線回路部２２へ混入するノイズ電流に対し、少なくとも２つの周波数帯において抑制効果が得られる。よって、本実施形態によるノイズ抑制構造１によれば、ノイズ抑制周波数の多周波化が効果的に図ることができる。

　上記実施形態１では、電流制御部１Ａ、１Ｂの開口端４Ａ、４Ｂをディジタル回路部２３側Ｄｓに向けたが、これに限定されない。例えば、開口端４Ａ、４Ｂを、無線回路部２２側Ｗｓに向けて配置しても良い。これにより無線回路部２２から発生し、基板上を伝わって他方の回路部であるディジタル回路部２３へ混入するノイズ電流を効果的に抑制できる。

（変形例１）
　図６～図９は、本発明による実施形態１の変形例１に係るノイズ抑制構造１を示す。図６は、実施形態１の変形例１に係るノイズ抑制構造１全体を示す斜視図である。図７は、図６に示すノイズ抑制構造１の分解図である。図８は、図６に示すノイズ抑制構造１の側面図である。図９は電流制御部１Ａ、１Ｂの寸法を説明するための平面図である。
　この変形例１に示される電流制御部１Ａ、１Ｂは、前述の実施形態１と、金属面２Ａ、２Ｂに設けられた切欠き部５１の位置において相違する。変形例１に示される電流制御部１Ａ、１Ｂは、基板１０内における層構成や、金属面２Ａ、２Ｂの端部の一部に切欠きを設けた点などは、前述の構成（実施形態１の構成）と同様である。

　図９は電流制御部１Ａ、１Ｂを構成する金属面２Ａ、２Ｂを示す。金属面２Ａ、２Ｂには、前述の実施形態１と同様に切欠き部５１が設けられている。本構成では、矩形状の切欠き部５１に沿うように、短絡板３Ａ、３Ｂが形成されている。図９を参照してわかるように、共振周波数ｆ_１に相当する伝送路は、長さＬ（＝λ_１／４）を有する外側の領域に設けられている。また、共振周波数ｆ_２に相当する伝送路は長さＳ（＝λ_２／２）を有する中央部の領域に設けられている。このため、本変形例１は実施形態１と比較すると、短絡板３Ａ、３Ｂの位置が違う。しかしながら、本変形例１においては、伝送路長は１／４波長の長さに設定されている。よって、開口端４Ａ、４Ｂ側では２つの周波数帯で高インピーダンスが得られる。その結果、開口端４Ａ、４Ｂ側から混入してくるノイズ電流に対して、多周波化による広帯域な抑制効果を如何なく発揮できる。
　このような構成は、短絡板のすぐ背後の部分に部品実装する場合など、切欠き部５１の箇所にノイズの影響を受けない部品を実装する際などに適している。

（変形例２）
　図１０は、本発明による実施形態１の変形例２に係る電流制御部１Ａ、１Ｂの金属面２Ａ、２Ｂを示す。金属面２Ａ、２Ｂの形状を工夫することにより、多周波化及び広帯域化によるノイズ抑制が可能となる。
　図１０に示す構成においては、２つの切欠き部５２、５３を組み合わせて、さらなる多周波化を実現している。本変形例では、幅および長さの異なる矩形状の切欠き部５２、５３を重ねている。すなわち、幅広の切欠き部５２の中に、幅狭の切欠き部５３を設けている。この構成により、図１０に示すように、開口端４Ａ、４Ｂ側から見たときの線路長を３経路（Ｌ＞Ｓ＞Ｔ）にすることができる。この場合、長さＬ、Ｓ、Ｔはそれぞれ所望の周波数のλ／４に相当しているため、３周波数に対してノイズ抑制が可能となる。
　このような変形例２の切欠き部５２、５３は、変形例１と同様に、金属面２Ａ、２Ｂの短絡板３Ａ、３Ｂ側、開口端４Ａ、４Ｂ側のいずれに設けても良い。このことは、以下の変形例、実施形態についても同様である。

