(57)【要約】    【課題】基本的な構造を有する非可逆回路素子をそのまま用いて、広帯域化を実現しえるコストの安価な非可逆回路モジュールを提供する。    【解決手段】非可逆回路モジュールは、非可逆回路素子１と、回路基板９とを含む。非可逆回路素子１は、磁気回転子６と、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、永久磁石８とを含む。磁気回転子６は、軟磁性基体６０と、複数の中心導体６４〜６６とを含む。複数の中心導体６４〜６６は、軟磁性基体６０に組み合わされ、コンデンサＣ１〜Ｃ３が接続される。永久磁石８は、磁気回転子６に直流磁界を印加する。回路基板９は、モジュール端子９１〜９３と、ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２とを含む。回路基板９の一面上には、非可逆回路素子１が搭載される。非可逆回路素子１の端子部１７、２０は、ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２を介してモジュール端子９１、９２に接続される。【選択図】      図２
2005159669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非可逆回路素子と、回路基板とを含む非可逆回路モジュールであって、
前記非可逆回路素子は、磁気回転子と、コンデンサと、永久磁石と、ケース部材とを含み、
前記磁気回転子は、軟磁性基体と、複数の中心導体とを含み、
前記複数の中心導体は、前記軟磁性基体に組み合わされており、
前記コンデンサは、前記中心導体に接続されており、
前記永久磁石は、前記磁気回転子に直流磁界を印加するものであり、
前記ケース部材は、前記磁気回転子、前記コンデンサ及び永久磁石を内蔵し、それによって、一個の非可逆回路素子の形態を完成しており、
前記回路基板は、入出力モジュール端子と、ＬＣ回路とを含み、一面に前記非可逆回路素子が搭載され、前記非可逆回路素子の前記入出力端子が、前記ＬＣ回路を介して前記入出力モジュール端子に接続されており、
前記ＬＣ回路を構成するインダクタは、前記回路基板に形成された導体パターンで構成される
非可逆回路モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載された非可逆回路モジュールであって、
前記ＬＣ回路を構成するコンデンサは、チップコンデンサでなり、前記回路基板に実装されている
非可逆回路モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載された非可逆回路モジュールであって、
前記非可逆回路素子は、アイソレータであって、終端抵抗を含み、
前記終端抵抗は前記ケース部材内に収納されており、
前記ケース部材は、前記終端抵抗の一端に接続されたグランド端子を、外壁面に露出させており、
前記回路基板は、グランドモジュール端子を含み、
前記非可逆回路素子は、前記グランド端子が、前記グランドモジュール端子に接続される
非可逆回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非可逆回路素子と回路基板とを組み合わせた非可逆回路モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子は、例えば携帯電話等の移動体無線機器等に使用されている。この種の非可逆回路素子は、ヨークおよび入出力端子支持体として機能するケース部材内に、軟磁性基体と中心電極等で構成された磁気回転子や永久磁石等の磁性部品及び整合用コンデンサさらには終端抵抗等の電気部品を収容して構成される。
【０００３】
軟磁性基体には中心電極が巻きつけられ、永久磁石から直流磁界が印加される。中心電極は、複数本の中心導体を含み、一端が軟磁性基体の一面上に配置され、グランド部として金属ケース部材にアースされ、中心導体が、軟磁性基体の他面上で互いに所定の角度をもって交差するように絶縁して配置される。
【０００４】
ところで、携帯電話においては、加入者数の増大や、デュアルバンド機器の出現等により、使用周波数範囲が広帯域化し、これに用いる非可逆回路素子に対しても、動作周波数の広帯域化が要求されている。
【０００５】
