(57)【要約】【課題】小型で入力インピーダンスのばらつきが小さい非可逆回路素子及びアイソレータを提供する。【解決手段】板状磁性体５の一面側に共通電極が配置され、共通電極から３方向に延出形成された３つの中心導体６ｂ、７ｂ、８ｂが、板状磁性体５を包むように板状磁性体５の他面側に折曲されるとともに、中心導体６ｂ、７ｂ、８ｂが他面側で相互に所定の角度でもって交差されてなり、各中心導体６ｂ、７ｂ、８ｂのうち、入力側となる中心導体６ｂが、他面側において他の中心導体７ｂ、８ｂよりも板状磁性体５側に位置するとともに板状磁性体５に直接に接していることを特徴とする非可逆回路素子１を採用する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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３つの中心導体が、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、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てなり、
前記各中心導体のうち、入力側となる中心導体が、前記他面側において他の中心導体よりも板状磁性体側に位置するとともに前記板状磁性体に直接に接していることを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
入力側となる前記の中心導体が前記他面側で前記板状磁性体に密着してい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】
前記板状磁性体と前記共通電極と前記各中心導体とが軟磁性体からなる略直方体状の中空ヨーク内に収納され、該中空ヨークを区画する少なくとも二辺の寸法が各々４ｍｍ以下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】
前記他面側において、前記入力側となる中心導体に、出力側となる中心導体が重ねられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【請求項５】
前記入力側と前記出力側の中心導体の交差部における両中心導体の重複部分の長さが、前記他面側に重なる各中心導体部分の長さの１０％以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【請求項６】
前記入力側及び前記出力側の各中心導体に整合用コンデンサが各々接続され、残りの中心導体に整合用コンデンサ及び終端抵抗が接続された構成を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の非可逆回路素子と、該非可逆回路素子の入力側の前記中心導体に接続された送信回路部と、出力側の中心導体に接続されたアンテナとを具備してなることを特徴とする通信機装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非可逆回路素子及び通信機器装置に関するものであり、特に、入力側のインピーダンスのばらつきを低減させた非可逆回路素子に関するものである。
【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とアンテナとの間に配置されて使用されている。具体的には、アイソレータの入力側端子に送信回路を接続し、出力端子にアンテナを接続する構成になっている。
【０００３】
ところで、携帯電話機の通信性能を向上させるには、送信回路部とアンテナとの間でインピーダンスマッチングを図ることが重要である。そのため、これら送信回路部とアンテナとの間に配置されるアイソレータは、入力インピーダンスのばらつきが少ないことが求められている。
尚、アイソレータの先行技術文献としては、例えば、下記特許文献１及び２がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１９６９０７号公報
【特許文献２】
特開２００１−２８４９１０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の携帯電話機の開発においては、７ミリ角あるいは５ミリ角と、比較的アイソレータの寸法が大きく、設計の自由度が大きかったため、送信回路部とアンテナとの間のインピーダンスマッチングを図ることに重点が置かれ、また、上記先行技術文献にもその記載が見られないことからも分かるように、アイソレータの入力インピーダンスについてはあまり注目されず、アイソレータの具体的な寸法に応じた各構成部品の設計がなされていなかった。
しかし最近では、携帯電話の小型化に伴ってアイソレータの寸法が４ミリ角以下と更なる小型化が求められ、このアイソレータの小型化に伴って入力インピーダンスのばらつきが顕著になる傾向がみられており、小型アイソレータのより高い組立精度と品質の安定化が重要な課題になってきた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、小型で入力インピーダンスのばらつきが小さい非可逆回路素子を提供するとともに、通信性能に優れた通信機器装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、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３つの中心導体が、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、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てなり、前記各中心導体のうち、入力側となる中心導体が、前記他面側において他の中心導体よりも板状磁性体側に位置するとともに前記板状磁性体に直接に接していることを特徴とする。
