(57)【要約】【課題】小型の非可逆回路素子であっても帯域外、特には高調波減衰量が大きな非可逆回路素子を得ることを目的とした。【解決手段】フェライト板と、フェライト板の主面に対向して配置した直流磁界を印加する磁石と、フェライト板の主面側に電気的に絶縁状態で、かつ交差するように配置した複数の中心導体とを備え、中心導体の少なくとも一つはインダクタンス素子を介して整合容量と接続した。【選択図】      図１
2004260652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト板と、前記フェライト板の主面に対向して配置された直流磁界を印加する磁石と、前記フェライト板の主面側に電気的に絶縁状態で、かつ交差するように配置された複数の中心導体とを備え、中心導体の少なくとも一つはインダクタンス素子を介して整合容量と接続することを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
前記インダクタンス素子を中心導体の先端部で形成した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】
インダクタンス素子を構成する前記中心導体の先端部は鉤状に形成され、前記鉤状部の先端が前記整合容量と接続することを特徴とする請求項２に記載の非可逆回路素子。
【請求項４】
前記整合容量は誘電体基板の一方の主面にコンデンサ形成用の電極パターンと、コンデンサ形成用電極パターンと連続する前記インダクタンス形成用の電極パターンを有し、前記インダクタンス形成用電極パターンと前記中心導体を接続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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にマイクロ波帯において使用される携帯電話、自動車電話などの移動体通信機器に用いられる集中定数型アイソレータ、サーキュレータ等の非可逆回路素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、移動体通信機器の端末に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、電力増幅器への不要信号の逆流を防ぐ、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】
一例として、後述する特許文献１の非可逆回路素子（アイソレータ）の一構造を図９〜図１１に示す。このアイソレータは、電気的に絶縁され略１２０度の角度で交差し重ね合わされた、直線状のラインで構成された３組の中心導体１４ａ、１４ｂ、１４ｃが、フェライト板１３に近接配置され、前記フェライト板１３を磁化するための磁石９が前記フェライト板１３に対向して配置されている。前記フェライト板１３はガーネット型構造を有する。
中心導体１４ａ、１４ｂ、１４ｃには、それぞれ整合回路として機能する誘電体基板片（コンデンサ）Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が並列に付加され、中心導体１４ｂ、１４ｃについてはインダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２を介して入出力端子Ｐ１，Ｐ２に、中心導体１４ａについては終端抵抗Ｒｔに接続される。
それぞれの中心導体１４ａ、１４ｂ、１４ｃは薄板状の金属板で一体に形成される。この薄板金属板は、３組の中心導体１４ａ、１４ｂ、１４ｃとアース部（図示せず）を有し、このアース部から３組の中心導体が略１２０度の角度で放射方向に直線状に延出している。
この薄板金属板のアース部に前記フェライト板１３を配置し、各中心導体１４ａ、１４ｂ、１４ｃをフェライト板１３の上面に絶縁シート（図示せず）を介在させて折り曲げて配置し、各中心導体１４ａ、１４ｂ、１４ｃのそれぞれの先端をフェライト板１３の外周から外方に突出して配置して、誘電体基板片（コンデンサ）Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と接続し、さらに中心導体の先端部を屈曲形成して前記インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２を形成している。そして、この非可逆回路素子が実装される実装基板の伝送線路の電極分布容量等のが外部容量と前記インダクタンス素子とで低域通過フィルタを構成し、２倍波、３倍波での減衰量を得ていた。また、前記インダクタンス素子をフレキシブル基板に構成したものや、チップインダクタとした例もある（例えば特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７９６０７号