このような要請に対応する手段として、例えば、特許文献１は、集中定数型相反素子の入出力端子にインピーダンス変換回路を付加して広帯域化を図る技術を開示し、更に、インピーダンス変換回路のインダクタンスと、静電容量と、集中定数型相反素子が元々有する負荷容量とを低温同時焼成セラミック積層体でなる一体的構造物で形成し、非可逆回路素子に内蔵する技術を開示している。
【０００６】
特許文献２は、広帯域化のために、単峰特性の非可逆回路素子を双峰特性にする技術を開示している。具体的には、非可逆回路素子のアース端子に、共振回路を接続してアースに接続するものであり、その共振回路を、非可逆回路素子及びその他の回路素子が実装される回路基板に形成したものを開示している。
【０００７】
特許文献１に開示された技術は、特定の周波数帯を対象にした低温同時焼成セラミック積層体基板を専用に設計し、非可逆回路素子に内蔵する必要がある。低温同時焼成セラミック積層体基板の製造は、高度な製造技術を用いなければ安定生産が難しく、かつ、使用する材料も汎用の材料では対応が困難である。
【０００８】
特許文献２に開示された技術は、非可逆回路素子としては、従来のものを特別に改良すること無く用いることができる利点があるが、非可逆回路素子の広帯域化に対しては、非可逆回路素子を実装する回路基板側で対応する必要がある。回路基板は、例えば携帯電話の回路基板であり、この回路基板の設計にあたり、非可逆回路素子の広帯域化に配慮することは設計の煩雑さを招く。
【０００９】
更に、この種の非可逆回路素子は、一般に、ヨークおよび入出力端子支持体として機能するケース部材内に、磁気回転子、永久磁石、整合用コンデンサ、及び、終端抵抗等の電気部品を収容して構成される。ケース部材は、非可逆回路素子の外形形状を定めるから、小型化の要請に応えるために、上記各種電気部品を収納するのに必要な容積を確保できる限度で、小型化される。
【００１０】
ところが、広帯域化などに対応するためには、この種の非可逆回路素子として、本来備えなければならない整合用コンデンサや終端抵抗に加えて、広帯域化のためのコンデンサや、インダクタなどの他の電気部品が必要になる。もし、これらの電気部品をケース部材内に収納するとするならば、それに対応した内部容積の大きいケース部材を用いなければならない。ケース部材は、ヨークおよび入出力端子支持体として機能するものであり、ヨークとして機能すべき金属部分と、入出力端子支持体として機能する絶縁樹脂部分とを有するのが普通である。このようなケース部材は、インサート成型により製造しなければならない。このため、ケース部材の製造に当たって、広帯域用非可逆回路素子に専用の成型用金型を別に用意する必要が生じ、コスト高になる。しかも、ユーザ側の事情が、ケース部材形状の増大を許さないとすれば、上述した対策さえも採用することができない。
【特許文献１】再公表特許ＷＯ００／５９０６５号公報
【特許文献２】特開平１１−２３９００９号公報
【特許文献３】特許第３３９９０９９号公報
【特許文献４】特許第３２０１２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、広帯域化設計が容易で、生産性の優れた非可逆回路モジュールを提供することである。
【００１２】
本発明のもう一つの課題は、基本的な構造を有する非可逆回路素子をそのまま用いて、広帯域化を実現しえるコストの安価な非可逆回路モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するため、本発明に係る非可逆回路モジュールは、非可逆回路素子と、回路基板とを含む。
【００１４】
前記非可逆回路素子は、磁気回転子と、コンデンサと、永久磁石と、ケース部材とを含む。前記磁気回転子は、軟磁性基体と、複数の中心導体とを含む。前記複数の中心導体は、前記軟磁性基体に組み合わされている。前記コンデンサは、前記中心導体に接続されている。前記永久磁石は、前記磁気回転子に直流磁界を印加する。前記ケース部材は、前記磁気回転子、前記コンデンサ及び永久磁石を内蔵し、それによって、一個の非可逆回路素子の形態を完成している。
【００１５】
前記回路基板は、入出力モジュール端子と、ＬＣ回路とを含み、一面に前記非可逆回路素子が搭載され、前記非可逆回路素子の前記入出力端子が、前記ＬＣ回路を介して前記入出力モジュール端子に接続されている。前記ＬＣ回路を構成するインダクタは、前記回路基板に形成された導体パターンで構成される。
【００１６】
