(57)【要約】【課題】磁気共鳴型アイソレータにおいて、さらに低損失化及び／又は高アイソレーション化を図る。【解決手段】互いに対向する第１主面１１及び第２主面１２を有するフェライト１０と、フェライト１０の第１主面１１に配置され、共振することのない主線路１５と、主線路１５から分岐して第２主面１２に回り込んだ副線路２０と、フェライト１０に直流磁界を印加する永久磁石２９と、を備えた磁気共鳴型アイソレータ。主線路１５の一端はフェライト１０に設けた第１のスルーホール導体１６ａを介して第２主面１２に設けた第１の導体１７ａの一端に接続され、該第１の導体１７ａの他端が第１開口Ｐ１とされ、主線路１５の他端はフェライト１０に設けた第２のスルーホール１６ｂを介して第２主面１２に設けた第２の導体１７ｂの一端に接続され、該第２の導体１７ｂの他端が第２開口Ｐ２とされている。副線路２０の端部が第３開口Ｐ３とされ、第３開口Ｐ３にリアクタンス素子Ｃを接続し、該リアクタンス素子Ｃはグランドに接続される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１主面及び第２主面を有するフェライトと、
前記フェライトの第１主面に配置され、共振することのない主線路と、
前記主線路から分岐して第２主面に回り込んだ副線路と、
前記フェライトに直流磁界を印加する永久磁石と、
を備え、
前記主線路の一端は前記フェライトに設けた第１のスルーホール導体を介して第２主面に設けた第１の導体の一端に接続され、該第１の導体の他端が第１開口とされ、
前記主線路の他端は前記フェライトに設けた第２のスルーホール導体を介して第２主面に設けた第２の導体の一端に接続され、該第２の導体の他端が第２開口とされ、
前記副線路の端部が第３開口とされ、
前記第３開口にリアクタンス素子を接続し、該リアクタンス素子はグランドに接続されること、
を特徴とする磁気共鳴型アイソレータ。
【請求項２】
前記副線路は前記フェライトに設けた第３のスルーホール導体を介して第２主面に回り込み、かつ、前記主線路と直交する方向に延在された端部が第３開口とされていること、を特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴型アイソレータ。
【請求項３】
前記第１開口が入力ポート、前記第２開口が出力ポートであること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気共鳴型アイソレータ。
【請求項４】
前記フェライトは第１主面及び第２主面にそれぞれ対向する一対の永久磁石によって挟まれていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気共鳴型アイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴型アイソレータ、特に、マイクロ波帯などで使用される磁気共鳴型アイソレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アイソレータは信号を特定方向にのみ伝送し、逆方向には伝送しない特性を有し、携帯電話などの移動体通信機器の送信回路部に搭載されている。そして、磁気共鳴型アイソレータとしては特許文献１，２に記載のものが知られている。磁気共鳴型アイソレータは、直交する二つの線路（四つの開口を有している）に、振幅が等しく位相が１／４波長だけ異なる高周波電流が流れたとき、交点に回転する磁界（円偏波）が生じ、二つの線路の電磁波進行方向に応じて円偏波の旋回方向が逆転する現象を利用している。即ち、交点にフェライトを配置するとともに永久磁石によって磁気共鳴に必要な静磁界を印加し、主線路を伝搬する電磁波の進行方向に応じて副線路からの反射波によって正の円偏波又は負の円偏波が生じる。正の円偏波が生じるとフェライトの磁気共鳴によって信号が吸収され、負の円偏波が生じると磁気共鳴は発生せずに信号はそのまま通過する。副線路の端部には信号を反射させるリアクタンス素子が接続される。
【０００３】
しかしながら、従来の磁気共鳴型アイソレータは、主線路が共振するために１／４波長の長さを有しており、かつ、二つのリアクタンス素子を搭載するために、例えば、約２ＧＨｚではサイズが２０ｍｍ×２０ｍｍと大型化している。このことは、移動体通信機器が近年小型化、実装密度が高度化している現状に適合していない。