特に、入力側となる前記の中心導体が前記他面側で前記板状磁性体に密着していることが好ましい。
【０００８】
係る非可逆回路素子によれば、入力側となる中心導体が、他の中心導体よりも板状磁性体側に位置して板状磁性体に直に接しているので、入力側の中心導体と板状磁性体との間に隙間が生じるおそれがなく、このため、入力側の中心導体のインダクタンスのばらつきが低減され、非可逆回路素子の入力インピーダンスのばらつきを抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の非可逆回路素子は、先に記載の非可逆回路素子であり、前記板状磁性体と前記共通電極と前記各中心導体とが軟磁性体からなる略直方体状の中空ヨーク内に収納され、該中空ヨークを区画する少なくとも二辺の寸法が各々４ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】
係る非可逆回路素子によれば、非可逆回路素子を構成する中空ヨークが、４ｍｍ角以下の略直方体であり、このような小型の非可逆回路素子において、入力側となる中心導体を板状磁性体に密着させることで、入力側の中心導体のインダクタンスのばらつきが効果的に低減され、非可逆回路素子の入力インピーダンスのばらつきをより抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の非可逆回路素子は、先に記載の非可逆回路素子であり、前記他面側において、前記入力側となる中心導体に、出力側となる中心導体が重ねられていることを特徴とする。
【００１２】
係る非可逆回路素子によれば、入力側となる中心導体に、出力側となる中心導体が重ねられており、板状磁性体に出力側の中心導体を近接させることによって該中心導体のインダクタンスが大きくなり、非可逆回路素子の小型化に有利となる。またインダクタンスのばらつきを低減して出力インピーダンスのばらつきを抑制することもできる。
【００１３】
また、本発明の非可逆回路素子は、先に記載の非可逆回路素子であり、前記入力側と前記出力側の中心導体の交差部における両中心導体の重複部分の長さが、前記他面側に重なる各中心導体部分の長さの１０％以上であることを特徴とする。
【００１４】
係る非可逆回路素子によれば、入力側及び出力側の中心導体の交差部の両中心導体の重複部分の長さが上記のように設定されるため、各中心導体の重複部分で確保される容量値が大きくなり、その分、各中心導体のインダクタンスを小さく、即ち中心導体の長さを短くでき、非可逆回路素子の小型化に有利となる。
【００１５】
また本発明の非可逆回路素子は、先に記載の非可逆回路素子であり、前記入力側及び前記出力側の各中心導体に整合用コンデンサが各々接続され、残りの中心導体に整合用コンデンサ及び終端抵抗が接続された構成を備えることを特徴とする。
【００１６】
係る非可逆回路素子によれば、入力側から出力側に信号に損失なく通過させ、逆方向には信号を通過させないので、携帯電話等の移動通信装置に好適に用いることができる。また、上記の非可逆回路素子の構成を備えるので、入力インピーダンスのばらつきを低減できる。
【００１７】
次に本発明の通信機装置は、先のいずれかに記載の非可逆回路素子と、該非可逆回路素子の入力側の前記中心導体に接続された送信回路部と、出力側の中心導体に接続されたアンテナとを具備してなることを特徴とする。
【００１８】
係る通信機装置によれば、入力インピーダンスが安定した上記の非可逆回路素子を備えているので、送信回路部とアンテナとの間のインピーダンスマッチングを容易に行うことができ、通信機装置の通信能力の向上を図ることができる。
【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。
（第１の実施形態）
図１〜図３は本発明に係る非可逆回路素子をアイソレータとして適用した第１の実施形態を示すものである。
本実施形態のアイソレータ１は、上ヨーク２ａ及び下ヨーク２ｂからなる中空ヨーク３内に、永久磁石などからなる磁石部材４と板状磁性体５と線路導体６、７、８とこれら線路導体６、７、８を接続した共通電極１０と板状磁性体５の周囲に配置された整合用コンデンサ１１、１２と終端抵抗１３とを備えて構成されている。
【００２０】
上ヨーク２ａ及び下ヨーク２ｂは軟鉄などの強磁性体からなり、これらが組み合わされて直方体状の中空ヨーク３が形成される。なお、上下ヨーク２ａ、２ｂの表裏面にはＡｇメッキなどの導電層が被覆形成されることが好ましい。また、側面コ字型の上ヨーク２ａは側面コ字型の下ヨーク２ｂに嵌め込み自在の大きさとされており、上ヨーク２ａと下ヨーク２ｂの互いの開口部分を嵌め合わせることで両者を一体として箱型の磁気閉回路を構成することができるように構成されている。
なお、これらのヨーク２ａ、２ｂの形状はこの実施形態の如くコ字型に限るものではなく、複数のヨークで箱型の閉磁器回路を構成するものであれば、任意の形状で差し支えない。
