DE10151658A1 - Nichtreziproke Schaltungsbauelement und Kommunikationsvorrichtung mit demselben - Google Patents

Abstract

Ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement umfaßt ein harzgeformtes Gehäuse mit einem Eingangsanschluß, einem Ausgangsanschluß und einem Masseanschluß. Das harzgeformte Gehäuse umfaßt eine magnetische Anordnung, die aus einem mittleren Leiter und einem Ferritbauglied besteht, einen Permanentmagneten und ein Abstandselement. Das harzgeformte Gehäuse umfaßt einen Reihenkondensator, der mit dem Eingangstor des mittleren Leiters verbunden ist, einen Parallelkondensator, der entweder zwischen den Eingangsanschluß und den Masseanschluß oder zwischen das Eingangstor und den Masseanschluß geschaltet ist, einen Parallelkondensator, der mit dem Ausgangstor des mittleren Leiters verbunden ist, einen Parallelkondensator, der mit dem Abschlußtor des mittleren Leiters verbunden ist, und einen Abschlußwiderstand. Der Parallelkondensator, der mit dem Abschlußtor verbunden ist, kann durch einen Reihenkondensator ersetzt werden, wobei in diesem Fall ein zusätzlicher Parallelkondensator zwischen dem Reihenkondensator und dem Masseanschluß vorgesehen sein kann. Die Oberseite des harzgeformten Gehäuses ist mit einem oberen Joch bedeckt. Bei dem nichtreziproken Schaltungsbauelement kann eine wahlweise Eingangsimpedanz eingestellt werden, wobei das nichtreziproke Schaltungsbauelement in der Gesamtheit desselben einen niedrigen Verlust aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf nichtreziproke Schaltungsbauelemente für die Verwendung bei Mikrowellen­ bändern, wie z. B. auf Isolatoren und Zirkulatoren, und auf Kommunikationsvorrichtungen mit den Bauelementen.

Es ist ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement für eine Verwendung vornehmlich in Mikrowellenbändern verwendet wor­ den, das ein Harzgehäuse mit einem Eingangs- und Ausgangs­ anschluß und einem Masseanschluß, einen mittleren Leiter in elektrischer Verbindung mit dem Eingangs- und Ausgangsan­ schluß und dem Masseanschluß, einen Ferritkern in der Nähe des mittleren Leiters, einen Permanentmagnet, der ein sta­ tisches Magnetfeld an den Ferritkern anlegt, und einen Ab­ schlußwiderstand aufweist, der an der Abschlußseite des mittleren Leiters vorgesehen ist.

Bei einem nichtreziproken Schaltungsbauelement des obigen Typs weist der mittlerer Leiter ein Eingangstor, ein Aus­ gangstor und ein abschlußseitiges Tor auf. Einige Spezifi­ kationen sind für die Verwendungen der Tore vorgeschlagen worden. Die Spezifikationen werden bezugnehmend auf Fig. 8A-8C und 9A-9C beschrieben. Fig. 8A zeigt ein nichtrezi­ prokes Schaltungsbauelement, bei dem Parallelkondensatoren mit allen Toren verbunden sind. Fig. 8B zeigt ein nichtre­ ziprokes Schaltungsbauelement, bei dem Parallelkondensato­ ren mit allen Toren verbunden sind, und Reihenspulen und Reihenkondensatoren eingefügt sind. Fig. 8C zeigt ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement, bei dem Parallelkon­ densatoren mit allen Toren verbunden sind und Reihenkonden­ satoren eingefügt sind.

Fig. 9A zeigt ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement, bei dem Parallelkondensatoren mit allen Toren verbunden sind, und eine Reihenspule und ein Reihenkondensator lediglich bei einem Eingangstor eingefügt sind. Fig. 9B zeigt ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement, bei dem Parallelkon­ densatoren mit allen Toren verbunden sind, eine Reihenspule lediglich bei dem Eingangstor eingefügt ist, und ein Paral­ lelkondensator mit dem Eingangsende der Reihenspule verbun­ den ist. Fig. 9C zeigt ein nichtreziprokes Schaltungsbau­ element, bei dem Parallelkondensatoren mit allen Toren ver­ bunden sind, und eine Reihenspule und ein Reihenkondensator lediglich an der Abschlußseite eingefügt sind.

Die im vorhergehenden beschriebenen herkömmlichen nichtre­ ziproken Schaltungsbauelemente weisen die folgenden Proble­ me auf.

Gemäß dem nichtreziproken Schaltungsbauelement in Fig. 8A kann ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement mit niedrigen Verlusten und einer kleinen Größe unter Verwendung einer einfachen Anpassungsschaltung gebildet werden, aber die charakteristische Impedanz bzw. der Wellenwiderstand des­ selben ist fest.

Gemäß dem nichtreziproken Schaltungsbauelement in Fig. 8B kann ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement gebildet wer­ den, welches breite Bereiche von Charakteristika an allen Toren aufweist, wie z. B. einen Einfügungsverlust, eine Trennungs- bzw. Isolationscharakteristik und einen Reflexi­ onsverlust, aber eine erhöhte Anzahl von Komponenten erhöht die Bauelementgröße und -kosten, und die Verluste an jedem Tor nehmen zu.

