(57)【要約】【課題】部品点数をさほど増加させることなく、単体で、任意の周波数帯域において十分な非可逆特性が得られる非可逆回路素子を提供する。【解決手段】磁性体と、一端がそれぞれ異なる入出力ポートに接続され、磁性体上に互いに絶縁された状態で交差して配置される複数の中心導体Ｌ１〜Ｌ３と、すべての中心導体Ｌ１〜Ｌ３の他端に接続される第１導体Ｐ１と、第２導体と、中心導体Ｌ１〜Ｌ３の前記一端と前記第２導体との間を接続する複数の整合用コンデンサ（Ｃ１〜Ｃ３によりそれぞれ構成）と、一端が前記第２導体と接続又は一体化され、その一端と他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な可変整合機構Ｖ１と、により非可逆回路素子を構成する。【選択図】図８
2008085981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体と、
一端がそれぞれ異なる入出力ポートに接続され、前記磁性体上に互いに絶縁された状態で交差して配置される複数の中心導体と、
すべての前記中心導体の他端に接続される第１導体と、
第２導体と、
前記中心導体毎に、前記中心導体の一端と前記第２導体との間を接続する複数の整合用コンデンサと、
一端が前記第２導体と接続又は一体化され、その一端と他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第１可変整合機構と、
を備える非可逆回路素子。
【請求項２】
請求項１に記載の非可逆回路素子であって、
前記各中心導体と前記第１可変整合機構との間のインピーダンスが、全て等しいことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項３】
請求項１に記載の非可逆回路素子であって、
前記各整合用コンデンサと前記第１可変整合機構との間のインピーダンスが、全て等しいことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の非可逆回路素子であって、
前記第１可変整合機構の前記他端及び前記第１導体は、それぞれ電気的に接地される、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項５】
請求項１から３の何れかに記載の非可逆回路素子であって、
前記第１導体及び前記第２導体は、相互に接続又は一体化され、
前記第１可変整合機構の前記他端は、電気的に接地される、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項６】
請求項１から３の何れかに記載の非可逆回路素子であって、
一端が前記第１導体と接続又は一体化され、他端が前記第２導体と接続又は一体化され、当該一端と当該他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第２可変整合機構も備え、
前記第１可変整合機構の前記他端は電気的に接地される、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項７】
請求項１から３の何れかに記載の非可逆回路素子であって、
一端が前記第１導体と接続又は一体化され、他端が電気的に接地され、当該一端と当該他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第２可変整合機構も備え、
前記第１可変整合機構の前記他端は前記第１導体に接続される、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項８】
請求項１から３の何れかに記載の非可逆回路素子であって、
一端が前記第１導体と接続又は一体化され、他端が電気的に接地され、当該一端と当該他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第２可変整合機構も備え、
前記第１可変整合機構の前記他端は電気的に接地される、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項９】
請求項１から３の何れかに記載の非可逆回路素子であって、
前記第１導体及び前記第２導体は、相互に接続又は一体化され、
前記第１可変整合機構の前記他端には接地用コンデンサが直列に接続され、当該接地用コンデンサの他端は電気的に接地される、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項１０】
請求項１から３の何れかに記載の非可逆回路素子であって、
一端が前記第１導体と接続又は一体化され、他端が前記第２導体と接続又は一体化され、当該一端と当該他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第２可変整合機構も備え、
前記第１可変整合機構の前記他端には接地用コンデンサが直列に接続され、当該接地用コンデンサの他端は電気的に接地される、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項１１】
請求項１から３の何れかに記載の非可逆回路素子であって、
一端が前記第１導体と接続又は一体化され、当該一端とその他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第２可変整合機構も備え、
前記第１可変整合機構の前記他端は前記第１導体に接続され、
前記第２可変整合機構の前記他端には接地用コンデンサが直列に接続され、当該接地用コンデンサの他端は電気的に接地される、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項１２】
請求項１から３の何れかに記載の非可逆回路素子であって、
一端が前記第１導体と接続又は一体化され、当該一端とその他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第２可変整合機構も備え、
前記第１可変整合機構の前記他端には第１接地用コンデンサが直列に接続され、当該第１接地用コンデンサの他端は電気的に接地され、
前記第２可変整合機構の前記他端には第２接地用コンデンサが直列に接続され、当該第２接地用コンデンサの他端は電気的に接地される、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項１３】
磁性体と、
一端がそれぞれ異なる入出力ポートに接続され、前記磁性体上に互いに絶縁された状態で交差して配置される複数の中心導体と、
すべての前記中心導体の他端に接続され、電気的に接地された第１導体と、
電気的に接地された第２導体と、
前記複数の中心導体の各一端に接続される複数の整合用コンデンサと、
一端が何れかの前記整合用コンデンサと接続され、他端が
前記第２導体と接続又は一体化され、前記一端と前記他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な複数の可変整合機構と、
を備える非可逆回路素子。
【請求項１４】
磁性体と、
一端がそれぞれ異なる入出力ポートに接続され、前記磁性体上に互いに絶縁された状態で交差して配置される複数の中心導体と、
すべての前記複数の中心導体の各他端に接続される第１導体と、
電気的に接地された第２導体と、
前記中心導体毎に、前記中心導体の一端と前記第２導体との間を接続する複数の整合用コンデンサと、
一端が前記第１導体と接続又は一体化され、他端が電気的に接地され、前記一端と前記他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な可変整合機構と、
を備える非可逆回路素子。
【請求項１５】
請求項１４に記載の非可逆回路素子であって、
前記可変整合機構の前記他端には接地用コンデンサが直列に接続され、当該接地用コンデンサの他端は電気的に接地される、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項１６】
請求項１から１５の何れかに記載の非可逆回路素子であって、
少なくとも一部の前記可変整合機構は、
所定のリアクタンスを有する回路素子とスイッチとが並列に接続され、当該スイッチをＯＮ・ＯＦＦすることにより、当該回路素子と当該スイッチとの接続端の一方と、他方の接続端と、の間のリアクタンスを変化させる回路である、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項１７】
請求項１から１５の何れかに記載の非可逆回路素子であって、
少なくとも一部の前記可変整合機構は、
所定のリアクタンスを有する第１回路素子とスイッチとが直列接続された１以上の直列回路と、所定のリアクタンスを有する第２回路素子とが、並列に接続され、当該各スイッチをＯＮ・ＯＦＦすることにより、当該直列回路と当該第２回路素子との接続端の一方と、他方の接続端と、の間のリアクタンスを変化させる回路である、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項１８】
請求項１から１５の何れかに記載の非可逆回路素子であって、
少なくとも一部の前記可変整合機構は、
静電容量が可変する可変コンデンサを具備し、当該可変コンデンサの静電容量を変化させることにより、当該可変コンデンサの一端と他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な回路である、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項１９】
請求項１８に記載の非可逆回路素子であって、
少なくとも一部の前記可変コンデンサは、
前記第１導体と前記第２導体とで構成されるコンデンサであり、前記第１導体と前記第２導体との距離を機械的に変化させることによって静電容量を変化させる、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２０】
請求項８に記載の非可逆回路素子であって、
前記各可変整合機構は、それぞれ、
所定のリアクタンスを有する第１回路素子とスイッチとが直列接続された１以上の直列回路と、所定のリアクタンスを有する第２回路素子とが、並列に接続され、当該スイッチをＯＮ・ＯＦＦすることにより、当該直列回路と当該第２回路素子との接続端の一方と、他方の接続端と、の間のリアクタンスを変化させる回路であり、
前記第１回路素子と前記第２回路素子は、それぞれ、前記各可変整合機構の前記他端に最も近い側にコンデンサを具備する、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２１】
請求項５、６、１４の何れかに記載の非可逆回路素子であって、
前記第１可変整合機構は、
所定のリアクタンスを有する第１回路素子とスイッチとが直列接続された１以上の直列回路と、所定のリアクタンスを有する第２回路素子とが、並列に接続され、当該スイッチをＯＮ・ＯＦＦすることにより、当該直列回路と当該第２回路素子との接続端の一方と、他方の接続端と、の間のリアクタンスを変化させる回路であり、