上述した非可逆回路モジュールにおいて、非可逆回路素子は、磁気回転子と、コンデンサと、永久磁石と、ケース部材とを含む。磁気回転子は、軟磁性基体と、複数の中心導体とを含む。複数の中心導体は、軟磁性基体に組み合わされている。コンデンサは、中心導体に接続されている。永久磁石は、磁気回転子に直流磁界を印加する。ケース部材は、磁気回転子、コンデンサ及び永久磁石を内蔵し、それによって、一個の非可逆回路素子の形態を完成している。この非可逆回路素子は、従来からある単一の非可逆回路素子と同様の構成であるので、従来の非可逆回路素子を非可逆回路モジュールの一構成部品として、そのまま用いることができる。
【００１７】
回路基板は、入出力モジュール端子と、ＬＣ回路とを含み、一面に非可逆回路素子が搭載され、非可逆回路素子の入出力端子が、ＬＣ回路を介して入出力モジュール端子に接続されている。したがって、回路基板に備えられたＬＣ回路を、入出力モジュール端子及び非可逆回路素子の入出力端子を介して、中心導体に接続するとともに、ＬＣ回路の構成及び定数値の選択により、広帯域化を達成することができる。
【００１８】
ＬＣ回路を構成するインダクタは、回路基板に形成された導体パターンで構成される。この構成によれば、回路基板の平面積を利用して、ＬＣ回路に含まれるべきインダクタを構成できるので、実質的な部品点数を招くことがない。ＬＣ回路を構成するコンデンサは、チップコンデンサで構成し、これを、回路基板上に実装することができる。
【００１９】
上述した非可逆回路モジュールは、従来からある非可逆回路素子を部品として用いるので、ＬＣ回路のみを設計すればよく、容易に設計が行える。そして、ＬＣ回路を含む回路基板上には、従来からある非可逆回路素子を搭載するだけでよいので、組み立てが容易で、動作周波数帯域幅の拡大した非可逆回路モジュールを効率よく生産できる。このため、本発明によれば、設計が容易で、生産性の優れた広帯域非可逆回路モジュールを提供することができる。
【００２０】
しかも、広帯域化に当たって、ＬＣ回路を付加したにもかかわらず、ケース部材は、従来のものを用いることができるから、ケース部材成型のための金型を、別に用意する必要がない。このため、コストの安価な広帯域非可逆回路モジュールを得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）広帯域化設計が容易で、生産性の優れた非可逆回路モジュールを提供することができる。
（ｂ）基本的な構造を有する非可逆回路素子をそのまま用いて、広帯域化を実現しえるコストの安価な非可逆回路モジュールを提供することができる。
【００２２】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。但し、添付図面は、単なる例示に過ぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は本発明に係る非可逆回路モジュールの一実施例を示す斜視図、図２は図１に図示した非可逆回路モジュールの分解斜視図である。図示の非可逆回路モジュールは、アイソレータモジュールであって、非可逆回路素子１と、回路基板９とを含んでいる。非可逆回路素子１は、従来から一般に用いられているものである。
【００２４】
図３は本発明に係る非可逆回路モジュールに用いられる非可逆回路素子の一例を示す分解斜視図、図４は図３に図示した非可逆回路素子のケースの内部における磁気回転子、コンデンサ、及び、抵抗器の配置関係を示す図である。図示された非可逆回路素子は、ケース部材１００と、カバー部材３１０と、磁気回転子６と、永久磁石８とを含む。電気部品は、第１〜第３のコンデンサＣ１〜Ｃ３と、抵抗器Ｒとを含み、アイソレータを構成する。
【００２５】
ケース部材１００は上部が開口した箱形であり、金属板材で構成されたヨーク部３００と、絶縁樹脂で構成された絶縁部４００とを含む。ヨーク部３００は、プレス加工、折り曲げ加工によって一体に形成できる。ケース部材１００の絶縁部４００にはエンジニアリングプラスチック等が用いられ、インサートモールド成形によってヨーク部３００と一体化できる。したがって、ケース部材１００は、高い量産性をもって製造することができる。ケース部材１００の内部底面は、金属材料部分で形成された導電部１６０を含んでいる。
【００２６】
絶縁部４００には、外部端子１５〜２０が設けられている。外部端子１５〜２０は、絶縁部４００から露出するとともに、ケース部材１００の内部に延在する。
【００２７】