Gemäß dem nichtreziproken Schaltungsbauelement in Fig. 8C kann ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement gebildet wer­ den, bei dem eine charakteristische Impedanz wahlweise bei jedem Tor eingestellt werden kann, aber eine erhöhte Anzahl von Komponenten erhöht die Verluste jedes Tores. Wenn die Schaltung gebildet wird, um eine vorbestimmte Eingangsimpe­ danz aufzuweisen, die durch einen niedrigen Widerstandswert bewirkt wird, und um die Ausgangsimpedanz auf 50 Ohm einzu­ stellen, nehmen die Außenabmessungen des Reihenkondensators bei dem Ausgangstor zu. Insbesondere sind beispielsweise dann, wenn die Eingangsimpedanz 12 Ohm und die Ausgangsim­ pedanz 50 Ohm beträgt, die Kapazitäten der Kondensatoren wie folgt: Der Eingangstorreihenkondensator ist 7 pF, der Eingangstorparallelkondensator ist 3 pF, der Ausgangstor­ reihenkondensator ist 50 pF und der Ausgangstorparallelkon­ densator ist 12 pF.

Dementsprechend muß ein Kondensator mit einer großen Außen­ größe als der Ausgangstorkondensator verwendet werden, so daß es schwierig ist, den Kondensator in das nichtreziproke Schaltungsbauelement einzubauen. Wenn zudem ein laminierter Kondensator zur Größenreduzierung verwendet wird, entsteht ein neues Problem darin, daß sich der Einfügungsverlust er­ höht, da der Q-Wert in den Mikrowellenbändern auf über etwa 1 GHz zunimmt. Der Q-Wert in dem 1-GHz-Band eines laminier­ ten Kondensators mit 50 pF beträgt beispielsweise etwa 10, so daß ein Einfügungsverlust von etwa 0,05 dB auftritt.

In dem Fall, daß das nichtreziproke Schaltungsbauelement zur Verbindung einer Schaltung mit einer Antenne verwendet wird, was eine Hauptverwendung des nichtreziproken Schal­ tungsbauelements darstellt, besteht eine Möglichkeit dafür, daß, da ein Blitz bewirken kann, daß eine große Menge an statischer Elektrizität in dem Reihenkondensator und dem Parallelkondensator des Ausgangstors gespeichert wird, die gespeicherte Ladung einen Festigkeitsbetrag überschreitet, um den Kondensator oder sogar Komponenten der Schaltung zu erhitzen und zu zerstören. Um dieses Problem zu verhindern, können ein Widerstand, eine HF-Drosselspule oder ein Stoßspannungsabsorbierer zwischen den Ausgangsanschluß und den Masseanschluß geschaltet werden. Die Verluste und Ko­ sten werden jedoch erhöht und eine Größenreduzierung wird schwierig.

Zusätzlich werden bei dem Herstellungsverfahren eines nichtreziproken Schaltungsbauelements im allgemeinen die Hochfrequenzcharakteristika des mittleren Leiters, des Ein­ gangs- und Ausgangsanschlusses und des Masseanschlusses un­ tersucht. Da die Messung derselben eine lange Zeit benö­ tigt, wird in einem Vorverfahren vor der Untersuchung der Zustand der Verbindung zwischen dem mittleren Leiter und dem Eingangs- und Ausgangsanschluß unter Verwendung einer Gleichsignalleitung untersucht. Wenn jedoch der Reihenkon­ densator zwischen den mittleren Leiter und den Eingangs- und Ausgangsanschluß eingefügt ist, kann eine Offenzu­ standserfassung bzw. eine Erfassung im offenen Zustand durch eine Gleichsignalleitung nicht durchgeführt werden, so daß alle nichtreziproken Schaltungen hinsichtlich der Hochfrequenzcharakteristika untersucht werden müssen. Dies erhöht die Anzahl von Herstellungsschritten und die Kosten.

Während die Hochfrequenzcharakteristikuntersuchung durchge­ führt wird, wird der mittlere Leiter auf den Eingangs- und Ausgangsanschluß und den Masseanschluß gedrückt. Der Druck kann das Gehäuse verziehen, so daß der jeweilige Abschnitt zwischen dem mittleren Leiter und jedem Anschluß, der ur­ sprünglich offen sein muß, instabil verbunden werden kann, und das nichtreziproke Schaltungsbauelement eine weitere Verarbeitung erforderlich machen kann. Ursprünglich kann der offene Zustand durch die Verbindungszustandsuntersu­ chung unter Verwendung einer Gleichsignalleitung erfaßt werden. Gemäß dem nichtreziproken Schaltungsbauelement in Fig. 8C ist es jedoch, wie es im vorhergehenden beschrieben worden ist, schwierig, zu verhindern, daß ein fehlerhaftes Produkt verteilt wird, da ein Reihenkondensator in jedes Tor eingefügt wird.

Das nichtreziproke Schaltungsbauelement in Fig. 9A dämpft ein Signal außerhalb des Zielbandes, da das Eingangstor ei­ nen breiten Bereich von Reflexionsverlustcharakteristika aufweist. Da jedoch die Spule verwendet wird, ist ein ma­ gnetischer Weg zum Verhindern der Verschlechterung des Q- Werts separat erforderlich.

Das nichtreziproke Schaltungsbauelement in Fig. 9B dämpft ein unnötiges Signal außerhalb des Zielbands (insbesondere auf der Hochfrequenzseite). Das Bauelement ist jedoch ver­ größert, da dasselbe Spulen aufweist.

