(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略長方形状の板状磁性体の一面側に共通電極が配置され、この共通電極外周部から３方向に延出形成された第１の中心導体と第２の中心導体と第３の中心導体とが、前記板状磁性体を包むように板状磁性体の他面側に折曲されるとともに、前記各中心導体が前記他面側で相互に所定の角度でもって交差され、
前記第１の中心導体と前記第２の中心導体とが前記板状磁性体の対角線に沿って添わされ、
前記第１、第２の中心導体よりも短い前記第３の中心導体が前記板状磁性体の中央部分に沿って添わされ、
前記板状磁性体の一方の長辺に沿って、前記第１の中心導体の一端に接続されるコンデンサＣ1と前記第２の中心導体に接続されるコンデンサＣ2とを隣接して配置し、
前記板状磁性体の別の長辺に沿って、前記第３の中心導体の一端に接続されるものであって前記コンデンサＣ1、Ｃ2よりも高容量のコンデンサＣ3を配置し、
前記各中心導体における反射係数が最小となる周波数をそれぞれ一致させるように各コンデンサＣ1、Ｃ2、Ｃ3の容量を設定したことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
前記第１の中心導体が、前記第２の中心導体よりも前記板状磁性体から離れた側で交差することを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子。
【請求項３】
前記コンデンサＣ1の容量をCap1とし、前記コンデンサＣ2の容量をCap2としたとき、（Cap1−Cap2）／Cap1×１００（％）で表される容量差が１％以上１０％以下の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非可逆回路素子。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の非可逆回路素子を備え、かつ前記第１の中心導体と前記第２の中心導体とを入出力端子としたことを特徴とするアイソレータ。
【請求項５】
前記非可逆回路素子が略長方形状のケース体に収納されてなることを特徴とする請求項４に記載のアイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波等の高周波帯域で使用されるアイソレータ、サーキュレータ等に用いられる非可逆回路素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集中定数型のアイソレータは、信号を伝送方向に損失なく通過させ、逆方向への信号の通過を阻止する機能を備えた高周波部品であり、携帯電話等の移動通信装置の送信回路部に使用されている。このようなアイソレータの一例として、図１４に示す構成のものがある。
【０００３】
図１４に示す従来のアイソレータは、磁性組立体５０と永久磁石５６とを主体として構成されている。磁性組立体５０は、扁平円板状のフェライトからなる磁性体５５と、その下面に添わせて設けられた金属板からなる共通電極５４と、この共通電極５４から放射状に３方向に延出形成されて磁性体５５の表面側に巻き掛けられた第１の中心導体５１と第２の中心導体５２と第３の中心導体５３とから構成されている。
【０００４】
前記第１、第２、第３の中心導体５１〜５３はいずれも磁性体５５に沿って折り曲げられ、磁性体５５の表面側において互いに略１２０゜の交差角度でもって重ねられている。なお、図面では省略されているが、中心導体５１、５２、５３同士は絶縁シートにより磁性体５５の表面側において個々に絶縁されている。
各中心導体５１〜５３の位置関係について言及すると、図１４に示すように、第１の中心導体５１が最も磁性体５５に近い位置に配置され、次にこの第１の中心導体５１の上側に第３の中心導体５３が重ねられ、更に第３の中心導体５３上に第２の中心導体５２が重ねられる関係となっている。
【０００５】
また、各中心導体５１、５２、５３の先端部側は磁性体５５の側方に突出するように配置されてポート部Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3とされている。そして、各ポート部Ｐ1〜Ｐ3に整合用のコンデンサＣ1、Ｃ2、Ｃ3がそれぞれ接続され、ポート部Ｐ3に先のコンデンサＣ3を介して終端抵抗Ｒが接続され、これらが永久磁石５６とともに磁気回路を構成する磁性体ヨーク内に収納され、磁性組立体５０に永久磁石５６で直流磁界を印加できる構成とすることでアイソレータが構成される。このアイソレータにおいては、ポートＰ1が入力端子となり、ポートＰ2が出力端子となっている。
【０００６】
各中心導体５１〜５３は、アース部となる共通電極５４において連設一体化され、共通電極５４から３方向に突出形成されていて、これらの中心導体５１〜５３は磁性体５５に対して所定の角度で精度良く組み付けられるように構成されている。各中心導体５１〜５３は、磁性体５５の表面側に巻き掛けられるとともに永久磁石５６からの直流磁界を受けることでインダクタンスとして機能し、それぞれ固有のインダクタンスＬ1、Ｌ2、Ｌ3を有するものとなっている。
【０００７】
