JP2000223911A - 集中定数型非可逆回路素子 - Google Patents

集中定数型非可逆回路素子

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JP2000223911A
JP2000223911A JP11024682A JP2468299A JP2000223911A JP 2000223911 A JP2000223911 A JP 2000223911A JP 11024682 A JP11024682 A JP 11024682A JP 2468299 A JP2468299 A JP 2468299A JP 2000223911 A JP2000223911 A JP 2000223911A
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伸二 山本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化、薄型化が可能な集中定数型非可逆回
路素子を提供する。 【解決手段】 永久磁石として、(A1−x)O・n
[(Fe1−y) ](原子比率)(AはSrお
よび/またはBa、RはYを含む希土類元素の少なくと
も1種であり、MはCo、Mn、Ni及びZnからなる
群から選ばれた少なくと1種)、0.01≦x≦0.4、
[x/(2.6n)]≦y≦[x/(1.6n)]、5≦n≦6で
表される基本組成を有し、実質的にマグネトプランバイ
ト型結晶構造を有するフェライト磁石を用いた集中定数
型非可逆回路素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波通信機
器に使用されるアイソレータ、サーキュレータなどの集
中定数型非可逆回路素子に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にアイソレータ、サーキュレータ等
の非可逆回路素子は、信号の伝送方向にはほとんど減衰
がなく、かつ逆方向には減衰が大きくなるような機能を
有しており、例えばマイクロ波帯、UHF帯で使用され
る携帯電話、自動車電話等の移動体通信機器の送受信回
路部に用いられている。
【0003】図4に、従来例の集中定数型アイソレータ
の分解斜視図を示す。この従来例は、下ケース21上に
アース板30を配置し、その上にセラミック基板40が
配置される。このセラミック基板40は、容量素子を構
成する電極パターン43、44、45が形成され、中央
に貫通穴41を有する。この容量素子用電極パターンの
一つ45は、ダミー抵抗46に接続され、更にダミー抵
抗46はアース電極47に接続されている。このアース
電極47はスルーホール49でアース板30に接続され
る。このセラミック基板40の貫通穴41には、中心導
体部が配置される。この中心導体部は、フェライト円板
(フェリ磁性体)50を包むように折り込まれた中心導
体56、57、58からなり、各中心導体間は絶縁され
ている。そして、永久磁石60が接着された上ケース6
1を下ケース21にはめ合わせ、構成されている。中心
導体57、58は、上ケース61と下ケース21の間6
2から外部に引き出され、入出力端子を構成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この集中定数型非可逆
回路素子が用いられる携帯電話などのマイクロ波通信機
器の小型、薄型化の要求は強く、低コストで、かつ小
型、薄型の集中定数型非可逆回路素子が強く望まれてい
る。もちろん、非可逆回路素子としての特性を満足させ
る必要がある。このため、面実装タイプとすること、チ
ップコンデンサ、平板コンデンサを用いることなど、種
々の構成が検討されている。
【0005】また、従来用いていた永久磁石は、フェラ
イト磁石(SrO・nFe2O3)が一般的であり、フ
ェリ磁性体として用いるガーネットフェライトとの相性
もあって、その他の磁石はあまり検討されなかった。
【0006】本発明は、以上のことから、小型化、薄型
化が可能な集中定数型非可逆回路素子を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の中心導
体、該中心導体に近接して配置されるフェリ磁性体、前
記中心導体に接続される容量成分、前記フェリ磁性体に
直流磁界を印可する永久磁石を有し、これらを磁性ヨー
クを兼ねる金属ケース内に配置してなる集中定数型非可
逆回路素子であって、前記永久磁石として、(A1−x
)O・n[(Fe1−y)](原子比率)
(AはSrおよび/またはBa、RはYを含む希土類元
素の少なくとも1種であり、MはCo、Mn、Ni及び
Znからなる群から選ばれた少なくと1種)、0.01≦
x≦0.4、[x/(2.6n)]≦y≦[x/(1.6n)]、
5≦n≦6で表される基本組成を有し、実質的にマグネ
トプランバイト型結晶構造を有するフェライト磁石を用
いたことを特徴とする集中定数型非可逆回路素子であ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】