Gemäß dem nichtreziproken Schaltungsbauelement in Fig. 9C kann ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement gebildet wer­ den, das einen breiten Bereich von Trennungscharakteristik trotz niedrigem Verlusts aufweist. Das Bauelement ist je­ doch vergrößert, da dasselbe Spulen aufweist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein nicht­ reziprokes Schaltungsbauelement zu schaffen, das unaufwen­ diger ist und/oder bessere Charakteristika aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein nichtreziprokes Schaltungsbau­ element gemäß Anspruch 1, 2 oder 4 gelöst.

Die vorliegende Erfindung liefert ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement kleiner Größe, bei dem eine wahlweise Eingangsimpedanz eingestellt werden kann, bei dem eine An­ passung an einen wahlweisen Wert eines Abschlußwiderstands durchgeführt werden kann, und das niedrige Verluste in der Gesamtheit des Bauelements aufweist. Die Erfindung liefert ferner eine Kommunikationsvorrichtung, die mit dem nichtre­ ziproken Schaltungsbauelement versehen ist.

Zu diesem Zweck wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement geschaf­ fen, und zwar mit einem Ferritbauglied, einem mittleren Leiter mit einem Eingangstor, einem Ausgangstor und einem Abschlußtor, wobei sich das Eingangstor, das Ausgangstor und das Abschlußtor an dem Ferritbauglied kreuzen, einem Permanentmagneten, der ein statisches Magnetfeld an das Ferritbauglied und den mittleren Leiter anlegt, einem Ein­ gangsanschluß und einem Ausgangsanschluß zum Eingeben und Ausgeben eines Signals, und einem Masseanschluß, der als die Masse wirkt. Das nichtreziproke Schaltungsbauelement umfaßt ferner einen Parallelkondensator, der zwischen das Ausgangstor und den Masseanschluß geschaltet ist, einen Parallelkondensator, der zwischen das Abschlußtor und den Masseanschluß geschaltet ist, einen Reihenkondensator, der zwischen das Eingangstor und den Eingangsanschluß geschal­ tet ist, und einen Parallelkondensator, der zwischen den Eingangsanschluß und den Masseanschluß geschaltet ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement geschaffen, und zwar mit einem Ferritbauglied, einem mittleren Leiter mit einem Eingangstor, einem Ausgangstor und einem Abschlußtor, wobei sich das Eingangstor, das Ausgangstor und das Ab­ schlußtor an dem Ferritbauglied kreuzen, einem Permanentma­ gneten, der ein statisches Magnetfeld an dem Ferritbauglied und dem mittleren Leiter anlegt, einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß zum Eingeben und Ausgeben eines Si­ gnals, einem Masseanschluß, der als die Masse wirkt, und einem Abschlußwiderstand, der mit dem Abschlußtor verbunden ist. Das nichtreziproke Schaltungsbauelement umfaßt ferner einen Parallelkondensator, der zwischen das Ausgangstor und den Masseanschluß geschaltet ist, einen Reihenkondensator, der zwischen das Eingangstor und den Eingangsanschluß ge­ schaltet ist, einen Parallelkondensator, der zwischen den Eingangsanschluß und den Masseanschluß geschaltet ist, und einen Reihenkondensator, der zwischen das Abschlußtor und den Abschlußwiderstand geschaltet ist.

Das nichtreziproke Schaltungsbauelement umfaßt vorzugsweise ferner einen Parallelkondensator, der zwischen den Ab­ schlußwiderstand und den Masseanschluß geschaltet ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement geschaffen, und zwar mit einem Ferritbauglied, einem mittleren Leiter mit einem Eingangstor, einem Ausgangstor und einem Abschlußtor, wobei sich das Eingangstor, das Ausgangstor und das Ab­ schlußtor an dem Ferritbauglied kreuzen, einem Permanentma­ gneten, der ein statisches Magnetfeld an das Ferritbauglied und den mittleren Leiter anlegt, einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß zum Eingeben und Ausgeben eines Si­ gnals, und einem Masseanschluß, der als die Masse wirkt. Das nichtreziproke Schaltungsbauelement umfaßt ferner einen Parallelkondensator, der zwischen das Ausgangstor und den Masseanschluß geschaltet ist, einen Parallelkondensator, der zwischen das Abschlußtor und den Masseanschluß geschal­ tet ist, einen Reihenkondensator, der zwischen das Ein­ gangstor und den Eingangsanschluß geschaltet ist, und einen Parallelkondensator, der zwischen das Eingangstor und den Masseanschluß geschaltet ist.

Das Eingangstor ist vorzugsweise mit einem Verbindungspunkt verbunden, der zwischen dem Parallelkondensator und dem Reihenkondensator definiert wird, die mit dem Eingangstor verbunden sind.

Der Parallelkondensator und der Reihenkondensator können Einsubstratkondensatoren sein.

Die Eingangsimpedanz des Eingangstors kann in dem Bereich von 3 bis 45 Ohm liegen.