【０００４】
そこで、本願出願人は、特許文献３に記載のように、フェライトと、該フェライトに配置された、第１開口、第２開口及び第３開口を有する接合導体と、前記フェライトに直流磁界を印加する永久磁石と、を備え、前記接合導体は、第１開口と第２開口との間に配置された主線路と、該主線路から分岐して第３開口に至る副線路とからなり、前記主線路は共振することがなく、第３開口にリアクタンス素子を接続し、該リアクタンス素子はグランドに接続される磁気共鳴型アイソレータを提案した。これにて、小型化されかつ低インピーダンスの磁気共鳴型アイソレータを得ることができる。ところで、アイソレータが搭載される携帯電話などの機器の高性能化に伴い、さらなる低損失化、高アイソレーション特性が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２６０２０１号公報
【特許文献２】特開２００１−３２６５０４号公報
【特許文献３】国際公開第２０１１／０７７８０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、さらなる低損失化及び／又は高アイソレーション特性とすることのできる磁気共鳴型アイソレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態である磁気共鳴型アイソレータは、
互いに対向する第１主面及び第２主面を有するフェライトと、
前記フェライトの第１主面に配置され、共振することのない主線路と、
前記主線路から分岐して第２主面に回り込んだ副線路と、
前記フェライトに直流磁界を印加する永久磁石と、
を備え、
前記主線路の一端は前記フェライトに設けた第１のスルーホール導体を介して第２主面に設けた第１の導体の一端に接続され、該第１の導体の他端が第１開口とされ、
前記主線路の他端は前記フェライトに設けた第２のスルーホール導体を介して第２主面に設けた第２の導体の一端に接続され、該第２の導体の他端が第２開口とされ、
前記副線路の端部が第３開口とされ、
前記第３開口にリアクタンス素子を接続し、該リアクタンス素子はグランドに接続されること、
を特徴とする。
【０００８】
前記磁気共鳴型アイソレータにおいて、リアクタンス素子が接続されている副線路からの反射波が第１及び第２開口からの入射波に対して主線路と副線路の交点で９０度位相がずれるように調整されている。これにより、交点に正又は負の円偏波が発生する。正又は負の円偏波が発生することによる信号の吸収、通過は従来と同様である。主線路が共振することはないので、主線路を１／４波長以下に短くすることができ、かつ、３開口タイプであるためにリアクタンス素子は一つでよい。これにて、小型で低インピーダンスの磁気共鳴型アイソレータとすることができる。
【０００９】
さらに、前記磁気共鳴型アイソレータにおいて、主線路の一端はフェライトに設けた第１のスルーホール導体を介して、他端はフェライトに設けた第２のスルーホール導体を介して、それぞれ、第１の導体及び第２の導体の一端に接続され、第１及び第２の導体の他端が第１開口及び第２開口とされているため、主線路のフェライトに対する巻回が増大しフェライト内の円偏波形成に寄与する磁界が強化され、その結果、アイソレーション特性が向上する。また、第３開口に接続されるリアクタンス素子の値を調整することによってアイソレーション特性や挿入損失特性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、さらなる低損失化及び／又は高アイソレーション特性とすることのできる磁気共鳴型アイソレータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施例である磁気共鳴型アイソレータを示す斜視図である。
【図２】前記磁気共鳴型アイソレータを示す分解斜視図である。
【図３】前記磁気共鳴型アイソレータのフェライトを示し、（Ａ）は表面図、（Ｂ）は裏面図である。
【図４】前記フェライトの素体を示す正面図である。
【図５】前記フェライトを製造する際のマザー基板を示す平面図である。
【図６】本発明例及び比較例における第１の特性を示すグラフである。
【図７】本発明例及び比較例における第２の特性を示すグラフである。
【図８】本発明例及び比較例における第３の特性を示すグラフである。
