(57)【要約】【課題】電磁波漏洩を極小化するとともに、組み立てを容易化した薄型の非可逆回路素子及びこれを用いた通信装置を提供すること。【解決手段】  第１金属部材１と、第２金属部材７とを含む。第１金属部材１は、連続する金属体でなり、第１導波路１１と、第２導波路１３と、部材挿入孔１６とを含んでいる。第１導波路１１及び第２導波路１３は、入出力導波路である。部材挿入孔１６は、第１金属部材の内部において第１導波路１１及び第２導波路１３と交差している。第２金属部材７は、部材挿入孔１６内に挿入され、第１導波路１１及び第２導波路１３と交差する第３導波路１５を構成する、【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属部材と、第２金属部材とを含む非可逆回路素子であって、
前記第１金属部材は、連続する金属体でなり、第１導波路と、第２導波路と、部材挿入孔とを含んでおり、
前記第１導波路及び前記第２導波路は、入出力導波路であり、
前記部材挿入孔は、前記第１金属部材の内部において前記第１導波路及び前記第２導波路と交差しており、
前記第２金属部材は、前記部材挿入孔内に挿入され、前記第１導波路及び前記第２導波路と交差する第３導波路を構成する、
非可逆回路素子。
【請求項２】
請求項１に記載された非可逆回路素子であって、
前記第３導波路は、前記第１導波路及び前記第２導波路との交差部分において幅拡大方向に傾斜内端面を有しており、
前記第２金属部材孔は、前記内壁面を含む、
非可逆回路素子。
【請求項３】
非可逆回路素子と、送信部または受信部とを含む通信装置であって、
前記非可逆回路素子は、請求項１又は２に記載されたものであり、前記送信部または前記受信部と電気的に組み合わされている、
通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子及びこれを用いた通信装置に関する。
【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、一般的に、携帯電話等の移動体通信装置や、その基地局等に用いられ、これらの普及とともに、急激に需要が伸びている。この非可逆回路素子には、マイクロ波やミリ波などの電波を伝搬する第１金属部材型のものが存在し、主に携帯電話の中継局内に配設される電波伝送路に用いられている。
【０００３】
導波管型の非可逆回路素子は、一般に、特許文献１に記載されているように、内部に３分岐の導波路が形成された導波管と、導波路の交差領域に設けられた強磁性体と、強磁性体に磁界を印加する永久磁石とを備えている。この非可逆回路素子は導波管が一体成形されているため、その成形後に、開口部を介して内側の導波路を加工することが難しく、精度の向上の障害となっていた。また、強磁性体を配置するための台座を導波管と一体成形する場合に型枠の隙間のためにバリが生ずることがあるが、これを除去することも容易ではなかった。ロストワックス法等の高精度鋳造法によれば成形は可能であるが、ロストワックス法では、量産性に欠け、コスト高になる。
【０００４】
この問題に対して、発明者は、特許文献１に記載された導波管を上下に分割して成形することとし、導波路等を接合面に形成して露出させることによって、これを加工し易くする方法を考えた。しかし、この導波管は、板状導波管の対向する一組の板面に２つのポート（開口）を設け、側面に残り１つのポートを設けて構成され、上記の２つのポート間を結ぶ方向において薄型化されている。したがって、この導波管は、固定に必要となる十分な肉厚の確保が難しく、分割成形された個々の部分を、位置精度よく接合して、安定に固定し、さらには接合部からの電波の漏洩を低減するのは困難であった。
【０００５】
しかも、導波管を上下に分割してあるから、分割線からの電磁波漏洩を皆無にすることはできない。特に、外部導波管の接続される接続面（側面）には、本来、高度の平面度が要求されるのであるが、この接続面に分割線が表れてしまうという問題を抱えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭５１−１２１１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、電磁波漏洩を極小化するとともに、組み立てを容易化した薄型の非可逆回路素子及びこれを用いた通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明に係る非可逆回路素子は、第１金属部材と、第２金属部材とを含んでいる。前記第１金属部材は、連続する金属体でなり、第１導波路と、第２導波路と、部材挿入孔とを含んでいる。前記第１導波路及び前記第２導波路は、入出力導波路である。前記部材挿入孔は、前記第１金属部材の内部において前記第１導波路及び前記第２導波路と交差している。前記第２金属部材は、前記部材挿入孔内に挿入され、前記第１導波路及び前記第２導波路と交差する第３導波路を構成する。