【００２１】
また、中空ヨーク３の外形寸法については、少なくとも二辺の寸法が各々４ｍｍ以下であることが好ましい。即ち、図１Ａに示すように、アイソレータ１を平面視したときに、横寸法Ｘ及び縦寸法Ｙがそれぞれ４ｍｍ以下、即ち４ミリ角以下の大きさであることが好ましい。このような小型のアイソレータであれば、携帯電話機等の小型軽量の移動体通信機器に好適に用いることができる。
【００２２】
前記の如く嵌め合わされた下ヨーク２ｂと上ヨーク２ａが囲む空間には、換言すると中空ヨーク３の内部には、先の板状磁性体５と３本の線路導体６、７、８とこれら線路導体６、７、８を接続した共通電極１０とからなる磁性組立体１５が収納されている。従って、本実施形態のアイソレータは磁性組立体１５を有している。
板状磁性体５は、フェライト等の強磁性体からなり、円形、角形等、必要に応じて様々な形状にすることができるが、本実施形態においては、図２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５ａ、５ａと、これらの長辺５ａ、５ａに直角向きの短辺５ｂ、５ｂと、長辺５ａ、５ａの両端部側に位置して各長辺５ａに対して１５０゜の角度で傾斜し（長辺５ａ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５ｂに接続する４つの傾斜辺５ｄ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５の平面視４つのコーナ部には、それぞれ長辺５ａに対する１５０°傾斜（短辺５ｂに対して１３０°傾斜）の傾斜面（受面）５ｄが形成されている。
【００２３】
先の３本の線路導体６、７、８と共通電極１０は図３の展開図に示すように一体化されてなり、３本の線路導体６、７、８と共通電極１０とを主体として電極部１６が構成されている。この共通電極１０は、平面視先の板状磁性体５とほぼ相似形状の金属板からなる本体部１０Ａから構成されている。即ち、本体部１０Ａは相対向する２つの長辺部１０ａ、１０ａと、これらの長辺部１０ａ、１０ａに直角向きの短辺部１０ｂ、１０ｂと、長辺部１０ａ、１０ａの両端部側に位置して各長辺部１０ａに対して１５０°の角度で傾斜し、先の短辺部１０ｂに対しては１３０°の傾斜角度で接続する傾斜部１０ｄとから構成される平面視略長方形（矩形状）とされている。
【００２４】
そして、共通電極１０から第１線路導体６と第２線路導体７とが延出形成されている。まず、共通電極１０の一方の長辺部１０ａの一端側から第１基部導体６ａと第１中心導体６ｂ（中心導体）と第１先端部導体６ｃからなる第１線路導体６が延出形成される一方、長辺部１０ａの他端側から第２基部導体７ａと第２中心導体７ｂ（中心導体）と第２先端部導体７ｃとからなる第２線路導体７が延出形成されている。
基部導体６ａ、７ａはそれらの中心軸線Ａ、Ａ同士のなす角度θ１が図３に示すように６０°程度とされている。
また、第１中心導体６ｂが入力側の中心導体とされ、第２中心導体７ｂが出力側の中心導体とされている。
【００２５】
第１中心導体６ｂは、平面視波形あるいはジクザグ状のものであり、基部導体側端部６Ｄと、先端部導体側端部６Ｆと、これらの間の中央部６Ｅの３つの部分からなる。第２中心導体７ｂも第１中心導体６ｂと同様の形状であり、基部導体側端部７Ｄと、先端部導体側端部７Ｆと、これらの間の中央部７Ｅの３つの部分からなる。第１、第２中心導体６ｂ、７ｂを上記のような形状とすることで、各中心導体６ｂ、７ｂの導体長を長くしてインダクタンスを大きくし、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できる。また、各中心導体６ｂ、７ｂのインダクタンスを大きくすることで、各線路導体６，７に接続するコンデンサの容量値を相対的に小さくでき、アイソレータ１を小型化できる。
【００２６】
基部導体側端部６Ｄ、７Ｄは、図３に示すようにそれらの中心軸線Ｂ、Ｂ同士のなす角度θ３が上記角度θ１と同程度の角度以上とされており、即ち、基部導体側端部６Ｄ、７Ｄが徐々に外側に広がるような角度とされている。
中央部６Ｅ、７Ｅは、図３に示すようにそれらの中心軸線Ｂ、Ｂ同士が徐々に近接するように形成されている。
先端部導体側端部６Ｆ、７Ｆは、図３に示すようにそれらの中心軸線Ｂ、Ｂ同士のなす角度θ３が上記角度θ１より大きい角度とされており、即ち、先端部導体側端部６Ｆ、７Ｆが徐々に外側に広がるような角度とされている。
更に先端部導体６ｃ、７ｃは、図３に示すようにそれらの中心軸線Ｃ、Ｃ同士のなす角度θ２が１５０゜程度の角度以上とされており、即ち、先端部導体側端部６Ｃ、７Ｃが徐々に外側に広がるような角度とされている。
【００２７】
次に、第１線路導体６の幅方向中央部には、共通電極１０の外周部から基部導体６ａと中心導体６ｂを通過し先端部導体６ｃの基端部まで到達するスリット部１８が形成され、このスリット部１８を形成することにより中心導体６ｂが２本の分割導体６ｂ１、６ｂ２に分割され、基部導体６ａも２本の分割導体６ａ１、６ａ２に分割されている。
第２線路導体７の幅方向中央部にも上記スリット部１８と同様のスリット部１９が形成され、このスリット部１９を形成することにより中心導体７ｂが２本の分割導体７ｂ１、７ｂ２に分割され、基部導体７ａも２本の分割導体７ａ１、７ａ２に分割されている。
