JP2002232211A - 非可逆回路素子及び通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属ケースに磁気回路を安定かつ確実に形成
することができる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、磁性体金属からなる
金属ケース７と、回路基板３０と、フェライト２０と中
心電極２１〜２３を構成要素とする中心電極組立体１３
と、永久磁石５等を備えている。金属ケース７は、永久
磁石５、フェライト２０及び中心電極２１〜２３を挿入
するための開口部７ｅを有すると共に、開口部７ｅの一
部を塞ぐための蓋部９を有し、永久磁石５の直流磁界の
方向に対して略平行な面に開口部７ｅを設けている。金
属ケース７内に永久磁石５とフェライト２０と中心電極
２１〜２３を収容した後、開口部７ｅの一部を蓋部９に
て塞ぐ。

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。この種のアイソレータとしては、実開平３−
２０５０３号公報に記載のものが知られている。図９に
示すように、このアイソレータ２００は、永久磁石２０
９と、永久磁石２０９により直流磁界が印加されるフェ
ライト２１０と、フェライト２１０に配置された複数の
中心電極２２０と、永久磁石２０９とフェライト２１０
と中心電極２２０等を収容する金属ケース２０１を有し
ている。

【０００３】図９に示すアイソレータ２００では、金属
ケース２０１内に、永久磁石２０９とフェライト２１０
と中心電極２２０の他に、中心電極２２０のアース側と
接続するアース板２０４と、整合用コンデンサＣ等を備
えた回路基板２３０も収容する。

【０００４】金属ケース２０１は、上部に内部部品挿入
用の開口部２０７を有すると共に、この開口部２０７の
縁部２０２から延在した蓋部２０８を有している。この
開口部２０７から金属ケース２０１内に永久磁石２０９
等を挿入した後、縁部２０２を折り曲げることによっ
て、蓋部２０８は開口部２０７に装着される。これによ
り、永久磁石２０９、フェライト２１０及び金属ケース
２０１は、閉磁路の磁気回路を構成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のアイソ
レータ２００の金属ケース２０１は、永久磁石２０９の
磁界方向に対して垂直な面に開口部２０７を設け、蓋部
２０８でこの開口部２０７を塞ぐ構造を採用している。
従って、金属ケース２０１に形成される磁気回路に、不
連続部分（言い換えると、蓋部２０８と側壁２０３との
接合部分）が含まれる。この不連続部分は、はんだ等で
接合されるが、磁気回路としての効率悪化は避けられ
ず、挿入損失が大きい。また、蓋部２０８と側壁２０３
との接合状態によって、アイソレータ２００の電気特性
がばらつくという問題もあった。具体的には、例えば、
蓋部２０８が配置される位置がばらついたりするからで
ある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、金属ケースに磁
気回路を安定かつ確実に形成することができる非可逆回
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、前記フェライト
及び前記中心電極を挿入するための開口部を有すると共
に、該開口部の少なくとも一部を塞ぐための蓋部を有し
た金属ケースとを備え、（ｅ）前記金属ケースが、前記
永久磁石の直流磁界の方向に対して略平行な面に前記開
口部を設けていること、を特徴とする。

【０００８】以上の構成により、永久磁石の直流磁界の
方向に対して略平行な金属ケースの面に開口部を設けた
ので、開口部を避けて金属ケースに磁気回路が形成され
る。つまり、金属ケースに形成される磁気回路は、不連
続部分（例えば、蓋部をはんだ等で接合した部分）を含
まない。従って、より安定した磁気回路を形成すること
ができ、電気特性が安定した非可逆回路素子が得られ
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
電気特性が安価に得られる。

【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４］本発明に係
る非可逆回路素子の一実施形態を示す分解斜視図を図１
に示す。図２は図１に示した非可逆回路素子１の組み立
て完成後の外観斜視図をそれぞれ示す。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、磁性体金属からなる金属ケース７と、回
路基板３０と、中心電極組立体１３と、永久磁石５等を
備えている。

【００１３】永久磁石５は、略平板状の直方体形状を有
する。この永久磁石５は、あらかじめ着磁されているも
のをアイソレータ１に組み込んでもよいし、着磁されて
いない状態でアイソレータ１に組み込み、その後に着磁
してもよい。