第１〜第３のコンデンサＣ１〜Ｃ３は、ケース部材１００に収納され、導電部１６０の所定の位置に配置される。抵抗器Ｒは、ケース部材１００に収納され、一端が導電部１６０に電気的に導通する。
【００２８】
磁気回転子６は、ケース部材１００に収納され、グランド部が導電部１６０に接して配置される。図示された磁気回転子６は、第１〜第３の中心導体６４〜６６と、第１のフェライト６０と、第２のフェライト１０とを含む。第１のフェライト６０及び第２のフェライト１０は、それぞれの主面の一方が第１〜第３の中心導体６４〜６６を挟んで互いに対向している。第１のフェライト６０及び第２のフェライト１０は、よく知られているように、イットリウム／鉄／ガーネット（ＹＩＧ）等の軟磁性材料からなる。第１のフェライト６０は、主面の他方が、グランド部でシールドされている。第２のフェライト１０は、主面の他方が非シールド面である。
【００２９】
第１〜第３の中心導体６４〜６６は、互いに所定の角度をもって交差する。交差部は、絶縁部材により互いに絶縁される。更に、全体が絶縁部材によって固定される。第１〜第３の中心導体６４〜６６は、一端がグランド部に電気的に接続され、他端がコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、抵抗器Ｒに接続されている。
【００３０】
第１の中心導体６４は、第１の端子部６４１が、第１のコンデンサＣ１及び抵抗器Ｒに接続される。第２の中心導体６５は、第２の端子部６５１が、第２のコンデンサＣ２に接続される。第３の中心導体６６は、第３の端子部６６１が、第３のコンデンサＣ３に接続される。
【００３１】
押圧部材７は、空洞部７０、枠部７１、及び、低段部７２を有し、ケース部材１００の内部に設けられる。空洞部７０は、上面及び下面において開口する。空洞部７０は、第２のフェライト１０の外形に対応する形状を有しており、第２のフェライト１０は押圧部材７の空洞部７０に挿入され、位置決めされる。
【００３２】
押圧部材７の枠部７１は、第１〜第３の端子部６４１〜６６１を、抵抗器Ｒ及び第１〜第３のコンデンサＣ１〜Ｃ３に確実に押しつけるとともに、抵抗器Ｒ、第１〜第３のコンデンサＣ１〜Ｃ３をケース部材１００の導電部１６０に押しつける。押圧部材７はエンジニアリングプラスチック等の絶縁材料からなる。
【００３３】
押圧部材７の低段部７２は、永久磁石８を受ける部分である。永久磁石８は磁気回転子６に直流磁界を印加するものであって、外形が円形状である。永久磁石８は、第２のフェライト１０の非シールド主面に接し、例えば接着剤などを用いて固着されている。
【００３４】
第２のフェライト１０は、第１のフェライト６０と同様に高周波フェライトとしてファラデー回転作用に寄与するので、第１〜第３の中心導体６４〜６６との位置関係は重要である。あるべき位置よりずれれば電気的特性は変化する。すなわち、位置バラツキが大きければ、電気的特性のバラツキも大きくなる。
【００３５】
そこで、押圧部材７の役割として、第１〜第３の端子部６４１〜６６１への機械的固定の目的だけではなく、空洞部７０による第２のフェライト１０の位置決めの役割も持たせてある。このため第２のフェライト１０の位置バラツキを少なくすることができる。さらに、押圧部材７の役割として低段部７２による永久磁石８の位置決めの役割も持たせてある。実施例では、さらに、空洞部７０による第２のフェライト１０の位置決めの役割も持たせてある。このため第２のフェライト１０の位置バラツキを少なくすることができる。
【００３６】
カバー部材３１０は、導電性を有する磁性金属材料で構成され、永久磁石８に重なり、ケース部材１００に対し、その開口を閉塞するように組み合わされ、磁気的ヨークを構成する。
【００３７】
再び、図１及び図２を参照して説明する。図を参照すると、回路基板９は、モジュール端子９１、９２、９３と、ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２とを含んで構成される。回路基板９は、ガラスエポキシ基板やセラミック基板等が用いられ、特に材質の限定を受けないが、誘電率等の特性を考慮すれば、ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２を分布定数回路で構成することもできる。本実施例の回路基板９は、ガラスエポキシ基板を用いており、ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２は、蛇行した導体パターンでインダクタＬ１１、Ｌ１２を構成し、チップコンデンサＣ１１、Ｃ１２を実装することにより静電容量を得ている。モジュール端子９１、９２、９３は、回路基板９の端面に、スルーホールを分割して形成した半円形の端子で構成している。インダクタＬ１１、Ｌ１２の一端は、接続部９４、９５をそれぞれ構成し、他端には、チップコンデンサＣ１１、Ｃ１２の一端が接続される。チップコンデンサＣ１１、Ｃ１２の他端は、アース導体ＧＮＤに接続される。
