JP2001339205A - 非可逆回路素子及びこの非可逆回路素子を備えた通信装置 - Google Patents

非可逆回路素子及びこの非可逆回路素子を備えた通信装置

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JP2001339205A
JP2001339205A JP2000156048A JP2000156048A JP2001339205A JP 2001339205 A JP2001339205 A JP 2001339205A JP 2000156048 A JP2000156048 A JP 2000156048A JP 2000156048 A JP2000156048 A JP 2000156048A JP 2001339205 A JP2001339205 A JP 2001339205A
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circuit element
electric circuit
reciprocal circuit
center electrode
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Toshihito Umegaki
俊仁 梅垣
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/32Non-reciprocal transmission devices

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  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設計の自由度が高くかつ低背化が可能な非可
逆回路素子及びこの非可逆回路素子を備えた通信装置を
提供する。 【解決方法】 非可逆回路素子1は、磁性体金属からな
る下側ケース2と、端子ケース3と、中心電極組立体2
0と、磁性体金属からなる上側ケース8と、角形の永久
磁石9と、電気回路素子組立体30等を備えている。永
久磁石9の側方に配置された電気回路素子組立体30
は、基板31上にコイルL及びコンデンサCを実装した
ものである。この電気回路素子組立体30は、永久磁石
9の厚み方向に対して平行な方向において、永久磁石9
の上面を超えない位置に配置され、かつ、永久磁石9に
オーバーラップしている部分を有している。

Description

【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、
特に、マイクロ波帯で使用される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その非可逆回路素子を
備えた通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、携帯電話等の移動通信機器に採
用される集中定数型アイソレータは、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。
【0003】この種の集中定数型アイソレータとして、
図7に示す構造のものが知られている(特開平11−2
98205号公報)。この集中定数型アイソレータ20
0は磁性体金属からなる金属製上側ケース250と、永
久磁石260と、中心電極組立体240と、端子ケース
230と、磁性体金属からなる金属製下側ケース220
と、スペーサ280と、終端抵抗Rと、整合用コンデン
サC11,C12,C13等からなる。
【0004】中心電極組立体240は、フェライト27
0の上面に3本の中心電極271〜273を絶縁シート
を介在させて略120度角度ごとに交差するように配置
されている。スペーサ280の上面には、インダクタパ
ターンL10が形成されている。このインダクタパター
ンL10は、アイソレータ200の外部に電気的に接続
された外付けコンデンサ(図示せず)とともに帯域通過
フィルタを構成している。この帯域通過フィルタはアイ
ソレータ200の入力側に接続され、アイソレータ20
0の動作周波数帯域外、特に高周波側の帯域(2倍波、
3倍波)における減衰量を大きくさせ、高周波歪み及び
不要輻射を低減する機能を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の移動
通信機器では、その用途からして薄型、軽量化に対する
要望が強くなっており、これに伴ってアイソレータにお
いても低背化が要請されている。これに対応するための
一つの方法として、中心電極組立体240と永久磁石2
60の間隔を小さくする方法が考えられる。しかしなが
ら、中心電極組立体240と永久磁石260の間隙を小
さくすると、インダクタパターンL10を設けたスペー
サ280を配設する空間が確保できないという問題があ
る。