前記第１回路素子と前記第２回路素子は、それぞれ、前記第１可変整合機構の前記他端に最も近い側にコンデンサを具備する、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２２】
請求項７に記載の非可逆回路素子であって、
前記第２可変整合機構は、
所定のリアクタンスを有する第１回路素子とスイッチとが直列接続された１以上の直列回路と、所定のリアクタンスを有する第２回路素子とが、並列に接続され、当該スイッチをＯＮ・ＯＦＦすることにより、当該直列回路と当該第２回路素子との接続端の一方と、他方の接続端と、の間のリアクタンスを変化させる回路であり、
前記第１回路素子と前記第２回路素子は、それぞれ、前記第２可変整合機構の前記他端に最も近い側にコンデンサを具備する、
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体を用いた回路素子に関し、特に、非可逆回路素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
集中定数型の非可逆回路素子は小型に構成できることから、移動体通信機器やその端末にアイソレータやサーキュレータとして早くから使用されてきた。アイソレータは移動体通信機器の送信段において電力増幅器とアンテナとの間に配置され、目的の周波数帯のアンテナから電力増幅器ヘの不要信号の逆流を防いだり、電力増幅器の負荷側のインピーダンスを安定させる等の目的で用いられ、サーキュレータは送信受信分波回路などに用いられる。
【０００３】
図２９は、従来の集中定数型のアイソレータ（以下、単に「アイソレータ」と呼ぶ）１００の内部構造を例示した透過斜視図である。また、図３０は、図２９の等価回路を示した回路図である。なお、図３０に示す等価回路では、フェライト板Ｆ１の記載を省略してある。
【０００４】
図２９に例示するように、従来のアイソレータ１００は、電気的に絶縁され、互いに１２０度の角度で交差して重ね合わされた３組の中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３（それぞれ両端が短絡された２本の直線状導体から構成）が、フェライト板Ｆ１と、これと同形のフェライト板Ｆ２（図示せず）との間に挟みこまれ、これらのフェライト板Ｆ１，Ｆ２を磁化するための永久磁石（図示せず）がフェライト板Ｆ１，Ｆ２を挟みこむように対向配置されて構成される。
【０００５】
それぞれの中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の一端は、フェライト板Ｆ１，Ｆ２の外周から外方に突出して配置され、それらの突出部分は、信号入出力ポート（図示せず）及び整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の一端とそれぞれ接続される。各中心導体の他端及び各整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の他端は、それぞれ、平面導体Ｐに接続され、平面導体Ｐは接地（図示せず）される。また、中心導体Ｌ３の入出力ポートには、反射信号を吸収する終端抵抗Ｒ１が接続され、終端抵抗Ｒ１の他端は接地（図示せず）される。なお、中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はインダクタンスを有する。また、整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、それらの各一端に接触する中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３とそれらの各他端に接触する平面導体Ｐとともに一体的に、それぞれコンデンサ（整合用コンデンサ）を構成する。
【０００６】
以上のような構成において、整合用コンデンサ等による整合条件、中心導体のインダクタンス、フェライト板Ｆ１，Ｆ２の材質等を最適化することにより、アイソレータ１００は、ある周波数範囲において非可逆性を示す。すなわち、当該周波数範囲において、中心導体Ｌ１の一端に接続された入出力ポートから入力され、中心導体Ｌ２の一端に接続された入出力ポートから出力される信号に対して大きな減衰特性（アイソレーション）を示すが、その逆向きの信号については小さな減衰特性を示す性質（或いはそれらの逆の性質）を持つ。
【０００７】
また、中心導体Ｌ３の入出力ポートに終端抵抗Ｒ１を設けない場合には、当該周波数帯域において、中心導体Ｌ１の一端に接続された入出力ポートから入力され、中心導体Ｌ２の一端に接続された入出力ポートから出力される信号、中心導体Ｌ２の一端に接続された入出力ポートから入力され、中心導体Ｌ３の一端に接続された入出力ポートから出力される信号、及び、中心導体Ｌ３の一端に接続された入出力ポートから入力され、中心導体Ｌ１の一端に接続された入出力ポートから出力される信号に対して大きな減衰特性を示すが、それらの逆向きの信号については小さな減衰特性を示す性質（或いはそれらの逆向きの性質）を持つサーキュレータとなる。
【０００８】
しかし、従来のアイソレータやサーキュレータのような非可逆回路素子が非可逆性を示す周波数（動作周波数）帯域幅は、通常、狭帯域である（例えば、中心周波数２ＧＨｚに対して非可逆特性２０ｄＢの減衰がとれる周波数帯域幅は数十ＭＨｚ程度である）。
【０００９】
これに対し、非特許文献１には、アイソレータの動作周波数帯域幅を広帯域化する技術が開示されている。この公知技術では、アイソレータの入力端にインダクタやキャパシタを付加し、中心周波数９２４ＭＨｚ比帯域幅７．７％の特性を実現している。しかし、非特許文献１のようにインダクタやキャパシタを付加するだけの構成では、通過損失劣化等の観点から動作周波数帯域幅の拡大に限界があり、例えば、大きく離れた周波数帯域の双方で使用する必要がある用途には適用できないという問題点がある。
【００１０】
また、動作周波数が異なる複数の非可逆回路素子を設け、それらを使用する周波数帯域に応じて切り替える手法もある。しかし、この手法では複数の非可逆回路素子を用いるため、装置の小型化が困難となる。特に近年、携帯通信端末装置の高機能化に伴い、携帯通信端末装置の肥大化を抑えることも求められており、このような携帯通信端末装置において、複数の非可逆回路素子を用いる構成を採用することは困難である。
【００１１】
また、特許文献１には、各中心導体の入出力ポートにそれぞれ共振回路の共振周波数を変更するためのコンデンサを付加し、さらに、この容量を接断・接続するためのＲＦスイッチを設け、このＲＦスイッチの操作によって、動作周波数を変化させる非可逆回路素子が開示されている。しかし、この構成では、各中心導体の入出力ポートにそれぞれ別個にコンデンサを付加するため、非可逆回路素子を構成する部品点数が多くなってしまうという問題点がある。
【非特許文献１】堀口秀人， 高橋洋一， 武田茂，“小型アイソレータにおける高調波制御と広帯域化”，日立金属技報，vol.17,pp.58-62,2001.
【特許文献１】特開平９−９３００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、部品点数をさほど増加させることなく、単体で、任意の周波数帯域において十分な非可逆特性が得られる非可逆回路素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の本発明では上記課題を解決するために、磁性体と、一端がそれぞれ異なる入出力ポートに接続され、磁性体上に互いに絶縁された状態で交差して配置される複数の中心導体と、すべての中心導体の他端に接続される第１導体と、第２導体と、中心導体毎に、中心導体の一端と第２導体との間を接続する複数の整合用コンデンサと、一端が第２導体と接続又は一体化され、その一端と他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第１可変整合機構とを備える非可逆回路素子が提供される。
【００１４】
このように、複数の整合用コンデンサそれぞれと直列接続された第１可変整合機構のリアクタンスを変化させることを可能とすることにより、アイソレータの整合条件を複数状態に切り替えることを可能とする。これにより、アイソレータ単体で、複数の周波数帯域において十分な非可逆特性を得ることができる。
【００１５】
また、このように第１可変整合機構を、複数の整合用コンデンサそれぞれと直列接続する構成としたことにより、整合用コンデンサ毎に可変整合機構を設ける構成に比べ、部品点数を削減できる。
【００１６】
さらに、第１可変整合機構を整合用コンデンサと直列接続する構成としたため、各入出力ポートから見て、可変整合機構を複数の中心導体の接続端と直列かつ整合用コンデンサと並列に接続する場合に比べ、第１可変整合機構のリアクタンスの変位に対する整合条件の変位量を大きくすることができる。その結果、第１の本発明では、可変整合機構を複数の中心導体の接続端と直列かつ整合用コンデンサと並列に接続する場合に比べ、動作周波数帯域の可変幅を大きくすることができる。
【００１７】
また、第１の本発明において好ましくは、各中心導体と第１可変整合機構との間のインピーダンスが全て等しい（後述の図２１に例示）。
また、第１の本発明において好ましくは、各整合用コンデンサと第１可変整合機構との間のインピーダンスが全て等しい（後述の図２２に例示）。
以上のようにインピーダンスを等しくした場合、等しくしなかった場合に比べ、通過損失の劣化を抑制できる。
また、第１の本発明において好ましくは、第１可変整合機構の第２導体側端に対する他端及び第１導体は、それぞれ電気的に接地される（後述の図８に例示）。
また、第１の本発明において好ましくは、第１導体及び第２導体は、相互に接続又は一体化され、第１可変整合機構の第１，２導体側端に対する他端は、電気的に接地される（後述の図９に例示）。特に第１導体及び第２導体を一体化する構成では、部品点数の削減が可能となる。
また、第１の本発明において好ましくは、一端が第１導体と接続又は一体化され、他端が第２導体と接続又は一体化され、当該一端と当該他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第２可変整合機構も備え、第１可変整合機構の第２導体側端に対する他端は電気的に接地される（後述の図１０に例示）。
【００１８】
この構成では、各入出力ポートから見て、複数の中心導体の接続端と直列かつ各整合用コンデンサと並列に接続された第２可変整合機構と、第２可変整合機構及び各整合用コンデンサに直列接続された第１可変整合機構とを設けたため、第１，２可変整合機構のリアクタンスをそれぞれ制御することにより、１つの可変整合機構のみを有する構成よりも、多くの動作周波数帯域への切り替えが可能となる。さらに、この構成では、第１可変整合機構と第２可変整合機構とが全く同じ構成であったとしても、１つの可変整合機構のみを有する構成よりも、多くの動作周波数帯域への切り替えが可能である。このような部品の共通化は、部品コストの低減や部品管理コストの低減といった有利な効果をもたらす。
【００１９】