【0009】本発明では、フェリ磁性体に直流磁界を印
可する永久磁石として、以下に示す永久磁石を用いるこ
とにより、小型化、薄型化が可能となることを見出した
ものである。(A1−x)O・n[(Fe1−y)
](原子比率)(AはSrおよび/またはBa、
RはYを含む希土類元素の少なくとも1種であり、Mは
Co、Mn、Ni及びZnからなる群から選ばれた少な
くと1種)、0.01≦x≦0.4、[x/(2.6n)]≦y
≦[x/(1.6n)]、5≦n≦6で表される基本組成を
有し、実質的にマグネトプランバイト型結晶構造を有す
るフェライト磁石である。
【0010】上記永久磁石において、R元素及び/又は
M元素が化合物の状態で仮焼後の粉砕工程で添加されて
いることが好ましい。またR元素及び/又はM元素が化
合物の状態で仮焼前の混合工程で添加されているととも
に、仮焼後の粉砕工程でも添加されていることが好まし
い。
【0011】いずれの場合も、R元素の濃度がマグネト
プランバイト型結晶粒内よりも粒界の方が高くなってい
るのが好ましい。R元素がLaでM元素がCoのとき、
又R元素がLaでM元素がCoとMn及び/又はZnで
あるとき、特に優れた磁気特性を得ることができる。
【0012】n値が6を超える場合にはマグネトプラン
バイト相以外の異相(例えばα−Fe)が生成
し、磁気特性が大きく低下する。またn値が5未満の場
合にはBrが大きく低下する。x値が0.01未満であ
れば、後添加又は前/後添加の効果が不十分であり、ま
た0.4を超えれば逆に磁気特性が低下する。またM元
素はCo単独であるか、CoとMn及び/又はNiであ
るのが好ましい。
【0013】この本発明の磁石によれば、従来のフェラ
イト磁石に比較し、高い磁力を有し、しかもフェリ磁性
体との相性も良く、集中定数型非可逆回路素子の小型
化、薄型化を達成することができる。
【0014】また、従来の集中定数型非可逆回路素子の
用いられる周波数は、1MHzから2GHz付近であ
り、2GHzを超える高い周波数に対しては、満足する
特性が得られる集中定数型非可逆回路素子を構成するこ
とは出来なかった。そのため、このような高い周波数で
は、分布定数型の非可逆回路素子が用いられている。本
発明によれば、上記した永久磁石を用いることにより、
2GHzを超える周波数帯で用いることができる集中定
数型非可逆回路素子を得ることができ、しかも小型に構
成することができた。
【0015】本発明に係る一実施例の分解斜視図を図1
に示す。この実施例は、円板状のシールド板から放射状
に3つの中心導体4、5、6が突出した構造の導電板を
用意し、その導電板の円板状部にフェライト円板3(フ
ェリ磁性体)を配置する。そして、3つの中心導体4、
5、6を折り曲げて重ねる。このとき、各中心導体4、
5、6は絶縁されて重ねられる。このようにして、中心
導体部分が構成される。
【0016】次に樹脂ケース7は、中央に、中心導体部
分用の円形状の凹部13aを有し、その周囲に容量素子
用の凹部13b、13c、13dを有する。この凹部1
3a、13b、13c、13dの底部には、アース電極
14aが形成されている。そして、このアース電極14
aは、一体の導体板で構成されており、底面側では露出
し、かつ側面部の外部端子のうちアース用の外部端子
(15a、15b等)を構成している。また、中心導体
が接続される端子電極部16a、16b、16cが形成
されている。この端子電極部16a、16b、16cは
側面の外部端子(15c等)に導通している。また、抵
抗素子を配置するための貫通凹部17が形成されてい
る。
【0017】そして、下ケース12上に樹脂ケース7が
配置される。このとき、下ケース12と樹脂ケース7の
アース電極14aとは導通する。このアース電極14a
と下ケース12とは、広い設置面積で対向し、十分なア
ースをとることが出来る。下ケース12は、樹脂ケース
7の底部の凹部18に合致する構造となっている。これ
により、樹脂ケース7の外部端子での面実装を可能とし
ている。
【0018】この樹脂ケース7の容量素子用の凹部13
b、13c、13dにそれぞれ容量素子8、9、10を
挿入する。この容量素子は、その上下面に電極が形成さ
れた平板コンデンサであり、下面の電極と凹部の底部に
形成されたアース電極14aとは半田接続される。ま
た、抵抗素子用の貫通凹部17に抵抗素子11が配置さ
れ、抵抗素子11の一方の電極は、貫通凹部17の下に
ある下ケース12上に配置され、半田接続される。
【0019】次いで、樹脂ケース7の中央の中心導体部
分用の円形状の凹部13aに、上記した中心導体部分を
配置する。このとき、中心導体部分の円板状のシールド
板は、アース電極14aと半田接続される。これによ
り、中心導体の一端はアース接続される。
【0020】そして、中心導体4の一端は、容量素子8
の上面の電極と抵抗素子11の一方の端子電極25に接
続される。また、中心導体5の一端は、容量素子9の上
面の電極と端子電極部16bに接続される。また、中心
導体6の一端は、容量素子10の上面の電極と端子電極
