(57)【要約】【課題】簡素で、かつ、小型化や低背化に適した高周波部品およびアイソレータを提供する。【解決手段】積層型高周波部品１は、信号線路電極３を表面に形成したセラミックシート２ａと、コンデンサ電極４を表面に形成したセラミックシート２ｂと、位相調整用線路電極５を表面に形成したセラミックシート２ｃと、内部グランド電極６を表面に形成したセラミックシート２ｄと、保護用セラミックシート２ｅなどにて構成されている。信号線路電極３は入力外部端子と出力外部端子との間に直列に接続している。さらに信号線路電極３に対して、コンデンサ電極４および信号線路電極３で構成したコンデンサＣと位相調整用線路電極５との直列回路が、シャント接続している。【選択図】  図１
2004336472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号線路電極と該信号線路電極に対向して間にコンデンサを構成するコンデンサ電極とを誘電体層を介して積み重ねて積層体を構成し、前記積層体の表面に第１、第２および第３外部端子を設け、
前記信号線路電極の一端に前記第１外部端子を電気的に接続し、前記信号線路電極の他端に前記第２外部端子を電気的に接続し、前記コンデンサ電極に前記第３外部端子を電気的に接続したこと、
を特徴とする高周波部品。
【請求項２】
前記積層体に位相調整用線路電極を設け、前記コンデンサ電極と前記第３外部電極との間に前記位相調整用線路電極を電気的に接続したことを特徴とする請求項１に記載の高周波部品。
【請求項３】
永久磁石と、
前記永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトと、
前記フェライトの表面もしくは内部に電気的絶縁状態で交差して配置されている複数の中心電極と、
前記複数の中心電極のそれぞれのホットエンドに電気的に接続された入力外部端子および出力外部端子と、
前記複数の中心電極のうち、前記入力外部端子に電気的に接続された入力側中心電極に接するように設けた誘電体基板と、
前記誘電体基板の内部もしくは前記入力側中心電極とは反対側の面に設けた、前記入力側中心電極に対向して間にコンデンサを構成するコンデンサ電極と、
前記コンデンサ電極に電気的に接続した第３外部端子と、
を備えたことを特徴とするアイソレータ。
【請求項４】
前記誘電体基板に位相調整用線路電極を設け、前記コンデンサ電極と前記第３外部電極との間に前記位相調整用線路電極を電気的に接続したことを特徴とする請求項３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、高周波部品およびアイソレータ、特に、携帯電話などの移動体通信機器などに組み込まれて用いられる高周波部品およびアイソレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示すように、携帯電話などの無線通信装置１２０の送信回路部では、送信信号は送信側電力増幅器１３２で増幅された後、送信側アイソレータ１３１とアンテナ切換装置（またはアンテナ共用器）１２３などを経てアンテナ１２２に送られる。送信側アイソレータ１３１を経由しないと、アンテナ１２２やアンテナ切換装置１２３などからの反射が送信側電力増幅器１３２に戻り、送信側電力増幅器１３２から見た負荷インピーダンスを変化させてしまう。そして、負荷インピーダンスが変化すると、送信信号の波形歪みが大きくなったり、送信側電力増幅器の消費電流が増加したり、送信側電力増幅器の動作が不安定になって発振したりするという不具合が発生する。
【０００３】
また、送信側電力増幅器１３２のゲインを調整するため、送信側電力増幅器１３２から出力された信号の電力レベルを検出するための方向性結合器１４１が、送信側電力増幅器１３２の後段（アイソレータ１３１の前段）に設けられている。方向性結合器１４１は、電磁結合した主ストリップ線路１４２と従ストリップ線路１４３を備えている。そして、方向性結合器１４１は、ストリップ線路１４２と１４３の間隔と導体幅とで主線路と従線路の結合度を決め、ストリップ線路１４２，１４３の線路長で電力検出信号の位相を決めている。
【０００４】
ここで、単なる分岐回路ではなく方向性結合器１４１を用いているのは、伝送損失が少ないこと、前後の回路との整合が取り易いこと、並びに、反射信号を検知しないことの利点があるからである。
【０００５】
方向性結合器１４１の従ストリップ線路１４３の一方の端部は、終端抵抗１４５を介して接地される。従ストリップ線路１４３の他方の端部は検波回路１４０に接続されている。方向性結合器１４１が検出した電力検出信号は、検波回路１４０に送られる。検波回路１４０は電力検出信号に基づき、送信側電力増幅器１３２に制御信号を送り、出力電力を一定化する。