スリット部１８の共通電極１０側の端部は、接続導体６ａを通過して共通電極１０の外周部から若干深い位置まで到達することで凹部１８ａを形成し、第１線路導体６の線路長を若干長くしているとともに、スリット部１９の共通電極１０側の端部も接続導体７ａを通過して共通電極１０の外周部まで到達することで凹部１９ａを形成し、第２線路導体７の線路長を若干長くしている。なお、凹部１８ａ、凹部１９ａは必要に応じて設ければ良く、なくても良い。
【００２８】
一方、共通電極１０の他方の長辺部１０ａ側の中央部に第３線路導体８が延設されている。この第３線路導体８は共通電極１０から突出形成された第３基部導体８ａと第３中心導体８ｂ（中心導体）と第３先端部導体８ｃとから構成されている。第３基部導体８ａは、共通電極１０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８ａ１、８ａ２からなり、２本の分割導体８ａ１、８ａ２の間にはスリット２０が形成されている。
第３中心導体８ｂは、平面視Ｌ字型に湾曲して形成されており、先の分割導体８ａ１に接続する平面視Ｌ字状の分割導体８ｂ１と先の分割導体８ａ２に接続する平面視Ｌ字状の分割導体８ｂ２とからなり、第３中心導体８ｂをこのように湾曲して形成することにより線路導体の実質的な導体長を長くしてインダクタンスを大きくし、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できる。
【００２９】
更に、これらの分割導体８ｂ１、８ｂ２の先端側はＬ字型の第３先端部導体８ｃに一体化されている。この第３先端部導体８ｃは、先の分割導体８ｂ１、８ｂ２を一体化して先の分割導体８ａ１、８ａ２と同じ方向に向けて延出形成された接続部８ｃ１とこの接続部８ｃ１に対してほぼ直角方向に延出形成された接続部８ｃ２とから構成されている。
次に、共通電極１０の一方の長辺部１０ａ側において、第３線路導体８の分割導体８ａ１、８ａ２の間の部分には、共通電極１０の長辺部１０ａを一部切り欠く形で凹部１０ｅが形成され、この凹部１０ｅを形成することで第３線路導体８の線路長が若干長くされている。なお、この凹部１０ｅも、先の凹部１８ａ、１９ａと同じく、必要に応じて設ければ良い。
【００３０】
前記の如く構成された電極部１６は、その共通電極１０の本体部１０Ａを板状磁性体５の裏面側（一面側）に添わせ、第１線路導体６と第２線路導体７と第３線路導体８とを板状磁性体５の表面側（他面側）に折り曲げて板状磁性体５に装着され、板状磁性体５とともに磁性組立体１５を構成している。
即ち、第１線路導体６の分割導体６ａ１、６ａ２を板状磁性体５の１つの傾斜面５ｄの縁に沿って折り曲げ、第２線路導体７の分割導体７ａ１、７ａ２を板状磁性体５の他の１つの傾斜面５ｄの縁に沿って折り曲げ、第３線路導体８の分割導体８ａ１、８ａ２を板状磁性体５の長辺５ａの縁に沿って折り曲げ、第１線路導体６の中心導体６ａを板状磁性体５の表面（他面）に沿って添わせ、第２線路導体７の中心導体７ｂを板状磁性体５の表面（他面）に沿って添わせ、更に第３線路導体８の中心導体８ｂを板状磁性体５の表面部の中央部分に沿って添わせることで電極部１６が板状磁性体５に装着されて磁性組立体１５とされている。
【００３１】
第１、第２中心導体６ｂ、７ｂを、上記のように板状磁性体５の表面（他面）に沿って添わせると、該板状磁性体５の表面上で第１、第２中心導体６ｂ、７ｂが交差する。図１には、中央部６Ｅ、７Ｅが重複している場合を図示した。
このとき、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１中心導体６ｂ（入力側の中心導体）を第２中心導体７ｂ（出力側の中心導体）よりも板状磁性体５側に位置させて、第１中心導体６ｂを板状磁性体５の他面に直に接触させて密着させる。こうすることで、第１中心導体６ｂと板状磁性体５との間で隙間が生じず、これにより第１中心導体６ｂのインダクタンスのばらつきが低減され、アイソレータ１の入力インピーダンスのばらつきを抑制することができる。
【００３２】
また、図１Ｂに示すように、第２中心導体７ｂ（出力側の中心導体）は、絶縁シートＺを介して第１中心導体６ｂ上に重ねることが好ましい。同様に、第３中心導体８ｂは、絶縁シートＺを介して第２中心導体７ｂ上に重ねることが好ましい。このようにして、各中心導体６ｂ、７ｂ、８ｂ同士を電気的に絶縁できる。また、第２中心導体７ｂを第１中心導体６ｂ上に重ねることで、第２中心導体７ｂを板状磁性体５に近接させて第２中心導体７ｂのインダクタンスを大きくでき、アイソレータ１の小型化により有利となる。またインダクタンスのばらつきを低減して出力インピーダンスのばらつきも抑制できる。
【００３３】
また図１Ａに示すように、第１、第２中心導体６ｂ、７ｂの交差部３５の両中心導体の重複部分の長さＬ３は、板状磁性体５の表面（他面）に重なる中心導体部分の長さＬ４の１０％以上、好ましくは２０％以上とされている。図１Ａには、交差部３５の両中心導体の重複部分の長さＬ３が板状磁性体５の表面に重なる中心導体部分の長さＬ４の約７５％である場合を図示した。
なお、第１、第２中心導体６ｂ、７ｂの重複部分の長さＬ３の上限としては、第１、第２線路導体６、７の形状等を変更、例えば、第１、第２基部導体６ａ、７ａの中心軸線Ａ、Ａ同士のなす角度θ１や第１、第２中心導体６ｂ、７ｂの各部分の中心軸線Ｂ、Ｂ同士のなす角度θ３を変更することにより、板状磁性体５の表面に重なる中心導体部分の長さＬ４の１００％まで可能である。