【特許文献２】特開平１１−９７９１１号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような非可逆回路素子では、前記インダクタンス素子として、２ｎＨ〜３ｎＨ程度のインダクタンスが必要とされる。このようなインダクタンス素子を中心導体の先端部やフレキシブル基板で形成する場合には、外形寸法が５ｍｍ角以下で厚みが１．８ｍｍ以下の非可逆回路素子では、所望のインダクタン値を得るには十分な面積が無く、チップインダクタとする場合には、チップインダクタの厚みを考慮する必要があり、非可逆回路素子の厚みが１．８ｍｍを超えてしまうといった問題がある。
また前記中心導体は薄板金属板を金型で打ち抜いて形成するが、特許文献１のように中心導体の先端部を屈曲形成するには打ち抜きが困難であったり、特許文献２の場合ではインダクタンス素子を実装する工数が増加するとともに、組立て時においてインダクタンス素子を固定する手段も別途必要となる。
そこで本発明の目的は、小型の非可逆回路素子であっても帯域外、特には高調波減衰量が大きな、新規な構造の非可逆回路素子を得ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フェライト板と、前記フェライト板の主面に対向して配置された直流磁界を印加する磁石と、前記フェライト板の主面側に電気的に絶縁状態で、かつ交差するように配置された複数の中心導体とを備え、中心導体の少なくとも一つはインダクタンス素子を介して整合容量と接続する非可逆回路素子である。
本発明においては、前記インダクタンス素子を中心導体の先端部で形成し、インダクタンス素子を構成する前記中心導体の先端部を鉤状に形成し、前記鉤状部の先端を前記整合容量と接続するのが好ましい。
また本発明においては、前記整合容量は誘電体基板の一方の主面にコンデンサ形成用の電極パターンと、コンデンサ形成用電極パターンと連続する前記インダクタンス形成用の電極パターンを有するように構成し、前記インダクタンス形成用電極パターンと前記中心導体を接続するのも好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１及び図８を用いて本発明の非可逆回路素子の一実施例を説明する。
図１は本発明に係る非可逆回路素子（アイソレータ）を説明する為の等価回路図である。本実施例の非可逆回路素子は、３本の帯状の中心導体１４ａ、１４ｂ、１４ｃを互いに電気的絶縁状態で、かつ交差させてフェライト板１３面側に配置し、磁石により直流磁界Ｈｄｃを印加して構成されている。
各中心導体１４ａ、１４ｂ、１４ｃの一端はアースに接続（接地）されており、他端は接続部としてそれぞれ終端ポートＰ３、入力ポートＰ１、出力ポートＰ２に接続され、各ポートＰ１〜Ｐ３には整合容量Ｃ３，Ｃ１，Ｃ２接続され、終端ポートＰ３には終端抵抗Ｒｔが接続されている。そして、入力ポートＰ１と整合容量Ｃ１との間、出力ポートＰ２と整合容量Ｃ２との間には、それぞれインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２が直列に接続している。また図２は、他の例として入力ポートＰ１と整合容量Ｃ１との間にのみ、インダクタンス素子Ｌ１を配置したものである。
【０００８】
図６は本発明の一実施例に係る非可逆回路素子の分解斜視図である。この非可逆回路素子は中心導体組立体３０と、樹脂ケース１２と、整合容量となる誘電体基板片５０ａ、５０ｂ、５０ｃと、永久磁石９と、金属製ケース（ヨーク）７，８とを有する。図５は中心導体組の展開図である。この中心導体は、薄い銅板からなるアース部１０とそれから３方向に放射状に延びた中心導体１４ａ、１４ｂ、１４ｃとからなり、中心導体１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、それぞれ２本の帯状薄板（１４ａ−１、１４ａ−２、１４ｂ−１、１４ｂ−２、１４ｃ−１、１４ｃ−２）で構成され、先端部１５ａ、１５ｂ、１５ｃは前記誘電体基板片等と接続するように鉤状に形成されている。
この中心導体１４ａ、１４ｂ、１４ｃで板状のフェライト板１３を包み込み、そして互いに絶縁を保ちながら前記ガーネット板１３の上面で、１２０°で交差するように折り込む。このように構成した中心導体組立体３０は、図３の各部品の配置状態を示す平面図のように、樹脂ケース１２のほぼ中央部に形成された凹部１５内に配置され、凹部１５の周囲に形成された３つの矩形凹部に誘電体基板片５０ａ、５０ｂ、５０ｃが配置される。中心導体のアース部１０は樹脂ケース１２とはんだ付けされ、また各中心導体の端部１５ａ、１５ｂ、１５ｃは誘電体基板片５０ａ、５０ｂ、５０ｃ上面の外部電極にはんだ付けにより接続される。
ガーネット板１３上の中心導体１４ａ、１４ｂ、１４ｃに直流磁界Ｈｄｃをかける為の永久磁石９は中心導体組立体３０上に配置されている。これらの部品全体は上下一対の金属製ケース７，８内に収容されている。上下一対の金属製ケース７，８は磁気ヨークを兼ねており、磁気回路を構成し、外形寸法が４ｍｍ×４ｍｍ×１．８ｍｍの非可逆回路素子とした。
