(57)【要約】【課題】薄型化することで小型化された集中常数型非可逆回路素子及びそれを用いた通信機装置の提供。【解決手段】ヨーク本体の内部に、磁性体５と、磁性体５上に個々に絶縁されて配置される複数本の線路導体と、磁性体５の周囲に配置されて上記線路導体に接続される複数のコンデンサ部と、磁性体５にバイアス磁界を印加するための磁石部材４とが備えられ、外形サイズが３．５ｍｍ角以下であり、かつ厚さが１．６ｍｍ以下の非可逆回路素子であり、磁石部材４と磁性体５を平面視したとき、磁石部材４は磁性体５の少なくとも一方向より０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下はみ出したオーバーハング部ｏｈを有する大きさとされた集中常数型非可逆回路素子。【選択図】        図３
2004320543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーク本体の内部に、磁性体と、該磁性体上に個々に絶縁されて配置される複数本の線路導体と、前記磁性体の周囲に配置されて前記線路導体に接続される複数のコンデンサ部と、前記磁性体にバイアス磁界を印加するための磁石部材とが備えられ、外形サイズが３．５ｍｍ角以下であり、かつ厚さが１．６ｍｍ以下の非可逆回路素子であり、
前記磁石部材と前記磁性体を平面視したとき、前記磁石部材は前記磁性体の少なくとも一方向より０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下はみ出したオーバーハング部を有する大きさとされたことを特徴とする集中常数型非可逆回路素子。
【請求項２】
前記非可逆回路素子は、外形サイズが３．０ｍｍ角以下であり、かつ厚さが１．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の集中常数型非可逆回路素子。
【請求項３】
前記磁石部材のオーバーハング部は、０．１５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の集中常数型非可逆回路素子。
【請求項４】
前記磁石部材と前記磁性体を平面視したとき、前記磁石部材の周縁のうち前記オーバーハング部に含まれる部分が前記周縁全周の２５％以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の集中常数型非可逆回路素子。
【請求項５】
使用中心周波数が１ＧＨｚ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の集中常数型非可逆回路素子。
【請求項６】
前記複数本の線路導体のうち少なくとも入出力端に接続される２本の線路導体にはスリットが形成されていないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の集中常数型非可逆回路素子。
【請求項７】
前記複数本の線路導体のうち少なくとも入出力端に接続される２本の線路導体の前記磁性体上の長さは、前記磁性体上で前記線路導体が配置された部分の直線距離に対してそれぞれ５％以上長くされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の集中常数型非可逆回路素子。
【請求項８】
前記請求項１乃至７のいずれかに記載の集中常数型非可逆回路素子を備えた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、携帯電話等の通信機装置に使用されるアイソレータ、サーキュレータ等の集中常数型非可逆回路素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の一般的な集中定数型アイソレータ（集中定数型非可逆回路素子）の構成を示す断面図である（特許文献１、２参照）。図９に示すアイソレータ２００は、ヨークを兼ねる上ケース２０５と下ケース２０６の間に、永久磁石２０７と、磁性組立体２０８と、３つのコンデンサと終端抵抗を備えた基板２０９とを介在させて構成されている。
この例の磁性組立体２０８は、ガーネットからなる磁性体基板２１０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２１１と、この共通電極２１１から放射状に３方向に延出形成されて磁性体基板２１０の表面側に巻き掛けられた第１〜第３の中心導体２２１、２２２、２２３とから構成されている。
【０００３】
第１〜第３の中心導体２２１〜２２３は互いに磁性体基板２１０に沿って折り曲げられ、磁性体基板２１０の表面側において互いに所定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、上記の中心導体どうしは絶縁シートにより磁性体基板２１０の表面側において個々に絶縁されている。
また、第１〜第３の中心導体２２１〜２２３の先端部側は磁性体基板２１０の側方に突出するように配置されて第１〜第３のポート部とされており、これら第１〜第３のポート部にそれぞれ整合用のコンデンサが接続され、ポート部の１つに先のコンデンサを介して終端抵抗が接続されている。
図９のアイソレータ２００においては上下のケース２０５、２０６は永久磁石２０７とともに磁気回路を構成し、上記磁性体基板２１０に永久磁石２０７でバイアス磁界を印加できるようになっている。
この種のアイソレータは、通信機装置、例えば携帯電話等の携帯用電子機器に備えられるものであるが、近年の携帯用電子機器の小型化に伴い、全体として４〜５ｍｍ角の大きさに形成されるようになってきている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−１０７２０３号公報