【０００９】
上述したように、本発明に係る非可逆回路素子は、第１金属部材を含み、第１金属部材は連続する金属体でなる。即ち、従来の分割構造ではなく、非分割構造である。このため、分割構造の場合に生じる問題点、例えば、固定に必要となる十分な肉厚の確保の困難性、分割成形された個々の部分を、位置精度よく接合して、安定に固定することの困難性、さらには接合部からの電波の漏洩を低減する困難性等を、基本的に回避することができる。特に、外部導波管の接続される接続面（側面）は、分割の影響を受けずに、本来要求される高度の平面度に設定することができる。
【００１０】
第１金属部材は、入出力導波路となる第１導波路及び第２導波路を含んでおり、これらの第１導波路及び第２導波路に対して、第１金属部材の内部において、部材挿入孔が交差している。部材挿入孔内に第２金属部材が挿入され、第１導波路及び第２導波路と交差する第３導波路を構成する。第１導波路乃至第３導波路の交差領域には、この種の非可逆回路素子の常として、強磁性体が配置され、３ポートのサーキュレータ、あるいはアイソレータが構成される。アイソレータとして使用する場合、非可逆回路素子は、第３導波路に電波吸収体をさらに設ける必要があり、強磁性体に磁界を印加する永久磁石も当然に備えられる。
【００１１】
本発明の特徴は、第１金属部材が、その内部に第１導波路及び第２導波路と交差する部材挿入孔を備え、この部材挿入孔内に第２金属部材が挿入され、第１導波路及び第２導波路と交差する第３導波路を構成する点にある。
【００１２】
この構造によれば、第１導波路及び第２導波路を有する第１金属部材の部材挿入孔内に、第２金属部材を嵌めこむだけで、３ポートのサーキュレータ、あるいはアイソレータが構成されるので、組み立て作業が容易になる。しかも、分割位置が、側面、特に、外部導波管との接続面に現れることがないので、電磁波漏洩が極小化される。また、第１金属部材は、部材挿入孔の側壁が、必要な強度を確保できる程度に薄くし得るから、薄型化に寄与することができる。
【００１３】
また、この種の非可逆回路素子では、入出力導波路となる第１導波路及び第２導波路と交差する第３導波路に型抜き困難部分が生じるのが普通であり、一体成形が困難である。具体的には、第３導波路は、第１導波路及び第２導波路との交差部分に、幅拡大方向に傾斜内端面を有しており、この内壁面が、型抜き困難部となる。本発明に係る非可逆回路素子では、第３導波路を有する第２金属部材を、部材挿入孔に挿入して、第３導波路を、第１導波路及び第２導波路と接続させる。したがって、一般的成形方法によれば、型抜き困難になる部分が、第３導波路にあっても、型抜き困難を招くことがない。
【００１４】
本発明に係る非可逆回路素子は、送信部または受信部と組み合わせて、通信装置を構成する。この通信装置は、上述した非可逆回路素子を含むため、これと同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように、本発明によれば、電磁波漏洩を極小化するとともに、組み立てを容易化した薄型の非可逆回路素子及びこれを用いた通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る非可逆回路素子の外観斜視図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図２に示した非可逆回路素子を分解して示す図である。
【図４】図１に示した非可逆回路素子の正面図である。
【図５】図４の５−５線断面図である。
【図６】図５に示した非可逆回路素子を分解して示す図である。
【図７】本発明に係る通信装置の構成を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図６を参照するに、本発明に係る非可逆回路素子は、第１金属部材１と、第２金属部材７とを含む。まず、第１金属部材１は、連続する金属体、即ち、分割型ではなく、非分割型でなる。第１金属部材１は、典型的には、アルミニウムで構成され、全体として、六面体状である。もっとも、必ずしも六面体状である必要はなく、他の多面体状、または、部分的に曲面を含むような外観を有していてもよい。
【００１８】