【００３４】
また、第１、第２中心導体６ｂ、７ｂの重複部分が交差する場合、その交差角度が３０°以下であることが好ましく、さらに好ましくは１５°以下である。
また、第１、第２中心導体６ｂ、７ｂの重複部分の第１、第２中心導体６ｂ、７ｂは交差せず、略平行であることがさらに好ましい。
図１には、中央部６Ｅ、７Ｅの中心軸線Ｂ、Ｂが平行である場合を図示した。
【００３５】
第１、第２中心導体６ｂ、７ｂの交差部３５の両中心導体の重複部分の長さＬ３が、板状磁性体５の表面（他面）に重なる中心導体部分の長さＬ４の１０％以上としたことにより、上記重複部分の長さＬ３が長くなるにしたがって、第１、第２中心導体６ｂ、７ｂの重複部分で確保される容量値が大きくなり、その分、各中心導体６ｂ、７ｂのインダクタンスを小さく、即ち中心導体６ｂ、７ｂの導体長を短くでき、アイソレータ１の小型化に有利となる。
【００３６】
次に、磁性組立体１５は下ヨーク２ｂの底部中央側に配置され、下ヨーク２ｂの底部側の磁性組立体１５の両側部分には平面視細長で先の板状磁性体５の半分程度の厚さの板状の整合用コンデンサ１１、１２が収納され、整合用コンデンサ１２の一側部側には終端抵抗１３が収納されている。
そして、第１線路導体６の先端部導体６ｃを整合用コンデンサ１１の一側端部に形成されている電極部１１ａに電気的に接続し、第２線路導体７の先端部導体７ｃを整合用コンデンサ１１の他側端部に形成されている電極部１１ｂに電気的に接続し、第３線路導体８の先端部導体８ｃを整合用コンデンサ１２と終端抵抗１３に電気的に接続して磁性組立体１５に整合用コンデンサ１１、１２と終端抵抗１３とが接続されている。なお、終端抵抗１３を接続しなければ、サーキュレータとして作用する。
【００３７】
前記先端部導体７ｃの部分が接続された整合用コンデンサ１１の端部側に非可逆回路素子１としての第１ポートＰ１が形成され、先端部導体６ｃの部分が接続された整合用コンデンサ１１の端部側に非可逆回路素子１としての第２ポートＰ２が形成され、先端部導体８ｃの部分が接続された終端抵抗１３の端部側がアイソレータ１としての第３ポートＰ３とされている。
【００３８】
また、下ヨーク２ｂと上ヨーク２ａとの間の空間部において磁性組立体１５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ており、磁性組立体１５よりも上ヨーク２ａ側の空間部分には、図１Ｂに示すスペーサ部材３０が収納され、該スペーサ部材３０に磁石部材４が設置されている。
先のスペーサ部材３０は、上ヨーク２ａの内部に収納可能な大きさの平面視矩形板状の基板部３１と、この基板部３１の底部側の４隅の各コーナ部分に形成された脚部３１ａとからなり、基板部３１において脚部３１ａ…が形成されていない側の面（上面）に円型の収納凹部３１ｂが形成され、該収納凹部３１ｂの底面側には基板部３１を貫通する矩形型の透孔（図示略）が形成されている。
【００３９】
そして、先の収納凹部３１ｂに円盤状の永久磁石からなる磁石部材４が嵌め込まれ、この磁石部材４を備えた状態のスペーサ部材３０がそれらの４つの脚部３０ａで先の整合用コンデンサ１１、１２とこれらに接続されている第１先端部導体６ｃ、７ｃ、並びに、終端抵抗１３とこれに接続されている先端部導体８ｃの先端部を下ヨーク２ｂの底部側に押さえ付け、スペーサ部材３０の底部により磁性組立体１５を下ヨーク２ｂの底面側に押さえ付けた状態でヨーク２ａ、２ｂの間に収納されている。
【００４０】
図１〜図３に示す本実施形態のアイソレータ１は、外形が４ミリ角の中空ヨーク３内に板状磁性体５と第１、第２、第３中心導体６ｂ〜８ｂが収納されており、しかも板状磁性体５と入力側となる第１中心導体６ｂが直接に接しているので、形状が４ミリ角と小型であるにもかかわらず、入力側の第１中心導体６ｂのインダクタンスのばらつきが効果的に低減されてアイソレータ１の入力インピーダンスのばらつきを抑制することができる。
【００４１】
また、上記のようにして第１線路導体６と第２線路導体７がいずれも板状磁性体５の表面側に折り畳まれたので、入力側の線路導体から板状磁性体５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１５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。
また、本実施の形態のアイソレータ１を０．８ＧＨｚ〜０．９ＧＨｚ程度の比較的低周波で使用する携帯電話に備えられる場合、インダクタンスを大きくする必要があるが、本実施形態では各線路導体にスリット部を形成することによりそれぞれ２本の分割導体に分割することにより、相互インダクタンスが発生し、線路導体として同じ導体長でも、分割した構成の方がより大きなインダクタンスが得られるようにしており、また、各スリット部の共通電極１０側の端部に凹部を形成することにより、各線路導体の線路長を若干長くすることにより、大きなインダクタンスが得られるようになる。これにより、整合用コンデンサの容量を小さくすることができ、アイソレータ１の小型化をより有利に行うことができる。
【００４２】