また、第１の本発明において好ましくは、一端が第１導体と接続又は一体化され、他端が電気的に接地され、当該一端と当該他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第２可変整合機構も備え、第１可変整合機構の第２導体側端に対する他端は第１導体に接続される（後述の図１１に例示）。
この場合、各入出力ポートから見て、各整合用コンデンサに第１可変整合機構と第２可変整合機構を直列接続し、複数の中心導体の接続端に第２可変整合機構を直列接続する構成となるため、第１，２可変整合機構のリアクタンスをそれぞれ制御することにより、１つの可変整合機構のみを有する構成よりも、多くの動作周波数帯域への切り替えが可能である。さらに、この構成では、第１可変整合機構と第２可変整合機構とが全く同じ構成であったとしても、１つの可変整合機構のみを有する構成よりも、多くの動作周波数帯域への切り替えが可能である。このような部品の共通化は、部品コストの低減や部品管理コストの低減といった有利な効果をもたらす。
【００２０】
また、第１の本発明において好ましくは、一端が第１導体と接続又は一体化され、他端が電気的に接地され、当該一端と当該他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第２可変整合機構も備え、第１可変整合機構の第２導体側端に対する他端は電気的に接地される（後述の図１２に例示）。
この場合、各入出力ポートから見て、各整合用コンデンサに第１可変整合機構を直列接続し、複数の中心導体の接続端に第２可変整合機構を直列接続し、各可変整合機構の他端を電気的に接地する構成となるため、１つの可変整合機構のみを有する構成よりも、多くの動作周波数帯域への切り替えが可能となる。
【００２１】
また、第１の本発明において好ましくは、第１導体及び第２導体は、相互に接続又は一体化され、第１可変整合機構の第１，２導体側端に対する他端には接地用コンデンサが直列に接続され、当該接地用コンデンサの他端は電気的に接地される（後述の図１４に例示）。
【００２２】
また、第１の本発明において好ましくは、一端が第１導体と接続又は一体化され、他端が第２導体と接続又は一体化され、当該一端と当該他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第２可変整合機構も備え、第１可変整合機構の第２導体側端に対する他端には接地用コンデンサが直列に接続され、当該接地用コンデンサの他端は電気的に接地される（後述の図１５に例示）。
【００２３】
また、第１の本発明において好ましくは、一端が第１導体と接続又は一体化され、当該一端とその他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第２可変整合機構も備え、第１可変整合機構の第２導体側端に対する他端には第１導体が接続され、第２可変整合機構の第１導体側端に対する他端には、電気的に接地された接地用コンデンサが直列接続される（後述の図１６に例示）。
【００２４】
また、第１の本発明において好ましくは、一端が第１導体と接続又は一体化され、当該一端とその他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な第２可変整合機構も備え、第１可変整合機構の第２導体側端に対する他端には、第１接地用コンデンサが直列に接続され、当該第１接地用コンデンサの他端は電気的に接地され、第２可変整合機構の第１導体側端に対する他端には、第２接地用コンデンサが直列に接続され、当該第２接地用コンデンサの他端は電気的に接地される（後述の図１７に例示）。
以上のように接地用コンデンサを装荷した構成の場合、接地用コンデンサを装荷しない構成に比べ、通過損失が改善される。
【００２５】
また、第２の本発明では、磁性体と、一端がそれぞれ異なる入出力ポートに接続され、磁性体上に互いに絶縁された状態で交差して配置される複数の中心導体と、すべての中心導体の他端に接続され、電気的に接地された第１導体と、電気的に接地された第２導体と、複数の中心導体の各一端に接続される複数の整合用コンデンサと、一端が何れかの整合用コンデンサと接続され、他端が第２導体と接続又は一体化され、一端と他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な複数の可変整合機構とを備える非可逆回路素子が提供される（後述の図１３に例示）。
この構成の場合、複数の整合用コンデンサとそれぞれ別個に直列接続された複数の可変整合機構のリアクタンスを変化させることにより、アイソレータの整合条件を複数状態に切り替えることが可能である。これにより、アイソレータ単体で、複数の周波数帯域において十分な非可逆特性を得ることができる。
【００２６】
また、可変整合機構を整合用コンデンサと直列接続するため、各入出力ポートから見て、可変整合機構を複数の中心導体の接続端と直列かつ整合用コンデンサと並列に接続する場合に比べ、可変整合機構のリアクタンスの変位に対する整合条件の変位量を大きくすることができる。その結果、第２の本発明では、可変整合機構を複数の中心導体の接続端と直列かつ整合用コンデンサと並列に接続する場合に比べ、動作周波数帯域の可変幅を大きくすることができる。
【００２７】
また、第３の本発明では、磁性体と、一端がそれぞれ異なる入出力ポートに接続され、磁性体上に互いに絶縁された状態で交差して配置される複数の中心導体と、すべての複数の中心導体の各他端に接続される第１導体と、電気的に接地された第２導体と、中心導体毎に、中心導体の一端と第２導体との間を接続する複数の整合用コンデンサと、一端が第１導体と接続又は一体化され、他端が電気的に接地され、その一端と他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な可変整合機構とを備える非可逆回路素子が提供される（後述の図３に例示）。
【００２８】
また、第３の本発明において好ましくは、可変整合機構の他端には接地用コンデンサが直列に接続され、当該接地用コンデンサの他端は電気的に接地される（後述の図１８に例示）。
このように接地用コンデンサを装荷した構成の場合、接地用コンデンサを装荷しない構成に比べ、通過損失が改善される。
【００２９】
また、第１から第３の発明において好ましくは、少なくとも一部の可変整合機構は、所定のリアクタンスを有する回路素子とスイッチとが並列に接続され、当該スイッチをＯＮ・ＯＦＦすることにより、当該回路素子と当該スイッチとの一方の接続端と、他方の接続端と、の間のリアクタンスを変化させる回路である（後述の図４に例示）。このスイッチのＯＮ・ＯＦＦにより、本発明の非可逆回路素子の整合条件を変化させることができ、このような可変整合機構を用いることにより、非可逆回路素子の動作周波数帯域を切り替えることができる。
【００３０】
また、第１から第３の発明において好ましくは、少なくとも一部の可変整合機構は、所定のリアクタンスを有する第１回路素子とスイッチとが直列接続された複数の直列回路と、所定のリアクタンスを有する第２回路素子とが、並列に接続され、当該各スイッチをＯＮ・ＯＦＦすることにより、当該直列回路と当該第２回路素子との一方の接続端と、他方の接続端と、の間のリアクタンスを変化させる回路である（後述の図５に例示）。
【００３１】
このような可変整合機構の場合、それを構成する複数の直列回路のスイッチをそれぞれ操作し、当該可変整合機構全体のリアクタンスを３種類以上に切り替えることができる。切り替え可能なリアクタンスの種類は、当該可変整合機構を構成する上記の直列回路数を増やすことによって増加させることができる。また、当該直列回路数が同数であれば、各直列回路を構成する第１回路素子のリアクタンスを全て相違させた場合が、切り替え可能な可変整合機構全体のリアクタンスの種類を最大化できる場合である。
【００３２】
また、第１から第３の発明において好ましくは、少なくとも一部の可変整合機構は、静電容量が可変する可変コンデンサを具備し、当該可変コンデンサの静電容量を変化させることにより、当該可変コンデンサの一端と他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な回路である（後述の図１９，２０に例示）。そして、より好ましくは、少なくとも一部の可変コンデンサは、第１導体と第２導体とで構成されるコンデンサであり、第１導体と第２導体との距離を機械的に変化させることによって静電容量を変化させる。
【００３３】
また、可変整合機構として、所定のリアクタンスを有する第１回路素子とスイッチとが直列接続された１以上の直列回路と、所定のリアクタンスを有する第２回路素子とが、並列に接続され、当該スイッチをＯＮ・ＯＦＦすることにより、当該直列回路と当該第２回路素子との一方の接続端と、他方の接続端と、の間のリアクタンスを変化させる回路であり、第１回路素子と第２回路素子がそれぞれ、各可変整合機構の接地された他端に最も近い側にコンデンサを具備するものを用いてもよい。このような可変整合機構を本発明の非可逆回路素子に用いた場合、接地用コンデンサを装荷した構成と同様、通過損失が改善される。
【００３４】
これらのように可変整合機構に内蔵されたコンデンサを接地用コンデンサとして用いる場合、接地用コンデンサのリアクタンス成分も含めて切り替え制御できる。そのため、動作周波数帯域の切り替え変位を大きくとることや、動作周波数帯域ごとに通過損失を十分に低減させることも可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
以上のように本発明の非可逆回路素子では、部品点数をさほど増加させることなく、単体で、任意の周波数帯域において十分な非可逆特性を得ることができる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。なお、以下では、非可逆回路素子の一例である集中定数型のアイソレータに本発明を適用する形態を示すが、本発明はこれに限定されない。
【００３７】
〔第１の実施形態〕
まず、本発明における第１の実施の形態について説明する。なお、本形態は、請求項１４の例である。
【００３８】
＜外観構成＞
図１は、第１の実施形態に係るアイソレータ１の構成例を示した透過斜視図である。また、図２は、図１に例示したアイソレータ１の分解斜視図である。
【００３９】
図１に示すように、本形態のアイソレータ１は、中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３、フェライト板（磁性体板）Ｆ１、終端抵抗Ｒ１、平面導体Ｐ１（第１導体）、平面導体Ｐ２（第２導体）、絶縁膜Ｉ１、線路導体ＬＩ１、電極Ｅ１、Ｅ２、及び可変整合機構Ｖ１を有している。なお、可変整合機構Ｖ１は、片面に端子Ｔ１を具備し、その対向面に端子Ｔ２，Ｔ３を具備する。
【００４０】