【０００６】
図８において、１３３は送信側段間用帯域通過フィルタ、１３４は送信側ミキサ、１３５は受信側電力増幅器、１３６は受信側段間用帯域通過フィルタ、１３７は受信側ミキサ、１３８は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１３９はローカル用帯域通過フィルタである。
【０００７】
なお、本出願人が行った先行技術調査では、先行技術文献は見つからなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の送信回路部では、結合度の小さい方向性結合器１４１を設計する場合、ストリップ線路１４２と１４３の間隔が広い構造にしなければならないため、小型化や低背化が困難であった。また、５０Ωの終端抵抗１４５も必要であった。さらに、方向性結合器１４１とアイソレータ１３１の整合を考慮しなければならなかった。
【０００９】
一方、方向性結合器１４１の後段に方向性を有するアイソレータ１３１が存在するため、必ずしも方向性結合器１４１を使用しなければならない必然性はなく、より簡素な分岐回路でもよい。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、このような回路に用いられる簡素で、かつ、小型化や低背化に適した高周波部品およびアイソレータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る高周波部品は、信号線路電極と該信号線路電極に対向して間にコンデンサを構成するコンデンサ電極とを誘電体層を介して積み重ねて積層体を構成し、積層体の表面に第１、第２および第３外部端子を設け、信号線路電極の一端に第１外部端子を電気的に接続し、信号線路電極の他端に第２外部端子を電気的に接続し、コンデンサ電極に第３外部端子を電気的に接続したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るアイソレータは、
（ａ）永久磁石と、
（ｂ）永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトと、
（ｃ）フェライトの表面もしくは内部に電気的絶縁状態で交差して配置されている複数の中心電極と、
（ｄ）複数の中心電極のそれぞれのホットエンドに電気的に接続された入力外部端子および出力外部端子と、
（ｅ）複数の中心電極のうち、入力外部端子に電気的に接続された入力側中心電極に接するように設けた誘電体基板と、
（ｆ）誘電体基板の内部もしくは入力側中心電極とは反対側の面に設けた、入力側中心電極に対向して間にコンデンサを構成するコンデンサ電極と、
（ｇ）コンデンサ電極に電気的に接続した第３外部端子と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
以上の構成により、導体幅が比較的細いストリップ線路を使用しないため、挿入損失が低くなる。信号線路電極とコンデンサ電極が対向することによって発生する静電容量やコンデンサ電極と入力側中心電極が対向することによって発生する静電容量で結合度を決めるため、小型化や低背化が可能となる。さらに、方向性結合器を用いるときに使用される５０Ωの終端抵抗も必要ない。
【００１４】
また、積層体や誘電体基板に位相調整用線路電極を設け、コンデンサ電極と第３外部電極との間に位相調整用線路電極を電気的に接続することが好ましい。これにより、結合度と位相を別々に独立して設計できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高周波部品およびアイソレータの実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１６】
［第１実施形態、図１〜図３］
図１に示すように、積層型高周波部品１は、信号線路電極３を表面に形成したセラミックシート２ａと、コンデンサ電極４を表面に形成したセラミックシート２ｂと、位相調整用線路電極５を表面に形成したセラミックシート２ｃと、内部グランド電極６を表面に形成したセラミックシート２ｄと、保護用セラミックシート２ｅなどにて構成されている。
【００１７】
相対的に幅広の信号線路電極３は、その両端部３ａ，３ｂがシート２ａの奥側の辺の左右に露出している。広面積のコンデンサ電極４は、その端部４ａがシート２ｂの手前側の辺に露出している。コンデンサ電極４はシート２ａを間に挟んで信号線路電極３に対向し、電極４と３の間にコンデンサＣを構成する。相対的に幅狭の位相調整用線路電極５は、その両端部５ａ，５ｂがシート２ｃの手前側の辺の左右に露出している。この位相調整用線路電極５は、一つの内部グランド電極６と組み合わされて、いわゆるストリップライン構造を採用している。ただし、位相調整用線路電極５を二つの内部グランド電極の間に配置することによって、いわゆるマイクロストリップライン構造にしてもよい。内部グランド電極６はシート２ｄ上に広面積に配設され、その両端部６ａ，６ｂはシート２ｄの左辺および右辺に露出している。