従って従来のアイソレータにおいては、インダクタンスＬ1〜Ｌ3とコンデンサＣ1〜Ｃ3（容量Cap1〜Cap3）とが各々接続されることによって、各中心導体５１〜５３毎に等価的にＬＣ回路が構成される。特に従来のアイソレータでは、挿入損失を抑制すべく、第１の中心導体５１（入力側）におけるインダクタンスとキャパシタンスとの積（Ｌ1・Cap1）を、第２の中心導体５２（出力側）における（Ｌ2・Cap2）に一致させることが好ましい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のアイソレータにおいては、上記の各中心導体の位置関係から明らかなように、各中心導体５１〜５３の交差部分において、第２の中心導体５２と磁性体５５との間に第１の中心導体５１が位置するために、第２の中心導体５２が第１の中心導体５１よりも磁性体５５から離れて位置しており、このため第２の中心導体５２のインダクタンスＬ2が第１の中心導体５１のインダクタンスＬ1より低くなる。従って同一容量のコンデンサＣ1、Ｃ2を用いた場合、第１、第２の中心導体５１、５２における反射係数の中心周波数が相互に異なったものとなり、挿入損失が拡大して信号の伝送効率が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、挿入損失を抑制して信号の伝達効率に優れた非可逆回路素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の非可逆回路素子は、略長方形状の板状磁性体の一面側に共通電極が配置され、この共通電極外周部から３方向に延出形成された第１の中心導体と第２の中心導体と第３の中心導体とが、前記板状磁性体を包むように板状磁性体の他面側に折曲されるとともに、前記各中心導体が前記他面側で相互に所定の角度でもって交差され、前記第１の中心導体と前記第２の中心導体とが前記板状磁性体の対角線に沿って添わされ、前記第１、第２の中心導体よりも短い前記第３の中心導体が前記板状磁性体の中央部分に沿って添わされ、前記板状磁性体の一方の長辺に沿って、前記第１の中心導体の一端に接続されるコンデンサＣ1と前記第２の中心導体に接続されるコンデンサＣ2とを隣接して配置し、前記板状磁性体の別の長辺に沿って、前記第３の中心導体の一端に接続されるものであって前記コンデンサＣ1、Ｃ2よりも高容量のコンデンサＣ3を配置し、前記各中心導体における反射係数が最小となる周波数をそれぞれ一致させるように各コンデンサＣ1、Ｃ2、Ｃ3の容量を設定したことを特徴とする。
【００１１】
係る非可逆回路素子によれば、各中心導体における反射係数の中心周波数をそれぞれ一致させるように各コンデンサの容量を設定するので、非可逆回路素子の挿入損失を低減して信号の伝達効率を向上することができる。尚、中心周波数とは、反射係数が最小値を示すときの周波数である。
【００１２】
また本発明の非可逆回路素子においては、前記第１の中心導体が、前記第２の中心導体よりも前記板状磁性体から離れた側で交差することが好ましい。
また本発明の非可逆回路素子においては、前記コンデンサＣ1の容量をCap1とし、前記コンデンサＣ2の容量をCap2としたとき、（Cap1−Cap2）／Cap1×１００（％）で表される容量差が１％以上１０％以下の範囲であることが好ましい。
また本発明の非可逆回路素子においては、容量差が２％以上６％以下の範囲であることがより好ましく、２．２％以上５．５％以下とするのが更に好ましい。
【００１３】
係る非可逆回路素子によれば、コンデンサＣ1とＣ2の容量差が上記の範囲なので、第１、第２の中心導体における反射係数の中心周波数を一致させることができ、これにより非可逆回路素子の挿入損失を低減して信号の伝達効率を向上することができる。
【００１４】
尚、本発明の非可逆回路素子においては、３つの中心導体について、交差部分にて前記板状磁性体に近いものから順に第３の中心導体、第２の中心導体、第１の中心導体としたとき、第１の中心導体に接続されるコンデンサの容量を、第２の中心導体に接続されるコンデンサの容量より大きくし、かつ第２の中心導体に接続されるコンデンサの容量を、第３の中心導体に接続されるコンデンサの容量より大きくすることが好ましい。
【００１５】
係る非可逆回路素子によれば、３つの中心導体に接続されるコンデンサの容量が、中心導体が重ね合わせる順に大きくなるように設定しているので、各中心導体における反射係数の中心周波数を一致させることができ、これにより非可逆回路素子の挿入損失を低減して信号の伝達効率を向上することができる。
【００１８】
次に本発明のアイソレータは、先のいずれかに記載の非可逆回路素子を備え、かつ前記第１の中心導体と前記第２の中心導体とを入出力端子としたことを特徴とする。
また本発明のアイソレータは、先に記載のアイソレータであり、前記非可逆回路素子が略長方形状のケース体に収納されてなることを特徴とする。
上記のアイソレータによれば、上記のいずれかに記載の非可逆回路素子を備えているので、挿入損失が低く、信号の伝達効率に優れたアイソレータを構成することができる。また、第１、第２の中心導体を入出力端子とすることにより、挿入損失が低いアイソレータを構成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の基本形態である非可逆回路素子の一例であるアイソレータの要部を示す斜視図であり、図２はアイソレータの分解斜視図である。
図１に示すアイソレータ１は、磁性組立体１０と永久磁石１６とを主体として構成されている。磁性組立体１０は、扁平円板状のフェライトからなる板状磁性体１５と、その下面（一面）１５ｂに添わせて設けられた金属板からなる共通電極１４と、この共通電極１４から放射状に３方向に延出形成されて板状磁性体１５の表面（他面）１５ａ側に巻き掛けられた第１の中心導体１１と第２の中心導体１２と第３の中心導体１３とから構成されている。
【００２０】
第１、第２，第３の中心導体１１〜１３はいずれも板状磁性体１５に沿って折り曲げられ、板状磁性体１５の表面（他面）１５ａ側において互いに略１２０゜の交差角度でもって交差して重ねられている。なお、図面では省略されているが、中心導体１１〜１３同士は絶縁シートにより板状磁性体１５の表面１５ａ側において個々に絶縁されている。
各中心導体１１〜１３の交差部分における位置関係について言及すると、図１に示すように、第２の中心導体１１が板状磁性体１５の最も近くに配置され、次にこの第２の中心導体１２上に第３の中心導体１３が重ねられ、更に第３の中心導体１３上に第１の中心導体１１が重ねられる関係となっている。即ち、第１の中心導体１１は、第２の中心導体１２よりも板状磁性体３５から離れて配置されている。
【００２１】