平面導体Ｐ２は電気的に接地され（図示せず）、この平面導体Ｐ２の片面（図１における上面）には絶縁膜Ｉ１が形成される。ただし、誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が配置される３ヶ所の位置、及び、電極Ｅ２が形成される位置には、絶縁膜Ｉ１が存在しない。また、電極Ｅ２は、平面導体Ｐ２と接触して形成される。絶縁膜Ｉ１の表面（図１における上面）には、直流電圧源（Ｂｉａｓ）が接続される線路導体ＬＩ１と、当該線路導体ＬＩ１に導通する電極Ｅ１とが形成される。なお、電極Ｅ１，Ｅ２は、相互に絶縁され、近接した位置に形成される。電極Ｅ１，Ｅ２の表面には、可変整合機構Ｖ１の端子Ｔ２，Ｔ３がそれぞれ実装され、これにより、電極Ｅ１と端子Ｔ２とが導通し、電極Ｅ２と端子Ｔ３とが導通する。なお、可変整合機構Ｖ１は、その一端である端子Ｔ１とその他端である端子Ｔ３との間のリアクタンスを変化させることが可能な機構である。この具体例については後述する。
【００４１】
平面導体Ｐ１は、中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と一体に構成される円盤状の導体であり、平面導体Ｐ１の外周を３等分する３箇所に中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端が連なる。平面導体Ｐ１の片面（図１における上面）には円盤状のフェライト板Ｆ１が配置され、そのフェライト板Ｆ１の上面（図１における上面）には、３つの中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が互いに１２０度の角度で交差して重ね合わせられる。なお、この交差部分では中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は互いに絶縁される。また、平面導体Ｐ１のフェライト板Ｆ１が配置されていない側の面（図１における下面）は、可変整合機構Ｖ１の端子Ｔ１上に実装され、これにより、平面導体Ｐ１と端子Ｔ１とが導通する。
【００４２】
中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３（平面導体Ｐ１側端の反対側）は、フェライト板Ｆ１の外周から外方に突出して配置され、それらの突出部分は、信号入出力ポート（図示せず）、及び、平面導体Ｐ２上に各一端が固着された整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の各他端とそれぞれ接続される。また、中心導体Ｌ３の一端Ｓ３に接続される入出力ポートには、反射信号を吸収する終端抵抗Ｒ１が接続され、終端抵抗Ｒ１の他端は接地（図示せず）される。なお、中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はインダクタンスを有する。また、整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、それらの各一端に接触する中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と、それらの各他端に接触する平面導体Ｐ２とともに、それぞれ一体的にコンデンサ（整合用コンデンサ）を構成する。
【００４３】
また、実際には、フェライト板Ｆ１と同形のフェライト板Ｆ２が、中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の交差部分を挟み込むように、フェライトＦ１と対向して配置され、フェライト板Ｆ１，Ｆ２を磁化するための永久磁石が、フェライト板Ｆ１，Ｆ２を挟みこむように対向配置されるが、これらについては図示していない。
【００４４】
＜回路構成＞
図３は、図１に図示した構成の等価回路図である。また、図４は、可変整合機構Ｖ１の等価回路図の例示である。なお、図３に示す等価回路では、フェライト板Ｆ１の記載、及び、線路導体ＬＩ１及び電極Ｅ１の記載を省略してある。以下、図３に従い、本形態のアイソレータ１の等価回路構成を説明する。
【００４５】
図３に例示するように、まず、３つの中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の他端が互いに接続され、その接続端Ｓ４が平面導体Ｐ１に接続される。平面導体Ｐ１は、さらに可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１に接続され、可変整合機構Ｖ１の他端の端子Ｔ３は電気的に接地される。中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３には、整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３からそれぞれ構成される整合用コンデンサがそれぞれ接続され、各整合用コンデンサの他端は、電気的に接地された平面導体Ｐ２に接続される。また、中心導体Ｌ３の一端Ｓ３には、終端抵抗Ｒ１が接続され、終端抵抗Ｒ１の他端は電気的に接地される。
【００４６】
図４に例示するように、可変整合機構Ｖ１の端子Ｔ１には、ＳＰＳＴ（Single-Pole/Single-Throw Switch）等のスイッチＳＷ１の一端とコンデンサＣ４１の一端がそれぞれ並列接続され、スイッチＳＷ１の他端とコンデンサＣ４１の他端は、それぞれ端子Ｔ３に接続され、端子Ｔ３は電気的に接地される。また、図３では記載を省略していたが、スイッチＳＷ１には、端子Ｔ２を介し、スイッチＳＷ１を駆動するための直流電圧源（Ｂｉａｓ）が接続され、この直流電圧源によりスイッチＳＷ１がＯＮ・ＯＦＦ操作される。この構成により、可変整合機構Ｖ１は、端子Ｔ１（スイッチＳＷ１とコンデンサＣ４１との一方の接続端）と、端子Ｔ３（スイッチＳＷ１とコンデンサＣ４１との他方の接続端）との間のリアクタンスを変化させることができる。すなわち、スイッチＳＷ１がＯＮであるとき、端子Ｔ１と端子Ｔ３とは短絡し、端子Ｔ１，Ｔ３間のキャパシタンス（静電容量）が無限大となり、端子Ｔ１，Ｔ３間のリアクタンスは０になる。一方、スイッチＳＷ１がＯＦＦであるとき、端子Ｔ１，Ｔ３間のキャパシタンスは、コンデンサＣ４１のキャパシタンスと同じになり、端子Ｔ１，Ｔ３間に、コンデンサＣ４１のキャパシタンスに応じたリアクタンス成分が生じる。
【００４７】
＜動作＞
次に、図３，図４の等価回路を用いて、本形態のアイソレータ１の動作を説明する。
上述のように、可変整合機構Ｖ１のスイッチＳＷ１がＯＮであるとき、平面導体Ｐ１は電気的に接地し、端子Ｔ１，Ｔ３間のリアクタンスは０になる。一方、スイッチＳＷ１がＯＦＦであるときには、コンデンサＣ４１の容量が平面導体Ｐ１と直列に装荷され、それに応じて端子Ｔ１，Ｔ３間のリアクタンスも変化する。すなわち、スイッチＳＷ１の制御により、アイソレータ１の整合条件を２状態に変化させることができ、これにより、アイソレータ１の動作周波数帯域を２通りに切り替えることができる。そして、コンデンサＣ４１を適宜選択することにより、アイソレータ１単体で、任意の２つの周波数帯域において十分な非可逆特性を得ることができる。なお、アイソレータの整合条件と動作周波数帯域との関係については、「橋本忠士著，マイクロ波フェライトとその応用技術，総合電子出版社，１９９７年５月１０日  第１版発行」、「小西良弘著，マイクロ波回路の基礎とその応用，総合電子出版社，１９９２年２月１日  第２版発行」等の多くの公知文献に開示されている内容であるため、ここでは説明を省略する。
【００４８】
また、本形態のアイソレータ１の構成では、３つの中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３相互の接続端Ｓ４に平面導体Ｐ１を接続し、その平面導体Ｐ１に１つの可変整合機構Ｖ１のみを接続する構成によって、動作周波数帯域を２通りに切り替え可能としている。よって、各中心導体の入出力ポートにそれぞれ別個に可変整合機構（例えばコンデンサ）を付加する構成に比べ、部品点数を削減できる。
【００４９】
なお、本形態では、図４に示す可変整合機構Ｖ１を用いた構成を例示したが、その代わりに、所定のリアクタンスを有する第１回路素子とスイッチとが直列接続された１以上の直列回路と、所定のリアクタンスを有する第２回路素子とが、並列に接続され、当該スイッチをＯＮ・ＯＦＦすることにより、当該直列回路と当該第２回路素子との接続端の一端と、これらの接続端の他端との間のリアクタンスを変化させる回路を、可変整合機構Ｖ１として用いてもよい。
【００５０】
図５は、このような構成の可変整合機構Ｖ１の例示である。なお、図５は、コンデンサＣ４２とスイッチＳＷ１とが直列接続された直列回路と、コンデンサＣ４３とスイッチＳＷ２とが直列接続された直列回路と、コンデンサＣ４１とが、並列に接続され、当該スイッチＳＷ１をＯＮ・ＯＦＦすることにより、当該直列回路とコンデンサＣ４１との接続端の一端（端子Ｔ１）と、これらの接続端の他端（Ｔ３）との間のリアクタンスを変化させる回路を、可変整合機構Ｖ１として用いた例である。なお、ＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ・ＯＦＦ操作は、それぞれ、端子Ｔ２，Ｔ４に接続される直流電圧源によって独立に駆動される。この場合、可変整合機構Ｖ１は、ＳＷ１，ＳＷ２の操作により、端子Ｔ１と端子Ｔ３との間のリアクタンスを変化させることができる。特に、Ｃ４１，Ｃ４２，Ｃ４３の静電容量が全て相違する場合には、端子Ｔ１と端子Ｔ３との間のリアクタンスを４通りに変化させることができる。すなわち、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がともにＯＮの場合、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がともにＯＦＦの場合、スイッチＳＷ１がＯＮでありスイッチＳＷ２がＯＦＦである場合、スイッチＳＷ１がＯＦＦでありスイッチＳＷ２がＯＮである場合の４通りに、端子Ｔ１と端子Ｔ３との間のリアクタンスを変化させることができる。これにより、アイソレータ１の整合条件を４状態に変化させ、動作周波数帯域を４通りに切り替えることができる。すなわち、コンデンサＣ４１，Ｓ４２，Ｓ４３を適宜選択することにより、アイソレータ単体で、任意の４つの周波数帯域において十分な非可逆特性を得ることができる。
【００５１】
また、図５では、コンデンサとスイッチとを直列接続した２つの直列回路とコンデンサとを並列接続した構成を示したが、３つ以上の同様な直列回路とコンデンサとを並列接続した構成の可変整合機構Ｖ１を用いてもよい。これにより、より多くの動作周波数帯域への切り替え操作が可能となる。なお、この場合、各直列回路を構成するコンデンサの容量を相互に相違させることが望ましい。これにより、切り替え可能な動作周波数帯域の数を最大化できるからである。
【００５２】
また、図５の構成において、コンデンサＣ４２とスイッチＳＷ１とからなる直列回路を、スイッチＳＷ１のみの構成（図４参照）に置換したものを、可変整合機構Ｖ１としてもよい。この場合は、スイッチＳＷ１がＯＮの状態、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がともにＯＦＦの状態、スイッチＳＷ１がＯＦＦであってスイッチＳＷ２がＯＮの状態の３通りについて、動作周波数帯域を切り替えることができる。なお、この構成の場合は、図５の構成に比べて部品点数を削減できる。
また、図４や図５の構成において、コンデンサの少なくとも一部をインダクタに置換したものを可変整合機構Ｖ１としてもよいし、コンデンサの少なくとも一部にインダクタを直列や並列に接続したものを可変整合機構Ｖ１としてもよい。