【００１８】
セラミックシート２ａ〜２ｅは、例えばＰｂ−Ｎｉ−Ｎｂ系やチタン酸バリウム系の誘電体材料からなるものである。電極３〜６は、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕなどの導電性ペーストを用いて、それぞれシート２ａ〜２ｄ上に印刷法などの方法にて形成される。
【００１９】
各セラミックシート２ａ〜２ｅは積み重ねられて一体的に焼成され、積層体とされる。次に、図２に示すように、この積層体１０の奥側の側面部に入力外部端子１１および出力外部端子１２が設けられ、手前側の側面部に電力検出外部端子１３および中継外部端子１４が設けられ、左右の両端部にそれぞれグランド外部端子１５，１６が設けられる。
【００２０】
入力外部端子１１および出力外部端子１２は、それぞれ信号線路電極３の端部３ａ，３ｂに電気的に接続されている。電力検出外部端子１３は位相調整用線路電極５の端部５ｂに電気的に接続し、中継外部端子１４は位相調整用線路電極５の端部５ａおよびコンデンサ電極４の端部４ａに電気的に接続している。グランド外部端子１５，１６は内部グランド電極６の端部６ａ，６ｂに電気的に接続されている。
【００２１】
つまり、信号線路電極３は入力外部端子１１と出力外部端子１２との間に直列に接続している。さらに信号線路電極３に対して、コンデンサ電極４および信号線路電極３で構成したコンデンサＣと位相調整用線路電極５との直列回路が、シャント接続している。
【００２２】
外部端子１１〜１６は、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄなどの導電性ペーストを塗布、焼付けたり、乾式めっきしたりすることによって形成される。
【００２３】
図３は、この積層型高周波部品１を組み込んだ携帯電話１８のＲＦ部分の電気回路ブロック図である。図３において、１２２はアンテナ、１２３はアンテナ共用器、１３１は送信側アイソレータ、１３２は送信側電力増幅器、１３３は送信側段間用帯域通過フィルタ、１３４は送信側ミキサ、１３５は受信側電力増幅器、１３６は受信側段間用帯域通過フィルタ、１３７は受信側ミキサ、１３８は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１３９はローカル用帯域通過フィルタである。
【００２４】
積層型高周波部品１は送信側電力増幅器１３２と送信側アイソレータ１３１との間に挿入されている。送信信号は送信側電力増幅器１３２で増幅された後、高周波部品１、送信側アイソレータ１３１およびアンテナ共用器１２３を経てアンテナ１２２に送られる。そして、送信信号が高周波部品１を通過するとき、その一部が送信信号の電力レベルを検出するための電力検出信号としてコンデンサＣを介して分岐される。このときの電力検出信号の強さは、コンデンサＣの静電容量で決定される。
【００２５】
電力検出信号はコンデンサＣおよび位相調整用線路電極５を経て、電力検出外部端子１３から検波回路１４０に送られる。位相調整用線路電極５はその線路長で電力検出信号の位相を決定する。検波回路１４０は電力検出信号に基づき、送信側電力増幅器１３２に制御信号を送り、出力電力を一定化する。
【００２６】
以上の構成からなる高周波部品１は、入力外部端子１１と出力外部端子１２との間に、図８に示した導体幅が比較的細いストリップ線路１４２，１４３を使用するのではなく、導体幅が比較的広い信号線路電極３を使用するので、挿入損失が良くなる。
【００２７】
また、電力検出信号の強さは、従来、図８に示した方向性結合器１４１のストリップ線路１４２，１４３の間隔を変えることによって調整されていた。これに対して、本第１実施形態では、コンデンサＣの信号線路電極３とコンデンサ電極４の対向面積を変えたり、間隔を変えたりすることによって調整される。通常、コンデンサＣの占有エリアはストリップ線路１４２，１４３の占有エリアより小さくできるので、小型化や低背化に適している。さらに、方向性結合器を用いる必要がないので、従来の終端抵抗１４５も、本第１実施形態では必要なくなる。
【００２８】
また、電力検出信号の位相は、位相調整用線路電極５の線路長で決定できるので、結合度と位相を別々に独立して設計でき、設計が容易になる。
【００２９】
［第２実施形態、図４〜図７］