【特許文献２】
特開平９−４６１０４号公報
【０００５】
ところで、永久磁石２０７から発生するバイアス磁界は、エッジ付近で強く、中心付近では安定しているので、この中心付近から発生する磁界を磁性体基板２１０に作用させることで、安定したバイアス磁界をかけるのが従来の技術常識であった。そのため従来のアイソレータでは磁性体基板２１０に対して永久磁石２０７を充分大きくする必要があるとされているが、小型化によりアイソレータのサイズは大きくできないため、永久磁石のサイズに制限があった。例えば、アイソレータ２００のサイズが４ｍｍ角の場合、１．５ｍｍ角の磁性体基板２１０に対して２．６〜３．５ｍｍ角の永久磁石２０７を使用し、この永久磁石２０７のオーバーハング部ｏｈが磁性体基板２１０の両方向からそれぞれ５ｍｍ以上になるようにしていた。ここでオーバーハング部とは、永久磁石２０７と磁性体基板２１０を一方向（例えば、下ケース側）から見たときの投影図（言い換えれば平面視したとき）において、永久磁石２０７の投影面形状が磁性体基板２１０の投影面形状より大きい部分、すなわち、はみ出した部分のことをいう。
【０００６】
一方、磁性体基板２１０を小さくすると、中心導体の磁性体基板上の長さが短くなり、インダクタンスが小さくなってしまう。集中常数型のアイソレータでは、中心導体のインダクタンスと整合容量で中心周波数を決めているため、磁性体基板２１０が小さくなるとインダクタンスが小さくなり、使用周波数が高くなってしまう。あるいは小さいインダクタンスで目的とする周波数に合わせるために、整合容量を大きくすると、コンデンサの占有面積が大きくなり小型化できなくなってしまう。
また、従来の永久磁石２０７の厚みは０．８ｍｍ程度と厚いものであり、磁性体基板２１０の厚み０．４ｍｍ、上下のケース２０５、２０６の厚み０．２５ｍｍ、永久磁石と磁性体基板間の距離０．２５ｍｍを合わせると１．６５ｍｍ程度となり、さらに半田層等もあることから、アイソレータの厚みは１．６５ｍｍを超えてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところでアイソレータを薄型化（１．６ｍｍ以下）することでさらに小型化（３．５ｍｍ角以下）を実現しようとすると、外形では外周のケース部分を除くと３．３ｍｍ角となり（即ち、永久磁石のサイズは約３．３ｍｍ角）、更に、磁性体基板２１０は永久磁石２０７より１ｍｍ小さくする必要があることから、最大でも２．３ｍｍ角または直径２．３ｍｍ程度にしかできない。ところが０．８ＧＨｚ〜０．９ＧＨｚ程度の比較的低周波で使用する通信機装置に備える場合、入出力用のポート部に接続される中心導体のインダクタンスを得るためには、スリット付き直線状タイプの中心導体では、磁性体基板上の長さが３ｍｍ以上必要になり、アイソレータを小型化するのが困難であった。
また、１．４ＧＨｚ〜１．９ＧＨｚ程度で使用されるアイソレータの小型化（３．０ｍｍ角以下）を薄型化（１．６ｍｍ以下）で実現しようする場合においても、磁性体基板２１０は最大でも１．８ｍｍ角または直径１．８ｍｍ程度にしかできない。しかし上記の周波数範囲で使用する通信機装置に備える場合、入出力用のポート部に接続される中心導体のインダクタンスを得るためには、スリット付き直線状タイプの中心導体では、磁性体基板上の長さが２．５ｍｍ以上必要になり、小型のアイソレータを実現できない。また、小さいインダクタンスで目的とする周波数に合わせるためには、整合容量を大きくしなければならず、小型化できない。
【０００８】
本発明は以上の背景に基づいてなされたもので、薄型化することで小型化された集中常数型非可逆回路素子及びそれを用いた通信機装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討および研究を重ねた結果、集中常数型非可逆回路素子において磁石部材の厚みが薄くなると磁石部材のオーバーハング量の依存性が顕著になることを究明し、本発明を完成した。
即ち、本発明の集中常数型非可逆回路素子は、上記課題を解決するために、ヨーク本体の内部に、磁性体と、該磁性体上に個々に絶縁されて配置される複数本の線路導体と、上記磁性体の周囲に配置されて上記線路導体に接続される複数のコンデンサ部と、上記磁性体にバイアス磁界を印加するための磁石部材とが備えられ、外形サイズが３．５ｍｍ角以下であり、かつ厚さが１．６ｍｍ以下の非可逆回路素子であり、
上記磁石部材と上記磁性体を平面視したとき、上記磁石部材は上記磁性体の少なくとも一方向より０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下はみ出したオーバーハング部を有する大きさとされたことを特徴とする。
【００１０】
本発明においてオーバーハング部とは、上記磁石部材と上記磁性体を一方向から見たときの投影図（言い換えれば平面視したとき）において、磁石部材の投影面形状が磁性体の投影面形状より大きい部分、すなわち、はみ出した部分のことをいう。
【００１１】
本発明の集中常数型非可逆回路素子では上記磁石部材のオーバーハング部を０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下の範囲と小さくしても、該磁石部材の厚さによっては上記非可逆回路素子としての特性を良好にでき、例えば、磁石部材の厚さを薄くすることによって、上記帯域外減衰量やアイソレーション特性は良好に維持したまま、低挿入損失とすることができる。また、このようにオーバーハング部の大きさが小さくできるので、この非可逆回路素子の外形が小さくなったときに磁石部材が小さくなっても磁性体を比較的大きくできるので、線路導体の磁性体上の長さが長くなり、インダクタンスを大きくでき、これによって整合容量を小さくでき、小型化に有利である。
