(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライトと中心電極からなる中心電極組立体と、
前記中心電極組立体に直流磁界を印加する永久磁石と、
前記中心電極組立体と前記永久磁石を収容するための六面を有するケース状ヨークと、
回路基板と、
前記回路基板に搭載され、かつ、前記ケース状ヨークの外側に配置された電気機能部品と、
を備え、
前記中心電極組立体と前記永久磁石が前記ケース状ヨークとともに一体化されて前記回路基板上に搭載され、前記中心電極組立体と前記永久磁石と前記ケース状ヨークで磁気回路を構成し、
前記ケース状ヨークには電極部を引き出すための切り欠き部が形成されていること、
を特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
前記電気機能部品は前記ケース状ヨークの下側に位置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】
前記電気機能部品は前記回路基板上に設けた電極部にて形成されてい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】
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を少なくとも一つ備えたことを特徴とする通信装置。
【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装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、携帯電話等の移動用の通信装置に採用される集中定数型アイソレータ（非可逆回路素子）は、信号を伝送方向にのみ通過させ、逆方向への伝送を阻止する機能を有している。また、最近の移動用の通信装置では、その用途からして信頼性及び低コストに対する要請が強くなっており、これに伴って集中定数型アイソレータにおいても信頼性及び低コストが要請されている。
【０００３】
このようなアイソレータとして、図１０に示すものが知られている。アイソレータ２００は、永久磁石２６０と、この永久磁石２６０により直流磁界が印加されるフェライト２７０と、フェライト２７０に配置された複数の中心電極２１０と、中心電極２１０に電気的に接続された抵抗体Ｒ及び整合用コンデンサ素子Ｃと、フェライト２７０と中心電極２１０と抵抗体Ｒと整合用コンデンサ素子Ｃを収容する樹脂ケース２３０と、永久磁石２６０とフェライト２７０と中心電極２１０を収容する磁性体金属からなる上側ヨーク２５０及び下側ヨーク２２０等を備えている。中心電極組立体２４０は、フェライト２７０と中心電極２１０からなる。また、上側ヨーク２５０と下側ヨーク２２０は接合してヨークとなり、磁気シールドとしても機能する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このアイソレータ２００は、アイソレータ２００の全ての構成部品、例えば、抵抗体Ｒ及び整合用コンデンサ素子Ｃを樹脂ケース２３０や下側ヨーク２２０内に固定した後に、上側ヨーク２５０を被せるので、アイソレータ２００の組み立ての作業性が悪いという問題がある。
【０００５】
また、アイソレータ２００の組み立て完成後に、抵抗体Ｒや整合用コンデンサ素子Ｃである電気機能部品の電気的特性を微調整することができないという問題もある。
【０００６】
また、本来、磁気シールドをする必要がない電気機能部品もヨーク内に収容されているので、アイソレータの小型化が難しいという問題もある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、小型で、組み立て作業が容易で、組み立て完成後に電気特性の微調整が可能な非可逆回路素子及び通信装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る非可逆回路素子は、
（ａ）フェライトと中心電極からなる中心電極組立体と、
（ｂ）前記中心電極組立体に直流磁界を印加する永久磁石と、
（ｃ）前記中心電極組立体と前記永久磁石を収容するための六面を有するケース状ヨークと、
（ｄ）回路基板と、
（ｅ）前記回路基板に搭載され、かつ、前記ケース状ヨークの外側に配置された電気機能部品と、
を備え、
（ｆ）前記中心電極組立体と前記永久磁石が前記ケース状ヨークとともに一体化されて前記回路基板上に搭載され、前記中心電極組立体と前記永久磁石と前記ケース状ヨークで磁気回路を構成し、