本発明に係るアイソレータの一実施形態の分解斜視図を図４に示す。該アイソレータ６１は、３ポートの集中定数型のものである。集中定数型アイソレータ６１は、概略、上ヨーク３５と下ヨーク３２とからなる金属ケースと、フェライト系永久磁石３６と、フェライト２０と中心電極２１〜２３とからなる中心電極組立体３７と、誘電体セラミック基板４１と、抵抗Ｒおよび整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３と、樹脂製端子ケース３３とからなる。
【００３０】
下ヨーク３２は、左右の側部３２ａと底部３２ｂを有し、略コの字形状である。上ヨーク３５および下ヨーク３２は、鉄等の透磁率の高い材料を主成分とする薄板を打ち抜き、曲げ加工をした後、銅めっきや銀めっきを施して得る。
【００３１】
中心電極組立体３７は、円板形状のマイクロ波フェライト２０の上面に、絶縁性シート（図示せず）を介在させて、中心電極２１〜２３をそれぞれの交差角が略１２０度になるように交差させて配置している。中心電極２１〜２３は、それぞれの一端側にポート部Ｐ１〜Ｐ３を有し、他端側にアース電極２５が接続されている。中心電極２１〜２３の共通のグランド電極２５は、フェライト２０の下面を略覆うように設けられている。
【００３２】
誘電体セラミック基板４１は、コンデンサ電極４２を表面に形成したセラミックシート４１ｃと、位相調整用線路電極４３を表面に形成したセラミックシート４１ｂと、保護用セラミックシート４１ａなどにて構成されている。
【００３３】
幅広のコンデンサ電極４２は、シート４１ｃを間に挟んで入力側中心電極２１（中心電極２１は入力外部端子５１に電気的に接続される）に対向し、電極４２と２１の間にコンデンサＣを構成する。コンデンサ電極４２はシート４１ｂに設けたビアホール４４を介して位相調整用線路電極４３の一端側に電気的に接続されている。位相調整用線路電極４３の他端側はポート部Ｐ４とされる。ただし、コンデンサ電極４２は、位相調整用線路電極４３を省略してポート部Ｐ４に直接接続してもよい。各セラミックシート４１ａ〜４１ｃは積み重ねられて一体的に焼成され、誘電体セラミック基板４１とされる。
【００３４】
樹脂製端子ケース３３は、入力外部端子５１、出力外部端子５２、電極検出外部端子５４およびグランド外部端子５３がインサートモールドされて形成されている。入力外部端子５１および出力外部端子５２は、それぞれ一端が樹脂製端子ケース３３の外側面に露出し、他端が樹脂製端子ケース３３の底部３３ｂに露出して入力引出電極５１ａおよび出力引出電極を形成している。電力検出外部端子５４は、その一端が樹脂製端子ケース３３の外側面に露出し、他端が樹脂製端子ケース３３の底部３３ｂに露出して電力検出引出電極５４ａを形成している。
【００３５】
同様に、二つのグランド外部端子５３は、一端がそれぞれケース３３の対向する外側面に露出し、他端がケース３３の底部３３ｂに露出してグランド引出電極５３ａを形成している。
【００３６】
整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３は、上面全体にホット側のコンデンサ電極を、下面全体にコールド側のコンデンサ電極を配設している。抵抗Ｒは、絶縁性基板の両端部に厚膜印刷等でグランド側端子電極およびホット側端子電極を形成し、その間に抵抗体を配設している。
【００３７】
以上の構成部品は、以下のようにして組み立てられる。整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３や抵抗Ｒを樹脂製端子ケース３３の底部３３ｂに収容し、中心電極組立体３７を樹脂製端子ケース３３の開口部３３ａに収容する。フェライト２０の裏面に形成されたグランド電極２５は、下ヨーク３２の底部３２ｂに電気的に接続され、接地される。
【００３８】
このとき、抵抗Ｒのホット側端子電極は、中心電極２３の端部であるポート部Ｐ３を介して、整合用コンデンサＣ３のホット側のコンデンサ電極に接続され、抵抗Ｒのグランド側端子電極は、樹脂製端子ケース３３の底部３３ｂに露出しているグランド引出電極５３ａに接続される。整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３のホット側のコンデンサ電極はポート部Ｐ１〜Ｐ３にそれぞれ接続され、コールド側のコンデンサ電極はグランド引出電極５３ａにそれぞれ接続される。さらに、中心電極２１，２２のポート部Ｐ１，Ｐ２はそれぞれ、入力引出電極５１ａおよび出力引出電極にそれぞれ接続される。つまり、整合用コンデンサＣ３と抵抗Ｒとは、中心電極２３のポート部Ｐ３とグランド外部端子５３との間に電気的に並列に接続される（図６参照）。
【００３９】
