JP2002204108A - 非可逆回路素子及び通信装置 - Google Patents

非可逆回路素子及び通信装置

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JP2002204108A
JP2002204108A JP2000401571A JP2000401571A JP2002204108A JP 2002204108 A JP2002204108 A JP 2002204108A JP 2000401571 A JP2000401571 A JP 2000401571A JP 2000401571 A JP2000401571 A JP 2000401571A JP 2002204108 A JP2002204108 A JP 2002204108A
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JP
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ferrite
permanent magnet
isolator
case
communication device
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JP2000401571A
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Hiromoto Dejima
弘基 出嶌
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/32Non-reciprocal transmission devices
    • H01P1/38Circulators
    • H01P1/383Junction circulators, e.g. Y-circulators
    • H01P1/387Strip line circulators

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  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低挿入損失の非可逆回路素子及び通信装置を
提供する。 【解決手段】 アイソレータ1は、永久磁石9と、永久
磁石9により直流磁界が印加されるフェライト20と、
フェライト20に配置された中心電極21〜23と、永
久磁石9とフェライト20と中心電極21〜23とを収
容する下側ケース4及び上側ケース8とを備える。下側
ケース4及び上側ケース8は、表面粗さRaの平均値が
0.9μm以下の鉄を主成分とする材料を使用し、その
表裏面にAgめっきを施したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非可逆回路素子及
び通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、携帯電話等の移動用の通信装置
に採用される集中定数型アイソレータ(非可逆回路素
子)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。また、最近の移動用の
通信装置では、その用途からして信頼性及び高性能に対
する要請が強くなっており、これに伴って集中定数型ア
イソレータにおいても信頼性及び高性能が要請されてい
る。
【0003】このような集中定数型アイソレータは、永
久磁石と、この永久磁石により直流磁界が印加されるフ
ェライトと、フェライトに配置された複数の中心電極
と、フェライトと中心電極を収容する樹脂ケースと、永
久磁石とフェライトと中心電極を収容する上側ケースと
下側ケース等を備えている。この上側ケースと下側ケー
スは接合して磁気回路を構成しており、ヨークとしても
機能している。上側ケースと下側ケースの材料として
は、通常、鉄を主成分とする薄板が使用される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、鉄を主成分
とする薄板については、従来より、アイソレータの小型
化や永久磁石によって印加される直流磁界の漏れ低減を
目的として、厚みや形状が検討されてきた。また、アイ
ソレータの挿入損失低減を目的として、鉄を主成分とす
る薄板の表面に電気抵抗の小さい材料(Ag等)でめっ
きを施すことも検討されてきた。
【0005】しかしながら、鉄を主成分とする薄板の表
面粗さについては、特に制限することなく使用されてい
た。これは、薄板(圧延鋼板)を製作する段階で使用さ
れる圧延ロールの種類によっては表面粗さに差が生じる
ためである。このため、従来のアイソレータの挿入損失
低減には限界があった。
【0006】そこで、本発明の目的は、挿入損失を改善
した高信頼性及び高性能の非可逆回路素子及び通信装置
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】前記目的を達成
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)前記永久磁石と前記フェライト
と前記中心電極とを収容する金属ケースとを備え、
(e)前記金属ケースが鉄を主成分とする材料で形成さ
れ、前記金属ケース全体の表面粗さRaの平均値が0.
9μm以下であること、を特徴とする。
【0008】以上の構成により、金属ケースの表面粗さ
Raの全体の平均値を0.9μm以下にしたため、非可
逆回路素子の挿入損失が低減される。
【0009】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、優れた