また、各中心導体１１〜１３の先端側は、板状磁性体１５の側方に突出するように配置されて各ポート部Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3とされている。そして、各ポート部Ｐ1〜Ｐ3に整合用のコンデンサＣ1、Ｃ2、Ｃ3がそれぞれ接続され、更にポート部Ｐ3にはコンデンサＣ3を介して終端抵抗（抵抗素子）Ｒが接続され、これらが永久磁石１６とともに磁気回路を構成する磁性体ヨーク内に収納され、磁性組立体１０に永久磁石１６で直流磁界を印加できる構成とすることでアイソレータが構成される。このアイソレータにおいては、ポートＰ1が入力側となり、ポートＰ2が出力側となる。また、終端抵抗Ｒを削除するとサーキュレータとして機能する。
【００２２】
各中心導体１１〜１３は、図２に示すように、アース部となる共通電極１４において連設一体化され、共通電極１４から３方向に突出形成されている。そして図１に示すように、これらの中心導体１１〜１３が板状磁性体１５に対して所定の角度で精度良く組み付けられるように構成されている。各中心導体１１〜１３は、板状磁性体１５の表面１５ａ側に巻き掛けられるとともに永久磁石１６からの直流磁界を受けることでインダクタンスとして機能し、それぞれ固有のインダクタンスＬ1、Ｌ2、Ｌ3を有するものとなる。
図１に示すアイソレータ１では、各中心導体１１〜１３の交差部分において、板状磁性体１５上に第２の中心導体１２、第３の中心導体１３、第１の中心導体１１の順に重ね合わされ、更に各中心導体１１〜１３の形状がほぼ同一とされていることから、各中心導体１１〜１３のインダクタンスは、板状磁性体１６から離れるに従って小さくなる。即ち、Ｌ2＞Ｌ3＞Ｌ1の順となっている。
【００２３】
また、各コンデンサＣ1、Ｃ2の容量Cap1、Cap2は、第１の中心導体１１に接続されるコンデンサＣ1の容量Cap1を、第２の中心導体１２に接続されるコンデンサＣ2の容量Cap2より大きくすることが好ましい。コンデンサＣ1の容量Cap1を容量Cap2より大きくすることで、第１，第２の中心導体１１、１２のインダクタンスの関係（Ｌ2＞Ｌ1）から、第１の中心導体１１における反射係数の中心周波数を、第２の中心導体１２における反射係数の中心周波数に一致させることができる。尚、中心周波数とは、反射係数が最小になるときの周波数である。これにより、挿入損失を低減して信号の伝送効率を向上することができる。
【００２４】
第１の中心導体１１に接続されるコンデンサＣ1の容量Cap1と、第２の中心導体１２に接続されるコンデンサの容量Cap2との関係については、（Cap1−Cap2）／Cap1×１００（％）の式で表される容量差が１％以上１０％以下の範囲であることが好ましく、２％以上６％以下の範囲であることがより好ましい。
容量差が１％未満であると、第１の中心導体１１における反射係数の中心周波数が第２の中心導体１２における中心周波数より高くなり、また容量差が１０％を超えると、第１の中心導体１１における反射係数の中心周波数が第２の中心導体１２における中心周波数より低くなり、いずれの場合もそれぞれの中心周波数を一致させることができなくなって挿入損失が大きくなってしまうので好ましくない。
【００２５】
尚、本基本形態のアイソレータ１の全体構造について述べると、図３に示すように、上ヨーク２１と下ヨーク２２とからなる閉磁気回路（磁性体ヨーク）の内部に、換言すると、上ヨーク２１と下ヨーク２２の間に、４角板状の永久磁石１６とスペーサ部材１７と磁性組立体１０とコンデンサ板２４、２５、２６と終端抵抗２７（Ｒ）とこれらを収容する樹脂ケース２３とを収容して構成されている。磁性組立体１０は第１、第２，第３の中心導体１１〜１３が板状磁性体１５に巻き付けられて構成されている。そして、第１の中心導体１１にコンデンサ板２４が取り付けられ、第２の中心導体１２にコンデンサ板２５が取り付けられ、第３の中心導体１３にコンデンサ板２６及び終端抵抗２７が取り付けられる。
尚、コンデンサ板２４には図１に示したコンデンサＣ1が内蔵され、コンデンサ板２５にはコンデンサＣ2が内蔵され、コンデンサ板２６にはコンデンサＣ3が内蔵され、更に終端抵抗２７には先の終端抵抗Ｒが内蔵されている。
【００２６】
本基本形態のアイソレータ１によれば、板状磁性体１５から離れた側で交差する第１の中心導体１１に接続されるコンデンサＣ1の容量Cap1を、板状磁性体１５に近い側で交差する第２の中心導体１２に接続されるコンデンサＣ2の容量Cap2より大きくしたので、各中心導体１１、１２における反射係数の中心周波数を一致させることができ、これによりアイソレータ１の挿入損失を低減して信号の伝達効率を向上することができる。
【００２７】
また、図４に示す回路図は、本基本形態のアイソレータ１が組み込まれる携帯電話装置の回路構成の一例を示すもので、この例の回路構成においては、アンテナ１４０にデュプレクサ（アンテナ共用器）１４１が接続され、このデュプレクサ１４１の出力側にローノイズアンプ（増幅器）１４２と段間フィルタ１４８と混合回路１４３を介してＩＦ回路１４４が接続され、デュプレクサ１４１の入力側に基本形態のアイソレータ１とパワーアンプ（増幅器）１４５と混合回路１４６を介してＩＦ回路１４７が接続され、混合回路１４３、１４６に分配トランス１４９を介して局部発振器１５０が接続されて構成されている。
デュプレクサ１４１は、例えばラダー型ＳＡＷフィルタ装置１３８を２つ内蔵して構成されている。そして、ラダー型ＳＡＷフィルタ装置１３８、１３８の入力側の端子がそれぞれアンテナ１４０側に接続され、一方のラダー型ＳＡＷフィルタ装置１３８の出力側の端子がローノイズアンプ（増幅器）１４２に接続され、他方のラダー型ＳＡＷフィルタ装置１３８の出力側の端子がアイソレータ１に接続されている。
先の構成のアイソレータ１は図４に示すような携帯電話装置の回路に組み込まれて使用され、アイソレータ１からデュプレクサ１４１側への信号は低損失で通過させるが、その逆方向の信号は損失を大きくして遮断するように作用する。これにより、増幅器１４５側のノイズ等の不要な信号を増幅器１４５側に逆入力させないという作用を奏する。