次に、中心電極組立体３７の上に誘電体セラミック多層基板４１が載置される。位相調整用線路電極４３の端部であるポート部Ｐ４は、ケース３３の底部３３ｂに露出している電力検出引出電極５４ａに接続される。
【００４０】
さらに、その上から上ヨーク３５を装着する。上ヨーク３５の天井にはフェライト系永久磁石３６が配置されている。この永久磁石３６は中心電極組立体３７のフェライト２０に直流磁界を印加する。下ヨーク３２と上ヨーク３５は嵌合された後、はんだリフロー等の方法で電気的に接続されている。これにより、下ヨーク３２と上ヨーク３５とからなる金属ケースは、磁気回路を兼用する電気シールドケースとして機能する。こうして、図５に示すアイソレータ６１が得られる。図６は、図４に示したアイソレータ６１の電気等価回路図である。
【００４１】
図７は、このアイソレータ６１を組み込んだ携帯電話６８のＲＦ部分の電気回路ブロック図である。送信信号は送信側電力増幅器１３２で増幅された後、アイソレータ６１およびアンテナ共用器１２３を経てアンテナ１２２に送られる。そして、送信信号がアイソレータ６１を通過するとき、その一部が送信信号の電力レベルを検出するための電力検出信号としてコンデンサＣを介して分岐される。このときの電力検出信号の強さは、コンデンサＣの静電容量で決定される。
【００４２】
電力検出信号はコンデンサＣおよび位相調整用線路電極４３を経て、電力検出外部端子５４から検波回路１４０に送られる。位相調整用線路電極４３はその線路長で電力検出信号の位相を決定する。検波回路１４０は電力検出信号に基づき、送信側電力増幅器１３２に制御信号を送り、出力電力を一定化する。アイソレータ６１は、コンデンサＣと位相調整用線路電極４３を内蔵しているので、全体として小型化が可能となる。また、図８に示した従来のアイソレータ１３１のように、方向性結合器１４１との整合を考慮しなくてもよい。
【００４３】
なお、中心電極２１〜２３はフェライト２０の内部に配設されていてもよい。また、コンデンサ電極４２や位相調整用線路電極４３は、誘電体セラミック基板４１の入力側中心電極２１とは反対側の表面に形成してもよい。
【００４４】
［他の実施形態］
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、位相調整用線路電極５，４３は必ずしも設ける必要はない。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、導体幅が比較的細いストリップ線路を使用しないため、挿入損失が低くなる。信号線路電極とコンデンサ電極が対向することによって発生する静電容量やコンデンサ電極とアイソレータの入力側中心電極が対向することによって発生する静電容量で結合度を決めるため、小型化や低背化が可能となる。さらに、方向性結合器を用いる必要がないので、５０Ωの終端抵抗も必要ない。この結果、簡素でかつ小型化や低背化に適した高周波部品やアイソレータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高周波部品の一実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１に示した高周波部品の外観斜視図。
【図３】図１に示した高周波部品を組み込んだ通信装置の一例を示す電気ブロック図。
【図４】本発明に係るアイソレータの一実施形態を示す分解斜視図。
【図５】図４に示したアイソレータの外観斜視図。
【図６】図４に示したアイソレータの電気等価回路図。
【図７】図４に示したアイソレータを組み込んだ通信装置の一例を示す電気ブロック図。
【図８】従来の通信装置を示す電気ブロック図。
【符号の説明】
１…高周波部品
２ａ〜２ｅ…セラミックシート
３…信号線路電極
４…コンデンサ電極
５…位相調整用線路電極
１０…積層体
１１…入力外部端子（第１外部端子）
１２…出力外部端子（第２外部端子）
１３…電力検出外部端子（第３外部端子）
２０…フェライト
２１〜２３…中心電極
３６…永久磁石
３７…中心電極組立体
４１…誘電体セラミック基板
４２…コンデンサ電極
４３…位相調整用線路電極
５１…入力外部端子
５２…出力外部端子
５４…電力検出外部端子（第３外部端子）
６１…アイソレータ
【図１】
2004336472.tif 000003
【図２】
2004336472.tif 000004
【図３】
2004336472.tif 000005
【図４】
2004336472.tif 000006
【図５】
2004336472.tif 000007
【図６】
2004336472.tif 000008
【図７】
2004336472.tif 000009
【図８】
2004336472.tif 000010