（ｇ）前記ケース状ヨークには電極部を引き出すための切り欠き部が形成されていること、
を特徴とする。また、前記電気機能部品は前記ケース状ヨークの下側に位置していてもよい。電気機能部品は、例えば、整合用コンデンサや抵抗体等であり、これらは回路基板上に設けた電極部にて形成してもよい。
【０００９】
以上の構成により、永久磁石とフェライトをヨークで略完全に覆うことができ、ヨークに最適な磁気回路が得られるので、非可逆回路素子の電気的特性の安定化が図られ、非可逆回路素子を使用する通信装置の電気回路設計が容易になる。
【００１０】
また、ケース状ヨーク内に中心電極組立体と永久磁石のみが収容されているので、組み立ての生産性が高くなり、ケース状ヨークの大きさも小さくなり、非可逆回路素子の製造コストが抑えられる。
【００１１】
また、電気機能部品は、直流磁界が作用するケース状ヨークの外側に配置されているので、直流磁界の影響を考慮することなく、電気機能部品を自由に配置することができるようになる。
【００１２】
また、電気機能部品がケース状ヨークの外側に配置されているので、組み立て完成後でも、電気機能部品の電気的調整が可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る非可逆回路素子及び通信装置の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１４】
［第１実施形態、図１〜図８］
本発明に係る非可逆回路素子の一実施形態の分解斜視図を図１に示す。該非可逆回路素子１は、集中定数型アイソレータである。
【００１５】
図１に示すように、集中定数型アイソレータ１は、概略、磁性体金属からなるケース状ヨーク７と中心電極組立体１３と永久磁石５とからなる磁気回路素体１０と、電気機能部品を有する回路基板３０等を備えている。
【００１６】
永久磁石５は、略平板状の直方体形状を有する。この永久磁石５は、あらかじめ着磁されているものをケース状ヨーク７に組み込んでもよいし、着磁されていない状態で、ケース状ヨーク７に組み込み、その後に着磁してもよい。
【００１７】
中心電極組立体１３は、略直方体形状を有するマイクロ波フェライト２０に、印刷やスパッタリングや蒸着、貼合わせ、あるいは、めっき等の方法を用いて、中心電極２１〜２３、グランド電極部２５及び接続電極２４を形成したものである。フェライト２０の上面２０ａ上に、三対の中心電極２１〜２３が絶縁膜（図示せず）を間に挟んで、略１２０度毎に互いに交差して配置されている。
【００１８】
中心電極２１〜２３の一端は、フェライト２０の側面２０ｂに形成されている接続電極２４を介してグランド電極部２５及びアース電極部２６に電気的に接続されている。アース電極部２６はフェライト２０の底面を略覆っている。中心電極２１〜２３の他端は、フェライト２０の側面２０ｂに形成されている接続電極２４を介してポート電極部Ｐ１〜Ｐ３にそれぞれ電気的に接続されている。グランド電極部２５、アース電極部２６及びポート電極部Ｐ１〜Ｐ３は、中心電極組立体１３と回路基板３０を電気的に接続するためのものである。
【００１９】
ケース状ヨーク７は略箱形状であり、上面部７ａ及び四つの側面部７ｂからなるケース部と下面部７ｃとを有している。側面部７ｂの下側には、ポート電極部Ｐ１〜Ｐ３及びグランド電極部２５を引き出すための切り欠き部７ｄが設けられている。ここで、上面部７ａと側面部７ｂと下面部７ｃは、ケース状ヨーク７の外周方向に一周しており、アイソレータ１の磁気回路の一部を構成している。
【００２０】
ケース状ヨーク７は、例えば、強磁性体からなる板材を打ち抜き、曲げ加工した後、その表面に銅や銀がめっきされる。ケース状ヨーク７の材料としては、強磁性体で表面を処理された金属やセラミックや樹脂やガラス等を用いてもよい。
【００２１】
以上の磁気回路素体１０の構成部品は、以下の手順で組み立てられる。図２に示すように、ヨーク７の下面部７ｃ上に配置された中心電極組立体１３の上に、永久磁石５を配置する。これにより、永久磁石５は中心電極組立体１３に直流磁界を印加する。次に、中心電極組立体１３及び永久磁石５の上からヨーク７のケース部を被せる。この後、下面部７ｃを、側面部７ｂの下側縁部に溶接等によって取り付ける。これにより、ケース状ヨーク７は、永久磁石５及び中心電極組立体１３の固定と磁気的シールドの機能を果たすとともに、永久磁石５−中心電極組立体１３−ケース状ヨーク７の下面部７ｃ−側面部７ｂ−上面部７ａを通る閉磁路の磁気回路を安定かつ確実に形成する。
【００２２】