【０００９】
図４は図３の部分拡大図である。中心導体１４ｂの端部１５ｂは鉤状に形成されており、鉤状部の一端は、樹脂ケース１２に形成された外部端子１７ａと一体の金属板で構成された接続端子２０ａとはんだ付けされ、もう一端は、誘電体基板片５０ｂの外部電極とはんだ付けにより接続される。本実施例では、接続端子２０ａと誘電体基板片５０ｂとの間の中心導体の端部１５ｂでインダクタンス素子Ｌ１を構成している。ここで構成されるインダクタンス素子Ｌ１のインダクタンス値は、１．９ＧＨｚ帯で動作する非可逆回路素子では、およそ０．１４ｎＨと、従来のものと比べてわずかなインダクタンス値で良い。また中心導体１４ｃの端部１５ｃも前記端部１５ｂと同様に形成されており、誘電体基板片５０ｃと直列に接続するインダクタンス素子Ｌ２を構成した。
このように構成した非可逆回路素子の周波数特性を図７に示す。また図中に従来例としてインダクタンス素子を有さない非可逆回路素子の周波数特性を破線で示す。あわせて表１に実施例及び比較例の挿入損失と高調波減衰量を示す。
【００１０】
【表１】
2004260652.tif 000003
【００１１】
本発明によれば、小型の非可逆回路素子であっても高調波減衰量の大きなものを得ることが出来た。なお上記実施例では、中心導体の端部１５ｂ、１５ｃを鉤状とし、接続端子２０ａ、２０ｂと誘電体基板片５０ｂ、５０ｃとの間の帯状部でインダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２を形成しているが、所望のインダクタンス値に応じて、前記帯状部をコの字、或いはミアンダ状に屈曲して形成しても良い。
【００１２】
また上記実施例では、２つの中心導体１４ｂ、１４ｃでインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２を構成しているが、いずれか一方にのみ、インダクタンス素子を形成した構成であっても良い。
【００１３】
また、上記実施例ではインダクタンス素子を中心導体の端部で一体的に構成したが、図８に示すように、整合容量を構成する誘電体基板片の一方の主面にコンデンサ形成用の電極パターン５０ａと、このコンデンサ形成用電極パターンと連続する前記インダクタンス形成用の電極パターンＬを形成し、この電極パターンＬの端部４５と前記中心導体を接続するように構成しても良い。
また、整合容量の構造としては、上記各実施例のように誘電体基板の上下主面に電極パターンを形成したものの他に、誘電体セラミックシートにコンデンサ形成用の電極パターンを形成し、これを積層して一体焼結したものでも良い。この場合、前記インダクタンス形成用の電極パターンＬは、誘電体基板の主面に形成しても良いし、あるいは内部に形成することも出来る。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る非可逆回路素子によれば、小型であり、かつ帯域外減衰量を大きく改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る非可逆回路素子の等価回路である。
【図２】本発明の一実施例に係る他の非可逆回路素子の等価回路である。
【図３】本発明の一実施例に係る非可逆回路素子の内部構造を示す平面図である。
【図４】図４に示した非可逆回路素子の部分拡大平面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る非可逆回路素子に用いる中心導体の展開図である。
【図６】本発明の一実施例に係る非可逆回路素子の分解斜視図である。
【図７】本発明の一実施例に係る非可逆回路素子の周波数特性図である。
【図８】本発明の一実施例に係る非可逆回路素子に用いる誘電体基板片の平面図である。
【図９】従来の非可逆回路素子の等価回路である。
【図１０】従来の非可逆回路素子の分解斜視図である。
【図１１】従来の非可逆回路素子の内部構造を示す平面図である。
【符号の説明】
７、８  金属製ケース
９  永久磁石
１２  樹脂ケース
１３  フェライト板
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  中心導体
３０    中心導体組立品
【図１】
2004260652.tif 000004
【図２】
2004260652.tif 000005
【図３】
2004260652.tif 000006
【図４】
2004260652.tif 000007
【図５】
2004260652.tif 000008
【図６】
2004260652.tif 000009
【図７】
2004260652.tif 000010
【図８】
2004260652.tif 000011
【図９】
2004260652.tif 000012
【図１０】
2004260652.tif 000013
【図１１】
2004260652.tif 000014