Der Widerstandswert des Abschlußwiderstands kann in dem Be­ reich von 3 bis 360 Ohm liegen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kommunikationsvorrichtung geschaffen, die eines der im vorhergehenden beschriebenen nichtreziproken Schaltungsbau­ elemente aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement mit niedrigen Verlusten und kleiner Größe, bei dem eine Eingangsimpedanz wahlweise ausgewählt werden kann, unaufwendig gebildet werden, indem eine Struk­ tur verwendet wird, bei der ein Parallelkondensator zwi­ schen einen Masseanschluß und jedes Tor eines mittleren Leiters geschaltet wird, und ein Reihenkondensator in ein Eingangstor eingefügt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Durchbruch einer Schaltungskomponente durch den Einfluß von statischer Elek­ trizität von außerhalb über einen Ausgangsanschluß verhin­ dert und die Verbindungszustandsuntersuchung unter Verwen­ dung einer Gleichsignalleitung des Ausgangsanschlusses durchgeführt werden, indem eine Struktur verwendet wird, bei der ein Reihenkondensator in einem Eingangstor einge­ fügt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Reihenkondensator in dem Eingangstor eines mittleren Leiters eingefügt, so daß eine Gleichsignalkomponente, die in einem nichtrezipro­ ken Schaltungsbauelement fließt, ausgeschlossen wird, und eine zusätzliche Schaltung zum Ausschließen der Gleichsi­ gnalkomponente nicht erforderlich ist. Dies macht es mög­ lich, ein unaufwendiges nichtreziprokes Schaltungsbauele­ ment mit niedrigen Verlusten zu bilden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement, bei dem ein wahlweiser Wert eines Ab­ schlußwiderstands eingestellt werden kann, gebildet werden, indem eine Struktur verwendet wird, bei der ein Reihenkon­ densator in dem Abschlußtor eingefügt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement kleiner Größe gebildet werden, indem eine Struktur verwendet wird, bei der ein Parallelkondensa­ tor und ein Reihenkondensator, die mit einem Eingangstor verbunden sind, vorgesehen sind, wobei das Eingangstor zwi­ schen denselben vorgesehen ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement niedrigen Verlusts und kleiner Größe unter Verwendung eines Einsubstratkondensators gebildet werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement gebildet werden, welches niedrige Ver­ luste sogar dann aufweist, wenn mit dem nichtreziproken Schaltungsbauelement eine Schaltungskomponente verbunden ist, die es erfordert, eine Last mit niedriger Impedanz aufzuweisen, indem eine Struktur verwendet wird, bei der eine Eingangsimpedanz auf 3 bis 45 Ohm eingestellt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Abschlußwider­ stand mit einer kleinen Anzahl parasitärer Komponenten ge­ bildet und ein unaufwendiges nichtreziprokes Schaltungsbau­ element niedriger Verluste gebildet werden, indem eine Struktur verwendet wird, bei der der Widerstandswerts eines Abschlußwiderstands 3 bis 360 Ohm beträgt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Kommunikations­ vorrichtung kleiner Größe mit einer hohen Kommunikations­ leistungsfähigkeit unaufwendig erhalten werden, indem eine Struktur verwendet wird, die eine der im vorhergehenden be­ schriebenen nichtreziproken Schaltungsbauelemente aufweist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungs­ beispiele derselben ergeben, wobei Bezug auf die Zeichnun­ gen genommen wird, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente und Bauteile bezeichnen. Es zeigen

Fig. 1A eine perspektivische Explosionsansicht eines Iso­ lators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1B und 1C Seitenansichten des Isolators, der in Fig. 1A ge­ zeigt ist;

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild des Isolators gemäß dem er­ sten Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 einen Graphen, der die Unterschiede der Einfü­ gungsverlustfrequenzcharakteristika zeigt, die durch Schaltungsanordnungen bewirkt werden;

Fig. 4A und 4B Ersatzschaltdiagramme eines Isolators gemäß einem zweiten bzw. einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5A eine perspektivische Explosionsansicht eines Iso­ lators gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5B und 5C Seitenansichten des Isolators, der in Fig. 5A ge­ zeigt ist;

Fig. 6 ein Ersatzschaltbild des Isolators gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 8A bis 8C Ersatzschaltbilder eines herkömmlichen, nichtre­ ziproken Schaltungsbauelements; und

Fig. 9A bis 9C Ersatzschaltbilder eines herkömmlichen, nichtre­ ziproken Schaltungsbauelements.

Die Struktur eines Isolators gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden bezugnehmend auf Fig. 1A-3 beschrieben.

Fig. 1A ist eine perspektivische Explosionsansicht des Iso­ lators. Fig. 1B ist eine Schnittansicht des Isolators an einer Ebene, die durch das Eingangstor des Isolators ver­ läuft. Fig. 1C ist eine Schnittansicht des Isolators an ei­ ner Ebene, die durch das Ausgangstor des Isolators ver­ läuft. Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild des Isolators. Fig. 3 zeigt Unterschiede der Einfügungsverlustfrequenzcharakte­ ristika, die durch Isolatoranordnungen bewirkt werden.