【0006】また、帯域通過フィルタのインダクタを、
中心電極組立体240と永久磁石260の間の狭い隙間
に配置しているので、インダクタは平面的なものに限ら
れる。従って、帯域通過フィルタのインダクタとして、
高さ寸法が大きい巻線型インダクタや積層型インダクタ
(チップインダクタ)を採用することができず、帯域通
過フィルタの設計の自由度が小さかった。
【0007】そこで、本発明の目的は、設計の自由度が
高くかつ低背化が可能な非可逆回路素子及びこの非可逆
回路素子を備えた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および作用】以上の目的を
達成するため、本発明に係る非可逆回路素子は、(a)
永久磁石と、(b)前記永久磁石により直流磁界が印加
されるフェライトと、(c)前記フェライトに配置され
た複数の中心電極と、(d)前記中心電極の少なくとも
一つに電気的に接続された、少なくとも一つの電気回路
素子を有した電気回路素子組立体と、(e)前記中心電
極と前記電気回路素子組立体と前記フェライトを収容す
る樹脂ケースと、(f)前記永久磁石と前記フェライト
と前記中心電極を収容する金属ケースとを備え、(g)
前記永久磁石の側方に配置された電気回路素子組立体
が、前記永久磁石の厚み方向に対して平行な方向におい
て、前記永久磁石の上面を超えない位置に配置され、か
つ、前記永久磁石にオーバーラップしている部分を有し
ていること、を特徴とする。
【0009】以上の構成により、電気回路素子組立体が
永久磁石の側方に配置されているため、中心電極組立体
と永久磁石の隙間を小さくすることができ、非可逆回路
素子が低背化される。
【0010】また、永久磁石の形状を角形や円形等に設
定して、永久磁石がフェライトを覆うような形状にする
ことにより、フェライトに印加する直流磁界の磁界分布
が均一に保たれる。
【0011】また、電気回路素子組立体が低域通過フィ
ルタ、高域通過フィルタ及び帯域通過フィルタのいずれ
か一つを備えることで、非可逆回路素子の動作周波数帯
域外における減衰量を大きくさせ、高周波歪み及び不要
輻射を低減する機能を有する。
【0012】また、本発明に係る通信装置は、前述の特
徴を有する非可逆回路素子を備えることにより、薄型、
軽量化を図ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る非可逆回路素
子及びこの非可逆回路素子を備えた通信装置の実施形態
について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【0014】[第1実施形態、図1〜図5]図1及び図
2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金属製下側ケース2と、樹脂製端子
ケース3と、中心電極組立体20と、磁性体金属からな
る金属製上側ケース8と、永久磁石9と、電気回路素子
組立体30と、終端抵抗Rと整合用コンデンサC1,C
2,C3等を備えている。
【0015】中心電極組立体20は、矩形状のマイクロ
波フェライト7の上面(一方の磁極面)に3本の中心電
極4〜6を絶縁シートを介在させて略120度角度ごと
に交差するように配置している。これら中心電極4〜6
は、各々の一端側のポートP1〜P3を水平に導出する
とともに、他端側の中心電極4〜6の共通シールド部1
1(図3参照)をフェライト7の下面に当接させてい
る。共通シールド部11は、フェライト7の下面を略覆
っている。
【0016】樹脂製端子ケース3は電気的絶縁樹脂から
なり、矩形枠状の側面3aに底壁3bを一体形成した構
造のものである。この底壁3bには矩形状の挿通孔3c
が形成されており、底壁3bの挿通孔3cの周縁にはそ
れぞれ整合用コンデンサC1〜C3が収納される凹部3
dが形成されている。
【0017】金属製下側ケース2は左右の側面2aと底
壁2bとを有している。この金属製下側ケース2上に樹
脂製端子ケース3が配置されている。そして、樹脂製端
子ケース3の挿通孔3cに矩形状の中心電極組立体20
が挿入され、中心電極組立体20の共通シールド部11
は金属製下側ケース2の底壁2bにはんだ付けなどの方
法により電気的に接続され、接地される。
【0018】樹脂製端子ケース3の側壁3eの外面には
表面実装用の入力端子14と出力端子15及びアース端
子16が形成されている。入力端子14及び出力端子1
5のそれぞの端部は底壁3bの上面のコーナー部に露出
している。また、アース端子16の端部は各凹部3dの
上面に露出している。これらの端子14〜16は樹脂製
端子ケース3にインサートモールドされている。
【0019】整合用コンデンサC1〜C3の上面のホッ
ト側コンデンサ電極は中心電極4〜6の入出力ポートP
1〜P3に電気的に接続され、コールド側コンデンサ電
極は凹部3dに露出しているアース端子16に電気的に