また、図３の等価回路を実現するアイソレータの構成は図１のものに限定されない。例えば、図６，７に例示する変形構成によって、図３の等価回路を有するアイソレータを構成してもよい。
【００５３】
図６，７に示すように、この変形構成例のアイソレータは、中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３、フェライト板（磁性体板）Ｆ１、終端対向Ｒ１、平面導体Ｐ１（第１導体）、平面導体Ｐ２（第２導体）、絶縁膜Ｉ１、線路導体ＬＩ１、スイッチＳＷ１及びコンデンサＣ４１を有している。なお、スイッチＳＷ１は、端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を具備し、コンデンサＣ４１は、端子Ｔ１，Ｔ３を具備する。また、スイッチＳＷ１及びコンデンサＣ４１によって、図４に示した可変整合機構Ｖ１が構成される。
【００５４】
平面導体Ｐ２は電気的に接地され（図示せず）、この平面導体Ｐ２の片面（図６における上面）には絶縁膜Ｉ１が形成される。ただし、誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が配置される３ヶ所の位置、及び、スイッチＳＷ１及びコンデンサＣ４１の端子Ｔ３配置位置付近には、絶縁膜Ｉ１が存在しない。絶縁膜Ｉ１の表面（図６における上面）には、直流電圧源（Ｂｉａｓ）が接続される線路導体ＬＩ１が形成される。平面導体Ｐ１、中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３及びフェライト板Ｆ１は、図１と同様に構成され、平面導体Ｐ１のフェライト板Ｆ１が配置されていない側の面（図６における下面）は、絶縁膜Ｉ１の表面に固着される。スイッチＳＷ１及びコンデンサＣ４１は、絶縁膜Ｉ１の表面に固着される。スイッチＳＷ１の端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、それぞれ、平面導体Ｐ１，線路導体ＬＩ１，平面導体Ｐ２にワイヤボンディング等によって接続される。また、コンデンサＣ４１の端子Ｔ１，Ｔ３は、それぞれ、平面導体Ｐ１，Ｐ２にハンダ等によって接続される。その他の構成は図１と同様であるため説明を省略する。
【００５５】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明における第２の実施の形態について説明する。本形態は、請求項４の例である。なお、以下では等価回路の構成のみを説明する。外観構成については以下に示す等価回路に従い、第１の実施形態の図１，６等で例示した構成を変形すればよい（第３の実施形態以降についても同様）。
【００５６】
図８は、本形態のアイソレータの等価回路図である。なお、図３と同様、図８では、フェライト板や、可変整合機構Ｖ１を駆動するための直流電圧源の記載は省略してある。
図８に例示するように、本形態のアイソレータでは、３つの中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の他端が互いに接続され、その接続端Ｓ４が、電気的に接地された平面導体Ｐ１に接続される。中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３には、整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３からそれぞれ構成される整合用コンデンサがそれぞれ接続され、各整合用コンデンサの他端は平面導体Ｐ２に接続される。また、中心導体Ｌ３の一端Ｓ３には、終端抵抗Ｒ１が接続され、終端抵抗Ｒ１の他端は電気的に接地される。平面導体Ｐ２には、さらに可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１が接続され、その他端の端子Ｔ３は、電気的に接地されている。なお、可変整合機構Ｖ１の構成は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
【００５７】
このような構成の場合も、可変整合機構Ｖ１のスイッチをＯＮ・ＯＦＦすることで端子Ｔ１，Ｔ３間のリアクタンスを可変させ、アイソレータの整合条件を複数状態に切り替えることができる。そのため、アイソレータ単体で、複数の周波数帯域において十分な非可逆特性を得ることができる。
【００５８】
また、本形態のアイソレータの構成では、整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３からそれぞれ構成される各整合用コンデンサに可変整合機構Ｖ１を直列接続し、可変整合機構Ｖ１の他端を電気的に接地した。よって、各中心導体の入出力ポートにそれぞれ別個に可変整合機構を付加する構成に比べ、部品点数を削減できる。
【００５９】
さらに、可変整合機構Ｖ１を整合用コンデンサと直列接続する構成としたため、各入出力ポートから見て、可変整合機構Ｖ１を、接続端Ｓ４と直列かつ整合用コンデンサと並列に接続する場合（例えば図３）に比べ、可変整合機構Ｖ１のリアクタンスの変位に対する整合条件の変位量を大きくすることができる。その結果、本形態では、可変整合機構を、接続端Ｓ４と直列かつ整合用コンデンサと並列に接続する場合に比べ、動作周波数帯域の可変幅を大きくすることができる。
【００６０】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明における第３の実施の形態について説明する。本形態は、請求項５の例である。
【００６１】
図９は、本形態のアイソレータの等価回路図である。なお、図３と同様、図９では、フェライト板や、可変整合機構Ｖ１を駆動するための直流電圧源の記載は省略してある。
図９に例示するように、本形態のアイソレータでは、３つの中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の他端が互いに接続され、その接続端Ｓ４が平面導体Ｐ１に接続される。なお、本形態の平面導体Ｐ１は、平面導体Ｐ２と一体である。
【００６２】
中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３には、整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３からそれぞれ構成される整合用コンデンサがそれぞれ接続され、各整合用コンデンサの他端は、平面導体Ｐ１（＝Ｐ２）に接続される。また、中心導体Ｌ３の一端Ｓ３には、終端抵抗Ｒ１が接続され、終端抵抗Ｒ１の他端は電気的に接地される。平面導体Ｐ１（＝Ｐ２）は、さらに可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１に接続され、その他端の端子Ｔ３は、電気的に接地される。なお、可変整合機構Ｖ１の構成は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
【００６３】
このような構成の場合も、可変整合機構Ｖ１のスイッチをＯＮ・ＯＦＦすることで端子Ｔ１，Ｔ３間のリアクタンスを可変させ、アイソレータの整合条件を複数状態に切り替えることができる。そのため、アイソレータ単体で、複数の周波数帯域において十分な非可逆特性を得ることができる。
【００６４】
また、本形態のアイソレータの構成では、整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３からそれぞれ構成される各整合用コンデンサに可変整合機構Ｖ１を直列接続し、可変整合機構Ｖ１の他端を電気的に接地した。よって、各中心導体の入出力ポートにそれぞれ別個にコンデンサを付加する構成に比べ、部品点数を削減できる。
【００６５】
さらに、可変整合機構Ｖ１を整合用コンデンサと直列接続する構成としたため、可変整合機構Ｖ１を、接続端Ｓ４と直列かつ整合用コンデンサと並列に接続する場合に比べ、可変整合機構Ｖ１のリアクタンスの変位に対する整合条件の変位量を大きくすることができる。その結果、本形態では、各入出力ポートから見て、可変整合機構Ｖ１を、接続端Ｓ４と直列かつ整合用コンデンサと並列に接続する場合に比べ、動作周波数帯域の可変幅を大きくすることができる。
また、本形態のアイソレータは、平面導体Ｐ１とＰ２を一体化した構成であるため、部品点数や組み立て工数を削減できるという利点も有する。ただし、平面導体Ｐ１とＰ２を別個の部材とし、それらを接続する構成であってもよい。
【００６６】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明における第４の実施の形態について説明する。本形態は、請求項６の例である。
【００６７】
図１０は、本形態のアイソレータの等価回路図である。なお、図３と同様、図１０では、フェライト板や、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２を駆動するための直流電圧源の記載は省略してある。
図１０に例示するように、本形態のアイソレータでは、３つの中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の他端が互いに接続され、その接続端Ｓ４が、平面導体Ｐ１に接続される。さらに平面導体Ｐ１には、可変整合機構Ｖ２の一端の端子Ｔ１が直列接続され、その他端の端子Ｔ３は、平面導体Ｐ２に接続される。なお、可変整合機構Ｖ２の構成は、第１の実施形態で説明した可変整合機構Ｖ１と同様である。
【００６８】
中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３には、整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３からそれぞれ構成される整合用コンデンサがそれぞれ接続され、各整合用コンデンサの他端は、平面導体Ｐ２に接続される。また、中心導体Ｌ３の一端Ｓ３には、終端抵抗Ｒ１が接続され、終端抵抗Ｒ１の他端は電気的に接地される。平面導体Ｐ２には、可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１が接続され、その他端の端子Ｔ３は電気的に接地される。なお、可変整合機構Ｖ１の構成は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
【００６９】
このような構成の場合も、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２のスイッチをＯＮ・ＯＦＦすることで端子Ｔ１，Ｔ３間のリアクタンスを可変させ、アイソレータの整合条件を複数状態に切り替えることができる。そのため、アイソレータ単体で、複数の周波数帯域において十分な非可逆特性を得ることができる。
【００７０】