Bezugnehmend auf Fig. 1A wird der Isolator derart gebildet, daß in einem harzgeformten Gehäuse 1, das einen Eingangsan­ schluß 9, einen Ausgangsanschluß 10 und einen Masseanschluß 11 aufweist, die an einem unteren Joch 12 gebildet sind, eine magnetische Anordnung 5, die aus einem mittleren Lei­ ter 4 und einem Ferritbauglied 3 besteht, ein Permanentma­ gnet 6, der ein statisches Magnetfeld an die magnetische Anordnung 5 anlegt, ein Beabstandungselement 7, das die ma­ gnetische Anordnung 5 und den Permanentmagneten 6 trennt, Kondensatoren C0, C1, C2 und C3 als Anpassungsbauelemente und ein Abschlußwiderstand R vorgesehen sind, und daß die Oberseite des harzgeformten Gehäuses mit einem oberen Joch 2 bedeckt ist.

Das Ersatzschaltbild des Isolators ist in Fig. 2 gezeigt. Bezugnehmend auf Fig. 1A-2 werden die Beziehungen zwi­ schen dem Eingangstor 40a des mittleren Leiters 4, den Kon­ densatoren C0 und C1, dem Eingangsanschluß 9 und dem Masse­ anschluß 11 beschrieben.

Unterhalb des Eingangstors 40a des mittleren Leiters 4 sind der Kondensator C0, eine Verbindungsplatte 8 als ein Leiter und der Kondensator C1 in der gegebenen Reihenfolge vorge­ sehen. Die Verbindungsplatte 8 weist eine untere Oberfläche auf, die an der oberen Oberfläche des Eingangsanschlusses 9 teilweise anliegt. Die untere Oberfläche des Kondensators C1 liegt über das untere Joch 12 an dem Masseanschluß 11 an.

Das Abschlußtor 40b des mittleren Leiters 4 ist mit dem Masseanschluß 11 elektrisch verbunden, der an dem unteren Joch 12 gebildet ist, so daß der Kondensator C2 und der Ab­ schlußwiderstand R parallel geschaltet sind.

Das Ausgangstor 40c des mittleren Leiters 4 ist mit dem Masseanschluß 11, der an dem unteren Joch 12 gebildet ist, über den Ausgangsanschluß 10 und den Kondensator C3 elek­ trisch verbunden.

Bei der im vorhergehenden beschriebenen Anordnung weist der Isolator sowohl einen Abschnitt, der durch Einfügung eines Reihenkondensators eine Eingangsimpedanz anpaßt, während ein gleicher Widerstandswert beibehalten wird, und einen Abschnitt, der die Eingangsimpedanz durch Verbinden eines Parallelkondensators anpaßt, während eine gleiche Leitfä­ higkeit beibehalten wird, auf, so daß die Eingangsimpedanz wahlweise eingestellt werden kann.

Da die Anpassungsbauelemente durch die Kondensatoren gebil­ det werden, kann die Bauelementgröße verglichen zu dem Fall der Verwendung von Spulen reduziert werden, und der Einfü­ gungsverlust kann um etwa 0,1 dB reduziert werden.

Die Einfügung des Reihenkondensators lediglich in dem Ein­ gangstor ermöglicht eine Größenreduzierung und einen redu­ zierten Verlust des Bauelements. Verglichen zu dem Fall der Einfügung des Reihenkondensators in dem Ausgangstor kann der Einfügungsverlust beispielsweise um etwa 0,03 dB redu­ ziert werden. Unterschiede in den Einfügungsverlustfre­ quenzcharakteristika, die durch den im vorhergehenden be­ schriebenen Unterschied der Bauelemente bewirkt werden, sind in Fig. 3 gezeigt.

Da der Reihenkondensator nicht in dem Ausgangstor 10 einge­ fügt ist, tritt, falls eine Blitzstoßspannung usw. von ei­ nem externen Bauelement, das mit dem Ausgangsanschluß 10 verbunden ist, wie z. B. einer Antenne, hereinfließt, eine Speicherung eines großen Betrags an statischer Elektrizität nicht auf, so daß ein Fehler, wie z. B. ein Durchbruch, verhindert werden kann.

Da zusätzlich der Reihenkondensator nicht in dem Ausgangs­ tor eingefügt ist und der Ausgangsanschluß 10 direkt mit dem Masseanschluß 11 über den mittleren Leiter 4 verbunden ist, wird ein Leitungstest unter Verwendung des Anlegens eines Gleichstroms verwendet, um den Zustand der Verbindung zu bestätigen. Durch Verwenden des Leitungstests kann die Untersuchung durchgeführt werden, ohne eine starke äußere Kraft an jeden Anschluß anzulegen, eine Verformung des Ge­ häuses durch eine äußere Kraft kann verhindert werden, und es kann verhindert werden, daß ein Isolator, der einen in­ stabilen Verbindungsabschnitt aufweist, ausgeliefert wird.

Da Kondensatoren unaufwendiger als Spulen sind und einfach angebracht werden, kann ein Isolator auf unaufwendige Weise gebildet werden. Die Einfügung des Reihenkondensators in dem Eingangstor 40a macht es möglich, eine Gleichsignalkom­ ponente, die in den Isolator fließt, auszuschließen. Dies beseitigt die Notwendigkeit des Hinzufügens eines Kondensa­ tors zum Ausschließen der Gleichsignalkomponente zu einer Vorstufenschaltung, die mit dem Isolator verbunden ist, so daß ein unaufwendiges Schaltungsbauelement mit niedrigen Verlusten gebildet werden kann.