図示の第１金属部材１は、第１側面１０１、第２側面１０２、第３側面１０３及び第４側面１０４の４つの側面と、第１側面１０１乃至第４側面１０４と直交する関係にある上面１０５及び底面１０６とを有する。第１側面１０１乃至第４側面１０４の内、第１側面１０１及び第２側面１０２は、外部導波管の接続される接続面であって、高度の平面度を持つ研磨面となっている。第１側面１０１及び第２側面１０２の間には、外部導波管を接続するためのネジなどを通す貫通孔１０７が形成されている。
【００１９】
第１金属部材１は、第１導波路１１と、第２導波路１３と、部材挿入孔１６とを含んでいる。第１導波路１１及び第２導波路１３は、入出力導波路を構成するもものであって、第１金属部材１の内部において、同一平面上に形成され、第１金属部材１の相対向する異なる側面１０１，１０２に開口する。図示の第１導波路１１及び第２導波路１３は、4角形状の口形を持っている。第１導波路１１及び第２導波路１３の幅と高さは、伝搬する電波の波長などに従って決定されている。
【００２０】
第１導波路１１及び第２導波路１３は、一直線上にあり、第１金属部材１の第１側面１０１及び第２側面１０２にそれぞれ開口し、それぞれの開口部が入出力ポートとなる。
【００２１】
部材挿入孔１６は、第１金属部材１の内部において第１導波路１１及び第２導波路１３と交差している。部材挿入孔１６は、第１側面１０１及び第２側面１０２の間の第３側面１０３に開口し、第１導波路１１及び第２導波路１３と、ほぼ直交する方向に延びている。図示の部材挿入孔１６は、高さＨ１及び幅Ｗ１の単純な４角形状である。第１導波路１１及び第２導波路１３も、孔形が単純な４角形状である。これらには、型抜き困難性は生じない。
【００２２】
第１金属部材１は、上面に孔１７を有しており、孔１７の内部には、永久磁石５１が挿入される。孔１７は、図示の実施例では、底部５３を有する有底孔であり、その底部５３の内面で永久磁石５１を支持するようになっている。永久磁石５１は、蓋部材５２によって押さえられている。
【００２３】
更に、実施例では、第１金属部材１の底面１０６にも、孔１９が設けられ、この孔１９の内部に、もう一つの永久磁石５４が配置されており、この永久磁石５４は蓋部材５５によって押さえられている。
【００２４】
次に、第２金属部材７は、部材挿入孔１６の内部に挿入され、第１導波路１１及び第２導波路１３と交差する第３導波路１５を構成する。この実施例は、アイソレータを示しており、第３導波路１５に電波吸収体９が取り付けられている。サーキュレータの場合には、電波吸収体９は不要であり、第２金属部材７の電波吸収体９を設けた部分が、開口されることがある。
【００２５】
第２金属部材７は、第１金属部材１と同様の非磁性金属材料、典型的にはアルミニウムによって構成されるものであって、部材挿入孔１６の幅Ｗ１及び高さＨ１に対応する幅Ｗ２及び高さＨ２の挿入部７１を有する。挿入部７１は、支持面板７２の一面に起立して設けられており、第１リブ７１１と、第２リブ７１２と、底板７１３とを有する。第１リブ７１１及び第２リブ７１２は、間隔Ｗ３をおいて平行しており、その間隔Ｗ３が第３導波路１５として利用される。第１リブ７１１及び第２リブ７１２は、その先端部に、傾斜端面１５１，１５２をそれぞれ有している。
【００２６】
底板７１３は、部材挿入孔１６の長さと略一致する長さを有し、その先端と、第１リブ７１１及び第２リブ７１２の先端との間には、第１導波路１１及び第２導波路１３に相当する平坦部を有する。この平坦部に強磁性体３が配置されている。
【００２７】
強磁性体３は、第１導波路１１乃至第３導波路１５の交差領域に配置されている。強磁性体３は、イットリウム／鉄／ガーネット（ＹＩＧ）等などの材料からなり、例えば三角柱形状に成形されている。一般には、強磁性体３は台座３１の上に取り付けられる。強磁性体３を台座３１に固定するにあたって、必要に応じ、接着剤などの接着手段を用いる。
【００２８】
第２金属部材７は、部材挿入孔１６の内部に、できるだけ隙間なく嵌めこまれる。第２金属部材７と、部材挿入孔１６との間は、導電性接着剤等で接合してもよい。嵌めこまれた状態で、支持面板７２が第１金属部材１の第３側面１０３に、ネジ等の結合手段７３，７４によって固定される。これにより、第１導波路１１〜第３導波路１５を持つ非可逆回路素子が得られる。
【００２９】
上述したように、本発明に係る非可逆回路素子は、第１金属部材１を含み、第１金属部材１は連続する金属体でなる。即ち、従来の分割構造ではなく、非分割構造である。このため、分割構造の場合に生じる問題点、例えば、固定に必要となる十分な肉厚の確保の困難性、分割成形された個々の部分を、位置精度よく接合して、安定に固定することの困難性、さらには接合部からの電波の漏洩を低減する困難性等を、基本的に回避することができる。特に、外部導波管の接続される接続面（側面）は、分割の影響を受けずに、本来要求される高度の平面度に設定することができる。