特に、本形態では、各入出力ポートから見て、中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の接続端Ｓ４と直列かつ各整合用コンデンサと並列に接続された可変整合機構Ｖ２と、可変整合機構Ｖ２及び各整合用コンデンサに直列接続された可変整合機構Ｖ１とを設けたため、１つの可変整合機構のみを有する構成よりも、多くの動作周波数帯域への切り替えが可能である。そして、本形態の構成の場合、可変整合機構Ｖ１と可変整合機構Ｖ２とが全く同じ構成であったとしても、１つの可変整合機構のみを有する構成よりも、多くの動作周波数帯域への切り替えが可能である。このような部品の共通化は、部品コストの低減や部品管理コストの低減といった有利な効果をもたらす。
【００７１】
また、可変整合機構を整合用コンデンサと直列接続する構成としたため、可変整合機構を、接続端Ｓ４と直列かつ整合用コンデンサと並列に接続する場合に比べ、可変整合機構のリアクタンスの変位に対する整合条件の変位量を大きくすることができる。その結果、本形態では、可変整合機構を、接続端Ｓ４と直列かつ整合用コンデンサと並列に接続する場合に比べ、動作周波数帯域の可変幅を大きくすることができる。
【００７２】
さらに、本形態のアイソレータの構成では、２個の可変整合機構Ｖ１，Ｖ２を有するものの、各中心導体の入出力ポートにそれぞれ別個に可変整合機構を付加する構成に比べ、部品点数を削減できる。そして、本形態のアイソレータは、このように部品点数を特許文献１よりも削減しつつ、切り替え可能な動作周波数帯域の数を、特許文献１よりも増加することができる。
【００７３】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明における第５の実施の形態について説明する。本形態は、請求項７の例である。
【００７４】
図１１は、本形態のアイソレータの等価回路図である。なお、図３と同様、図１１では、フェライト板や、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２を駆動するための直流電圧源の記載は省略してある。
図１１に例示するように、本形態のアイソレータでは、３つの中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の他端が互いに接続され、その接続端Ｓ４が、平面導体Ｐ１に接続される。さらに平面導体Ｐ１には、可変整合機構Ｖ２の一端の端子Ｔ１が直列接続され、その他端の端子Ｔ３は、電気的に接地される。なお、可変整合機構Ｖ２の構成は、第１の実施形態で説明した可変整合機構Ｖ１と同様である。
【００７５】
中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３には、整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３からそれぞれ構成される整合用コンデンサがそれぞれ接続され、各整合用コンデンサの他端は、平面導体Ｐ２に接続される。また、中心導体Ｌ３の一端Ｓ３には、終端抵抗Ｒ１が接続され、終端抵抗Ｒ１の他端は電気的に接地される。
平面導体Ｐ２には、可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１が接続され、その他端の端子Ｔ３は平面導体Ｐ１に接続される。なお、可変整合機構Ｖ１の構成は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
【００７６】
このような構成の場合も、第４の実施形態で示したような有利な効果を奏する。特に、本形態では、各入出力ポートから見て、各整合用コンデンサに可変整合機構Ｖ１と可変整合機構Ｖ２を直列接続し、中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の接続端Ｓ４に可変整合機構Ｖ２を直列接続する構成としたため、１つの可変整合機構のみを有する構成よりも、多くの動作周波数帯域への切り替えが可能である。
さらに、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２を整合用コンデンサと直列接続する構成としたため、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２のリアクタンスの変位に対する整合条件の変位量を大きくすることができる。その結果、本形態では、動作周波数帯域の可変幅を大きくすることができる。
【００７７】
〔第６の実施形態〕
次に、本発明における第６の実施の形態について説明する。本形態は、請求項８の例である。
【００７８】
図１２は、本形態のアイソレータの等価回路図である。なお、図３と同様、図１２では、フェライト板や、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２を駆動するための直流電圧源の記載は省略してある。
図１２に例示するように、本形態のアイソレータでは、３つの中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の他端が互いに接続され、その接続端Ｓ４が、平面導体Ｐ１に接続される。さらに平面導体Ｐ１には、可変整合機構Ｖ２の一端の端子Ｔ１が直列接続され、その他端の端子Ｔ３は、電気的に接地される。なお、可変整合機構Ｖ２の構成は、第１の実施形態で説明した可変整合機構Ｖ１と同様である。
【００７９】
中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３には、整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３からそれぞれ構成される整合用コンデンサがそれぞれ接続され、各整合用コンデンサの他端は、平面導体Ｐ２に接続される。また、中心導体Ｌ３の一端Ｓ３には、終端抵抗Ｒ１が接続され、終端抵抗Ｒ１の他端は電気的に接地される。
【００８０】
平面導体Ｐ２には、可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１が接続され、その他端の端子Ｔ３は、電気的に接地される。なお、可変整合機構Ｖ１の構成は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
【００８１】
このような構成の場合も、第４の実施形態で示したような有利な効果を奏する。特に、本形態では、各入出力ポートから見て、各整合用コンデンサに可変整合機構Ｖ１を直列接続し、中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の接続端Ｓ４に可変整合機構Ｖ２を直列接続し、各可変整合機構の他端を電気的に接地したため、１つの可変整合機構のみを有する構成よりも、多くの動作周波数帯域への切り替えが可能である。
また、可変整合機構Ｖ１を整合用コンデンサと直列接続する構成としたため、可変整合機構Ｖ１を整合用コンデンサと並列に接続する場合に比べ、可変整合機構Ｖ１のリアクタンスの変位に対する整合条件の変位量を大きくすることができる。その結果、本形態では、可変整合機構Ｖ１を整合用コンデンサと並列に接続する場合に比べ、動作周波数帯域の可変幅を大きくすることができる。
【００８２】
〔第７の実施形態〕
次に、本発明における第７の実施の形態について説明する。本形態は、請求項１３の例である。
【００８３】
図１３は、本形態のアイソレータの等価回路図である。なお、図３と同様、図１３では、フェライト板や、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を駆動するための直流電圧源の記載は省略してある。
図１３に例示するように、本形態のアイソレータでは、３つの中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の他端が互いに接続され、その接続端Ｓ４が、電気的に接地された平面導体Ｐ１に接続される。
【００８４】
中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各一端Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３には、整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３からそれぞれ構成される整合用コンデンサがそれぞれ接続される。各整合用コンデンサの他端には、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の各端子Ｔ１がそれぞれ直列接続され、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の他端の各端子Ｔ３は、電気的に接地された平面導体Ｐ２に接続される。また、中心導体Ｌ３の一端Ｓ３には、終端抵抗Ｒ１が接続され、終端抵抗Ｒ１の他端は電気的に接地される。なお、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の構成は、第１の実施形態で説明した可変整合機構Ｖ１と同様であり、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は互いに同一の構成となる。
【００８５】
このような構成の場合も、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のスイッチをＯＮ・ＯＦＦすることで端子Ｔ１，Ｔ３間のリアクタンスを可変させ、アイソレータの整合条件を複数状態に切り替えることができる。そのため、アイソレータ単体で、複数の周波数帯域において十分な非可逆特性を得ることができる。
【００８６】
また、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を各整合用コンデンサと直列接続する構成としたため、各入出力ポートから見て、可変整合機構を接続端Ｓ４と直列かつ整合用コンデンサと並列に接続する場合に比べ、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のリアクタンスの変位に対する整合条件の変位量を大きくすることができる。その結果、本形態では、可変整合機構を接続端Ｓ４と直列かつ整合用コンデンサと並列に接続する場合に比べ、動作周波数帯域の可変幅を大きくすることができる。
【００８７】
〔第８の実施形態〕
次に、本発明における第８の実施の形態について説明する。本形態は、第３の実施形態の図９で示した構成に接地用コンデンサを装荷するものである。なお、本形態は、請求項９の例である。
【００８８】
図１４は、本形態のアイソレータの等価回路図である。なお、図９と同様、図１４では、フェライト板や、可変整合機構Ｖ１を駆動するための直流電圧源の記載は省略してある。
【００８９】
第３の実施形態のアイソレータは、平面導体Ｐ１（＝Ｐ２）が可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１に接続され、その他端の端子Ｔ３が電気的に接地されていたが（図９）、図１４に例示するように、本形態のアイソレータは、平面導体Ｐ１（＝Ｐ２）が可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１に接続され、その他端の端子Ｔ３が、接地用コンデンサＣ５に直列に接続され、接地用コンデンサＣ５の他端が電気的に接地されている。