次に、図４Ａは、先の実施形態のアイソレータ１が組み込まれる携帯電話装置（通信機装置）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４０にアンテナ共用器（ディプレクサ）４１が接続され、アンテ共用器４１の出力側にローノイズアンプ（増幅器）４２と段間フィルタ４８と選択回路（混合回路）４３を介して受信回路（ＩＦ回路）４４が接続され、アンテナ共用器４１の入力側に先の実施の形態のアイソレータ１とパワーアンプ（増幅器）４５と選択回路（混合回路）４６を介して送信回路（ＩＦ回路）４７が接続され、選択回路４３、４６に分配トランス４９を介して局部発振器４９ａに接続されて構成されている。尚、アイソレータ１の入力側の第１中心導体６ｂを送信回路４７側に接続し、出力側の第２中心導体７ｂをアンテナ４０側に接続している。
【００４３】
先の構成のアイソレータ１は図４Ａ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からアンテナ共振器４１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４５側のノイズ等の不要な信号を増幅器４５側に逆入力させないという作用を奏する。
また、入力インピーダンスが安定した上記のアイソレータ１を備えているので、送信回路４７とアンテナ４０との間のインピーダンスマッチングを容易に行うことができ、携帯電話装置の通信能力の向上を図ることができる。
【００４４】
図４Ｂ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４Ｂ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１３により減衰させて吸収し、終端抵抗１３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４Ａ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。
【００４５】
なお、上記実施形態のアイソレータにおいては、磁性組立体１５に備える電極部１６の第３線路導体８が図３に示すような形状である場合について説明したが図５又は図６に示すような形状であってもよい。
図５の第３線路導体８０が図３の第３線路導体８と異なるところは、分割導体８０ａ１、８０ａ２が非平行であり、詳しくは、互いの中央部を離間するようにして分割導体８０ａ１、８０ａ２から延設され、分割導体８０ｂ１と８０ｂ２とから菱形の中心導体８０ｂが構成されている。
【００４６】
図６の第３線路導体１８０が図３の第３線路導体８と異なるところは、分割導体１８０ａ１、１８０ａ２が平面視直線状であり、これら分割導体１８０ｂ１と１８０ｂ２とから中心導体１８０ｂが構成されている。この場合、第３線路導体１８０の板状磁性体５への折り曲げ加工がし易くなる。
【００４７】
（第２の実施形態）
図７は本発明に係る非可逆回路素子をアイソレータとして適用した第２の実施形態を示すもので、この実施形態のアイソレータ７０は、上ヨーク７１ａと下ヨーク７１ｂとからなる中空ヨーク７２の内部に、換言すると、上ヨーク７１ａと下ヨーク７１ｂの間に、４角板状の永久磁石からなる磁石部材７５とスペーサ部材７６と磁性組立体９５と整合用コンデンサ５８、５９、６０と終端抵抗６１とこれらを収容する樹脂ケース６２とを収容して構成されている。
磁性組立体９５は先の第１の実施の形態と同等の電極部１６が平面視略長方形状の板状磁性体６５に巻き付けられて構成されている。この板状磁性体６５は先の形態の横長の板状磁性体５とほぼ同じ形状であるが若干正方形状に近い長方形板状とされている。
板状磁性体６５に巻き付けられた電極部１６は、第１線路導体６の先端部導体を先の整合用コンデンサ５９の一側端部に形成されている電極部（図示略）に電気的に接続し、第２線路導体７の先端部導体を先の整合用コンデンサ５８の他側端部に形成されている電極部（図示略）に電気的に接続し、第３中心導体８の先端部導体を整合用コンデンサ６０と終端抵抗６１に電気的に接続して磁性組立体６５に整合用コンデンサ５８、５９、６０と終端抵抗６１とが接続されている。図７に示す構造のアイソレータ７０においても先の実施の形態のアイソレータ１と同等の効果を得ることができる。
【００４８】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例の内容のみに限定されるものではない。
【００４９】
（実験例１）
長辺部３．５５ｍｍ、短辺部２ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍのＹＩＧフェライトからなる板状磁性体を用意し、この板状磁性体に対し、図３に示す電極部とほぼ同一形状の電極部を装着して磁性組立体を製造した。この磁性組立体は、板状磁性体上に入力側の第１中心導体を密着させ、更に第１中心導体上に、絶縁シート、出力側の第２中心導体、絶縁シート、第３中心導体を順次密着させてなるものであった。
この磁性組立体に整合用コンデンサ及び終端抵抗を接続し、更に永久磁石と共に中空ヨークの内部に収納することにより、実験例１のアイソレータを製造した。尚、このアイソレータは、縦及び横の寸法がそれぞれ４ｍｍ、厚さが１．６ｍｍの立方体形状であり、いわゆる４ミリ角のアイソレータである。
【００５０】
（実験例２）
板状磁性体上に第１中心導体を密着させ、この第１中心導体上に２０μｍの隙間を空けて絶縁シートを積層させたこと以外は上記実験例１と同様にして実験例２のアイソレータを製造した。
【００５１】