一方、図１に示すように、回路基板３０は、略直方体形状の絶縁基板上に、印刷やスパッタリングや蒸着、貼合わせ、あるいは、めっき等の方法でパターンを形成し、それぞれを入力電極１４、出力電極１５、アース電極１６及び中継用電極１７とする。さらに、アース電極１６と中継用電極１７を跨ぐ位置に抵抗体Ｒを印刷等で形成する。また、入力電極１４とアース電極１６の対向部分で整合用コンデンサＣ１が形成され、出力電極１５とアース電極１６の対向部分で整合用コンデンサＣ２が形成され、中継用電極１７とアース電極１６の対向部分で整合用コンデンサＣ３が形成されている。電極１４〜１７の材料としては、銀、銅、金、アルミニウム、ベリリウム等が用いられる。絶縁基板の材料としては、セラミックや樹脂やガラス等が用いられる。
【００２３】
なお、必要に応じて、印刷抵抗や印刷コンデンサの替わりに、チップ状のコンデンサ部品や抵抗体部品を回路基板３０上に搭載してもよい。また、回路基板３０は、例えば、携帯電話の実装基板そのものであってもよい。このような、回路基板３０は、マザーボード状態で一括的に量産した後、プレス等で所定サイズ毎に切断分離することにより、生産性を向上させることができる。
【００２４】
この回路基板３０の上に、前述の磁気回路素体１０を配設する。そして、ポート電極部Ｐ１を入力電極１４に、ポート電極部Ｐ２を出力電極１５に、ポート電極部Ｐ３を中継用電極１７に、グランド電極部２５をアース電極１６にそれぞれはんだ付け、溶接、溶着、接着、嵌合、係止等の方法により電気的に接続させる。
【００２５】
こうして、図３に示すアイソレータ１が得られる。図４は図３のアイソレータ１の電気等価回路図である。
【００２６】
以上のアイソレータ１は、永久磁石５と中心電極組立体１３をケース状ヨーク７で略完全に覆うことができ、ケース状ヨーク７に最適な磁気回路を得ることができるので、アイソレータ１の電気的特性の安定化を図ることができる。そして、ケース状ヨーク７内には、電気機能部品を収容しないで、磁気回路を構成するために必要な永久磁石５と中心電極組立体１３のみを収容しているので、ケース状ヨーク７を小型にすることができ、ケース状ヨーク７内の構成を合理的な配置にすることができる。また、簡単な構造であるので、磁気回路の設計が容易であり、アイソレータ１の組み立ても容易にすることができる。
【００２７】
また、電気機能部品である抵抗体Ｒや整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３を、直流磁界が作用するケース状ヨーク７の外側に配置したので、直流磁界の影響を考慮することなく、電気機能部品を自由に配置することができる。しかも、電気機能部品をケース状ヨーク７の外側に配置したので、組み立て完成後でも、電気機能部品の電気的調整ができる。
【００２８】
なお、本発明に係るアイソレータは種々の変形が可能であり、例えば、図５に示すように、磁気回路素体１０の下側に電気機能部品が配置されているアイソレータ１Ａであってもよい。この場合、電気機能部品がケース状ヨーク７の下側に配置されるので、ケース状ヨーク７を電気機能部品のシールドカバーとして機能させることができる。
【００２９】
また、図６に示すように、回路基板３０に形成した穴部３１に磁気回路素体１０の下部を嵌合させたアイソレータ１Ｂであってもよい。
【００３０】
また、図７に示すように、磁気回路素体１０を上下逆にして、回路基板３０に形成した穴部３１に磁気回路素体１０を埋設させたアイソレータ１Ｃであってもよい。
【００３１】
また、図８に示すように、中心電極組立体１３を二つの永久磁石５で挟んで、かつ、直流磁界の方向を回路基板３０の表面と平行方向にしたアイソレータ１Ｄであってもよい。この場合、中心電極組立体１３のポート電極部Ｐ１〜Ｐ３やグランド電極部２５を回路基板３０の電極１４〜１７に電気的に接続させる。この結果、中心電極組立体１３に印加される直流磁界はより強くなる。
【００３２】
［第２実施形態、図９］
第２実施形態は、本発明に係る通信装置として、携帯電話を例にして説明する。
【００３３】
図９は携帯電話１２０のＲＦ部分の電気回路ブロック図である。図９において、１２２はアンテナ素子、１２３はデュプレクサ、１３１は送信側アイソレータ、１３２は送信側増幅器、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。
【００３４】