【図９】比較例である磁気共鳴型アイソレータのフェライトを示し、（Ａ）は表面図、（Ｂ）は裏面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る磁気共鳴型アイソレータの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図において斜線を付した部分は導電体であることを示している。
【００１３】
磁気共鳴型アイソレータ１は、図１〜図３に示すように、フェライト１０と、フェライト１０の第１主面１１に配置された主線路１５と、該主線路１５から分岐して第２主面１２に回り込んだ副線路２０と、フェライト１０に直流磁界を印加する一対の永久磁石２９と、リアクタンス素子としてのコンデンサＣと、実装用基板３０と、を備えている。
【００１４】
主線路１５の一端はフェライト１０の左側面部（図３（Ａ）参照）に設けたスルーホール導体１６ａを介して第２主面１２に設けた導体１７ａ（図３（Ｂ）参照）の一端に接続され、該導体１７ａの他端はフェライト１０に設けたスルーホール導体１８ａに接続されている。主線路１５の他端はフェライト１０の右側面部に設けたスルーホール導体１６ｂを介して第２主面１２に設けた導体１７ｂの一端に接続され、該導体１７ｂの他端はフェライト１０に設けたスルーホール導体１８ｂに接続されている。即ち、主線路１５は、その両端がスルーホール導体１６ａ，１６ｂを介して導体１７ａ，１７ｂに延長され、フェライト１０に巻回された状態とされている。導体１７ａの他端が第１開口Ｐ１とされ、導体１７ｂの他端が第２開口Ｐ２とされている。
【００１５】
副線路２０の上端はフェライト１０の上面に設けたスルーホール導体２１を介して第２主面１２に設けた導体２２（図３（Ｂ）参照）に接続され、該導体２２の端部はフェライト１０の下面に設けたスルーホール導体２３に接続されている。副線路２０はスルーホール導体２１を介して導体２２にまで延長され、導体２２の端部が第３開口Ｐ３とされている。
【００１６】
主線路１５、副線路２０及び導体１７ａ，１７ｂ，２２は、導電性金属による蒸着などで形成された薄膜あるいは導電性ペーストの塗布・焼付けにて形成された厚膜である。また、それぞれのスルーホール導体１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂ，２１，２３は、図４に示すように、フェライト１０の４辺に形成された凹部２５に導電材を充填することにより形成されている。フェライト１０は、図５に示すように、焼成された１枚のマザー基板１０’に所定の間隔で凹部２５をマトリクス状に形成し、これらの凹部２５に導電材を充填、固化させた後に直線Ｅでカットし、１単位のフェライト１０を得る。マザー基板１０’に凹部２５を形成するのは、サンドブラスト法、レーザー照射法などによる。
【００１７】
ところで、第１開口Ｐ１と第２開口Ｐ２との間に配置された主線路１５（導体１７ａ，１７ｂを含む）は１／４波長以下の共振しない線路長とされている。また、副線路２０の端部である第３開口Ｐ３にはコンデンサＣの一端が接続される。
【００１８】
実装用基板３０には、入力端子電極３１、出力端子電極３２、中継端子電極３３、グランド端子電極３４がそれぞれ形成されている。一対の永久磁石２９はフェライト１０の第１及び第２主面１１，１２に貼着されて３者が一体化されており、一体化された状態で実装用基板３０上に搭載される。このとき、第１開口Ｐ１は入力端子電極３１に接続され、第２開口Ｐ２は出力端子電極３２に接続され、第３開口Ｐ３は中継端子電極３３に接続される。コンデンサＣは一端が中継端子電極３３に接続され、他端がグランド端子電極３４に接続される。
【００１９】
以上の構成からなる磁気共鳴型アイソレータ１において、コンデンサＣが接続されている副線路２０からの反射波が第１開口Ｐ１又は第２開口Ｐ２からの入射波に対して主線路１５との交点で９０度位相がずれるように調整されている。詳しくは、第１開口Ｐ１からの入射波は、副線路２０からの反射波によって交点に負の円偏波が生じるので磁気共鳴が発生することはなく、入射波は第２開口Ｐ２に伝送される。一方、第２開口Ｐ２からの入射波は、副線路２０からの反射波によって交点に正の円偏波が生じるので磁気共鳴して吸収される。
【００２０】