（実験例３）
板状磁性体に出力側の第２中心導体を密着させ、この第２中心導体上に２０μｍの隙間を空けて絶縁シートを積層させ、この絶縁シート上に入力側の第１中心導体、絶縁シート、第３中心導体を順次密着させたこと以外は上記実験例１と同様にして実験例３のアイソレータを製造した。
【００５２】
（実験例４）
板状磁性体に入力側の第１中心導体を一部接触させると共に２０μｍの隙間を空けて積層させ、更に第１中心導体上に、絶縁シート、出力側の第２中心導体、絶縁シート、第３中心導体を順次密着させたこと以外は上記実験例１と同様にして実験例４のアイソレータを製造した。
【００５３】
（実験例５）
板状磁性体上に出力側の第２中心導体を一部接触させると共に２０μｍの隙間を空けて積層させ、更に第２中心導体上に、絶縁シート、入力側の第１中心導体、絶縁シート、第３中心導体を順次密着させたこと以外は上記実験例１と同様にして実験例５のアイソレータを製造した。
【００５４】
（実験例６）
長辺部４．４４ｍｍ、短辺部２．５ｍｍ、厚さ０．４３８ｍｍのＹＩＧフェライトからなる板状磁性体を用意し、この板状磁性体に対し、図３に示す電極部とほぼ同一形状の電極部を装着して磁性組立体を製造した。この磁性組立体は、板状磁性体上に入力側の第１中心導体を密着させ、更に第１中心導体上に、絶縁シート、出力側の第２中心導体、絶縁シート、第３中心導体を順次密着させてなるものであった。
この磁性組立体に整合用コンデンサ及び終端抵抗を接続し、更に永久磁石と共に中空ヨークの内部に収納することにより、実験例６のアイソレータを製造した。尚、このアイソレータは、縦及び横の寸法がそれぞれ５ｍｍ、厚さが２ｍｍの立方体形状であり、いわゆる５ミリ角のアイソレータである。
【００５５】
（実験例７）
板状磁性体上に第１中心導体を密着させ、この第１中心導体上に２０μｍの隙間を空けて絶縁シートを積層させたこと以外は上記実験例６と同様にして実験例７のアイソレータを製造した。
【００５６】
（実験例８）
板状磁性体に出力側の第２中心導体を密着させ、この第２中心導体上に２０μｍの隙間を空けて絶縁シートを積層させ、この絶縁シート上に入力側の第１中心導体、絶縁シート、第３中心導体を順次密着させたこと以外は上記実験例６と同様にして実験例８のアイソレータを製造した。
【００５７】
（実験例９）
板状磁性体に入力側の第１中心導体を一部接触させると共に２０μｍの隙間を空けて積層させ、更に第１中心導体上に、絶縁シート、出力側の第２中心導体、絶縁シート、第３中心導体を順次密着させたこと以外は上記実験例６と同様にして実験例９のアイソレータを製造した。
【００５８】
（実験例１０）
板状磁性体上に出力側の第２中心導体を一部接触させると共に２０μｍの隙間を空けて積層させ、更に第２中心導体上に、絶縁シート、入力側の第１中心導体、絶縁シート、第３中心導体を順次密着させたこと以外は上記実験例６と同様にして実験例１０のアイソレータを製造した。
【００５９】
（入力インピーダンスの測定）
実験例１〜１０のアイソレータについて、入力インピーダンスの測定を行った。入力インピーダンスの測定は、測定周波数８９０ＭＨｚ、９２０ＭＨｚ、９６０ＭＨｚの各条件で行い、インピーダンスの実数部と虚数部をそれぞれ測定した。実験例１〜実験例５の測定結果を図８に示し、実験例６〜実験例１０の測定結果を図９に示す。図８及び図９は、横軸を実数部、縦軸を虚数部とし、周波数毎のインピーダンスをプロットしたグラフである。
【００６０】
（実験例１〜５の測定結果）
まず、実験例１〜５のアイソレータの構造について検討すると、上述したように、実験例１のアイソレータは、板状磁性体と中心導体と絶縁シートが相互に密着しており、これは本発明の理想的な構造を備えた実施例といえるものである。また、実験例２及び４のアイソレータでは、一部に隙間が存在するものの、板状磁性体に入力側の第１中心導体が密着ないし接触した構造を有しており、本発明の構造を備えた実施例といえるものでる。
一方、実験例３及び５のアイソレータは、板状磁性体上に出力側の第２中心導体が密着ないし積層した構造を有しており、本発明の構造を有しておらず、比較例といえるものである。
【００６１】
次に図８において、周波数８９０ＭＨｚで測定した結果を見ると、実験例１、２，４（実施例）のプロットが相互に近接しており、入力インピーダンスの実数部及び虚数部の値がほぼ同じような値を示していることが判る。
一方、実験例３及び５（比較例）のプロットは、実験例１、２，４（実施例）のプロットに対して横軸方向に約２Ω程度離れており、入力インピーダンスの実数部の差が広がっていることが判る。
【００６２】
次に、周波数９６０ＭＨｚで測定した結果をみると、８９０ＭＨｚの場合に比べて、実験例１のプロットと実験例２及び４のプロットとが横軸方向に若干離れており、インピーダンスの実数部の差が若干広がっていることがわかる（いずれも実施例）。
また、実験例３及び５（比較例）のプロットは、実験例１（実施例）のプロットに対して横軸方向に約２Ω程度離れており、８９０ＭＨｚの結果と大差がないことが判る。
【００６３】
従って、特に低周波数（８９０ＭＨｚ）側において、実験例１、２、４（実施例）と、実験例３，５（比較例）との比較では、入力インピーダンスの実数部に大きな差があり、入力インピダンスにばらつきが生じていることが判る。
また、実験例１，２，４（実施例）の間では、入力インピーダンスのばらつきが少なくなっていることがわかる。