（変形例３）
　図１１は、本発明による実施形態１の変形例３に係る電流制御部１Ａ、１Ｂの金属面２Ａ、２Ｂを示す。金属面２Ａ、２Ｂの形状に特徴を有する。この変形例３では、図１１に示すように、金属面２Ａ、２Ｂの端部中央部に傾斜した切欠き部５４を設けている。図１１に示す例では、切欠き部５４をＶ字状に形成している。前述の実施形態１及びその変形例１、２では、切欠き部５０～５３は、矩形状であったため、共振長は長さＬとＳの２段階であった。一方で、本構成では切欠き部５４を斜めにカットした形状としている。このため、共振長は長さＬとＳの間で連続的に変化し、短絡板からの長さが１／４波長となる周波数は連続的となる。すなわち、開口端４Ａ、４Ｂにおけるインピーダンスは、変形例１では長さＬとＳの長さに応じた２周波数ｆ_１及びｆ_２の場合のみ高インピーダンスになる。一方で、本構成では長さが連続的に変わるため、それに応じて、周波数ｆ_１～ｆ_２の範囲で高インピーダンスが得られる。このため、本構成はノイズ抑制周波数の広帯域化に十分に効果を発揮することができる。

　上記変形例３では、金属面２Ａ、２Ｂの端部中央部の切欠き部５４をＶ字状にした例を示したがこれに限られない。これに代えて、図１２に示すように金属面２Ａ、２Ｂの長さを連続的に変えるように斜めに傾斜した切欠き部５５を金属面２Ａ、２Ｂの端部に形成しても良い。この場合は、長さＬからＳに相当する周波数の範囲（ｆ_１～ｆ_２）内にてノイズ抑制の広帯域化が図れる。

（変形例４）
　図１３は、本発明による実施形態１の変形例４に係る電流制御部１Ａ、１Ｂの金属面２Ａ、２Ｂを示す。金属面２Ａ、２Ｂの切欠き部５６の形状に特徴を有する。この変形例では、金属面２Ａ、２Ｂの両側に切欠き部５６を設けている。このため、本変形例では、実施形態１及びその変形例１～３の場合とは逆に、図１２に示すように長さＳの短い方の伝送路を、金属面２Ａ、２Ｂの両側に形成している。この場合は、基板１０の両側に２ＧＨｚのような高域側のノイズ電流が顕著に流れる場合などに十分に効果を発揮する。

　図１３のように、金属面２Ａ、２Ｂの両側に２つの切欠き部５６を形成することに限定されない。図１４に示すように、切欠き部５６を金属面２Ａ、２Ｂの中央部ではなく端のほうに寄せて形成しても良い。この構成により、金属面２Ａ、２Ｂは、両サイドのうち片側の長さがＬ、もう一方がＳとなる。この場合は、上記の原理と同様、共振長Ｌ及びＳに応じた周波数（ｆ_１及びｆ_２）で開口端４Ａ、４Ｂのインピーダンスが高くなり、ノイズ抑制の多周波化が図れる。

　このような電流制御部１Ａ、１Ｂのノイズ抑制構造１では、金属面２Ａ、２Ｂの両側に切欠き部５６を設けている。この構成により、２つの周波数に対応する伝送路を一枚の金属面２Ａ、２Ｂ上に形成される。さらに、ノイズレベルが高くなる傾向にある低域側の伝送路を外側（基板両サイド）に配置される。このため、ディジタル回路部２３から発生し、基板１０上を伝わって無線回路部２２へ混入するノイズ電流に対し、２つの周波数帯において抑制効果が得られ、ノイズ抑制周波数の多周波化が効果的に図れる利点がある。

（変形例５）
　図１５は、本発明による実施形態１の変形例５に係る電流制御部１Ａ、１Ｂの金属面２Ａ、２Ｂを示す。本変形例では、無線回路部２２又はディジタル回路部２３に面する金属面１Ａ、２Ｂの中央部だけでなく、金属面２Ａ、２Ｂの両側に切欠き部５７を設けている。このような金属面２Ａ、２Ｂの両側部分に設けた切欠き部５７によって、切欠き部５７の分だけ長さを迂回させ、本来の長さ（Ｌ）を若干長めに設定しても良い。
　［実施形態２］