高周波特性が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る非可逆回路
素子及び通信装置の実施の形態について添付の図面を参
照して説明する。
【0011】[第1実施形態、図1〜図5]本発明に係
る非可逆回路素子の一実施形態の構成を示す分解斜視図
を図1に示す。図2に、図1に示した非可逆回路素子1
の組立完成後の外観斜視図を示す。該非可逆回路素子1
は、集中定数型アイソレータである。
【0012】図1に示すように、集中定数型アイソレー
タ1は、概略、下側ケース4及び上側ケース8と、樹脂
ケース3と、中心電極組立体13と、永久磁石9と、抵
抗素子Rと、整合用コンデンサ素子C1〜C3と樹脂部
材10等を備えている。
【0013】下側ケース4は、左右の側壁4aと底壁4
bとを有している。また、上側ケース8は、平面視矩形
状であり、上壁8aと四つの側壁8bを有している。下
側ケース4及び上側ケース8は鉄を主成分とする材料か
らなり、例えば鉄を主成分とする圧延鋼材の薄板のプレ
ス成形品である。この薄板の表面粗さRaは圧延ロール
の選定により平均値0.9μm以下に仕上げている。な
お、前記仕上がり条件では、薄板の全面において表面粗
さにばらつきが生じるので、本第1実施形態では、薄板
の表面粗さRaの最大値を5μm以下に設定している。
この薄板の表裏面にCuめっきやAgめっきを施し、打
ち抜き、曲げ加工をして、下側ケース4及び上側ケース
8を得る。
【0014】樹脂ケース3は、底部3aと四つの側部3
bを有している。この底部3aの中央部には円形状の窓
部3cが形成されている。また、樹脂ケース3には、入
力端子14、出力端子15及びアース端子16がインサ
ートモールドされている。入力端子14は一端が樹脂ケ
ース3の外側面に露出し、他端が樹脂ケース3の内側面
に露出して入力引出電極14aを形成している。出力端
子15は一端が樹脂ケース3の外側面に露出し、他端が
樹脂ケース3の内側面に露出して入出力引出電極(図示
せず)を形成している。同様に、二つのアース端子16
はそれぞれ、一端が樹脂ケース3の対向する外側面に露
出し、他端が樹脂ケース3の内側面に露出してアース引
出電極16aを形成している。樹脂ケース3の材料は、
例えば、液晶ポリマー、PPS(ポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂)、プラスチック等であることが好ましい。
液晶ポリマーやPPSは、耐熱性と低損失に優れている
からである。
【0015】中心電極組立体13は、円形状のマイクロ
波フェライト20の上面に三つの中心電極21〜23を
絶縁シート(図示せず)を介在させて略120度ごとに
交差するように配置している。これら中心電極21〜2
3は、各々の一端側のポート部P1〜P3を水平に導出
するとともに、他端側の中心電極21〜23の共通のア
ース電極25をフェライト20の下面に当接させてい
る。共通のアース電極25は、フェライト20の下面を
略覆っており、後述する樹脂ケース3の窓部3cを通し
て、下側ケース4の底壁4bにはんだ付け等の方法によ
り接続され、接地される。中心電極21〜23とアース
電極25は、Ag,Cu,Au,Al,Be等の導電性
材料からなり、金属薄板を打ち抜き加工や、エッチング
加工することによって一体に形成される。
【0016】整合用コンデンサ素子C1〜C3は、ホッ
ト側コンデンサ電極がポート部P1〜P3にそれぞれは
んだ付けされ、コールド側コンデンサ電極が樹脂ケース
3の内側面に露出しているアース端子16のアース引出
電極16aにそれぞれはんだ付けされている。
【0017】抵抗素子Rは、絶縁性基板の両端部に厚膜
印刷等でアース側端子電極及びホット側端子電極を形成
し、その間にサーメット系やカーボン系やルテニウム系
等の厚膜あるいは金属薄膜の抵抗体を配設している。絶
縁性基板の材料は、例えば、アルミナ等の誘電体セラミ
ックが用いられる。また、抵抗体の表面にはガラス等の
被膜が形成されていてもよい。アース側端子電極はアー
ス端子16のアース引出電極16aにはんだ付けされ、
ホット側端子電極はポート部P3に抵抗素子Rの上面で
はんだ付けされる。つまり、図3に示すように、整合用
コンデンサ素子C3と抵抗素子Rとは、中心電極23の
ポート部P3とアース端子16との間に電気的に並列に
接続される。
【0018】なお、はんだは、Sn−Sb系、Sn−P
b系、Sn−Ag系のはんだが用いられる。この中で
も、環境汚染防止やアイソレータ1のリフロー作業性か
ら、非鉛系かつ高温融点を有するSn−Sb系のはんだ
を用いることが好ましい。
【0019】図1に示すように、樹脂部材10は、抵抗
素子R及び整合用コンデンサ素子C1〜C3の上に配置
されている。この樹脂部材10の中央付近には、アイソ
レータ1の低背化のために、中心電極組立体13の上面
中央に積み重ねられている中心電極21〜23や絶縁シ
ートを収容する孔10aが設けられている。なお、この
孔10aは必ずしも必要なものではない。樹脂部材10
の材料としては、液晶ポリマー又はPPS(ポリフェニ
レンサルファイド樹脂)であることが好ましい。液晶ポ
リマーやPPSは、耐熱性と低損失に優れているからで
ある。
【0020】以上の構成部品は、下側ケース4内に、樹
脂ケース3や中心電極組立体13や整合用コンデンサ素
子C1〜C3や抵抗素子R等を収容し、さらに、その上
に樹脂部材10及び永久磁石9を積み重ねた後、上側ケ
ース8を装着している。永久磁石9は中心電極組立体1
3に直流磁界を印加する。下側ケース4と上側ケース8
は接合して金属ケースをなし、磁気回路を構成してお