【００６４】
（実験例６〜１０の測定結果）
次に、実験例６〜１０のアイソレータの構造について検討すると、これらのアイソレータは、中空ヨークの大きさが何れも５ミリ角であり、実験例１〜５よりも一回り大きなものである。
また、実験例６、７、９のアイソレータは、板状磁性体に入力側の第１中心導体が密着ないし接触した構造を有している。更に、実験例３及び５のアイソレータは、板状磁性体上に出力側の第２中心導体が密着ないし積層した構造を有している。
【００６５】
次に、図９において、周波数８９０ＭＨｚで測定した結果を見ると、実験例６〜１０のプロットがいずれも相互に近接しており、アイソレータ構造が相互に異なるにも関わらず、入力インピーダンスの実数部及び虚数部の値がほぼ同じような値を示していることが判る。
同様に、周波数９２０、９６０ＭＨｚにおいても、実験例６〜１０の入力インピーダンスの実数部及び虚数部の値がほぼ同じような値を示していることが判る。
【００６６】
このように、実験例６〜１０の５ミリ角のアイソレータは、実験例１〜５の４ミリ角のアイソレータに比べて、入力インピーダンスに対するアイソレータの構造の影響が少ないことが判る。これは、５ミリ角のアイソレータは、４ミリ角のものに比べて、板状磁性体及び中心導体のサイズが一回り大きいため、中心導体の導体長を比較的長くすることが可能になって大きなインダクタンスを得ることができ、そのため板状磁性体に対する中心導体の取付精度が多少ばらついたとしてもインダクタンスの変動が相殺され、入力インピーダンスのばらつきが低減したためと考えられる。
【００６７】
即ち、４ミリ角の小型のアイソレータは、中心導体の導体長が短いため、インダクタンスが５ミリ角のものより小さくなり、そのため板状磁性体に対する中心導体の取付精度のばらつきがインダクタンスの変動に直接的に影響する。このインダクタンスの変動の傾向は、アイソレータのサイズが小さくなるにつれて大きくなる。従って、４ミリ角以下のアイソレータでは、板状磁性体に対する入力側の第１中心導体の取付精度を高める必要があり、そのためには板状磁性体に第１中心導体を直接に密着させる本発明の構成が最も望ましいといえる。
以上より、本発明の構成を採用することにより、入力インピーダンスのばらつきが少ない４ミリ角以下の小型のアイソレータが得られること判る。
【００６８】
【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、入力側となる中心導体が、他の中心導体よりも板状磁性体側に位置して板状磁性体に直接に接しているので、入力側の中心導体と板状磁性体との間に隙間が生じるおそれがなく、このため、入力側の中心導体のインダクタンスのばらつきを低減して非可逆回路素子の入力インピーダンスのばらつきを抑制することができる。
【００６９】
また本発明の非可逆回路素子によれば、非可逆回路素子を構成する中空ヨークが、４ｍｍ角以下の略直方体であり、このような小型の非可逆回路素子において、入力側となる中心導体を板状磁性体に密着させることで、入力側の中心導体のインダクタンスのばらつきを効果的に低減して非可逆回路素子の入力インピーダンスのばらつきをより抑制することができる。
【００７０】
また本発明の通信機装置によれば、入力インピーダンスが安定した上記の非可逆回路素子を備えているので、送信回路部とアンテナとの間のインピーダンスマッチングを容易に行うことができ、通信機装置の通信能力の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは本発明の第１の実施の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、Ｂは同アイソレータの断面図。
【図２】本発明に係るアイソレータに用いられる磁性体基板の一例を示す平面図。
【図３】本発明に係るアイソレータに用いられる電極部の展開図。
【図４】Ａはこの種のアイソレータが備えられる電気回路の一例を示す図、Ｂはアイソレータの動作原理を示す図。
【図５】本発明に係るアイソレータの電極部の第２の例を示す図。
【図６】本発明に係るアイソレータの電極部の第３の例を示す図。
【図７】本発明に係るアイソレータの他の実施の形態を示す分解斜視図。
【図８】実験例１〜５のアイソレータの周波数毎のインピーダンスの測定結果を示すグラフ。
【図９】実験例６〜１０のアイソレータの周波数毎のインピーダンスの測定結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１，７０…アイソレータ（非可逆回路素子）、３、７２…中空ヨーク、４，７５…磁石部材、５，６５…板状磁性体、６ｂ…第１中心導体（入力側となる中心導体）、７ｂ…第２中心導体（出力側となる中心導体）、１０…共通電極、１１，１２，５８，５９，６０…整合用コンデンサ、１３，６１…終端抵抗、４０…アンテナ、４７…送信回路（送信回路部）、Ｌ３…両中心導体の重複部分の長さ、Ｌ４…磁性体基板の他面に重なる中心導体部分の中心導体部分の長さ。
【図１】
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【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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