　図１６～図１８は、本発明の実施形態２によるノイズ抑制構造１を示す。このノイズ抑制構造１を構成する電流制御部１Ａ、１Ｂは、無線利用機器を構成する基板１０内にノイズを抑制する。図１６は、本発明の実施形態２によるノイズ抑制構造１全体を示す斜視図である。図１７は、図１６に示すノイズ抑制構造１の分解図である。図１８は、図１６に示すノイズ抑制構造１の側面図である。

　実施形態１の構成では、ディジタル回路部２３又は無線回路部２２のどちらか一方に電流制御部１Ａ、１Ｂの開口端４Ａ、４Ｂが向いていた。一方で、本実施形態２の構成では、双方の回路部から混入する電流を抑制するために、電流制御部１Ａ、１Ｂの開口端４Ａ・４Ａ´、４Ｂ・４Ｂ´をディジタル回路部２３及び無線回路部２２の両方に向けている。

　本構成は、後述するように、電流を抑制する構成を基板１０の層方向に２重に積み上げている。この構成により、開口端４Ａ、４Ｂをディジタル回路部２３側及び無線回路部２２側に向け、ディジタル回路部２３、無線回路部２２の双方で生じる電流の混入を抑制する。
　本実施形態２のノイズ抑制構造１は、電流制御部１Ａ、１Ｂをディジタル回路部２３と無線回路部２２の間に配置される。これにより、ディジタル回路部２３と無線回路部２２との電磁気的な結合を遮断し、ディジタル回路部２３と無線回路部２２の間の相互に流れ込むノイズ的に振舞う電流の混入を防ぐ。

　これら図１６～図１８を参照してわかるように、ノイズ抑制構造１は、基板１０のグランド層１１を流れる電流を効果的に制御するため、実施形態１の場合と同様にグランド層１１を挟み込むように配置された、グランド層１１の上層側に配置された第１の電流制御部１Ａ、及び下層側に配置された第２の電流制御部１Ｂで構成される。それぞれの電流制御部１Ａ、１Ｂの構成及び寸法は全く同じである。電流制御部１Ａ、１Ｂは、グランド層１１に対して上下対称に配置されている。

　具体的には、第１の電流制御部１Ａは、２枚の金属面２Ａ、２Ａ´と短絡板３Ａ，３Ａ´で構成される。グランド層１１から、第１の短絡板３Ａ、第１の金属面２Ａ、第２の短絡板３Ａ´、第２の金属面２Ａ´の順に配置され、それらが連続的に連結している。

　第１の電流制御部１Ａを構成する金属面２Ａ、２Ａ´のサイズは、基板１０の幅方向のサイズと同じである。グランド層１１側から数えて第１層目の金属面２Ａと第２層目の金属面２Ａ´とが、上下に間隔をおいて配置されている。金属面２Ａ、２Ａ´の端部の一部には矩形状の切欠き部５８が設けてられている。
　この切欠き部５８は、ディジタル回路部２３側Ｄｓに位置する。実施形態１と同様、この切欠き部５８により、金属面２Ａの長さは、ディジタル回路部２３の側Ｄｓから無線回路部２２の側Ｗｓを見たときに変化が生じる。また、金属面２Ａ´の長さは、逆に、無線回路部２２の側Ｗｓからディジタル回路部２３の側Ｄｓを見たときに変化が生じる。
　切欠き部５８は金属面２Ａ、２Ａ´の中央付近に設けてある。このため、金属面の長さは、中央部の領域で短く、外側に位置する基板１０の両サイドに相当する領域で長い。