接続されている。中心電極組立体20の一つの構成要素
である中心電極4のポートP1は電気回路素子組立体3
0を介して入力端子14に電気的に接続され、中心電極
組立体20の構成要素である中心電極5のポートP2は
出力端子15に電気的に接続され、中心電極組立体20
の構成要素である中心電極6のポートP3は基板25上
の終端抵抗Rの一端に電気的に接続されている。終端抵
抗Rの他端はアース端子16に電気的に接続されている
(図4参照)。
【0020】中心電極組立体20の上面にはスペーサ1
0が配設されている。スペーサ10は、永久磁石9を水
平な状態で安定してアイソレータ内に配置させるための
ものである。これにより安定した電気特性を得ることが
できる。また、スペーサ10の略中央には、中心電極組
立体20の中央部の中心電極4〜6が重なって厚くなっ
ている部分を収容するための孔10aが形成されてい
る。さらに、スペーサ10の縁部には終端抵抗Rを収容
するための切り欠き10bが形成されている。
【0021】電気回路素子組立体30は、基板31上に
インダクタLとコンデンサCを実装したものである。イ
ンダクタLとコンデンサCは電気的に直列に接続してL
C共振回路を形成しており、インダクタLの他端側は入
力端子14に、コンデンサCの他端側はポートP1に電
気的に接続されている。これにより、帯域通過フィルタ
を構成している。この帯域通過フィルタはアイソレータ
1の入力側に接続され、アイソレータ1の動作周波数帯
域外、特に高周波側の帯域(2倍波、3倍波)における
減衰量を大きくさせ、高周波歪み及び不要輻射を低減す
る機能を有している。図4はアイソレータ1の電気等価
回路である。
【0022】なお、本第1実施形態では、電気回路素子
組立体30が帯域通過フィルタを構成している場合につ
いて説明するが、必ずしもこれに限るものではなく、低
域通過フィルタや高域通過フィルタ等を構成するもので
あってもよい。
【0023】電気回路素子組立体30は、図3に示すよ
うに、永久磁石9の上面と下面の間の範囲T内に電気回
路素子組立体30の頂部が位置するように配置されてい
る。すなわち、永久磁石9の側方に配置された電気回路
素子組立体30は、永久磁石9の厚み方向に対して平行
な方向において、永久磁石9の上面を超えない位置に配
置され、かつ、永久磁石9にオーバーラップしている部
分を有している。
【0024】以上の構成により、電気回路素子組立体3
0を、永久磁石9と中心電極組立体20の間に設ける必
要がなくなり、アイソレータ1の厚みを決定する際に電
気回路素子組立体30の厚みは影響しなくなる。つま
り、アイソレータ1の厚みは、金属製下側ケース2の厚
みと、中心電極組立体20の厚みと、スペーサ10の厚
みと、永久磁石9の厚みと、金属製上側ケース8の厚み
とによって決定されることになる。
【0025】さらに、電気回路素子組立体30は、永久
磁石9と中心電極組立体20の間の狭い隙間に設けなく
てもよいので、インダクタなどの電気回路素子を平面的
なものに限定する必要がなく、高さ寸法が大きい巻線型
インダクタや積層型インダクタ(チップインダクタ)を
採用することができる。この結果、帯域通過フィルタの
設計の自由度が大きくなる。本第1実施形態では、イン
ダクタLとして空芯の巻線型インダクタを用い、コンデ
ンサCとして誘電体基板の表裏面に金属焼結体からなる
コンデンサ電極をそれぞれ設けた単板型コンデンサを用
いた。
【0026】また、図2に示すように、本第1実施形態
の永久磁石9の形状は、中心電極組立体20の上面を完
全に覆うために角形とされ、永久磁石9からの直流磁界
がフェライト7に均一に印加されるように工夫されてい
る。さらに、永久磁石9を電気回路素子組立体30の近
傍まで近づけることにより、中心電極組立体20に対向
する永久磁石9の面の面積を大きくすることができ、永
久磁石9より印加される磁界分布を中心電極組立体20
内で均一に保つことができる。
【0027】なお、永久磁石9及び中心電極組立体20
は角形の形状に限定されるものではなく、図5に示すよ
うに、円形状の永久磁石9a、中心電極組立体20aを
用いてもよい。図5において、電気回路素子組立体30
の基板31aは、永久磁石9aに合わせた形状を有して
いる。
【0028】[第2実施形態、図6]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。
【0029】図6は携帯電話120のRF部分の電気回
路ブロック図である。図6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、1
37は受信側ミキサ、138は電圧制御発振器(VC
O)、139はローカル用帯域通過フィルタである。
【0030】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を使
用することができる。このアイソレータ1を実装するこ