Als der Kondensator zum Ausschließen der Gleichsignalkompo­ nente wird normalerweise ein laminierter Kondensator ver­ wendet. Bei einer Schaltung mit einer niedrigen Impedanz (3 bis 45 Ohm) beeinflußt die Äquivalenzreihenwiderstandswert­ komponente des Kondensators sehr den Verlust. Dementspre­ chend kann unter Verwendung eines Einsubstratkondensators mit einer kleinen Äquivalentreihenwiderstandswertkomponente verglichen zu dem Fall des Verwendens eines laminierten Kondensators ein unaufwendiges Bauelement mit niedrigen Verlusten gebildet werden.

Einsubstratkondensatoren können einfach durch Schneiden ei­ nes einzelnen Mutter- bzw. Hauptsubstrats gebildet werden. Folglich kann unter Verwendung von Einsubstratkondensatoren als die Kondensatoren C0, C1, C2 und C3 das Bauelement schnell, unaufwendig und mit einer hohen Präzision herge­ stellt werden.

Durch Verwenden einer vertikal gestapelten Struktur, bei der das Eingangstor 40a des mittleren Leiters 4 zwischen dem Kondensator C0 (dem Reihenkondensator in dem Eingangs­ tor 40a) und dem Kondensator C1 (dem Parallelkondensator des Eingangstors 40a) vorgesehen ist, kann die Ebenenfläche reduziert werden. Darüber hinaus bewirkt, da die Kondensa­ toren C0 und C1 durch Einsubstratkondensatoren gebildet werden, das Stapeln der Kondensatoren C0 und C1 keine Zu­ nahme in der Dickenrichtung, und als ein Ergebnis kann die Isolatordicke reduziert werden.

Durch Einstellen der Eingangsimpedanz auf 3 bis 45 Ohm, was kleiner als ein gewöhnlicher Widerstandswert von 50 Ohm ist, kann, wenn das Bauelement mit einem Schaltungsbauele­ ment (wie z. B. einem Leistungsverstärker) verbunden wird, der eine Last mit niedriger Impedanz braucht, eine Impe­ danzumwandlungsschaltung auf einfache Weise gebildet wer­ den. In anderen Worten ausgedrückt, kann auf vorteilhafte Weise eine Kommunikationsvorrichtung der vorliegenden Er­ findung unter Verwendung einer Leistungsversorgung mit ei­ ner niedrigen Spannung von beispielsweise 3 Volt getrieben werden, wobei und die Kommunikationsvorrichtung Signale bei einer niedrigen Impedanz austauschen kann. Wenn im Gegen­ satz dazu ein Signal von einem Schaltungsbauelement (wie z. B. einem aktiven Bauelement des Leistungsverstärkers) mit einer Lastimpedanz von 3 bis 5 Ohm empfangen wird, und die Impedanz in 50 Ohm umgewandelt wird, was eine gewöhnliche Eingangsimpedanz eines Isolators ist, nimmt, während die elektrischen Charakteristika in dem Betriebsband erfüllt werden, der Verlust zu, so daß eine Anpassungsschaltung für das Schaltungsbauelement, das eine Last mit niedriger Impe­ danz braucht, kompliziert wird. Dementsprechend kann durch Verwenden einer Struktur, bei der die Eingangsimpedanz des Isolators auf einen vorbestimmten Wert (wie z. B. 12 Ohm) zwischen 3 Ohm und 50 Ohm für einen Austausch von Lei­ stungssignalen eingestellt ist, eine Schaltung mit niedri­ gen Verlusten gebildet werden.

Als nächstes wird ein Isolator gemäß einem zweiten und ei­ nem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im folgenden bezugnehmend auf Fig. 4A bzw. 4B beschrieben.

Der Isolator in Fig. 4A wird durch Modifizieren des Isola­ tors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel derart erhalten, daß der Parallelkondensator, der zwischen das Abschlußtor und den Masseanschluß geschaltet ist, durch einen Reihen­ kondensator ersetzt wird, der zwischen dem Abschlußtor und dem Abschlußwiderstand eingefügt wird.

Der Isolator in Fig. 4B wird durch Modifizieren des Isola­ tors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel derart erhalten, daß ein Reihenkondensator zwischen das Abschlußtor und den Parallelkondensator eingefügt wird.

Diese Anordnungen machen es möglich, die charakteristische Impedanz in einem breiten Bereich wahlweise einzustellen, und zwar ähnlich zu derjenigen bei dem im vorhergehenden erwähnten Eingangstor. Insbesondere beträgt, wenn sich ein Kreuzungswinkel des mittleren Leiters in einem normalen Be­ reich von 25 bis 140° befindet, so daß vorbestimmte Charak­ teristika erhalten werden können, der Widerstandswert des Abschlußwiderstands 100 bis 360 Ohm. In dem Fall eines Iso­ lators mit einem normalen Kreuzungswinkel von 120° beträgt der Widerstandswert des Abschlußwiderstands etwa 30 bis 100 Ohm. Folglich bewirkt gemäß der Struktur des herkömmlichen Anpassungsbauelements die Einstellung des Kreuzungswinkels des mittleren Leiters auf den im vorhergehenden erwähnten Bereich von 125 bis 140° eine Impedanzfehlanpassung zwi­ schen dem Abschlußtor und dem Abschlußwiderstand. Sogar in diesem Fall kann durch Verwenden der Schaltung, die in Fig. 4A oder 4B gezeigt ist, ein Bereich von auswählbaren Wider­ ständen erweitert werden und es kann ein Abschlußwiderstand ausgewählt werden, der eine kleine Anzahl von parasitären Komponenten und einen gewünschten Widerstandswert aufweist.