　第１の電流制御部１Ａにおいて、グランド層１１と第一層目の金属面２Ａとの間に位置する短絡板３Ａは、無線回路部２２側に位置する。第一層目の金属面２Ａと第二層目の金属面２Ａ´との間に位置する短絡板３Ａ´は、ディジタル回路部２３側に位置している。切欠き部５８は、ディジタル回路部２３側の金属面２Ａ、２Ａ´と短絡板３Ａ´に形成されている。これにより、金属面２Ａはグランド層１１との間に伝送線路を構成し、片端は開口端４Ａ、他方は短絡板３Ａによる短絡端（短絡面）をなしている。
　ディジタル回路部２３側の短絡板３Ａ´は、切欠き部５８部の側の金属面２Ａ、２Ａ´の端部に沿って配設される。この短絡板３Ａ´は金属面２Ａ´に接続されているため、二層の金属面２Ａ、２Ａ´で一対の伝送線路を構成し、開口端４Ａ´は無線回路部２２の側に向く。

　同様に、第２の電流制御部１Ｂにおいても、グランド層１１と第一層目の金属面２Ｂとの間に位置する短絡板３Ｂは、無線回路部２２側に位置する。また、第一層目の金属面２Ｂと第二層目の金属面２Ｂ´との間に位置する短絡板３Ｂ´は、ディジタル回路部２３側Ｄｓに位置している。切欠き部５８は、ディジタル回路部２３側Ｄｓの金属面２Ｂ、２Ｂ´と短絡板３Ｂ´に形成されている。これにより、金属面２Ｂはグランド層１１との間に伝送線路を構成し、一端には開口端４Ｂが形成され、他端には短絡板３Ｂによる短絡端（短絡面）が形成される。
　ディジタル回路部２３側Ｄｓの短絡板３Ｂ´は、切欠き部５８部の側の金属面２Ｂ、２Ｂ´の端部に沿って配設される。この短絡板３Ｂ´は金属面２Ｂ´に接続されている。このため、二層の金属面２Ｂ、２Ｂ´で一対の伝送線路を構成し、開口端４Ｂ´は無線回路部２２の側に向いている。

　実施形態２において切欠き部５８が形成された場合の金属面２Ａ・２Ａ´、２Ｂ・２Ｂ´の寸法は、前述の図４と図９と同じである。

　次に、実施形態２に係るノイズ抑制構造１における動作及び原理を説明する。
　電流制御部１Ａ、１Ｂを構成する第１層目の金属面２Ａ、２Ｂの形状および寸法は、図４に示す第１実施形態の金属面２Ａ、２Ｂと同じである。また、電流制御部１Ａ、１Ｂを構成する第２層目の金属面２Ａ´、２Ｂ´の形状および寸法は、図９に示す第１実施形態の金属面２Ａ、２Ｂと同じである。しかしながら、金属面２Ａ・２Ａ´、２Ｂ・２Ｂ´おいて、第１層目の金属面２Ａ、２Ｂと、２層目の金属面２Ａ´、２Ｂ´とでは、短絡板３Ａ・３Ａ´、３Ｂ・３Ｂ´を接続する端部が異なる。
　これらの金属面２Ａ・２Ａ´、２Ｂ・２Ｂ´の長さ（この場合は基板の長手方向の長さ）を「Ｌ」と表記する。金属面２Ａ・２Ａ´、２Ｂ・２Ｂ´の中央部付近の切欠き部５８を除いた部分の長さを「Ｓ」と表記する。本構成の場合、実施形態１の場合と同様に、「Ｌ＞Ｓ」の関係がある。しかも「Ｌ」と「Ｓ」はそれぞれ所望の異なる周波数ｆ_１、ｆ_２に対して、１／４波長の共振長に設定している。すなわち、Ｌ＝λ_１／４に、Ｓ＝λ_２／４に設定している（波長λ_１、λ_２はそれぞれ、周波数ｆ_１、ｆ_２の波長である）。