従って本発明によれば、オーバーハング量が小さいものでも、厚みが薄い磁石部材を使用することで、非可逆回路素子全体の厚みを薄くでき、外形サイズが３．５ｍｍ角以下で、かつ厚さが１．６ｍｍ以下の小型で、低損失の集中常数型非可逆回路素子を実現できる。
【００１２】
また、本発明の集中常数型非可逆回路素子は、外形サイズが３．０ｍｍ角以下であり、かつ厚さが１．５ｍｍ以下のものであってもよい。
また、本発明の集中常数型非可逆回路素子においては、上記磁石部材のオーバーハング部が０．１５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下のものであってもよい。
また、本発明の集中常数型非可逆回路素子においては、上記磁石部材と上記磁性体を平面視したとき、上記磁石部材の周縁のうち上記オーバーハング部に含まれる部分が上記周縁全周の２５％以上であってもよい。
【００１３】
また、本発明の集中常数型非可逆回路素子は、使用中心周波数が１ＧＨｚ以下のものであってもよい。
使用中心周波数が１ＧＨｚ以下の集中常数型非可逆回路素子の場合、大きいインダクタンスが必要になるが、本発明によればオーバーハング部の大きさが小さくできるので、この非可逆回路素子の外形が小さくなったときに磁石部材が小さくなっても磁性体を比較的大きくできるので、線路導体の磁性体上の長さが長くなり、インダクタンスを大きくできるので、使用周波数が低い小型の集中常数型非可逆回路素子の実現に有利である。
【００１４】
また、本発明の集中常数型非可逆回路素子においては、上記複数本の線路導体のうち少なくとも入出力端に接続される２本の線路導体にはスリットが形成されていないものであってもよい。
上記複数本の線路導体のうち少なくとも上記の２本の線路導体に、スリットが形成されていないと、スリットを形成して分割導体とする場合に比べてインダクタンスを大きくできるので、大きいインダクタンスが必要とされる小型で周波数が低い集中常数型非可逆回路素子の製造に有利で、特に、１ＧＨｚ以下の低周波の集中常数型非可逆回路素子において少なくとも上記の２本の線路導体にスリットを設けないようにすることで、さらにインダクタンスを大きくできるので好ましい。
【００１５】
また、本発明の集中常数型非可逆回路素子においては、上記複数本の線路導体のうち少なくとも入出力端に接続される２本の線路導体の上記磁性体上の長さは、上記磁性体上で上記線路導体が配置された部分の直線距離に対してそれぞれ５％以上長くされたものであってもよい。
上記線路導体の上記磁性体上の長さが、上記磁性体上で該線路導体が配置された部分の直線距離に対してそれぞれ５％以上長くされていると、上記線路導体の上記磁性体上の長さを長くでき、インダクタンスを大きくでき、小型で周波数が低い集中常数型非可逆回路素子の製造に有利である。
上記線路導体の上記磁性体上の長さを長くする方法としては、例えば、上記線路導体の上記磁性体上に配置される部分の形状を平面視略く字状、ジグザグ状、波状等のように屈曲部を有する形状にすることにより可能である。
【００１６】
また、本発明の通信機装置は、上記課題を解決するために、上記のいずれかに記載の本発明の集中常数型非可逆回路素子を備えたことを特徴とする。
かかる通信機装置によれば、通信機装置に占める集中常数型非可逆回路素子の大きさを小さくすることができ、通信機装置全体の小型化に寄与することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
（集中常数型非可逆回路素子の実施の形態）
図１〜図４は本発明に係る集中常数型非可逆回路素子をアイソレータとして適用した実施の形態を示すものである。
この実施形態のアイソレータ１は、上ヨーク２と下ヨーク３とで構成される磁気閉回路内に、磁石部材４と磁性体基板（磁性体）５と線路導体１０６、１０７、１０８とこれら線路導体１０６、１０７、１０８を接続した共通電極１１０と磁性体基板５の周囲に配置されたコンデンサ基板（コンデンサ部）１２、１１１ａ、１１１ｂと終端抵抗１３とを備えて構成されている。
このアイソレータ１は、全体形状は略直方体状のものであり、外形サイズが３．５ｍｍ角以下であり、かつ厚さが１．６ｍｍ以下のものである。
このアイソレータ１は、使用中心周波数が１ＧＨｚ以下のものである。
【００１８】
上記上ヨーク２と下ヨーク３は軟鉄などの強磁性体からなり、四角形状の箱型に形成されることで、ケースを兼ねている。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。また、側面コ字型の上ヨーク２は側面コ字型の下ヨーク３に嵌め込み自在の大きさとされており、上ヨーク２と下ヨーク３の互いの開口部分を嵌め合わせることで両者を一体（ヨーク本体）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２、３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。
【００１９】
上記の如く嵌め合わされた下ヨーク３と上ヨーク２が囲む空間には、換言すると下ヨーク３と上ヨーク２からなる閉磁気回路内には、先の磁性体基板５と３本の線路導体１０６、１０７、１０８とこれら線路導体１０６、１０７、１０８を接続した共通電極１１０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。