【００２８】
図５は図１から図３に示した構成のアイソレータ１の動作原理を示すものである。図５に示す回路に組み込まれているアイソレータ１は、符号▲１▼で示す第１ポートＰ１側から符号▲２▼で示す第２ポートＰ２方向への信号は伝えるが、符号▲２▼の第２ポートＰ２側から符号▲３▼の第３ポートＰ３側への信号は終端抵抗Ｒにより減衰させて吸収し、終端抵抗Ｒ側の符号▲３▼で示す第３ポートＰ３側から符号▲１▼で示す第１ポートＰ１側への信号は遮断する。従って図４に示す回路に組み込んだ場合に先に説明した効果を奏することができる。
【００２９】
尚、本基本形態の非可逆回路素子の適用範囲は、次の実施形態に適用可能である。
【００３０】
図６〜図９は本発明に係る非可逆回路素子を備えたアイソレータの実施形態を示すもので、この形態のアイソレータ３１は、上ヨーク３２と下ヨーク３３とで構成される磁気閉回路内に、永久磁石３４と強磁性体からなる板状磁性体３５と中心導体３６、３７、３８とこれら中心導体３６、３７、３８を接続した共通電極４０と板状磁性体３５の周囲に配置されたコンデンサ基板４１、４２と終端抵抗４３とを備えて構成されている。
【００３１】
上ヨーク３２と下ヨーク３３は軟鉄などの強磁性体からなり、４角形状の箱型に形成されている。なお、それらヨークの表裏面にはＡｇメッキなどの導電層が被覆形成されていることが好ましい。これらヨーク３２、３３を嵌め合わせることで箱型の磁気閉回路が構成される。
【００３２】
下ヨーク３２と上ヨーク３３が囲む空間には、換言すると下ヨーク３２と上ヨーク３３からなる閉磁気回路内には、板状磁性体３５と３本の中心導体３６、３７、３８とこれら中心導体３６、３７、３８を接続した共通電極４０とからなる磁性組立体４５が収納されている。
板状磁性体３５は、ＹＩＧフェライト等の強磁性体からなり、図８に示すように平面視横長の略長方形板状とされている。より詳細には、相対向する横長の２つの長辺３５ａ、３５ａと、これらの長辺３５ａ、３５ａに直角向きの短辺３５ｂ、３５ｂと、長辺３５ａ、３５ａの両端部側に位置して各長辺３５ａに対して１５０゜の角度で傾斜し（長辺３５ａの延長線に対しては３０°の傾斜角度で傾斜し）、個々に先の短辺３５ｂに接続する４つの傾斜辺３５ｄとから構成される平面視横長の略長方形状とされている。従って板状磁性体３５の平面視４つのコーナ部には、それぞれ長辺３５ａに対する１５０°傾斜（短辺３５ｂに対して１３０°傾斜）の傾斜面（受面）３５ｄが形成されている。
【００３３】
先の３本の中心導体３６〜３８と共通電極４０は図９の展開図に示すように一体化されてなり、３本の中心導体３６〜３８と共通電極４０とを主体として電極部４６が構成されている。共通電極４０は、平面視先の板状磁性体３５とほぼ相似形状の金属板からなる本体部４０Ａから構成されている。即ち、本体部４０Ａは相対向する２つの長辺部４０ａ、４０ａと、これらの長辺部４０ａ、４０ａに直角向きの短辺部４０ｂ、４０ｂと、前記長辺部４０ａ、４０ａの両端部側に位置して各長辺部４０ａに対して１５０°の角度で傾斜し、先の短辺部４０ｂに対しては１３０°の傾斜角度で接続する４つの傾斜部４０ｃとから構成される平面視略長方形（矩形状）とされている。
【００３４】
そして、先の共通電極４０の４つのコーナ部の傾斜部４０ｃのうち、一方の長辺部側の２つの傾斜部４０ｃから第１の中心導体３６と第２の中心導体３７が延出形成されている。まず、先の２つの傾斜部４０ｃの一方から、第１の基部導体３６ａと第１の中央部導体３６ｂと第１の先端部導体３６ｃからなる第１の中心導体３６が延出形成される一方、先の傾斜部４０ｃの他方から、第２の基部導体３７ａと第２の中央部導体３７ｂと第２の先端部導体３７ｃとからなる第２の中心導体３７が延出形成されている。前記基部導体３６ａ、３７ａはいずれも傾斜部４０ｃを延長するように傾斜部４０ｃと同じ幅に形成されていて、基部導体３６ａ、３７ａはそれらの中心軸線を共通電極４０の長辺部４０ａに対して１５０゜の傾斜角度で傾斜させて設けられている。次に、前記中央部導体３６ｂ、３７ｂはいずれも共通電極４０の短辺部４０ｂに対して平行に、換言すると基部導体３６ａ、３７ａの中心軸線（長さ方向）に対して１５０゜の傾斜角度で形成され、更に先端部導体３６ｃ、３７ｃはいずれも共通電極４０の長辺部４０ａに対して１５０゜傾斜とされている。
これらのことから、接続導体３６ａ、３７ａの中心軸線どうしがなす角度θ１は図９に示すように６０°とされており、先端部導体３６ｃ、３６ｃの中心軸線どうしがなす角度θ２は図９に示すように１２０゜とされている。
【００３５】
次に、第１の中心導体３６の幅方向中央部には、共通電極４０の外周部から基部導体３６ａと中央部導体３６ｂを通過し先端部導体３６ｃの基端部まで到達するスリット部４８が形成され、このスリット部４８を形成することにより中央部導体３６ｂが２本の分割導体３６ｂ１、３６ｂ２に分割され、基部導体３６ａも２本の分割導体３６ａ１、３６ａ２に分割され、第２の中心導体３７の幅方向中央部にも同様のスリット部４９が形成され、このスリット部４９を形成することにより中央部導体３７ｂが２本の分割導体３７ｂ１、３７ｂ２に分割され、基部導体３７ａも２本の分割導体３７ａ１、３７ａ２に分割されている。
スリット部４８の共通電極４０側の端部は接続導体３６ａを通過して共通電極４０の外周部から若干深い位置まで到達することで凹部４８ａを形成し、第１の中心導体３６の線路長を若干長くしているとともに、スリット部４９の共通電極４０側の端部も接続導体３７ａを通過して共通電極４０の外周部まで到達することで凹部４９ａを形成し、第２の中心導体３７の線路長を若干長くしている。
【００３６】