　実施形態２に係るノイズ抑制構造１では、実施形態１にて説明したように、終端側を短絡した伝送線路を形成している。しかも、伝送線路に相当する金属面２Ａ・２Ａ´、２Ｂ・２Ｂ´の長さは１／４波長に相当する。このため、双方の回路部側を向いている開口端４Ａ・４Ａ´、４Ｂ・４Ｂ´におけるインピーダンスは非常に高い値となる。
　さらに、実施形態２に係るノイズ抑制構造１では、実施形態１の場合と同様、一枚の金属面２Ａ・２Ａ´、２Ｂ・２Ｂ´の中に２つの周波数で共振する伝送路を形成している。すなわち、金属面２Ａ・２Ａ´、２Ｂ・２Ｂ´の中央部付近に切欠き部５８を設けている。この構成により、もともとの金属面２Ａ・２Ａ´、２Ｂ・２Ｂ´の長さＬに相当する伝送路を外側（基板両サイド）に形成し、切欠き部５８の分だけ短くなった長さＳに相当する伝送路を、中央部付近に形成してある。
　長さＬ（＝λ_１／４）の伝送路に相当する外側の金属面２Ａ・２Ａ´、２Ｂ・２Ｂ´は周波数ｆ_１で共振する。一方、長さＳ（＝λ_２／４）の伝送路に相当する中央部の金属面２Ａ・２Ａ´、２Ｂ・２Ｂ´は周波数ｆ_２で共振する。このため、２つの周波数成分に対して効果的に作用する。このため、本構成を用いることにより、基板１０のグランド層を流れる電流に対し、多周波における抑制効果を得ることができる。

　図４及び図９を参照してわかるように、本実施形態２で用いる金属面２Ａ・２Ａ´と金属面２Ｂ・２Ｂ´はともに同じ形状、寸法であり、一部に切欠き部５８を設けた点も同様である。しかしながら、金属面２Ａ´、２Ｂ´では、短絡板３Ａ´、３Ｂ´の位置を切欠き部５８側へ移動している点が、金属面２Ａ、２Ｂと異なる。すなわち、金属面２Ａ、２Ｂでは、切欠き部５８とは反対側に短絡板３Ａ、３Ｂを配置している。一方、金属面２Ａ´、２Ｂ´では、矩形状の切欠き部５８に沿って短絡板３Ａ´、３Ｂ´を配置している。
　このような構成とした場合、図４及び図９を参照してわかるように、共振周波数ｆ_１に相当する伝送路は長さＬ（＝λ_１／４）を有する外側の領域と、共振周波数ｆ_２に相当する伝送路は長さＳ（＝λ_２／４）を有する中央部の領域とが存在する。
　このため、実施形態２の金属面２Ａ・２Ａ´、２Ｂ・２Ｂ´では、短絡板の位置は相違するが、伝送路長は１／４波長の長さに設定されているので、開口端４Ａ・４Ａ´、４Ｂ・４Ｂ´側では２つの周波数帯で高インピーダンスが得られる。その結果、開口端４Ａ・４Ａ´、４Ｂ・４Ｂ´側から混入してくるノイズ電流に対して、広帯域な抑制効果を得ることができる。

　以上述べたように実施形態２に係るノイズ抑制構造１では、電流制御部１Ａ、１Ｂの金属面２Ａ・２Ａ´、２Ｂ・２Ｂ´に切欠き部５８を設ける。この構成により、各電流制御部１Ａ、１Ｂにおいて、少なくとも２つの周波数に対応する伝送路を一枚の金属面２Ａ・２Ａ´、２Ｂ・２Ｂ´上に形成することができる。これにより、例えば、ディジタル回路部２３から発生し、基板上を伝わって無線回路部２２へ混入するノイズ電流、又は無線回路部２２から発生し、基板上を伝わってディジタル回路部２３へ混入するノイズ電流のそれぞれに対して、少なくとも２つの周波数帯において抑制効果が得られる。その結果、ノイズ抑制周波数の多周波化、広帯域化（信号パターン、電源層への応用）を効果的に図ることができる。