ここに、送信側アイソレータ１３１として、前記第１実施形態の集中定数型アイソレータ１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを使用することができる。このアイソレータ１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを実装することにより、優れた電気特性を有する携帯電話を安価に実現することができる。
【００３５】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の構成に変更することができる。例えば、回路基板３０を多層基板で構成して磁気シールド層を設けることにより、回路基板３０に磁気回路が形成されている場合には、ケース状ヨーク７の下面部７ｃを省略できる。
【００３６】
また、それぞれの中心電極２１〜２３の交差角は、１１０〜１４０度の範囲であればよい。また、永久磁石５は平面形状が略矩形状に限定されるものではなく、例えば、円形状や、角が丸い三角形状や変形角形状等任意である。また、フェライト２０は平面形状が矩形状に限定されるものではなく、例えば、円形状や、角が丸い三角形状や変形角形状等任意である。
【００３７】
また、アイソレータの他に、サーキュレータ等の各種非可逆回路素子にも本発明を適用することができる。
【００３８】
また、ケース状ヨーク７内に、必要に応じて、絶縁保護用部材、部品安定用部材、位置決め用部材等を内部部品の間に挿入してもよい。さらに、ケース状ヨーク７内に構成部品を収容した後に、ケース状ヨーク７内に樹脂を充填して構成部品を固定してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ケース状ヨーク内に、電気機能部品を収容しないで、磁気回路を構成するために必要な中心電極組立体と永久磁石を収容したので、組み立ての生産性を高くすることができ、ケース状ヨークの大きさも小さくすることができ、非可逆回路素子及び通信装置の製造コストを抑えることができる。
【００４０】
また、ケース状ヨークと電気機能部品とを実装するための回路基板を備えることにより、ケース状ヨークと中心電極組立体と永久磁石からなる磁気回路素体と、電気機能部品を有する回路基板部とをそれぞれ別個に作成できるので、生産期間の短縮を図ることができる。
【００４１】
また、電気機能部品をケース状ヨークの外側に配置したので、直流磁界の影響を考慮することなく、電気機能部品を自由に配置することができ、非可逆回路素子及び通信装置の設計の自由度を向上させることができる。しかも、非可逆回路素子の組み立て完成後においても、電気機能部品の電気的調整ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る非可逆回路素子の一実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１に示す永久磁石と中心電極組立体とケース状ヨークからなる磁気回路素体の垂直断面図。
【図３】図１に示す非可逆回路素子の組み立て完成後を示す斜視図。
【図４】図３に示す非可逆回路素子の電気等価回路図。
【図５】図３に示す非可逆回路素子の変形例を示す垂直断面図。
【図６】図５に示す非可逆回路素子の別の変形例を示す垂直断面図。
【図７】図６に示す非可逆回路素子のさらに別の変形例を示す垂直断面図。
【図８】図７に示す非可逆回路素子のさらに別の変形例を示す垂直断面図。
【図９】本発明に係る通信装置の一実施形態を示すブロック図。
【図１０】従来の非可逆回路素子を示す分解斜視図。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…集中定数型アイソレータ（非可逆回路素子）
５…永久磁石
７…ケース状ヨーク
７ａ…上面部
７ｂ…側面部
７ｄ…切り欠き部
１０…磁気回路素体
１３…中心電極組立体
２０…マイクロ波フェライト
２１〜２３…中心電極
３０…回路基板
１２０…携帯電話（通信装置）
Ｃ１〜Ｃ３…整合用コンデンサ（電気機能部品）
Ｒ…抵抗体（電気機能部品）
【図１】
0004507425.tif 000002
【図２】
0004507425.tif 000003
【図３】
0004507425.tif 000004
【図４】
0004507425.tif 000005
【図５】
0004507425.tif 000006
【図６】
0004507425.tif 000007
【図７】
0004507425.tif 000008
【図８】
0004507425.tif 000009
【図９】
0004507425.tif 000010
【図１０】
0004507425.tif 000011