【００３８】
本発明に係る非可逆回路モジュールは、上述した回路基板９に非可逆回路素子１を搭載することによって構成される。図５は図３及び図４に図示した非可逆回路素子を、図１及び図２に示した回路基板９上に実装した非可逆回路モジュールの電気回路図である。
【００３９】
非可逆回路素子１は、入出力端子１７、２０がそれぞれＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２の一端である端子部９４、９５に接続される。ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２の他端は、入出力モジュール端子９１、９２に導かれる。非可逆回路素子１のグランド端子１５、１６、１８、１９は、回路基板９に設けられたグランドモジュール端子９３に接続される。従って、入出力モジュール端子９１、９２のそれぞれは、ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２のインダクタＬ１１、Ｌ１２を介して非可逆回路素子１の入出力端子１７、２０に接続されるとともに、それぞれチップコンデンサＣ１１、Ｃ１２を介してグランドモジュール端子９３に接続される。
【００４０】
このため、非可逆回路素子１の入力端子７１１から非可逆回路素子１を見たときのインピーダンスに対して、入力モジュール端子９１から見た、非可逆回路モジュールのインピーダンスをＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２により調整することが可能となる。ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２により、インダクタンス及び静電容量を適切に設定すれば、非可逆回路モジュールの特性インピーダンスを５０Ωあるいは７５Ω等の要求される値に維持した上で、非可逆回路モジュールの動作周波数帯域幅を拡大することができる。
【００４１】
上述したように、図示実施例の非可逆回路モジュールにおいて、非可逆回路素子１は、磁気回転子６と、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、永久磁石８と、ケース部材１００とを含む。磁気回転子６は、軟磁性基体６０と、中心導体６４〜６６とを含む。中心導体６４〜６６は、軟磁性基体６０に組み合わされている。コンデンサＣ１〜Ｃ３は、中心導体６４〜６６に接続されている。永久磁石８は、磁気回転子６に直流磁界を印加する。ケース部材１００は、磁気回転子６、コンデンサＣ１〜Ｃ３及び永久磁石８を内蔵し、それによって、一個の非可逆回路素子１の形態を完成している。この非可逆回路素子１は、従来からある単一の非可逆回路素子１と同様の構成であるので、従来の非可逆回路素子１を非可逆回路モジュールの一構成部品として、そのまま用いることができる。
【００４２】
ケース部材１００は、永久磁石８のためのヨークとなる金属部分３００を有するから、カバー部材３１０とともに、ケース部材１００内部に収納されている永久磁石８の磁束を、効率よく導き、軟磁性基体６０に対して、効率よく、直流磁界を印加することができる。
【００４３】
ケース部材１００は、また、絶縁樹脂部分４００を有し、中心導体６４〜６６に接続されるべき入出力端子１７、２０を、絶縁樹脂部分４００の外壁面に露出させてあるから、ケース部材１００の内部に収納されている中心導体６４〜６６を、入出力端子１７、２０に接続するとともに、ケース部材１００の外部に導き出すことができる。
【００４４】
ケース部材１００は、永久磁石８のためのヨークとなる金属部分３００と、絶縁樹脂部分４００とが一体化されているから、インサートモールド成型により、量産することができる。このため、量産効果によるコストダウンを達成することができる。
【００４５】