磁性体基板５は、フェライト等の強磁性体からなり、図３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、磁性体基板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。なお、図３中、Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ対向する傾斜辺５ｄ、５ｄ間の直線距離）である。
【００２０】
また、この磁性体基板５においては、その横方向、即ち長手方向の幅と、その縦方向、即ち長手方向に直交する方向の幅との比、即ち縦横比が２５％（１：４）以上、８０％（４：５）以下の範囲、即ち平面視横長であることが好ましい。なお、ここで、図３に示すものは平面視横長の磁性体基板５であるが、図３を９０゜回転させた横方向から見ると、磁性体基板５は縦長形状となる。よって本発明では、磁性体基板５は横長形状でも縦長形状でも全く等価のものと考える。
【００２１】
先の３本の線路導体１０６、１０７、１０８と共通電極１１０は図４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１０６、１０７、１０８と共通電極１１０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１１０は、平面視先の磁性体基板５とほぼ相似形状の金属板からなる本体部１１０Ａから構成されている。即ち、本体部１１０Ａは、相対向する２つの長辺部１１０ａ、１１０ａと、これらの長辺部１１０ａ、１１０ａに直角向きの短辺部１１０ｂ、１１０ｂと、長辺部１１０ａ、１１０ａの両端部側に位置して各長辺部１１０ａに対して１５０°の角度で傾斜し、先の短辺部１１０ｂに対しては１３０°の傾斜角度で接続する４つの傾斜部１１０ｄとから構成される平面視略長方形とされている。
【００２２】
そして、先の共通電極１１０の４つのコーナ部の傾斜部１１０ｄのうち、一方の長辺部側の２つの傾斜部１１０ｄから第１の線路導体１０６と第２の線路導体１０７が延出形成されている。
まず、先の２つの傾斜部１１０ｄの一方から、第１の基部導体１０６ａと第１の中心導体１０６ｂと第１の先端部導体１０６ｃからなる第１の線路導体１０６が延出形成される一方、先の傾斜部１１０ｄの他方から、第２の基部導体１０７ａと第２の中心導体１０７ｂと第２の先端部導体１０７ｃとからなる第２の線路導体１０７が延出形成されている。
【００２３】
第１の中心導体１０６ｂ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１０６Ｄと、先端部導体側端部１０６Ｆと、これらの間の中央部１０６Ｅの３つの部分からなる。特に、第１の中心導体１０６ｂの中央部１０６Ｅの形状が平面視略く字状になっている。
第２の中心導体１０７ｂも第１の中心導体１０６ｂと同様の形状であり、基部導体側端部１０７Ｄと、先端部導体側端部１０７Ｆと、これらの間の平面視略く字状の中央部１０７Ｅの３つの部分からなる。
【００２４】
次に、第１の線路導体１０６の幅方向中央部には、スリット１１８が形成され、このスリット１１８を形成することにより中央部導体１０６ｂが２本の分割導体１０６ｂ１、１０６ｂ２に分割され、基部導体１０６ａも２本の分割導体１０６ａ１、１０６ａ２に分割されている。
第２の線路導体１０７の幅方向中央部にもスリット１１８と同様のスリット１１９が形成され、このスリット１１９を形成することにより中央部導体１０７ｂが２本の分割導体１０７ｂ１、１０７ｂ２に分割され、基部導体１０７ａも２本の分割導体１０７ａ１、１０７ａ２に分割されている。
【００２５】
スリット１１８、１１９の幅は、第１、第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂの基部導体側端部１０６Ｄ、１０７Ｄにおける幅よりも中央部１０６Ｅ、１０７Ｅ、先端部導体側端部１０６Ｆ、１０７Ｆにおける幅の方が大きく形成される。すなわち第１、第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂの交差部分のスリット１１８、１１９の幅が交差部分以外の同幅よりも広く形成されている。このようなスリット幅の大小関係とすることで、アイソレータの特性を損なうことなく、後述のパワーアンプ４５とのインピーダンスのマッチングを適切に設定することが可能となる。
また、第１の中心導体１０６ｂの分割導体１０６ｂ１、１０６ｂ２の幅は、第２の中心導体１０７ｂの分割導体１０７ｂ１、１０７ｂ２の幅より狭く形成されている。このようにすることで第１の中心導体１０６ｂが第２の中心導体１０７ｂよりも磁性体基板５に近接して巻付けられることによるパワーアンプ４５とのインピーダンスのマッチング不良を防止し、適切なインピーダンスのマッチングを取ることが可能となる。
【００２６】
一方、共通電極１１０の他方の長辺部１１０ａ側の中央部に第３の線路導体１０８が延設されている。この第３の線路導体１０８は共通電極１１０から突出形成された第３の基部導体１０８ａと第３の中心導体１０８ｂと第３の先端部導体１０８ｃとから構成されている。
第３の基部導体１０８ａは、共通電極１１０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１０８ａ１、１０８ａ２からなり、２本の分割導体１０８ａ１、１０８ａ２の間にはスリット１２０が形成されている。一方の分割導体１０８ａ２は他方の分割導体１０８ａ１より幅広に形成されている。