　本実施形態では、電流制御部１Ａ、１Ｂを基板１０のグランド層の上層、下層に対して配置した例を示したがこれに限られない。実際のプリント基板のように信号パターンや電源層（プレーン）が、電流制御部１Ａ、１Ｂの上側の層に配置されていても良い。この場合、グランド層を挟むように配置した第１の電流制御部１Ａ、１Ｂ及び第２の電流制御部１Ａ、１Ｂのうち、信号パターン又は電源層が配置される側の電流制御部１Ａ、１Ｂの一方のみを利用しても良い。たとえば、信号パターンに適用する場合は、基板１０の上層から、信号パターン、第１の電流抑制機構、グランド層の順番としても良い。

　本発明の実施形態では、切欠き部５８の形状として、矩形状やＶ字状などの直線的な形状を示したがこれに限られない。切欠き部５８は、多周波化や高周波化が得られれば曲線的な形状としても良い。
　本発明の実施形態では回路部として、ディジタル回路部２３、無線回路部２２、さらにはアンテナ部を例にとったがこれに限られない。本構成は電流を抑制するので、電流を発生するものならば、このような回路部だけに限定されない。例えば、アナログ回路部やＬＳＩなど、一般的な回路部又はデバイスに対して本発明の実施形態による構成を適用しても良い。

　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

　この出願は、２０１０年３月１５日に出願された日本出願特願２０１０－０５８２３８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

　本発明のノイズ抑制構造は、携帯電話や無線搭載パソコン、さらには携帯型情報端末などの無線利用機器を含む電子・電気機器に適用できる。

１　電流制御部
１Ａ　第１の電流制御部
１Ｂ　第２の電流制御部
２Ａ、２Ａ´、２Ｂ、２Ｂ´　金属面
３Ａ、３Ａ´、３Ｂ、３Ｂ´　短絡板
４Ａ、４Ａ´、４Ｂ、４Ｂ´　開口端
１０　基板
１１　グランド層
２１　アンテナ部
２２　無線回路部
２３　ディジタル回路部
２４　プリント基板
３０　無線利用機器
５０～５８　切欠き部

Claims (9)

1. 　グランド層上に設けられて電流を制御する電流制御部を有するノイズ抑制構造であって、前記電流制御部は、
   　前記グランド層上に間隔をおいて設けられた金属面と、前記金属面の一端部に配置されて前記金属面と前記グランド層とを接続する短絡板とを有し、
   　前記金属面の一部には、切欠き部が設けられているノイズ抑制構造。
2. 　グランド層上に設けられて電流を制御する電流制御部を有するノイズ抑制構造であって、前記電流制御部は、前記グランド層の上側に設けられた第１の電流制御部と、前記グランド層の下側に設けられた第２の電流制御部とを有し、前記第１の電流制御部と前記第２の電流制御部とは、その間に前記グラウンド層を挟み、前記第１および第２の電流制御部はそれぞれ、
   　前記グランド層上に間隔をおいて設けられた金属面と、前記金属面の一端部に配置されて、前記金属面及び前記グランド層を接続する短絡板とを有し、
   　前記金属面の一部には、切欠き部が設けられているノイズ抑制構造。
3. 　前記第１及び第２の電流制御部は、前記グランド層を共通に用いており、前記第１及び第２の電流制御部は、上下対称に配置されている請求項２に記載のノイズ抑制構造。
4. 　前記短絡板が設けられていない前記金属面の他端部において開口端が形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載のノイズ抑制構造。
5. 　前記第１及び第２の電流制御部は、ノイズ発生源となる回路の間に搭載される請求項２から４のいずれか1項に記載のノイズ抑制構造。
6. 　前記第１及び第２の電流制御部はそれぞれ、一方の端部にディジタル回路が配置され、他方の端部に無線回路が配置されている請求項２から４のいずれか１項に記載のノイズ抑制構造。
7. 　前記切欠き部は、矩形状である請求項１から６のいずれか１項に記載のノイズ抑制構造。
8. 　前記切欠き部は、傾斜状の端部を有している請求項１から６のいずれか１項に記載のノイズ抑制構造。
9. 　前記切欠き部は、Ｖ字形状を有している請求項８項に記載のノイズ抑制構造。

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