Zusätzlich kann durch Verwenden einer Struktur, bei der der Widerstandswert des Abschlußwiderstands auf 3 bis 360 Ohm eingestellt ist, ein Abschlußwiderstand mit einer kleinen Anzahl von parasitären Komponenten auf einfache Weise aus­ gewählt und eine Impedanzanpassung zwischen dem Abschlußtor und dem Abschlußwiderstand durchgeführt werden, so daß ein Isolator mit niedrigen Verlusten auf einfache Weise gebil­ det werden kann.

Als nächstes wird ein Isolator gemäß einem vierten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im folgenden be­ zugnehmend auf Fig. 5A-6 beschrieben.

Fig. 5A ist eine perspektivische Explosionsansicht des Iso­ lators. Fig. 5B ist eine Schnittansicht des Isolators an einer Ebene, die durch das Eingangstor des Isolators ver­ läuft. Fig. 5C ist eine Schnittansicht des Isolators an ei­ ner Ebene, die durch das Abschlußtor des Isolators ver­ läuft. Fig. 6 zeigt ein Ersatzschaltbild des Isolators. Die Komponenten, die zu denjenigen bei dem Isolator, der in Fig. 1A-2 gezeigt ist, identisch sind, werden mit identi­ schen Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung der­ selben wird weggelassen.

Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in den folgenden Punkten. Insbe­ sondere weist das erste Ausführungsbeispiel den Parallel­ kondensator C1 auf, der zwischen den Eingangsanschluß 9 und den Masseanschluß 11 geschaltet ist, während das vierte Ausführungsbeispiel einen Parallelkondensator C1 aufweist, der zwischen ein Eingangstor 40a und einen Masseanschluß 11 geschaltet ist. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel sind, wie es in Fig. 5A gezeigt ist, ein Kondensator C0 und ein Kondensator C1 oberhalb bzw. unterhalb des Eingangstors 40a des mittleren Leiters 4 vorgesehen, so daß das Eingangstor 40a zwischen den Kondensatoren C0 und C1 vorgesehen ist. Eine Verbindungsplatte 8 ist so vorgesehen, daß sich die obere Oberfläche des Kondensators C1 und der Eingangsan­ schluß 9 in elektrischer Verbindung befinden. Die untere Oberfläche des Kondensators C1 ist mit dem Masseanschluß 11 durch ein unteres Joch 12 verbunden.

Durch Verwenden der Schaltungsanordnung bei dem vierten Ausführungsbeispiel können Effekte realisiert werden, die zu denjenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich sind.

Als nächstes wird die Struktur einer Kommunikationsvorrich­ tung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung im folgenden bezugnehmend auf Fig. 7 be­ schrieben.

Die Kommunikationsvorrichtung umfaßt eine Sende/Empfangs- Antenne ANT, einen Duplexer DPX, Bandpaßfilter BPFa und BPFb, Verstärkerschaltungen AMPa und AMPb, Mischer MIXa und MIXb, einen Oszillator OSC, einen Frequenzsynthesizer SYN und einen Isolator ISO, wie es in Fig. 7 gezeigt ist.

Der Mischer MIXa mischt ein Eingangs-ZF-(IF)-Signal und ein Signal, das von dem Synthesizer SYN ausgegeben wird. Das Bandpaßfilter BPFa ermöglicht es lediglich einem Sende­ frequenzband eines gemischten Signals, das von dem Mischer MIXa ausgegeben wird, durch dasselbe zu gelangen. Die Ver­ stärkerschaltung AMPa führt eine Leistungsverstärkung des Sendefrequenzbandes durch. Das verstärkte Signal wird von der Antenne ANT über den Isolator ISO und den Duplexer DPX gesendet. Der Isolator ISO verhindert durch Blockieren ei­ nes Reflexionssignals von dem Duplexer DPX oder dergleichen zu der Verstärkerschaltung AMPb, daß in der Verstärker­ schaltung AMPa Rauschen auftritt. Die Verstärkerschaltung AMPb verstärkt ein empfangenes Signal, das von dem Duplexer DPX extrahiert wird. Das Bandpaßfilter BPFb ermöglicht es lediglich einem empfangenen Frequenzband des verstärkten Signals, das von der Verstärkerschaltung AMPb ausgegeben wird, durch dasselbe zu gelangen. Der Mischer MIXb mischt ein Frequenzsignal, das von dem Synthesizer ausgegeben wird, und das empfangene Frequenzbandsignal und gibt ein Zwischenfrequenzsignal ZF bzw. IF aus.

Als der Isolator ISO in Fig. 7 kann der Isolator verwendet werden, der in dem ersten, zweiten oder dritten Ausfüh­ rungsbeispiel beschrieben wurde.

Wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, kann unter Ver­ wendung eines nichtreziproken Schaltungsbauelements, das einen niedrigen Einfügungsverlust und eine kleine Größe aufweist, eine Kommunikationsvorrichtung mit kleiner Größe und hoher Leistungseffizienz in der Gesamtheit derselben erhalten werden.