【００２７】
第３の中心導体１０８ｂは、上記分割導体１０８ａ１に接続する平面視略直線状の分割導体１０８ｂ１と、上記分割導体１０８ａ２に接続する平面視略直線状の分割導体１０８ｂ２とから構成されており、これら分割導体１０８ｂ１、１０８ｂ２の間にはスリット１２０が形成されている。また、一方の分割導体１０８ｂ２は他方の分割導体１０８ｂ１より幅広に形成されている。
更に、これらの分割導体１０８ｂ１、１０８ｂ２の先端側はＬ字型の第３の先端部導体１０８ｃに一体化されている。
この第３の先端部導体１０８ｃは、上記分割導体１０８ｂ１、１０８ｂ２を一体化して上記分割導体１０８ａ１、１０８ａ２と同じ方向に向けて延出形成された接続部１０８ｃ１とこの接続部１０８ｃ１に対してほぼ直角方向に延出形成された接続部１０８ｃ２とから構成されている。
【００２８】
上記の如く構成された電極部１６は、その共通電極１１０の本体部１１０Ａを磁性体基板５の裏面側（一面側）に添わせ、第１の線路導体１０６と第２の線路導体１０７と第３の線路導体１０８とを磁性体基板５の表面側（他面側）に折り曲げて（巻き付けて）磁性体基板５に装着され、磁性体基板５とともに磁性組立体１５を構成している。
【００２９】
第１と第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂは上記構成とされているので、上記のように磁性体基板５の表面（他面）に沿って添わせると、該磁性体基板５の表面上で第１と第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂが交差している。図１には、中央部１０６Ｅ、１０７Ｅが重複している場合を図示した。
また、第１と第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂは、上記のように平面視波形あるいはジクザグ状の形状とされることにより、磁性体基板５の表面（他面）に沿って添わせると各中心導体の磁性体基板上の長さは、磁性体基板５上で中心導体が配置された部分の直線距離（言い換えれば磁性体基板５の対向する傾斜辺５ｄ、５ｄ間の直線距離Ｌ１又はＬ２）に対して５％以上長くすることが可能であり、第１と第２の線路導体の磁性体基板上の長さを長くでき、インダクタンスを大きくでき、小型で周波数が低いアイソレータの製造に有利である。
【００３０】
本実施形態で第１と第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂの交差部３５ａの両中心導体の重複部分の長さとは、図１に示すように中央部１０６Ｅの一方の分割導体１０６ｂ１と中央部１０７Ｅの一方の分割導体１０７ｂ１の重複部分の長さＬ７あるいは中央部１０６Ｅの他方の分割導体１０６ｂ２と中央部１０７Ｅの他方の分割導体１０７ｂ２の重複部分の長さＬ８である。その場合、両分割導体の重複部分の長さＬ７、Ｌ８は、それぞれ磁性体基板５の表面（他面）に重なる中心導体部分の長さＬ４の１０％以上とすることが、第１と第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂの重複部分で確保される容量値が大きくなるので、その分、各線路導体に接続するコンデンサの容量値を小さくでき、同じインダクタンスを確保するならば用いるコンデンサの占有面積を小さくできる点で好ましく、より好ましくはＬ４の２０％以上である。
【００３１】
分割導体１０６ｂ１と分割導体１０７ｂ１の重複部分は平行である部分（平行部３６ａ）以外に非平行部分を有しており、また、分割導体１０６ｂ２と分割導体１０７ｂ２の重複部分も平行である部分（平行部３６ｂ）以外に非平行部分を有している。平行部３６ａの長さは、分割導体の重複部分の長さＬ７の２０％程度〜１００％程度であることが好ましく、平行部３６ｂの長さは、分割導体の重複部分の長さＬ８の２０％程度〜１００％程度であることが好ましい。
【００３２】
平行部３６ａの長さが分割導体の重複部分の長さＬ７の２０％未満であると（Ｌ７と平行部３６ａの長さの比が２０％未満であると）、挿入損失が増大し、好ましくない。また、平行部３６ｂの長さが分割導体の重複部分の長さＬ８の２０％未満であると（Ｌ８と平行部３６ｂの長さの比が２０％未満であると）、挿入損失が増大し、好ましくない。
【００３３】
本実施形態での第１と第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂの交差部３５ａの両中心導体の重複部分の交差角度とは、中央部１０６Ｅの一方の分割導体１０６ｂ１と中央部１０７Ｅの一方の分割導体１０７ｂ１の重複部分の交差角度あるいは中央部１０６Ｅの他方の分割導体１０６ｂ２と中央部１０７Ｅの他方の分割導体１０７ｂ２の重複部分の交差角度であり、その場合の交差角度は３０度以下であることが好ましく、さらに好ましくは１５度以下である。本実施形態のように両分割導体の重複部分が平行部３６ａを有している場合、この平行部３６ａでの両分割導体の交差角度は０度あるいは略０度であり、非平行部での両分割導体の交差角度は３０度以下であることが好ましい。非平行部での両分割導体の交差角度が３０度よりも大きくなると、挿入損失が増大し好ましくない。
【００３４】
なお、図１では略したが、図２に示すように磁性体基板５と第１の線路導体１０６と第２の線路導体１０７と第３の線路導体１０８との間には各々に絶縁シートＺが介在されて各線路導体１０６、１０７、１０８は個々に電気的に絶縁されている。
【００３５】