部16cに接続される。このとき、端子電極部16b、
16cの高さは、容量素子9、10の上面の電極の高さ
と一致するように構成し、中心導体の接続性を良くして
いる。
【0021】そして、フェライト円板3に直流磁界を印
加する永久磁石2を上ケース1に位置決めし、上ケース
1と下ケース12を接合させて、アイソレータを構成し
た。
【0022】本実施例では、永久磁石2は、矩形状であ
り、上ケース1の内面に位置決めされ、永久磁石2の側
面の周囲と上ケースの内面とはほぼ密着状態で配置され
ている。永久磁石を矩形状とし、上ケースとほぼ密着状
態とすることにより、ケース内いっぱいに永久磁石を配
置でき、小型化に際し、有利である。
【0023】この実施例の永久磁石2について、以下に
説明する。SrCO及びFeをSrO・nFe
(n=5.9)の基本組成になるように配合し、
湿式混合した後、1250℃で2時間大気中で仮焼し
た。仮焼粉をローラーミルで乾式粉砕を行い粗粉とし
た。その後アトライターにより湿式微粉砕を行い、平均
粒径が約0.8μmの微粉を含むスラリーを得た。粗粉
の微粉砕工程の初期に、粗粉重量を基準にして2.5重
量%のLa及び1.2重量%のCoを添加
するとともに、2〜8重量%のFe(マグネタイ
ト)を添加した。さらに粗粉の微粉砕工程の初期に、粗
粉重量を基準にして0.1重量%のSrCO、1.0
重量%のCaCO及び0.3重量%のSiOを焼結助
剤として添加した。得られた各微粉スラリーを10kO
eの磁場中で湿式成形し、得られた成形体を1210〜
1230℃で2時間焼結した。得られた焼結体の基本組
成は、ほぼ下記組成式に対応している。 (Sr1−xLa)O・n[(Fe1−yCo
] x=0.15、y=x/2n、n=5.32〜5.67 この得られた一例の磁石と従来の磁石との磁気特性を表
1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】このように、本発明に使用する永久磁石
は、従来よりも高い磁気特性を有している。
【0026】この実施例によると、5mm×5mm×高
さ2mmといった非常に小型、薄型の集中定数型非可逆
回路素子を得ることが出来た。また、実施例の挿入損失
特性を図2に、アイソレーション特性を図3に示す。本
実施例によれば、2.4GHz帯の集中定数型非可逆回
路素子を5mm×5mm×高さ2mmといった非常に小
型に構成することができた。また、本発明は、2GHz
以下の周波数であっても効果を発揮し、特に本発明によ
れば、高さ2mm以下の薄型の集中定数型非可逆回路素
子を図ることに有効な技術である。
【0027】上記実施例は、アイソレータで説明した
が、サーキュレータを同様の技術で構成できることは言
うまでもない。また、本発明の永久磁石は、上記した基
本組成を満足していれば、上記実施例の如く所望の特性
の集中定数型非可逆回路素子を得ることができる。もち
ろん、永久磁石は円板形であっても良い。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、集中定数型非可逆回路
素子の小型、薄型化を可能とするものであり、又2GH
z以上の高周波に対応した集中定数型非可逆回路素子を
得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施例の分解斜視図である。
【図2】本発明に係る実施例の挿入損失特性である。
【図3】本発明に係る実施例のアイソレーション特性で
ある。
【図4】従来例の分解斜視図である。
【符号の説明】
1 上ケース 2 永久磁石 3 フェライト円板 4、5、6 中心導体 7 樹脂ケース 8、9、10 容量素子 11 抵抗素子 12 下ケース 13a 中心導体部分用凹部 13b、13c、13d 容量素子用凹部 14a アース電極 15a、15b、15c 外部端子 16a、16b、16c 端子電極部 17 抵抗素子用貫通凹部 18 凹部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の中心導体、該中心導体に近接して
    配置されるフェリ磁性体、前記中心導体に接続される容
    量成分、前記フェリ磁性体に直流磁界を印可する永久磁
    石を有し、これらを磁性ヨークを兼ねる金属ケース内に
    配置してなる集中定数型非可逆回路素子であって、前記
    永久磁石として、(A1−x)O・n[(Fe1−y
    )](原子比率)(AはSrおよび/またはB
    a、RはYを含む希土類元素の少なくとも1種であり、
    MはCo、Mn、Ni及びZnからなる群から選ばれた
    少なくと1種)、0.01≦x≦0.4、[x/(2.6n)]
    ≦y≦[x/(1.6n)]、5≦n≦6で表される基本組
    成を有し、実質的にマグネトプランバイト型結晶構造を
    有するフェライト磁石を用いたことを特徴とする集中定
    数型非可逆回路素子。
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