【００３０】
第１金属部材１は、入出力導波路となる第１導波路１１及び第２導波路１３を含んでおり、これらの第１導波路１１及び第２導波路１３に対して、第１金属部材１の内部において、部材挿入孔１６が交差している。部材挿入孔１６の内部に第２金属部材７が挿入され、第１導波路１１及び第２導波路１３と交差する第３導波路１５が構成される。第１導波路１１乃至第３導波路１５の交差領域には、この種の非可逆回路素子の常として、強磁性体３が配置され、３ポートのサーキュレータ、あるいはアイソレータが構成される。
【００３１】
本発明の特徴は、第１金属部材１が、その内部に第１導波路１１及び第２導波路１３と交差する部材挿入孔１６を備え、この部材挿入孔１６の内部に第２金属部材７が挿入され、第１導波路１１及び第２導波路１３と交差する第３導波路１５が構成される点にある。
【００３２】
この構造によれば、第１導波路１１及び第２導波路１３を有する第１金属部材１の部材挿入孔１６の内部に、第２金属部材７を嵌め込み、固定するだけで、３ポートのサーキュレータ、あるいはアイソレータが構成されるので、組み立て作業が容易になる。
【００３３】
しかも、分割位置が、側面、特に、外部導波管との接続面となる側面１０１，１０２に現れることがないので、電磁波漏洩が極小化される。また、第１金属部材１は、部材挿入孔１６の側壁が、必要な強度を確保できる程度に薄くし得るから、薄型化に寄与することができる。
【００３４】
この種の非可逆回路素子では、第３導波路１５は、第１導波路１１及び第２導波路１３との交差部分に、幅拡大方向に傾斜内端面１５１，１５２を有しており、この内壁面１５１，１５２が、型抜き困難部となる。本発明に係る非可逆回路素子では、第３導波路１５を有する第２金属部材７を、部材挿入孔１６に挿入して、第３導波路１５を、第１導波路１１及び第２導波路１３と接続させる。したがって、第３導波路１５の傾斜内端面１５１，１５２は、一般的成形方法では、型抜き困難部分に相当するとしても、本発明では、型抜き困難部分に相当しない。
【００３５】
次に、本発明に係る通信装置について説明する。図７は本発明に係る非可逆回路素子を用いた通信装置の構成を表すブロック図である。
【００３６】
この通信装置は、例えば、移動通信システムにおける中継局に備えられるものであって、送信部６と、上述した非可逆回路素子１０と、アンテナ８とを含む。送信部６は、音声信号、映像信号などを生成する送信回路６１と、電力増幅回路６２とを含んでいる。
【００３７】
また、非可逆回路素子１０は、第３導波路１５に電波吸収体９が設けられ、アイソレータとして機能する。すなわち、アイソレータ１は、送信部６からの電波Ｗｔを、アンテナ８へと伝搬し、一方、アンテナ８からの反射波Ｗｒを電波吸収体９により吸収して、これを電力増幅回路６２に伝搬させない。これにより、アイソレータ１は、大きなパワーを有する反射波Ｗｒから電力増幅回路６２を保護している。
【００３８】
本実施形態の構成には送信部６を例示しているが、これに代えて、あるいはこれに加えて受信部を備えてもよいことは言うまでもない。この場合、本発明に係る非可逆回路素子を、アイソレータとしてだけでなく、サーキュレータとしても機能させて用いる必要がある。
【００３９】
本発明に係る通信装置によると、上述した非可逆回路素子を含むので、既に述べた内容と同様の作用効果が得られる。
【００４０】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【符号の説明】
【００４１】
１                            非可逆回路素子
１                            第１金属部材
３                            強磁性体
７                            第２金属部材
１１                          第１導波路
１３                          第２導波路
１５                          第３導波路
５１、５７                    永久磁石
【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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