次に、磁性組立体１５は下ヨーク３の底部中央側に配置され、下ヨーク３の底部側の磁性組立体１５の一方の側にコンデンサ基板１２、他方の側にコンデンサ基板１１１ａ、１１１ｂが収納され、コンデンサ基板１２の一側部側には終端抵抗１３が収納されている。
そして、先の第１の線路導体１０６の先端部導体１０６ｃを先のコンデンサ基板１１１ａに形成されている電極部に電気的に接続し、先の第２の線路導体１０７の先端部導体１０７ｃを先のコンデンサ基板１１１ｂに形成されている電極部に電気的に接続し、先の第３の中心導体１０８の先端部導体１０８ｃをコンデンサ基板１２と終端抵抗１３に電気的に接続して磁性組立体１５にコンデンサ基板１１１ａ、１１１ｂ、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。
【００３６】
上記先端部導体１０７ｃの部分が接続されたコンデンサ基板１１１ｂの端部側にアイソレータ１としての第１ポートＰ１が形成され、先端部導体１０６ｃの部分が接続されたコンデンサ基板１１１ａの端部側にアイソレータ１としての第２ポートＰ２が形成され、先端部導体１０８ｃ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。
【００３７】
また、下ヨーク３と上ヨーク２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いるので、磁性組立体１５よりも上ヨーク２側の空間部分には、図２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２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。
【００３８】
そして、先の収納凹部３１ｂに、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３１ａで先のコンデンサ基板１１１ａ、１１１ｂ、１２とこれらに接続されている第１の先端部導体１０６ｃ、１０７ｃ、並びに、終端抵抗１３とこれに接続されている先端部導体１０８ｃの先端部を下ヨーク３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３の底面側に押さえ付けた状態でヨーク２、３の間に収納されている。
【００３９】
磁石部材４は、磁性体基板５にバイアス磁界を印加するためのものであり、図３に示すように平面視矩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４ａ、４ａと、これらの長辺４ａ、４ａに直角向きの短辺４ｂ、４ｂとから構成される平面視横長の長方形板状とされている。
この磁石部材４の大きさは磁性体基板５より大きくされている。より詳細には、上下のヨーク２、３内に配置された磁石部材４と磁性体基板５を一方向（下ケース側）から見たときの投影図（言い換えれば平面視したとき）において、磁石部材４は磁性体基板５の少なくとも一方向よりはみ出したオーバーハング部ｏｈを有する大きさとされており、図３は磁石部材４が磁性体基板５上下及び左右の４つの方向よりそれぞれはみ出したオーバーハング部ｏｈを有する場合について図示したものである。なお、磁石部材４は、磁性体基板５の上下及び左右の４つの方向のうち少なくとも一方向よりはみ出した部分を有する大きさであればよい。
【００４０】
オーバーハング部ｏｈは、０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下の大きさとされており、好ましくは０．１５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下である。
オーバーハング部ｏｈが０．４５ｍｍを超えると、磁石部材４の厚さを薄くしても挿入損失が大きく、０．１ｍｍ未満であると、磁石部材４からのバイアス磁界のうち磁性体基板５を通るものが少なく、挿入損失が大きくなってしまう。
オーバーハング部ｏｈの大きさを０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下の範囲とする場合の磁石部材４の厚みは、０．５ｍｍ以上〜０．７ｍｍ以下とされることが挿入損失を小さくできる点で好ましく、より好ましくは０．５５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下とされることが挿入損失をさらに小さくできる点で好ましい。
【００４１】
また、磁石部材４の周縁のうちオーバーハング部ｏｈに含まれる部分が上記周縁全周の２５％以上であってもよく、図３は磁石部材４の周縁のうちオーバーハングｏｈに含まれる部分が１００％である場合について図示したものである。
【００４２】
図１〜図４に示す本実施の形態のアイソレータ１は、上記のようにして第１の線路導体１０６と第２の線路導体１０７がいずれも磁性体基板５の表面側に折り畳まれたので、入力側の線路導体から磁性体基板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。
【００４３】
本実施形態のアイソレータ１によれば、磁石部材４のオーバーハング部ｏｈが０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下の範囲と小さいものであっても、この磁石部材４の厚さを薄くすることで、アイソレータ全体の厚みを薄くでき、外形サイズが３．５ｍｍ角以下で、かつ厚さが１．６ｍｍ以下と小型化でき、また、帯域外減衰量やアイソレーション特性を良好に維持したまま、挿入損失を低減できる。