このように接地用コンデンサＣ５を装荷した場合、接地用コンデンサＣ５を装荷しない構成に比べ、通過損失が低減する。
【００９０】
〔第９の実施形態〕
次に、本発明における第９の実施の形態について説明する。本形態は、第４の実施形態の図１０で示した構成に接地用コンデンサを装荷するものである。なお、本形態は、請求項１０の例である。
【００９１】
図１５は、本形態のアイソレータの等価回路図である。なお、図１０と同様、図１５では、フェライト板や、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２を駆動するための直流電圧源の記載は省略してある。
【００９２】
第４の実施形態のアイソレータは、平面導体Ｐ２が可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１に接続され、その他端の端子Ｔ３が電気的に接地されていたが（図１０）、図１５に例示するように、本形態のアイソレータは、平面導体Ｐ２が可変整合機構Ｖ２の一端の端子Ｔ１に接続され、その他端の端子Ｔ３が、接地用コンデンサＣ５に直列に接続され、接地用コンデンサＣ５の他端が電気的に接地されている。
このように接地用コンデンサＣ５を装荷した場合、接地用コンデンサＣ５を装荷しない構成に比べ、通過損失が改善される。
【００９３】
〔第１０の実施形態〕
次に、本発明における第１０の実施の形態について説明する。本形態は、第５の実施形態の図１１で示した構成に接地用コンデンサを装荷するものである。なお、本形態は、請求項１１の例である。
【００９４】
図１６は、本形態のアイソレータの等価回路図である。なお、図１１と同様、図１６では、フェライト板や、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２を駆動するための直流電圧源の記載は省略してある。
【００９５】
第５の実施形態のアイソレータは、平面導体Ｐ１が可変整合機構Ｖ２の一端の端子Ｔ１に接続され、その他端の端子Ｔ３が電気的に接地されていたが（図１１）、図１６に例示するように、本形態のアイソレータは、平面導体Ｐ１が可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１に接続され、その他端の端子Ｔ３が、接地用コンデンサＣ５に直列に接続され、接地用コンデンサＣ５の他端が電気的に接地されている。
【００９６】
このように接地用コンデンサＣ５を装荷した場合、接地用コンデンサＣ５を装荷しない構成に比べ、通過損失が改善される。
【００９７】
〔第１１の実施形態〕
次に、本発明における第１１の実施の形態について説明する。本形態は、第６の実施形態の図１２で示した構成に接地用コンデンサを装荷するものである。なお、本形態は、請求項１２の例である。
【００９８】
図１７は、本形態のアイソレータの等価回路図である。なお、図１２と同様、図１７では、フェライト板や、可変整合機構Ｖ１，Ｖ２を駆動するための直流電圧源の記載は省略してある。
第６の実施形態のアイソレータは、平面導体Ｐ１が可変整合機構Ｖ２の一端の端子Ｔ１に接続され、その他端の端子Ｔ３が電気的に接地され、平面導体Ｐ２が可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１に接続され、その他端の端子Ｔ３が電気的に接地されていた（図１２）。しかし、図１７に例示するように、本形態のアイソレータは、平面導体Ｐ１が可変整合機構Ｖ２の一端の端子Ｔ１に接続され、その他端の端子Ｔ３が、接地用コンデンサＣ５２に直列に接続され、接地用コンデンサＣ５２の他端が電気的に接地され、平面導体Ｐ２が可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１に接続され、その他端の端子Ｔ３が、接地用コンデンサＣ５１に直列に接続され、接地用コンデンサＣ５１の他端が電気的に接地されている。
【００９９】
このように接地用コンデンサＣ５１，Ｃ５２を装荷した場合、接地用コンデンサＣ５１，Ｃ５２を装荷しない構成に比べ、通過損失が改善される。
【０１００】
〔第１２の実施形態〕
次に、本発明における第１２の実施の形態について説明する。本形態は、第１の実施形態の図３で示した構成に接地用コンデンサを装荷するものである。なお、本形態は、請求項１５の例である。
【０１０１】
図１８は、本形態のアイソレータの等価回路図である。なお、図３と同様、図１８では、フェライト板や、可変整合機構Ｖ１を駆動するための直流電圧源の記載は省略してある。
【０１０２】
第１の実施形態のアイソレータは、平面導体Ｐ１が可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１に接続され、その他端の端子Ｔ３が電気的に接地されていたが（図３）、図１８に例示するように、本形態のアイソレータは、平面導体Ｐ１が可変整合機構Ｖ１の一端の端子Ｔ１に接続され、その他端の端子Ｔ３が、接地用コンデンサＣ５に直列に接続され、接地用コンデンサＣ５の他端が電気的に接地されている。
このように接地用コンデンサＣ５を装荷した場合、接地用コンデンサＣ５を装荷しない構成に比べ、通過損失が改善される。
【０１０３】
〔第１３の実施形態〕
本形態は、可変整合機構に内蔵されたコンデンサを接地用コンデンサとして流用し、第８〜１２の実施形態と同等以上の性能を発揮させる形態である。なお、本形態は、請求項２０〜２２の例である。
【０１０４】
このような可変整合機構としては、所定のリアクタンスを有する第１回路素子とスイッチとが直列接続された１以上の直列回路と、所定のリアクタンスを有する第２回路素子とが、並列に接続され、当該スイッチをＯＮ・ＯＦＦすることにより、当該直列回路と当該第２回路素子との一方の接続端と、他方の接続端と、の間のリアクタンスを変化させる回路であり、第１回路素子と第２回路素子は、それぞれ、可変整合機構の接地された他端の端子Ｔ３に最も近い側にコンデンサを具備するものを用いる。その具体例としては、図５で例示したものを用いる。
【０１０５】
また、このような可変整合機構を、図１２の全ての可変整合機構Ｖ１，Ｖ２に用いたり（請求項２０の例）、図３、図９、図１０の可変整合機構Ｖ１に用いたり（請求項２１の例）、図１１の可変整合機構Ｖ２に用いたり（請求項２２の例）する。これにより、可変整合機構に内蔵されたコンデンサ（例えば、図５の例ではＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３）を接地用コンデンサとして流用し、アイソレータの通過損失を低減させることができる。
【０１０６】
第８〜１２の実施形態のように可変整合機構に接地用コンデンサを外付けする場合には、当然ながら、可変整合機構のリアクタンスを変化させても接地用コンデンサの静電容量は変化しない。しかし、本形態のように可変整合機構に内蔵されたコンデンサを接地用コンデンサとして用いる場合には、接地用コンデンサのリアクタンス成分も含めて切り替え制御できる。そのため、動作周波数帯域の切り替え変位を大きくとることや、動作周波数帯域ごとに通過損失を最適化することも可能となる。
【０１０７】
〔第１４の実施形態〕
本形態は、可変整合機構として、静電容量が可変する可変コンデンサを具備し、当該可変コンデンサの静電容量を変化させることにより、当該可変コンデンサの一端と他端との間のリアクタンスを変化させることが可能な回路を用いる形態である（請求項１８の例）。また、本形態の可変コンデンサは、第１導体と第２導体とで構成されるコンデンサであり、第１導体と第２導体との距離を機械的に変化させることによって静電容量を変化させるものである（請求項１９の例）。
【０１０８】
図１９は、本形態の可変整合機構の構成を例示した透過斜視図であり、図２０は、図１９のＡ−Ａ断面図である。
【０１０９】
この構成では、平面導体Ｐ２の片面（図１９，図２０の上面）の一部に絶縁膜Ｉ１が形成され、さらに絶縁膜Ｉ１の表面に線路導体ＬＩ３，ＬＩ４が形成される。また、縁膜Ｉ１の表面には、アクチュエータＡ１が固着され、そのアクチュエータＡ１の上面（図１９，図２０の上面）には、平面導体ＶＰ１が固着される。平面導体ＶＰ１の上面側（図１９，図２０の上面側）には、平面導体ＶＰ１と平行に平面導体Ｐ１（平面導体ＶＰ１と同形）が配置される。なお、前述のように（図１等）、平面導体Ｐ１は、中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と一体に構成され、中心導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、平面導体Ｐ２に固着された整合用誘電体基板片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に固着される。すなわち、平面導体Ｐ１の平面導体Ｐ２に対する相対位置は固定されている。また、線路導体ＬＩ３は、一端をアクチュエータ駆動用の直流電圧源（Ｂｉａｓ）に接続し、他端をアクチュエータＡ１の駆動端子に接続する。また、線路導体ＬＩ４は、その一端をワイヤボンディング等によって平面導体Ｐ２に接続し、他端を平面導体ＶＰ１に接続し、平面導体Ｐ２と平面導体ＶＰ１とを導通させる。
【０１１０】
本形態では、この平面導体ＶＰ１と平面導体Ｐ１とで構成される可変コンデンサを可変整合機構として用いる。すなわち、平面導体ＶＰ１と平面導体Ｐ１とで構成される可変コンデンサの静電容量Ｃは、空気の誘電率をε、平面導体ＶＰ１，Ｐ１の面積をＳ、平面導体ＶＰ１，Ｐ１間の距離をｄとすると、Ｃ＝εＳ／ｄで決まる。よって、アクチュエータＡ１を駆動し、平面導体ＶＰ１をＢ方向に移動させることで、平面導体ＶＰ１，Ｐ１間の距離ｄを変え、静電容量Ｃを変化させることができる。そして、このように構成される可変整合機構を例えば、図１０に示したアイソレータに適用することにより、アイソレータの整合条件も変化させることができる。
【０１１１】
〔第１５の実施形態〕
本形態は、各中心導体Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と可変整合機構Ｖ１との間を接続する部分のインピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３を全て等しくする形態である（請求項２の例）。また、各整合用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３と可変整合機構Ｖ１との間を接続する部分のインピーダンスＺ１´、Ｚ２´、Ｚ３´を全て等しくする形態である（請求項３の例）。
【０１１２】
本発明の基礎とする集中定数型のアイソレータにおいて、例えば、信号が中心導体Ｌ１の一端から入力されて、中心導体Ｌ２の一端から出力される場合、その過程において中心導体Ｌ１への入力時と中心導体Ｌ２からの出力時に反射が生じる。この反射量が小さいほど低損失で信号を通過することができ、周波数特性を考慮すると、Ｌ１への入力時の反射量が最も小さくなる周波数と、Ｌ２からの出力時の反射量が最も小さくなる周波数とのずれが小さいほど、その周波数近辺の信号成分を低損失で通過することができる。
【０１１３】