一方、共通電極４０の他方の長辺部４０ａ側の中央部に第３の中心導体３８が延設されている。この第３の中心導体３８は共通電極４０から突出形成された第３の基部導体３８ａと第３の中央部導体３８ｂと第３の先端部導体３８ｃとから構成されている。第３の基部導体３８ａは、共通電極４０の長辺側中央部からほぼ直角に延出形成された２本の短冊状の分割導体３８ａ１、３８ａ２からなり、２本の分割導体３８ａ１、３８ａ２の間にはスリット５０が形成されている。第３の中央部導体３８ｂは、先の分割導体３８ａ１に接続する平面視Ｌ字状の分割導体３８ｂ１と先の分割導体３８ａ２に接続する平面視Ｌ字状の分割導体３８ｂ２とからなり、分割導体３８ｂ１と分割導体３８ｂ２は、これら分割導体３８ａ１、３８ａ２の実質的な導体長を長くするために、互いの中央部を離間するようにして分割導体３８ａ１、３８ａ２から延設され、分割導体３８ｂ１と３８ｂ２とから菱形の中央導体３８ｂが構成されている。
【００３７】
更に、これらの分割導体３８ｂ１、３８ｂ２の先端側はＬ字型の第３の先端部導体３８ｃに一体化されている。この第３の先端部導体３８ｃは、先の分割導体３８ｂ１、３８ｂ２を一体化して先の分割導体３８ａ１、３８ａ２と同じ方向に向けて延出形成された接続部３８ｃ１とこの接続部３８ｃ１に対してほぼ直角方向に延出形成された接続部３８ｃ２とから構成されている。
【００３８】
次に、共通電極４０の一方の長辺部４０ａ側において、第３の中心導体３８の分割導体３８ａ１、３８ａ２の両側部分には、共通電極４０の長辺部４０ａを一部切り欠く形で３つの凹部４０ｅが形成され、これらの凹部４０ｅを形成することで第３の中心導体３８の線路長が若干長くされている。更に、共通電極４０の一方の長辺部４０ａにおいて３つの凹部４０ｅのうちの両側２つの凹部４０ｅの外側、換言すると凹部４０ｅと傾斜部４０ｃとの間の部分に、先の分割導体３８ａ１、３８ａ２と平行な向きに台形型の支持片５１が延出形成されるとともに、共通電極４０の他方の長辺部４０ａ側の中央部にも平面視長方形状の支持片５２が延出形成されている。これら支持片５１、５２はコンデンサ基板４１、４２のアース電極とされており、コンデンサ基板４１、４２の一面に電気的に接続され、更に他面側は後述するように各先端部導体３６ｃ、３７ｃ、３８ｃと電気的に接続されている。
【００３９】
前記の如く構成された共通電極４０は、その本体部４０Ａを板状磁性体３５の裏面１５ｂ側（一面側）に添わせ、第１の中心導体３６と第２の中心導体３７と第３の中心導体３８とを板状磁性体３５の表面１５ａ側（他面側）に折り曲げて板状磁性体３５に装着され、板状磁性体３５とともに磁性組立体４５を構成している。即ち、第１の中心導体３６の分割導体３６ａ１、３６ａ２を板状磁性体３５の１つの傾斜面３５ｄの縁に沿って折り曲げ、第２の中心導体３７の分割導体３７ａ１、３７ａ２を板状磁性体３５の他の１つの傾斜面３５ｄの縁に沿って折り曲げ、第３の中心導体３８の分割導体３８ａ１、３８ａ２を板状磁性体３５の長辺３５ａの縁に沿って折り曲げ、第１の中心導体３６の中央導体３６ａを板状磁性体３５の表面側（他面側）に板状磁性体表面側の対角線に沿って添わせ、第２の中心導体３７の中央導体３７ｂを板状磁性体３５の表面側（他面側）に板状磁性体表面の対角線に沿って添わせ、更に第３の中心導体３８の中央導体３８ｂを板状磁性体３５の表面部の中央部分に沿って添わせることで共通電極４０が板状磁性体３５に装着されて磁性組立体４５とされている。
【００４０】
なお、ここで記載されている対角線とは、図８に示すように板状磁性体３５を平面視した場合に、各長辺３５ａと各短辺３５ｂとの延長線が交わる位置を略長方形状の板状磁性体３５の頂点と仮定し、これら４つの頂点のうち、対向する頂点どうしを結ぶ線分を対角線Ｌ１、Ｌ２と定義する。
更に、導体部３８ｂ１、３８ｂ２は板状磁性体３５の表面側に配置されるが、板状磁性体３５の表面側に添わせられる分割導体３８ｂ１あるいは分割導体３８ｂ２の長さは図８に示す板状磁性体３５の縦幅（横長長方形状の板状磁性体３５の幅方向に沿う幅）の１０５％以上とすることが好ましい。このようにすることで分割導体３８ｂ１、３８ｂ２の実質的な導体長を長くして非可逆回路素子としての低周波化と小型化を両立させることが可能となる。
【００４１】
以上のように第１〜第３の中心導体３６、３７、３８を板状磁性体３５の表面側に装着することで、図６に示すように第１の中心導体３６と第２の中心導体３７は個々に板状磁性体３５の対角線Ｌ１、Ｌ２に沿って重ねて配置され、第１の中央導体３６ｂと第２の中央導体３７ｂは板状磁性体３５の表面上において平面視１２０゜の傾斜角度で交差されて重ねられている。また、第１〜第３の中央導体３６ｂ、３７ｂ、３８ｂの重なり状態において、第１の中央導体３６ｂの分割導体３６ｂ１、３６ｂ２と、第２の中央導体３７ｂの分割導体３７ｂ１、３７ｂ２とが重ねられた部分は、板状磁性体３５の表面側において平面視的に全て位置ずれされて配置され、分割導体３６ｂ１、３６ｂ２と分割導体３７ｂ１、３７ｂ２とが重ねられた部分は板状磁性体３５の表面上において重ならないように配置されている。
【００４２】
尚、各中心導体３６〜３８の交差部分における位置関係について言及すると、図６に示すように、第２の中心導体３７が板状磁性体３５の最も近くに配置され、次にこの第２の中心導体３７上に第１の中心導体３６が重ねられ、更に第１の中心導体３６上に第３の中心導体３８が重ねられる関係となっている。即ち、第１の中心導体３６は、第２の中心導体３７よりも板状磁性体３５から離れて配置されている。
本実施形態のアイソレータ３１では、第１，第２の中心導体３６、３７の交差部分において、板状磁性体３５上に第２の中心導体３７、第１の中心導体３６の順に重ね合わされ、更に各中心導体３６，３７の形状がほぼ同一とされていることから、第１，第２の各中心導体３６，３７のインダクタンスＬ1，Ｌ2は、板状磁性体３５から離れるに従って小さくなる。即ち、Ｌ2＞Ｌ1の順となっている。
【００４３】
さらに、分割導体３６ｂ１、３６ｂ２と分割導体３７ｂ１、３７ｂ２とが重ねられた部分に対してこれらの部分を避けるように第３の中央導体３８ｂの分割導体３８ｂ１、３８ｂ２が配置されている。従って、板状磁性体３５の表面上において、分割導体３６ｂ１、３６ｂ２と分割導体３７ｂ１、３７ｂ２と分割導体３８ｂ１、３８ｂ２がこれらの組み合わせのうち、２本重なって配置されることはあっても、３本が重ねられる部分は生じないように配置されている。