回路基板９は、入出力モジュール端子９１、９２と、ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２とを含み、一面に非可逆回路素子１が搭載され、非可逆回路素子１の入出力端子１７、２０が、ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２を介して入出力モジュール端子９１、９２に接続されている。したがって、回路基板９に備えられたＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２を、入出力モジュール端子９１、９２及び非可逆回路素子１の入出力端子１７、２０を介して、中心導体６４〜６６に接続するとともに、ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２の構成及び定数値の選択により、広帯域化を達成することができる。
【００４６】
ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２を構成するインダクタＬ１１、Ｌ１２は、回路基板９に形成された導体パターンで構成される。この構成によれば、回路基板９の平面積を利用して、ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２に含まれるべきインダクタＬ１１、Ｌ１２を構成できるので、実質的な部品点数を招くことがない。ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２を構成するコンデンサＣ１〜Ｃ３は、チップコンデンサＣ１〜Ｃ３で構成し、これを、回路基板９上に実装することができる。
【００４７】
上述したように、本発明に係る非可逆回路モジュールは、従来からある非可逆回路素子１を部品として用いるので、ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２のみを設計すればよく、容易に設計が行える。そして、ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２を含む回路基板９上には、従来からある非可逆回路素子１を搭載するだけでよいので、組み立てが容易で、動作周波数帯域幅の拡大した非可逆回路モジュールを効率よく生産できる。このため、本発明によれば、設計が容易で、生産性の優れた広帯域非可逆回路モジュールを提供することができる。
【００４８】
しかも、広帯域化に当たって、ＬＣ回路ＬＣ１、ＬＣ２を付加したにもかかわらず、ケース部材１００は、従来のものを用いることができるから、ケース部材１００の成型のための金型を、別に用意する必要がない。このため、コストの安価な広帯域非可逆回路モジュールを得ることができる。
【００４９】
以上、好ましい実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、その基本的技術思想および教示に基づき、種々の変形例を想到できることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る非可逆回路モジュールの一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１に図示した非可逆回路モジュールの分解斜視図である。
【図３】本発明に係る非可逆回路モジュールに用いられる非可逆回路素子の一例を示す分解斜視図である。
【図４】図３に図示した非可逆回路素子のケースの内部における磁気回転子、コンデンサ、及び、抵抗器の配置関係を示す図である。
【図５】図１及び図２に図示した非可逆回路モジュールの回路図である。
【符号の説明】
【００５１】
１                非可逆回路素子
６                磁気回転子
６４〜６６            中心導体
１５〜２０    端子部
６０                軟磁性基体
８                永久磁石
９                回路基板
９１〜９３        モジュール端子
ＬＣ１、ＬＣ２    ＬＣ回路
Ｃ１〜Ｃ３        コンデンサ
【図１】
2005159669.tif 000003
【図２】
2005159669.tif 000004
【図３】
2005159669.tif 000005
【図４】
2005159669.tif 000006
【図５】
2005159669.tif 000007