【００１４】中心電極組立体１３は、略直方体形状を有
するマイクロ波フェライト２０に、印刷やスパッタリン
グや蒸着、貼合わせ、あるいは、めっき等の方法を用い
て、中心電極２１〜２３、グランド電極２５及び接続電
極２４を形成したものである。フェライト２０の上面２
０ａ上に、三対の中心電極２１〜２３が絶縁膜（図示せ
ず）を間に挟んで、略１２０度毎に互いに交差して配置
されている。

【００１５】中心電極２１〜２３の一端は、フェライト
２０の側面２０ｃに形成されている接続電極２４を介し
て裏面２０ｂに形成されているグランド電極２５に電気
的に接続されている。中心電極２１〜２３の他端は、フ
ェライト２０の側面２０ｃに形成されているポート部Ｐ
１〜Ｐ３にそれぞれ電気的に接続されている。ポート部
Ｐ１〜Ｐ３は、中心電極組立体１３と回路基板３０を電
気的に接続するためのものである。

【００１６】回路基板３０は、略直方体形状の絶縁基板
上に、印刷やスパッタリングや蒸着、貼合わせ、あるい
は、めっき等の方法でパターンを形成し、それぞれを入
力電極１４、出力電極１５、アース電極１６及び中継用
電極１７とする。さらに、アース電極１６と中継用電極
１７を跨ぐ位置に抵抗体Ｒを印刷等で形成する。また、
入力電極１４とアース電極１６の対向部分で整合用コン
デンサＣ１が形成され、出力電極１５とアース電極１６
の対向部分で整合用コンデンサＣ２が形成され、中継用
電極１７とアース電極１６の対向部分で整合用コンデン
サＣ３が形成されている。なお、必要に応じて、チップ
状のコンデンサ部品やコイル部品を回路基板３０上に搭
載してもよい。電極１４〜１７の材料としては、Ａｇ，
Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，Ｂｅ等が用いられる。絶縁基板の材
料としては、セラミックや樹脂やガラス等が用いられ
る。

【００１７】金属ケース７は略箱形状（略筒形状）であ
り、上面部７ａと二つの側面部７ｂとストッパ部７ｃと
下面部７ｄと蓋部９を有している。金属ケース７の左側
の側面には、永久磁石５等を挿入するための開口部７ｅ
が設けられている。蓋部９は上面部７ａから延在してお
り、一点鎖線８で折り曲げられることによって開口部７
ｅの一部を塞ぐことになる。下面部７ｄの縁部には四つ
の切り欠き部７ｆが形成されている。この切り欠き部７
ｆは、後述するように、回路基板３０を金属ケース７内
に収容したときに、電極１４〜１６が金属ケース７に電
気的に接続することを避けるためのものである。ここ
で、上面部７ａと二つの側面部７ｂと下面部７ｄは、金
属ケース７の外周方向に一周しており、アイソレータ１
の磁気回路の一部を構成している。上面部７ａと側面部
７ｂと下面部７ｄは一体化されたものであり、相互の境
界部で磁気回路的に不連続部分が殆どない。

【００１８】金属ケース７は、例えば、強磁性体からな
る板材を打ち抜き、曲げ加工した後、溶接や圧着等の方
法により所定の部分を接合して形成される。さらに、そ
の表面に銅や銀がめっきされる。こうして、磁気回路的
に不連続部分を有さない金属ケース７が製作される。あ
るいは、金属ケース７は、横断面が矩形の筒状母材から
所定のサイズ毎に切り出された後、必要な切削加工等が
施されて製作される。金属ケース７の材料としては、強
磁性体で表面を処理された金属やセラミックや樹脂やガ
ラス等を用いてもよい。

【００１９】以上の構成部品は、以下の手順で組み立て
られる。回路基板３０の上に中心電極組立体１３を配設
し、ポート部Ｐ１を入力電極１４に、ポート部Ｐ２を出
力電極１５に、ポート部Ｐ３を中継用電極１７に、グラ
ンド電極２５をアース電極１６にそれぞれはんだ付け等
の方法により電気的に接続させる。さらに、その上に、
永久磁石５を配置させる。これにより、永久磁石５は中
心電極組立体１３に直流磁界を印加する。