以下に、前記磁気共鳴型アイソレータ１の特性を比較例の特性と併せて説明する。なお、比較例は、図９に示すように、主線路１５をフェライト１０の第１主面１１のみに形成したもので、他の構成は図１〜図３に示したアイソレータ１と同じである。本発明例及び比較例において、フェライト１０の厚みＴは０．１５ｍｍ、一対の永久磁石２９を含めた幅寸法Ｗ１は０．８９ｍｍ、幅寸法Ｗ２は０．７３ｍｍ、高さＨは０．５３ｍｍである。また、コンデンサＣの容量は比較例において１．７ｐＦである。本発明例では容量１．７ｐＦを基準として、２．０ｐＦと１．６ｐＦに変更した特性をも示す。
【００２１】
本発明例において、コンデンサＣの容量を２．０ｐＦにした場合、挿入損失特性は図６（Ａ）の曲線Ｘに示すとおりであり、容量が１．７ｐＦの比較例での挿入損失特性（図６（Ａ）の曲線Ｙ参照）と比較すると、１９２０〜１９８０ＭＨｚにおいてほぼ同等である。本発明例の同じ容量値（２．０ｐＦ）でのアイソレーション特性を図６（Ｂ）の曲線Ｘに示す。図６（Ｂ）の曲線Ｙは容量が１．７ｐＦの比較例でのアイソレーション特性を示しており、１９２０〜１９８０ＭＨｚにおいて両者を比較すると、本発明例はアイソレーション特性において向上している。
【００２２】
本発明例において、コンデンサＣの容量を１．７ｐＦにした場合、挿入損失特性は図７（Ａ）の曲線Ｘに示すとおりであり、容量が１．７ｐＦの比較例での挿入損失特性（図７（Ａ）の曲線Ｙ参照）よりも向上している。本発明例の同じ容量値（１．７ｐＦ）でのアイソレーション特性を図７（Ｂ）の曲線Ｘに示す。図７（Ｂ）の曲線Ｙは容量が１．７ｐＦの比較例でのアイソレーション特性を示しており、１９２０〜１９８０ＭＨｚにおいて本発明のほうがアイソレーション特性においても向上している。
【００２３】
本発明例において、コンデンサＣの容量を１．６ｐＦにした場合、挿入損失特性は図８（Ａ）の曲線Ｘに示すとおりであり、容量が１．７ｐＦの比較例での挿入損失特性（図８（Ａ）の曲線Ｙ参照）よりも向上している。本発明例の同じ容量値（１．６ｐＦ）でのアイソレーション特性を図８（Ｂ）の曲線Ｘに示す。図８（Ｂ）の曲線Ｙは容量が１．７ｐＦの比較例でのアイソレーション特性を示しており、１９２０〜１９８０ＭＨｚにおいて本発明のほうがアイソレーション特性においても向上している。
【００２４】
前記磁気共鳴型アイソレータ１は、例えば、移動体通信機器の送信回路モジュールに組み込まれる。実装用基板３０は送信回路モジュールにおけるパワーアンプを搭載するためのプリント配線基板であってもよい。この場合、主線路１５、副線路２０を備えかつ永久磁石２９を貼着したフェライト１０が送信モジュールの組立て工程に供給されることになる。
【００２５】
なお、本発明に係る磁気共鳴型アイソレータは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【００２６】
特に、フェライト１０の形状、主線路１５や副線路２０の細部は任意であり、主線路１５と副線路２０の交点が９０度より若干大きいあるいは小さい角度を有していてもよい。また、実装用基板３０にあってはその大きさ、形状、構造などは任意である。さらに、第３開口Ｐ３に接続されるリアクタンス素子としてはコンデンサＣのほかインダクタであってもよい。また、副線路２０をフェライト１０の第２主面１２に回り込ませるのに、必ずしもスルーホール導体２１を介在させる必要はなく、フェライト１０の上面に形成した導体膜を介在させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明は、磁気共鳴型アイソレータに有用であり、特に、挿入損失特性及び／又はアイソレーション特性が向上する点で優れている。
【符号の説明】
【００２８】
１…磁気共鳴型アイソレータ
１０…フェライト
１１，１２…主面
１５…主線路
１６ａ，１６ｂ，２１…スルーホール導体
１７ａ，１７ｂ，２２…導体
２０…副線路
２９…永久磁石
Ｐ１…第１開口
Ｐ２…第２開口
Ｐ３…第３開口
Ｃ…コンデンサ
【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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【図８】
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【図９】
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