なお、上記実施形態においては、入出力端に接続される第１と第２の線路導体１０６、１０７にはそれぞれスリットが形成されている場合について説明したが、第１と第２の線路導体１０６、１０７はスリットが形成されていないものであってもよい。
上記の第１と第２の線路導体がスリットが形成されていないものであれば、スリットを形成して分割導体とする場合に比べてインダクタンスを大きくできるので、大きいインダクタンスが必要とされる小型で、１ＧＨｚ以下の低周波のアイソレータの製造に有利である。
【００４４】
なお、上記の実施形態においては磁石部材４と磁性体基板５はそれぞれ平面視横長の略長方形板状である場合について説明したが、ヨーク本体の内部に磁石部材と磁性体を収納したときに、上記磁石部材は上記磁性体の少なくとも一方向より０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下はみ出したオーバーハング部を有する大きさであればよく、例えば、磁石部材と磁性体は、平面視矩形又は多角形状又は円形状であってもよく、また、縦長であっても横長であってもく、また、これら磁石部材と磁性体は同じ形状であっても、異なる形状であってもよい。
【００４５】
なお、上記の実施形態においては使用中心周波数が１ＧＨｚ以下のアイソレータの場合について説明したが、使用中心周波数が１．４４〜１．９ＧＨｚのアイソレータに適用することもでき、その場合、磁石部材４のオーバーハング部ｏｈを０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下の範囲と小さくし、しかも磁石部材４の厚さを薄くすることによって、外形サイズが３．０ｍｍ角以下で、しかも厚さが１．５ｍｍ以下のアイソレータとすることもできる。
【００４６】
図５Ａは、先の実施の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。
先の構成のアイソレータ１は図５Ａ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。
【００４７】
図５Ｂは図１から図４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５Ｂ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５Ａ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。
【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、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
（実験例１）
磁石部材４のオーバーハング部ｏｈを０．０５ｍｍ〜０．６５ｍｍの範囲で変更した以外は図１乃至図４に示したものと同様の各種のアイソレータを作製し、第１ポートＰ１から第２ポートＰ２へ（入力から出力へ）信号を流した場合の磁石厚さ（磁石部材の厚さ）と挿入損失との関係、磁石厚さとアイソレーションとの関係、帯域外減衰量３ｆｏとの関係をそれぞれ調べた。その結果を下記表１〜表３及び図６〜図８に示す。
【００４９】
ここで作製したアイソレータの使用中心周波数は１．８８ＧＨｚとした。
第１の線路導体１０６としては、スリット幅３３０μｍ、実質的な線路幅５９０μｍ（各分割導体の幅１３０μｍ）、厚さ４０μｍの銅箔を用い、また、第２の線路導体１０７としては、スリット幅３００μｍ、実質的な線路幅５００μｍ（各分割導体の幅１００μｍ）、厚さ４０μｍの銅箔を用い、第３の線路導体１０８としては、スリット幅１２００μｍ、実質的な線路幅１５００μｍ（分割導体１０８ｂ１の幅１００μｍ、分割導体１０８ｂ２の幅２００μｍ）、厚さ４０μｍの銅箔を用い、また、共通電極１１０は縦約２０００μｍ、横幅約３５５０μｍ、厚さ４０μｍの銅箔を用いた。
【００５０】
また、平面視略く字状の中央部１０６Ｅの分割導体１０６ｂ１と、平面視略く字状の中央部１０７Ｅの分割導体１０７ｂ１の重複部分の長さＬ７は、磁性体基板５の表面（他面）に重なる中心導体部分の長さＬ４の２８％、また、平行部３６ａの長さは分割導体の重複部分の長さＬ７の４６％とした。また、平面視略く字状の中央部１０６Ｅの分割導体１０６ｂ２と平面視略く字状の中央部１０７Ｅの分割導体１０７ｂ２の重複部分の長さＬ８は磁性体基板５の表面（他面）に重なる中心導体部分の長さＬ４の２８％、平行部３６ｂの長さは分割導体の重複部分の長さＬ８の２３％とした。また、磁性体基板５としては、縦約１．５ｍｍ、横幅約２．４ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍの図１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）からなるものを用いた。
【００５１】
また、第１の先端導体１０６ｃが接続されたコンデンサ基板１１１ａの電極の容量Ｃ１を１３．０ｐＦ、第２の先端導体１０７ｃが接続されたコンデンサ基板１１１ｂの電極の容量Ｃ２を１３．２ｐＦ、第３の先端導体１０８ｃが接続されたコンデンサ基板１２の容量Ｃ３を１８．０ｐＦ、第３の先端導体１０８ｃが接続された終端抵抗１３の抵抗Ｒを３９Ωとした。
また、磁石部材（永久磁石４）の横幅は３．０ｍｍと一定とし、縦の長さは１．６ｍｍ〜２．８ｍｍに変更した。
また、上下のヨーク２、３内に配置された磁石部材４と磁性体基板５を平面視したときに、磁石部材４は磁性体基板５の上下方向にそれぞれ同じ大きさだけはみ出すような大きさ及び配置とされ、このはみ出し部分がオーバーハング部ｏｈであり、０．０５ｍｍ〜０．６５ｍｍの範囲で変更した。また、磁石部材４の磁性体基板５の左右方向のオーバーハング部ｏｈの大きさは、それぞれ０．３ｍｍと一定とした。