とにより、通信特性が優れた薄型の携帯電話を実現する
ことができる。
【0031】[他の実施形態]なお、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
内で種々に変更することができる。例えば、整合用コン
デンサC1〜C3の実装は、はんだ付けに代えて導電性
接着剤により行うこともできる。この整合用コンデンサ
C1〜C3は、積層型コンデンサであってもよい。ま
た、本発明は、アイソレータのほかに、サーキュレータ
等の他の高周波部品に採用される非可逆回路素子にも適
用することができる。さらに、中心電極は、金属板を打
抜き、曲げ加工して形成するものの他に、基板(誘電体
基板や磁性体基板や積層基板など)にパターン電極を設
けることによっても形成することができる。
【0032】
【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、電気回路素子組立体が永久磁石の側方に配置
されているため、中心電極組立体と永久磁石の隙間を小
さくすることができ、非可逆回路素子や通信装置を低背
化することができる。さらに、電気回路素子組立体は、
永久磁石と中心電極組立体の間の狭い隙間に設けなくて
もよいので、インダクタなどの電気回路素子を平面的な
ものに限定する必要がなく、高さ寸法が大きい巻線型イ
ンダクタや積層型インダクタ(チップインダクタ)を採
用することができる。この結果、電気回路素子組立体の
設計の自由度が大きくなる。
【0033】また、永久磁石の形状を角形や円形等に設
定して、永久磁石がフェライトを覆うような形状にする
ことにより、フェライトに印加する直流磁界の磁界分布
を均一化することができる。
【0034】また、電気回路素子組立体が低域通過フィ
ルタ、高域通過フィルタ及び帯域通過フィルタのいずれ
か一つを備えることで、非可逆回路素子の動作周波数帯
域外における減衰量を大きくさせ、高周波歪み及び不要
輻射を低減する機能を有することができる。
【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の分
解斜視図。
【図2】図1に示した非可逆回路素子の組立完成後の内
部を示す概略平面図。
【図3】図2のIII−IIIの一部断面図。
【図4】図1に示した非可逆回路素子の電気等価回路
図。
【図5】図1に示した非可逆回路素子の変形例を示す概
略平面図。
【図6】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7】従来の非可逆回路素子の分解斜視図。
【符号の説明】
1…集中定数型アイソレータ 2…金属製下側ケース 3…樹脂製端子ケース 4〜6…中心電極 7…マイクロ波フェライト 8…金属製上側ケース 9…永久磁石 20…中心電極組立体 30…電気回路素子組立体 31…基板 C…コンデンサ L…インダクタ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 永久磁石と、 前記永久磁石により直流磁界が印加されるフェライト
    と、 前記フェライトに配置された複数の中心電極と、 前記中心電極の少なくとも一つに電気的に接続された、
    少なくとも一つの電気回路素子を有した電気回路素子組
    立体と、 前記中心電極と前記電気回路素子組立体と前記フェライ
    トを収容する樹脂ケースと、 前記永久磁石と前記フェライトと前記中心電極を収容す
    る金属ケースとを備え、 前記永久磁石の側方に配置された電気回路素子組立体
    が、前記永久磁石の厚み方向に対して平行な方向におい
    て、前記永久磁石の上面を超えない位置に配置され、か
    つ、前記永久磁石にオーバーラップしている部分を有し
    ていること、 を特徴とする非可逆回路素子。
  2. 【請求項2】 前記電気回路素子組立体がインダクタを
    有していることを特徴とする請求項1記載の非可逆回路
    素子。
  3. 【請求項3】 前記インダクタが巻線型インダクタ及び
    積層型インダクタのいずれか一つであることを特徴とす
    る請求項2記載の非可逆回路素子。
  4. 【請求項4】 前記永久磁石が角形及び円形のいずれか
    一つであることを特徴とする請求項1ないし請求項3記
    載の非可逆回路素子。
  5. 【請求項5】 前記電気回路素子組立体が、低域通過フ
    ィルタ、高域通過フィルタ及び帯域通過フィルタのいず
    れか一つのフィルタであることを特徴とする請求項1な
    いし請求項4記載の非可逆回路素子。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし請求項5記載の非可逆回
    路素子の少なくともいずれか一つを備えたことを特徴と
    する通信装置。
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