図３０に示す従来のアイソレータの場合、中心導体Ｌ１の一端から入力された信号の反射量をＳ１１、中心導体Ｌ２の一端から入力された信号の反射量（＝Ｌ２からの出力時の反射量）をＳ２２とすると、図３１に示すようにＳ１１及びＳ２２が最も小さくなる周波数のずれは２０ＭＨｚ程度にすぎない。
【０１１４】
しかし、本発明のうち、各整合用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３と可変整合機構Ｖ１とがそれぞれ直列接続された構成である図８〜１２、１４〜１７に示すアイソレータの場合、各中心導体Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と可変整合機構Ｖ１との間を接続する部分のインピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３（図２１参照）にばらつきがあると、Ｓ１１及びＳ２２が最も小さくなる周波数のずれが従来のアイソレータより大幅に拡大し、通過損失を劣化させてしまう。
【０１１５】
そこで、本形態は各中心導体Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と可変整合機構Ｖ１との間を接続する部分のインピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３を全て等しくすることにより、Ｓ１１及びＳ２２が最も小さくなる周波数のずれを縮小し、通過損失の劣化を抑制するものである。また、このような構成にすることで、中心導体と可変整合機構との間のインピーダンスは、整合用コンデンサのインピーダンスと、整合コンデンサと可変整合機構との間の接続部分のインピーダンスとのトータルで調整すればよいことになる。そのため、各中心導体と可変整合機構との間にある各整合用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３のインピーダンス同士、及び各整合用コンデンサと可変整合機構との間の接続部分のインピーダンスＺ１´、Ｚ２´、Ｚ３´同士についてはそれぞれ揃える必要がない。従って、インピーダンスの調整が容易であり、製造コストも抑制することができる。
【０１１６】
なお、インピーダンスは厳密に等しい必要はなく、設計・製造誤差などを含んでも構わない。
また、各整合用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３のインピーダンスを等しくできる場合には、各整合用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３と可変整合機構Ｖ１との間のインピーダンスＺ１´、Ｚ２´、Ｚ３´（図２２参照）を全て等しくすることによってもＺ１、Ｚ２、Ｚ３を全て等しくすることができる。インピーダンスＺ１´、Ｚ２´、Ｚ３´を等しくする方法としては、例えば整合用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３と可変整合機構Ｖ１との間を接続する部分を、長さ、幅とも等しい線路により接続する方法が考えられる。
【０１１７】
〔通過特性データ〕
次に、本発明の効果を表すための通過特性データを示す。
図２３，図２４は、第３の実施形態で示した図９のアイソレータの通過特性を示すグラフである。なお、可変整合機構Ｖ１には図４のものを用い、コンデンサＣ４１の静電容量を１．５ｐＦとした。
【０１１８】
図２３は、可変整合機構Ｖ１のスイッチＳＷ１がＯＮの状態の通過特性である。この図より、スイッチＳＷ１がＯＮの場合、２０ｄＢ以上の非可逆性が得られる周波数は、２．３ＧＨｚ付近であることがわかる。これに対し、図２４は、可変整合機構Ｖ１のスイッチＳＷ１がＯＦＦの状態の通過特性である。この図より、スイッチＳＷ１がＯＦＦの場合、２０ｄＢ以上の非可逆性を示す周波数帯は、１．９ＧＨｚ付近であることがわかる。
すなわち、可変整合機構Ｖ１の制御により、整合条件が変化し、アイソレータの非可逆性が得られる周波数帯が変化している。
【０１１９】
図２５，図２６は、第３の実施形態で示した図９のアイソレータの可変整合機構Ｖ１に接地用コンデンサを装荷した場合の通過特性を示すグラフである。ここで、図２５は、可変整合機構Ｖ１に静電容量２０ｐＦの接地用コンデンサを装荷した場合の通過特性を示し、図２６は、可変整合機構Ｖ１に静電容量５ｐＦの接地用コンデンサを装荷した場合の通過特性を示す。なお、可変整合機構Ｖ１には図４のものを用い、コンデンサＣ４１の静電容量を１．５ｐＦとした。また、図２５，図２６は、スイッチＳＷ１がＯＮである際の通過特性を示す。
【０１２０】
接地用コンデンサを装荷していない場合、周波数２．４ＧＨｚにおける通過特性は−０．９４ｄＢ（通過損失０．９４ｄＢ）程度であった（図２３）。これに対し、可変整合機構Ｖ１に静電容量２０ｐＦの接地用コンデンサを装荷した場合のアイソレーションのピーク（周波数２．４ＧＨｚ）における通過特性は−０．７ｄＢ（通過損失０．７ｄＢ）となる（図２５）。また、可変整合機構Ｖ１に静電容量５ｐＦの接地用コンデンサを装荷した場合のアイソレーションのピーク（周波数１．８ＧＨｚ）における通過特性は−０．３９ｄＢ（通過損失０．３９ｄＢ）となる（図２６）。このように、接地用コンデンサを装荷することにより通過損失が改善できる。
【０１２１】
図２７は、第３の実施形態で示した図９のアイソレータにおいて、インピーダンスＺ１´、Ｚ２´、Ｚ３´（図２２参照）が等しくない場合の、中心導体Ｌ１の一端から入力された信号の反射量Ｓ１１及び中心導体Ｌ２の一端から入力された信号の反射量Ｓ２２の周波数特性の一例であり、Ｓ１１及びＳ２２が最も小さくなる周波数のずれが１５０ＭＨｚ程度に拡大していることがわかる。一方、図２８は、インピーダンスＺ１´、Ｚ２´、Ｚ３´を全て等しくする第１５実施形態の場合のＳ１１及びＳ２２の周波数特性の一例であり、Ｓ１１及びＳ２２が最も小さくなる周波数のずれは４５ＭＨｚ程度と、等しくしない場合に比べてずれの大幅な縮小効果が得られることがわかる。
【０１２２】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、非可逆回路素子の一例である集中定数型のアイソレータに本発明を適用する形態を説明したが、例えば、集中定数型のサーキュレータに本発明を適用する構成であってもよい。この場合、上記の実施形態で示した終端抵抗Ｒ１を設けない構成となる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明の利用分野としては、広帯域で利用される通信機器、例えば、デュアルバンドで使用される携帯電話端末装置で使用されるアイソレータやサーキュレータを例示できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】第１の実施形態に係るアイソレータの構成例を示した透過斜視図である。
【図２】図２は、図１に例示したアイソレータの分解斜視図である。
【図３】図３は、図１に図示した構成の等価回路図である。
【図４】図４は、可変整合機構Ｖ１の等価回路図の例示である。
【図５】図５は、可変整合機構Ｖ１の等価回路図の例示である。
【図６】アイソレータの構成例を示した透過斜視図である。
【図７】アイソレータの構成例を示した図である。
【図８】図８は、第２の実施形態のアイソレータの等価回路図である。
【図９】図９は、第３の実施形態のアイソレータの等価回路図である。
【図１０】図１０は、第４の実施形態のアイソレータの等価回路図である。
【図１１】図１１は、第５の実施形態のアイソレータの等価回路図である。
【図１２】図１２は、第６の実施形態のアイソレータの等価回路図である。
【図１３】図１３は、第７の実施形態のアイソレータの等価回路図である。
【図１４】図１４は、第８の実施形態のアイソレータの等価回路図である。
【図１５】図１５は、第９の実施形態のアイソレータの等価回路図である。
【図１６】図１６は、第１０の実施形態のアイソレータの等価回路図である。
【図１７】図１７は、第１１の実施形態のアイソレータの等価回路図である。
【図１８】図１８は、第１２の実施形態のアイソレータの等価回路図である。
【図１９】図１９は、第１４の実施形態の可変整合機構の構成を例示した透過斜視図である。
【図２０】図２０は、図１９のＡ−Ａ断面図である。
【図２１】図２１は、第１５の実施形態におけるインピーダンス調整部分を示す図である。
【図２２】図２２は、第１５の実施形態におけるインピーダンス調整部分を示す別の図である。
【図２３】図２３は、図９のアイソレータの通過特性を示すグラフである。
【図２４】図２４は、図９のアイソレータの通過特性を示すグラフである。
【図２５】図２５は、図９のアイソレータの可変整合機構Ｖ１に接地用コンデンサ（２０ｐＦ）を装荷した場合の通過特性を示すグラフである。
【図２６】図２６は、図９のアイソレータの可変整合機構Ｖ１に接地用コンデンサ（５ｐＦ）を装荷した場合の通過特性を示すグラフである。
【図２７】図２７は、図２２の調整部分のインピーダンスを等しくしない場合の反射信号の周波数特性を示すグラフである。
【図２８】図２８は、図２２の調整部分のインピーダンスを等しくした場合の反射信号の周波数特性を示すグラフである。
【図２９】図２９は、従来の集中定数型のアイソレータの内部構造を例示した透過斜視図である。
【図３０】図３０は、図２９の等価回路を示した回路図である。
【図３１】図３１は、図３０のアイソレータの反射信号の周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２５】
１  アイソレータ
Ｌ１〜Ｌ３  中心導体
Ｃ１〜Ｃ３  整合用誘電体基板片（整合用コンデンサを構成）
Ｃ４１〜Ｃ４３  コンデンサ
Ｃ５，Ｃ５１，Ｃ５２  接地用コンデンサ
Ｆ１  フェライト（磁性体）板
Ｒ１  終端抵抗
Ｖ１〜Ｖ３  可変整合機構
Ｐ１  平面導体（第１導体）
Ｐ２  平面導体（第２導体）
ＶＰ１  平面導体
ＬＩ１〜ＬＩ４  線路導体
Ｉ１  絶縁膜
ＳＷ１，ＳＷ２  スイッチ
Ａ１  アクチュエータ
【図１】
2008085981.tif 000003
【図２】
2008085981.tif 000004
【図３】
2008085981.tif 000005
【図４】
2008085981.tif 000006
【図５】
2008085981.tif 000007
【図６】
2008085981.tif 000008
【図７】
2008085981.tif 000009
【図８】
2008085981.tif 000010
【図９】
2008085981.tif 000011
【図１０】
2008085981.tif 000012
【図１１】
2008085981.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図２１】
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【図２２】
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