【００５２】
【表１】
2004320543.tif 000003
【００５３】
【表２】
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【００５４】
【表３】
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【００５５】
表ｌ及び図６に示した結果から磁石部材のオーバーハング部が大きいもの（ｏｈ＝０．５５ｍｍ、０．６５ｍｍのもの）は、磁石部材の厚みが薄くなる（例えば、厚さが０．５７５ｍｍ以下になる）と挿入損失が大きくなっていることがわかる。それは、磁石部材の厚さが薄いところではバイアス磁界が不足しているため挿入損失が大きいと考えられる。また、オーバーハング部が小さいもの（ｏｈ＝０．０５ｍｍのもの）は、磁石部材の厚みが薄くなる（例えば、厚さが０．６ｍｍ以下になる）と挿入損失が大きくなっていることがわかる。それは、オーバーハング部が小さすぎると、磁性体基板を通るバイアス磁界が少なくなるためであると考えられる。
【００５６】
磁石部材のオーバーハング部が０．１５ｍｍ〜０．４５ｍｍのものは、磁石部材の厚さが薄い方が発生するバイアス磁界が弱いことになるが、挿入損失は小さいことがわかる。それは磁石部材の厚さが薄いところで磁性体基板を通るバイアス磁界が十分足りているため、厚みを厚くしていくと損失が大きくなってしまうと考えられる。また、図示していないがｏｈ＝０．１ｍｍの場合も磁石部材の厚さが薄い方が挿入損失を小さくできることを確認した。
また、０．４１５ｄＢ以下の挿入損失にするのに、オーバーハングが大きいもの（ｏｈ＝０．６５ｍｍ）は、磁石厚さを０．６５ｍｍ必要であるが、ｏｈ＝０．１５ｍｍ〜０．４５ｍｍものは、磁石厚さが０．６２５ｍｍ以下で済み、特に、ｏｈ＝０．２５ｍｍ〜０．４５ｍｍものは、磁石厚さが０．６ｍｍ以下で済む。また、ｏｈ＝０．１５ｍｍものは、磁石厚さが０．５５ｍｍのとき、挿入損失は０．４００ｄＢとなっている。
【００５７】
このことから磁石部材のオーバーハング量が小さいものでも、厚みが薄いものを使用すれば、小型で、低損失のアイソレータを実現できることがわかる。
表２〜３及び図７〜図８に示した結果からアイソレーションや帯域外減衰量についてはオーバーハング部の大きさにかかわらず同様の特性を示している。
これらのことから磁石部材のオーバーハング量が小さくても低損失のアイソレータを実現できるので、磁性体を比較的大きくすることができ、インダクタンスを大きくでき、整合容量を小さくでき、小型化に有利であり、挿入損失等のアイソレータとしての特性を落とすことなく、アイソレータ全体の厚さを２割薄くすることが可能であることがわかる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、オーバーハング量が小さいものでも、厚みが薄い磁石部材を使用することで、非可逆回路素子全体の厚みを薄くでき、小型で、低損失の集中常数型非可逆回路素子を実現できる。
また、本発明の通信機装置によれば、通信機装置に占める集中常数型非可逆回路素子の大きさを小さくすることができ、通信機装置全体の小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明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。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る同アイソレータの断面図。
【図３】図３は本発明に係るアイソレータに用いられる磁石部材と磁性体基板の一例を示す平面図。
【図４】図４は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５】図５Ａ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、図５Ｂはアイソレータの動作原理を示す図。
【図６】磁石部材のオーバーハング部の大きさを変更したときの磁石厚さと挿入損失の関係を示す図。
【図７】磁石部材のオーバーハング部の大きさを変更したときの磁石厚さとアイソレーションの関係を示す図。
【図８】磁石部材のオーバーハング部の大きさを変更したときの磁石厚さと帯域外減衰量の関係を示す図。
【図９】図９は従来のアイソレータの構成を示す断面図。
【符号の説明】
１…アイソレータ（集中常数型非可逆回路素子）、２…上ヨーク、３…下ヨーク、４…磁石部材、５…磁性体基板（磁性体）、１０６…第１の線路導体（線路導体）、１０６ｂ…第１の中心導体、１０７…第２の線路導体（線路導体）、１０７ｂ…第２の中心導体、１０８…第３の線路導体（線路導体）、１０８ｂ…第３の中心導体、１１０…共通電極、１２，１１１ａ，１１１ｂ…コンデンサ基板（コンデンサ部）、１３…終端抵抗、１５…磁性組立体、１６…電極部、ｏｈ…オーバーハング部、Ｐ１…第１ポート、Ｐ２…第２ポート、Ｐ３…第３ポート。
【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】
2004320543.tif 000012
【図８】
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【図９】
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