り、ヨークとしても機能している。
【0021】こうして、図2に示す集中定数型アイソレ
ータ1が得られる。この集中定数型アイソレータ1は、
縦7.0×横7.0×厚さ2.0mmの大きさである。
また、図3は、集中定数型アイソレータ1の電気等価回
路図である。
【0022】以上のアイソレータ1は、下側ケース4及
び上側ケース8の表面粗さRaの平均値を0.9μm以
下にしたので、下側ケース4及び上側ケース8を流れる
高周波電流の損失が少なくなり、アイソレータ1の挿入
損失を小さくできる。この結果、高信頼性及び高性能の
アイソレータ1を得ることができる。
【0023】図4は、下側ケース4及び上側ケース8の
表面粗さRaの平均値が0.2μmと0.9μmの場合
のアイソレータ1の挿入損失特性を示すグラフである。
比較のために、図4には、表面粗さRaの平均値が4μ
mの場合のアイソレータ1の挿入損失特性も併せて記載
している。図4より、表面粗さRaの平均値が0.2μ
mの場合と0.9μmの場合には、挿入損失に大きな差
はなく、十分に挿入損失が低下されていることがわか
る。
【0024】また、図5は、下側ケース4及び上側ケー
ス8の表面粗さRaの平均値とアイソレータ1の挿入損
失特性の関係を示したグラフである。図5より、表面粗
さRaの平均値が0.9μm以下の場合には、挿入損失
に大きな差はなく、十分に挿入損失が低下されているこ
とがわかる。逆に、表面粗さRaの平均値が0.9μm
を超えると、挿入損失が急増していることがわかる。
【0025】[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。
【0026】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。
【0027】ここに、送信側アイソレータ131とし
て、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、優れた電気特性を有する携帯電話を実現すること
ができる。
【0028】[他の実施形態]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
々の構成に変更することができる。例えば、前記実施形
態ではアイソレータに適用したが、本発明は、勿論サー
キュレータにも適用できるとともに、他の高周波部品に
も適用できる。さらに、中心電極は、金属板を打ち抜
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等)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。また、それぞれ
の中心電極の交差角は、110〜140度の範囲であれ
ばよい。さらに、金属ケースは3以上に分割されていて
もよい。また、フェライトは円板状に限定されるもので
はなく、矩形や六角形等の他の形状でもよい。
【0029】
【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、金属ケースの表面粗さRaの平均値を0.9
μm以下にすることにより、挿入損失を低減することが
でき、高信頼性及び高性能の非可逆回路素子を得ること
ができる。
【0030】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、優れた
高周波特性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構
成を示す分解斜視図。
【図2】図1に示す非可逆回路素子の組立完成後の外観
斜視図。
【図3】図2に示す非可逆回路素子の電気等価回路図。
【図4】本発明に係る非可逆回路素子の周波数に対する
挿入損失特性を示すグラフ。
【図5】本発明に係る非可逆回路素子の表面粗さRaの
平均値に対する挿入損失特性を示すグラフ。
【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。
【符号の説明】
1…集中定数型アイソレータ(非可逆回路素子) 4…下側ケース 8…上側ケース 9…永久磁石 13…中心電極組立体 20…マイクロ波フェライト 21〜23…中心電極 120…携帯電話(通信装置)

Claims (2)

    【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、 前記永久磁石と前記フェライトと前記中心電極とを収容
    する金属ケースとを備え、 前記金属ケースが鉄を主成分とする材料で形成され、前
    記金属ケース全体の表面粗さRaの平均値が0.9μm
    以下であること、 を特徴とする非可逆回路素子。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の非可逆回路素子を少なく
    とも一つ備えたことを特徴とする通信装置。
JP2000401571A 2000-12-28 2000-12-28 非可逆回路素子及び通信装置 Pending JP2002204108A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20170294696A1 (en) * 2012-05-18 2017-10-12 Skyworks Solutions, Inc. Methods related to junction ferrite devices having improved insertion loss performance

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