なお、図６では略したが、板状磁性体３５と第１の中心導体３６と第２の中心導体３７と第３の中心導体３８との間には各々に図７に簡略的に示すように絶縁シートＺが介在されて各中心導体３６、３７、３８は個々に電気的に絶縁されている。
【００４４】
次に、磁性組立体４５は下ヨーク３３の底部中央側に配置され、下ヨーク３３の底部側の磁性組立体４５の両側部分には平面視細長で先の板状磁性体３５の半分程度の厚さの板状のコンデンサ基板４１、４２が収納され、コンデンサ基板４２の一側部側には終端抵抗４３が収納されている。より詳細には、先の磁性組立体４５の板状磁性体３５の長さが下ヨーク３３の内幅とほぼ同じに形成され、板状磁性体３５の幅（長手方向に直交する方向の幅）が下ヨーク３３の内幅よりも小さく形成されているので、板状磁性体３５を下ヨーク３３の内部に図６に示すように平面視横長になるように収納した状態において、板状磁性体３５の幅方向両側には図６に示すようにコンデンサ基板４１、４２を収納可能な空間部が形成され、それらの空間部にコンデンサ基板４１、４２と終端抵抗４３が収納されている。
【００４５】
そして、先の第１の中心導体３６の先端部導体３６ｃを先のコンデンサ基板４１の一側端部に形成されている電極部４１ａに電気的に接続し、先の第２の中心導体３７の先端部導体３７ｃを先のコンデンサ基板４１の他側端部に形成されている電極部４１ｂに電気的に接続し、先の第３の中央導体３８の先端部導体３８ｃをコンデンサ基板４２と終端抵抗４３に電気的に接続して磁性組立体４５にコンデンサ４１、４２と終端抵抗４３とが接続されている。なお、終端抵抗４３を接続しなければ、サーキュレータとして作用する。
【００４６】
先端部導体３７ｃの部分が接続されたコンデンサ基板４１の端部側に非可逆回路素子３１としての第１ポートＰ１が形成され、先端部導体３６ｃの部分が接続されたコンデンサ基板４１の端部側に非可逆回路素子３１としての第２ポートＰ２が形成され、先端部導体３８ｃの部分が接続された終端抵抗４３の端部側が非可逆回路素子３１としての第３ポートＰ３とされている。
【００４７】
また、コンデンサ基板４１には、第１の中心導体３６に接続されるコンデンサＣ1と、第２の中心導体３７に接続されるコンデンサＣ2とが内蔵されている。また、コンデンサ基板４２には第３の中心導体３８に接続されるコンデンサＣ3が内蔵されている。
コンデンサＣ1、Ｃ2の容量Cap1、Cap2については、第１の中心導体３６に接続されるコンデンサＣ1の容量Cap1を、第２の中心導体３７に接続されるコンデンサＣ2の容量Cap2より大きくすることが好ましい。コンデンサＣ1の容量Cap1を容量Cap2より大きくすることで、第１，第２の中心導体３６、３７のインダクタンスの関係（Ｌ2＞Ｌ1）から、第１の中心導体３６における反射係数の中心周波数を、第２の中心導体３６における反射係数の中心周波数に一致させることができる。尚、中心周波数とは、反射係数が最小になるときの周波数である。これにより、挿入損失を低減して信号の伝送効率を向上することができる。
【００４８】
第１の中心導体３６に接続されるコンデンサＣ1の容量Cap1と、第２の中心導体３７に接続されるコンデンサの容量Cap2との関係については、基本形態の場合と同様な理由により、（Cap1−Cap2）／Cap1×１００（％）の式で表される容量差を１％以上１０％以下の範囲とすることが好ましく、２％以上６％以下の範囲とすることがより好ましい。またさらに好ましくは、２．２％以上５．５％以下の範囲とするとよい。
【００４９】
また、下ヨーク３３と上ヨーク３２との間の空間部において磁性組立体４５はその空間部の厚さの半分程を占有する厚さに形成され、磁性組立体４５よりも上ヨーク３２側の空間部分にはスペーサ部材６０が収納され、スペーサ部材６０に永久磁石３４が設置される。
【００５０】
図６〜図９に示す本実施形態のアイソレータ３１では、基本形態で説明した効果と同様の効果の他に、次のような効果が得られる。
即ち、本実施形態のアイソレータ３１では、第１の中心導体３６と第２の中心導体３７がいずれも板状磁性体３５の平面状の受面３５ｄ、３５ｄを介して折り曲げられ、第３の中心導体３８が板状磁性体３５の長辺３５ａに沿って折り曲げられているので、各中心導体３６、３７、３８における中央部導体３６ｂ、３７ｂ、３８ｂの折り曲げ部分が板状磁性体３５の表面側において正確な角度、例えば第１の中心導体３６と第２の中心導体３７においては１２０゜の角度に折り畳まれる。即ち、平面状の受面３５ｄの縁の直線部分を介しての折り畳み作業となるので、中央部導体３６ｂ、３７ｂを板状磁性体３５の表面側において正確に１２０゜の角度で交差させて折曲することが容易にできるようになる。従って、入力側の中心導体から板状磁性体３５に入力された信号を出力側に効果的に伝搬させることができ、低損失でしかも広帯域な通過特性を発揮できる。従って磁性組立体４５の磁気特性として好適なものが確実に得られるようになる。
【００５１】
また、板状磁性体３５の表面側に折り畳まれた中央部導体３６ｂ、３７ｂ、３８ｂは図６に示すように重ねられるが、この重ねた状態において、中央部導体３６ｂ、３７ｂ、３８ｂの各々において２本に分割されている分割導体３６ｂ１、３６ｂ２、３７ｂ１、３７ｂ２、３８ｂ１、３８ｂ２の各々が個々に重ねられる。しかし、これらの分割導体３６ｂ１〜３８ｂ２の重ねられた部分においてはいずれかの２つの分割導体のみの重ね部とされ、３つの分割導体が重ねられてはいない。これは、２本の中央部導体３６、３７を２分割した上に、中央部導体３８ｂを広げた状態の２分割構造として中央部導体３６ｂ、３７ｂに対する重ね部分を避けることができるような重ね構造としたためである。
【００５２】