【００２０】そして、これらの構成部品を金属ケース７
の開口部７ｅより挿入し、その後に蓋部９を一点鎖線８
で折り曲げて開口部７ｅの一部を塞ぐ。これにより、永
久磁石５、中心電極組立体１３及び回路基板３０の固定
と磁気的シールドの機能を果たすとともに、永久磁石５
−中心電極組立体１３−金属ケース７の下面部７ｄ−側
面部７ｂ−上面部７ａを通る閉磁路の磁気回路を安定か
つ確実に形成する。このとき、金属ケース７の開口部７
ｅは、永久磁石５の直流磁界の方向に対して略平行にな
っている。

【００２１】なお、金属ケース７内に、必要に応じて、
絶縁保護用部材、部品安定用部材、位置決め用部材等を
内部部品の間に挿入してもよい。さらに、金属ケース７
内に構成部品を収容した後に、金属ケース７内に樹脂を
充填して構成部品を固定してもよい。

【００２２】こうして、図２に示すアイソレータ１が得
られる。図３は図２のアイソレータ１の電気等価回路図
である。

【００２３】以上のように、アイソレータ１は、金属ケ
ース７の開口部７ｅを永久磁石５の直流磁界の方向に対
して平行な面に設けたので、開口部７ｅを避けて金属ケ
ースに磁気回路を形成することができる。つまり、金属
ケース７に形成される磁気回路は、磁気回路的に不連続
な部分（例えば、従来のアイソレータ２００における蓋
部２０８と側壁２０３との接合部分）を含まない。この
ため、より安定した磁気回路を金属ケース７に形成する
ことができ、電気特性が安定したアイソレータ１を得る
ことができる。また、組み立て時に、蓋部９をはんだ付
けや溶接などの方法により接合しなくて済むので、組み
立て作業が容易になり、アイソレータ１の製造コストを
安価にすることができる。

【００２４】なお、アイソレータ１は、図４に示すよう
に、金属ケース７から回路基板３０の一部分がはみ出て
いてもよい。この場合も、金属ケース７が一体的に形成
されているので、永久磁石５によって発生する直流磁界
は、より確実に磁気回路を金属ケース７に形成すること
ができ、特性が安定したアイソレータ１を得ることがで
きる。

【００２５】［第２実施形態、図５］図５に示すよう
に、第２実施形態のアイソレータ２は、チップ状の整合
用コンデンサＣ１〜Ｃ３と、抵抗体Ｒと、中心電極組立
体１３ａとを樹脂ケース４内に搭載し、この樹脂ケース
４を前記第１実施形態で説明した金属ケース７内に収容
したものである。

【００２６】中心電極組立体１３ａは、フェライト２０
の上面に中心電極２１ａ〜２３ａ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。中心電極２１ａ〜２３ａは、各々の一端側の
中心電極２１ａ〜２３ａの共通のグランド電極２５ａを
フェライト２０の下面に当接させるとともに、他端側の
ポート部Ｐ１〜Ｐ３を水平に導出させている。ポート部
Ｐ１〜Ｐ３は、中心電極組立体１３ａと整合用コンデン
サＣ１〜Ｃ３のホット側コンデンサ電極及び抵抗体Ｒの
ホット側電極を電気的に接続するためのものである。共
通のグランド電極２５ａは、フェライト２０の下面を略
覆っている。

【００２７】樹脂ケース４には、入出力電極１４，１５
及びアース電極１６がインサートモールドされている。
入出力電極１４，１５は、一端が樹脂ケース４の外側面
に露出し、他端が樹脂ケース４の内側面に露出して入出
力引出電極部１４ａ，１５ａを形成している。同様に、
二つのアース電極１６はそれぞれ、一端が樹脂ケース４
の対向する外側面に露出し、他端が樹脂ケース４の内側
面に露出してアース引出電極部１６ａを形成している。

【００２８】以上の構成部品は、以下の手順で組み立て
られる。樹脂ケース４内に中心電極組立体１３ａを配置
し、グランド電極２５ａとアース引出電極部１６ａをは
んだ等で電気的に接続する。

【００２９】整合用コンデンサ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
等で電気的に接続され、コールド側コンデンサ電極が樹
脂ケース４内のアース引出電極部１６ａにそれぞれ電気
的に接続される。

【００３０】抵抗体Ｒのホット側電極は整合用コンデン
サＣ３のホット側コンデンサ電極に接続され、コールド
側電極はアース電極１６のアース引出電極部１６ａに接
続される。

【００３１】樹脂ケース４内に中心電極組立体１３ａや
整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３や抵抗体Ｒ等を収容し、さ
らに、中心電極組立体１３ａの上に永久磁石５が配設さ
れる。