Claims (9)

1. Nichtreziprokes Schaltungsbauelement mit folgenden Merkmalen:
einem Ferritbauglied (3);
einem mittleren Leiter (4) mit einem Eingangstor (40a), einem Ausgangstor (40c) und einem Abschlußtor (40b), wobei sich das Eingangstor (40a), das Ausgang­ stor (40c) und das Abschlußtor (40b) an dem Ferrit­ bauglied (3) kreuzen;
einem Permanentmagneten, der ein statisches Magnetfeld an das Ferritbauglied (3) und den mittleren Leiter an­ legt;
einem Eingangsanschluß (9) und einem Ausgangsanschluß (10) zum Eingeben und Ausgeben eines Signals; und
einem Masseanschluß (11) zum Wirken als die Masse des Bauelements;
wobei das nichtreziproke Schaltungsbauelement ferner folgende Merkmale aufweist:
einen Parallelkondensator, der zwischen das Ausgang­ stor (40c) und den Masseanschluß (11) geschaltet ist;
einen Parallelkondensator, der zwischen das Abschluß­ tor (40b) und den Masseanschluß (11) geschaltet ist;
einen Reihenkondensator, der zwischen das Eingangstor (40a) und den Eingangsanschluß (9) geschaltet ist; und
einen Parallelkondensator, der zwischen den Eingangs­ anschluß (9) und den Masseanschluß (11) geschaltet ist.

2. Nichtreziprokes Schaltungsbauelement mit folgenden Merkmalen:
einem Ferritbauglied (3);
einem mittleren Leiter (4) mit einem Eingangstor (40a), einem Ausgangstor (40c) und einem Abschlußtor (40b), wobei sich das Eingangstor (40a), das Ausgang­ stor (40c) und das Abschlußtor (40b) an dem Ferrit­ bauglied (3) kreuzen;
einem Permanentmagneten, der ein statisches Magnetfeld an das Ferritbauglied (3) und den mittleren Leiter an­ legt;
einem Eingangsanschluß (9) und einem Ausgangsanschluß (10) zum Eingeben und Ausgeben eines Signals;
einem Masseanschluß (11) zum Wirken als die Masse des Bauelements; und
einem Abschlußwiderstand (R), der mit dem Abschlußtor (40b) verbunden ist;
wobei das nichtreziproke Schaltungsbauelement ferner folgende Merkmale aufweist:
einen Parallelkondensator, der zwischen das Ausgang­ stor (40c) und den Masseanschluß (11) geschaltet ist;
einen Reihenkondensator, der zwischen das Eingangstor (40a) und den Eingangsanschluß (9) geschaltet ist;
einen Parallelkondensator, der zwischen den Eingangs­ anschluß (9) und den Masseanschluß (11) geschaltet ist; und
einen Reihenkondensator, der zwischen das Abschlußtor (40b) und den Abschlußwiderstand (R) geschaltet ist.

3. Nichtreziprokes Schaltungsbauelement gemäß Anspruch 2, das ferner einen Parallelkondensator aufweist, der zwischen den Abschlußwiderstand (R) und den Massean­ schluß (11) geschaltet ist.

4. Nichtreziprokes Schaltungsbauelement mit folgenden Merkmalen:
einem Ferritbauglied (3);
einem mittleren Leiter (4) mit einem Eingangstor (40a), einem Ausgangstor (40c) und einem Abschlußtor (40b), wobei sich das Eingangstor (40a), das Ausgang­ stor (40c) und das Abschlußtor (40b) an dem Ferrit­ bauglied (3) kreuzen;
einem Permanentmagneten, der ein statisches Magnetfeld an das Ferritbauglied (3) und den mittleren Leiter an­ legt;
einem Eingangsanschluß (9) und einem Ausgangsanschluß (10) zum Eingeben und Ausgeben eines Signals; und
einem Masseanschluß (11) zum Wirken als die Masse des Bauelements;
wobei das nichtreziproke Schaltungsbauelement ferner folgende Merkmale aufweist:
einen Parallelkondensator, der zwischen das Ausgang­ stor (40c) und den Masseanschluß (11) geschaltet ist;
einen Parallelkondensator, der zwischen das Abschluß­ tor (40b) und den Masseanschluß (11) geschaltet ist;
einen Reihenkondensator, der zwischen das Eingangstor (40a) und den Eingangsanschluß (9) geschaltet ist; und
einen Parallelkondensator, der zwischen das Eingang­ stor (40a) und den Masseanschluß (11) geschaltet ist.

5. Nichtreziprokes Schaltungsbauelement gemäß Anspruch 4, bei dem das Eingangstor (40a) zwischen dem Parallel­ kondensator und dem Reihenkondensator angeordnet ist, die mit dem Eingangstor (40a) verbunden sind.

6. Nichtreziprokes Schaltungsbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Parallelkondensator und der Reihenkondensator Einsubstratkondensatoren sind.

7. Nichtreziprokes Schaltungsbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Eingangsimpedanz des Eingangstors (40a) in einem Bereich von 3 bis 45 Ohm liegt.

8. Nichtreziprokes Schaltungsbauelement gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem der Widerstandswert des Abschlußwider­ stands (R) in einem Bereich von 3 bis 360 Ohm liegt.

9. Kommunikationsvorrichtung, die zumindest eine Sende­ schaltung oder eine Empfangsschaltung aufweist, wobei die Schaltung ein nichtreziprokes Schaltungsbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.