このような重ね構造にすることで３つの分割導体が重なることを避けることができ、これによりスペーサ部材６０の底部で中央部導体３６ｂ、３７ｂ、３８ｂを板状磁性体３５に押し付ける際に中央部導体３６ｂ、３７ｂ、３８ｂの重なり部分を均一に押さえ付けることができる。ここで例えば、分割導体が３本重なる部分が生じると、分割導体が２本重なった部分よりも３本重なった部分の方が厚くなるので、この３本重なった部分にはスペーサ部材６０の強い押し付け力が作用する反面、他の２本重なった部分にはスペーサ部材６０の押し付け力が十分に作用しなくなるので、中央部導体３６ｂ、３７ｂ、３８ｂに均等に押さえ付け力を作用させてこれらの全てを均等に支持することができなくなるおそれが高くなる。
【００５３】
また、前述の如く中央部導体３８ｂの分割導体３８ｂ１、３８ｂ２を非平行もしくは平行でかつ折曲もしくは湾曲するように分割したことにより、入力側の中心導体から入力された信号を効果的に高周波フェライト製の板状磁性体３５上を伝搬させ、出力することができ、広帯域な通過特性を発揮させることができる。
また、低周波化するためには各中心導体３６、３７、３８を長くしてインダクタンスを大きくする必要があるが、本発明においては、第３の中央部導体３８ｂにおいて、第３の中心導体３８が長さ方向中央部側において互いに離れる方向に折曲（屈曲）もしくは湾曲されてなるが、もしくは、互いに平行でかつ折曲もしくは湾曲されてなるが、これにより第３の中心導体３８の長さが実質的に長くなって、インダクタンスが大きくなり、低周波化と小型化を両立することができる。
【００５４】
次に、本実施の形態では電極部４６の本体部４０Ａを板状磁性体３５とほぼ同じ平面視形状としてあるが、このようにすることで本体部４０Ａがその下に位置する下ヨーク３３に広い面積で接触できるので抵抗が低くなり、損失を小さくすることができる。
【００５５】
次に、先に説明したごとく第１の中心導体３６と第２の中心導体３７と第３の中心導体３８の各々の付け根の部分には、凹部４８ａ、４９ａ、４０ｅが形成されており、各中心導体の線路長が若干長くされているので、各中心導体３６、３７、３８のインダクタンスが大きくなり、共振容量の面積を小さくできる、換言するとコンデンサ基板４１、４２の面積を小さくできる効果があり、非可逆回路素子３１としての全体の小型化に寄与する。
【００５６】
【実施例】
（実施例１）
図１〜図３に示した構成のアイソレータについて、コンデンサＣ1、Ｃ2の容量を変えた場合の反射係数及び挿入損失並びにアイソレーション値を測定した。
図１〜図３に示したアイソレータにおいて、板状磁性体としては、直径２ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍの円板状のイットリウム鉄ガーネットフェライト（ＹＩＧフェライト）からなるものを用いた。また、第１，第２、第３の中心導体としては、線路長２．４ｍｍ、実質的な線路幅０．４ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍの銅箔を用いた。これらの第１，第２、第３の中心導体は、直径２ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍの円板状の共通電極から３方向に延出形成されたものである。
板状磁性体の底面に共通電極を張り合わせ、そして第１、第２、第３の中心導体を板状磁性体の表面側に折り曲げることにより、図１に示すような磁性組立体を製造した。
次に、第１の中心導体の先端であるポートＰ1にコンデンサＣ1を、第２の中心導体の先端であるポートＰ2にコンデンサＣ2を、第３の中心導体の先端であるポートＰ3にコンデンサＣ3をそれぞれ取り付け、更にコンデンサＣ3には終端抵抗Ｒを取り付け、更に板状磁性体に永久磁石を張り合わせた状態で、上ヨーク及び下ヨークからなる閉磁気回路内に配置することにより、図１に示すような実験例１及び実験例２のアイソレータを作成した。
尚、実験例１のアイソレータについては、コンデンサＣ1の容量を７．２ｐＦとし、コンデンサＣ2の容量を７．０ｐＦとし、コンデンサＣ3の容量を８．０ｐＦとし、終端抵抗を４７Ωとした。また実験例２のアイソレータについては、コンデンサＣ1及びＣ2の容量を５．２ｐＦとし、コンデンサＣ3の容量を５．０ｐＦとし、終端抵抗を４７Ωとした。
【００５７】
実験例１及び実験例２のアイソレータについて、１．４〜２ＧＨｚの周波数帯域での、入力側（第１の中心導体）における反射係数Ｓ11、出力側（第２の中心導体）における反射係数Ｓ22、挿入損失、アイソレーション値をそれぞれ求めた。図１０〜図１３に、反射係数Ｓ11、反射係数Ｓ22、挿入損失及びアイソレーション値の周波数依存性をそれぞれ示す。
【００５８】
まず、実験例１のアイソレータでは、図１０に示すように、反射係数Ｓ11，Ｓ22の中心周波数がそれぞれ１．４８ＧＨｚ付近であり、中心周波数がほぼ一致していることが分かる。また、図１１に示すように、挿入損失が最も低くなるのは、周波数が１．４５〜１．５ＧＨｚの範囲であり、図１０の中心周波数はこの範囲内にあり、挿入損失と反射係数Ｓ11，Ｓ12の最適な周波数範囲が一致している。
このため実験例１のアイソレータについては、反射係数Ｓ11，Ｓ22の中心周波数とほぼ同じ周波数で動作させることが可能であり、信号の伝達効率を高くすることができる。
尚、実験例１のコンデンサＣ1，Ｃ2の容量差は、２．８％程度である。
【００５９】
また、実験例２のアイソレータでは、図１２に示すように、反射係数Ｓ11，Ｓ22の中心周波数がそれぞれ１．８７ＧＨｚ、１．９６ＧＨｚ付近であり、中心周波数が０．０９ＧＨｚ（９０ＭＨｚ）程度ずれていることが分かる。また、図１３に示すように、挿入損失が最も低くなるのは、周波数が１．８８〜１．９４ＧＨｚの範囲であり、図１２のＳ11、Ｓ22の各中心周波数はこの範囲から外れていることが分かる。
このため実験例２のアイソレータは、反射係数Ｓ11，Ｓ22の中心周波数からずれた周波数で動作させるため、挿入損失が大きくなり、信号の伝達効率が低くなる。