【００３２】そして、これらの構成部品を金属ケース７
の開口部７ｅより挿入し、その後に蓋部９を一点鎖線８
で折り曲げて開口部７ｅの一部を塞ぐ。これにより、永
久磁石５、中心電極組立体１３ａ、整合用コンデンサＣ
１〜Ｃ３及び抵抗体Ｒの固定と磁気的シールドの機能を
果たすとともに、金属ケース７によって磁気回路を安定
かつ確実に形成する。

【００３３】以上のようにして得られたアイソレータ２
は、前記第１実施形態のアイソレータ１と同様の作用効
果を奏する。

【００３４】［第３実施形態、図６］第３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。

【００３５】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。

【００３６】ここに、送信側アイソレータ１３１とし
て、前記第１実施形態及び第２実施形態の集中定数型ア
イソレータ１，２を使用することができる。このアイソ
レータ１，２を実装することにより、優れた電気特性を
有する携帯電話を安価に実現することができる。

【００３７】［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、前記第１実
施形態で示した金属ケース７は、開口部７ｅの略半分を
塞ぐ蓋部９を有しているがこれに限定されるものではな
く、図７に示すように、電極１４〜１６との接触部分を
除いて開口部７ｅを略塞ぐ大きさの蓋部９ａであっても
よい。また、図８に示すように、開口部７ｅの対向する
縁部にそれぞれ蓋部９ｂを設けてもよい。また、ストッ
パ部７ｃは、電極１４〜１６に電気的に接触しなけれ
ば、例えば、図７に示すように、蓋部９ａと略同じ大き
さの形状にしたり、図８に示すように、側面の全面を略
塞いだ形状にしたりしてもよいし、ストッパ部７ｃを省
略してもよい。

【００３８】また、図８に示すように、切り欠き部７ｆ
の位置は側面部７ｂと下面部７ｄの境界部に形成しても
よい。この場合、構成部品は、前記第１実施形態や第２
実施形態の向きに対して９０度回転させて挿入すること
となる。つまり、それぞれの切り欠き部７ｆと電極１４
〜１６が一致するように金属ケース７内に挿入する。

【００３９】また、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。また、そ
れぞれの中心電極２１〜２３，２１ａ〜２３ａの交差角
は、１１０〜１４０度の範囲であればよい。また、フェ
ライト２０、永久磁石５及び回路基板３０は直方体形状
に限定されるものではなく、円板や六角形等の他の形状
でもよい。

【００４０】

【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、金属ケースの開口部を永久磁石の直流磁界の
方向に対して略平行な面に設けたので、開口部を避けて
金属ケースに磁気回路を形成することができる。従っ
て、より安定した磁気回路を金属ケースに形成すること
ができ、電気特性が安定した非可逆回路素子及び通信装
置を得ることができる。また、組み立て作業を容易にす
ることができるので、非可逆回路素子及び通信装置の製
造コストを安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る非可逆回路素子の第１実施形態を
示す分解斜視図。

【図２】図１に示した非可逆回路素子の組み立て完成後
を示す外観斜視図。

【図３】図２に示した非可逆回路素子の電気等価回路
図。

【図４】図２に示した非可逆回路素子の変形例を示す斜
視図。

【図５】本発明に係る非可逆回路素子の第２実施形態を
示す分解斜視図。

【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】図１に示した非可逆回路素子の金属ケースの変
形例を示す斜視図。

【図８】図１に示した非可逆回路素子の金属ケースの別
の変形例を示す斜視図。

【図９】従来の非可逆回路素子を示す分解斜視図。

【符号の説明】

１，２…集中定数型アイソレータ（非可逆回路素子） ５…永久磁石 ７…金属ケース ７ｅ…開口部 ９…蓋部 １３，１３ａ…中心電極組立体 ２０…マイクロ波フェライト ２１〜２３，２１ａ〜２３ａ…中心電極

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、前記フェライト及び前記中心電極を挿入
   するための開口部を有すると共に、該開口部の少なくと
   も一部を塞ぐための蓋部を有した金属ケースとを備え、 前記金属ケースが、前記永久磁石の直流磁界の方向に対
   して略平行な面に前記開口部を設けていること、 を特徴とする非可逆回路素子。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の非可逆回路素子を備え
   たことを特徴とする通信装置。