【００６０】
以上のことから、コンデンサＣ1，Ｃ2の容量差を２．８％程度にすることで、入力側及び出力側の各中心導体の反射係数の中心周波数をほぼ一致させることが可能なことが分かる。
【００６１】
（実施例２）
図６及び図７に示した構成のアイソレータについて、コンデンサＣ1、Ｃ2の容量を変えた場合の反射係数及び伝達係数を測定した。
図６及び図７に示したアイソレータにおいて、板状磁性体としては、縦２ｍｍ、横幅３．４ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍの図８に示すような形状のイットリウム鉄ガーネットフェライト（ＹＩＧフェライト）からなるものを用いた。また、第１，第２、第３の中心導体としては、線路長３．６ｍｍ、全幅８００μｍ、スリット幅４００μｍ、実質的な線路幅４００μｍで厚さ０．０５ｍｍの銅箔を用いた。これらの第１，第２、第３の中心導体は、図９に示したように、縦２ｍｍ、横幅３．４ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍの共通電極から３方向に延出形成されたものである。
板状磁性体の底面に共通電極を張り合わせ、そして第１、第２、第３の中心導体を板状磁性体の表面側に折り曲げることにより、図６及び図７に示すような磁性組立体を製造した。
次に、第１の中心導体の先端であるポートＰ1にコンデンサＣ1を、第２の中心導体の先端であるポートＰ2にコンデンサＣ2を、第３の中心導体の先端であるポートＰ3にコンデンサＣ3をそれぞれ取り付け、更にコンデンサＣ3には終端抵抗Ｒを取り付け、更に板状磁性体に永久磁石を張り合わせた状態で、上ヨーク及び下ヨークからなる閉磁気回路内に配置することにより、図６及び図７に示すような実験例３のアイソレータを作成した。
尚、実験例３のアイソレータについては、コンデンサＣ1の容量を１２．５ｐＦとし、コンデンサＣ2の容量を１２．２ｐＦとし、コンデンサＣ3の容量を１７．８ｐＦとし、終端抵抗を３９Ωとした。なお、コンデンサＣ1及びＣ2の容量差は２．４％であった。
【００６２】
実験例３のアイソレータについて、第１の中心導体における反射係数Ｓ11、第２の中心導体における反射係数Ｓ22、伝達係数Ｓ21及びＳ12を求めた。結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
0003694270.tif 000002
【００６４】
表１に示すように、反射係数Ｓ11及びＳ22の中心周波数はいずれも１．００１ＴＧＨｚを示しており、反射係数Ｓ11、Ｓ22の中心周波数が一致していることが分かる。
従って、図６及び図７に示した構成のアイソレータにおいても、コンデンサＣ1及びＣ2の容量差を調整することで、反射係数の中心周波数を一致させて信号の伝達効率を向上できることが分かる。
【００６５】
更に表２に、中心周波数の差を０に調整した場合のコンデンサＣ1及びＣ2の各容量を示す。表２から明らかなように、コンデンサＣ1及びＣ2の容量差を２．２％以上５．５％未満とすることにより、中心周波数を一致させることが可能であることがわかる。
【００６６】
【表２】
0003694270.tif 000003
【００６７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の非可逆回路素子によれば、板状磁性体から離れた側で交差する一方の中心導体に接続されるコンデンサの容量を、板状磁性体に近い側で交差する他方の中心導体に接続されるコンデンサの容量より大きくしたので、一対の中心導体における反射係数の中心周波数を一致させることができ、これにより非可逆回路素子の挿入損失を低減して信号の伝達効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の基本形態であるアイソレータの要部を示す斜視図。
【図２】  図１に示したアイソレータの共通電極及び第１、第２、第３の中心導体の展開図。
【図３】  本発明の基本形態であるアイソレータを示す分解斜視図。
【図４】  本発明の基本形態のアイソレータが組み込まれる携帯電話装置の回路構成の一例を示す回路図。
【図５】  本発明の基本形態のアイソレータの動作原理を示す模式図。
【図６】  本発明の実施形態に係るアイソレータの一部分を取り除いた状態を示す平面図。
【図７】  本発明の実施形態に係るアイソレータを示す断面図。
【図８】  本発明の実施形態に係るアイソレータに用いられる板状磁性体の一例を示す平面図。
【図９】  本発明の実施形態に係るアイソレータに用いられる電極部の展開図。
【図１０】  実験例１のアイソレータの反射係数Ｓ11、Ｓ12の周波数依存性を示すグラフ。
【図１１】  実験例１のアイソレータの挿入損失及びアイソレーション値の周波数依存性を示すグラフ。
【図１２】  実験例２のアイソレータの反射係数Ｓ11、Ｓ12の周波数依存性を示すグラフ。
【図１３】  実験例２のアイソレータの挿入損失及びアイソレーション値の周波数依存性を示すグラフ。
【図１４】  従来のアイソレータの要部を示す斜視図。
【符号の説明】
１，３１  アイソレータ（非可逆回路素子）
１１、３５  第１の中心導体（一方の中心導体）
１２、３６  第２の中心導体（他方の中心導体）
１３、３７  第３の中心導体
１４、４０  共通電極
１５、３５  板状磁性体
１５ａ  他面
１５ｂ  一面
２１、３２  上ヨーク（ケース体）
２２、３３  下ヨーク（ケース体）
Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3  コンデンサ
Ｒ  終端抵抗（抵抗素子）
【図１】
0003694270.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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