JP2002261513A - 非可逆回路素子及び通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で、組み立て作業が容易で、組み立て完
成後に電気特性の微調整が可能な非可逆回路素子及び通
信装置を提供する。 【解決手段】 非可逆回路素子１は、フェライト２０と
中心電極２１〜２３と永久磁石５とケース状ヨーク７と
電気機能部品とから構成されている。電気機能部品は、
整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３や抵抗体Ｒ等からなる。中
心電極組立体１３は、フェライト２０と中心電極２１〜
２３からなる。永久磁石５は、中心電極組立体１３に直
流磁界を印加する。ケース状ヨーク７は、電気機能部品
を収容しないで、磁気回路を構成するために必要な永久
磁石５と中心電極組立体１３を収容している。中心電極
組立体１３と永久磁石５がケース状ヨーク７とともに一
体化され、中心電極組立体１３と永久磁石５とケース状
ヨーク７で磁気回路を構成している。

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低コストに
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低コストが要請され
ている。

【０００３】このようなアイソレータとして、図１０に
示すものが知られている。アイソレータ２００は、永久
磁石２６０と、この永久磁石２６０により直流磁界が印
加されるフェライト２７０と、フェライト２７０に配置
された複数の中心電極２１０と、中心電極２１０に電気
的に接続された抵抗体Ｒ及び整合用コンデンサ素子Ｃ
と、フェライト２７０と中心電極２１０と抵抗体Ｒと整
合用コンデンサ素子Ｃを収容する樹脂ケース２３０と、
永久磁石２６０とフェライト２７０と中心電極２１０を
収容する磁性体金属からなる上側ヨーク２５０及び下側
ヨーク２２０等を備えている。中心電極組立体２４０
は、フェライト２７０と中心電極２１０からなる。ま
た、上側ヨーク２５０と下側ヨーク２２０は接合してヨ
ークとなり、磁気シールドとしても機能する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このアイソレータ２０
０は、アイソレータ２００の全ての構成部品、例えば、
抵抗体Ｒ及び整合用コンデンサ素子Ｃを樹脂ケース２３
０や下側ヨーク２２０内に固定した後に、上側ヨーク２
５０を被せるので、アイソレータ２００の組み立ての作
業性が悪いという問題がある。

【０００５】また、アイソレータ２００の組み立て完成
後に、抵抗体Ｒや整合用コンデンサ素子Ｃである電気機
能部品の電気的特性を微調整することができないという
問題もある。

【０００６】また、本来、磁気シールドをする必要がな
い電気機能部品もヨーク内に収容されているので、アイ
ソレータの小型化が難しいという問題もある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、小型で、組み立
て作業が容易で、組み立て完成後に電気特性の微調整が
可能な非可逆回路素子及び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）フェ
ライトと中心電極からなる中心電極組立体と、（ｂ）前
記中心電極組立体に直流磁界を印加する永久磁石と、
（ｃ）前記中心電極組立体と前記永久磁石を収容するた
めのケース状ヨークと、（ｄ）前記ケース状ヨークの外
側に配置された電気機能部品とを備え、（ｅ）前記中心
電極組立体と前記永久磁石が前記ケース状ヨークととも
に一体化され、前記中心電極組立体と前記永久磁石と前
記ケース状ヨークで磁気回路を構成していること、を特
徴とする。また、ケース状ヨークと電気機能部品とを実
装するための回路基板をさらに備えていることが好まし
い。電気機能部品は、例えば、整合用コンデンサや抵抗
体等である。

【０００９】以上の構成により、永久磁石とフェライト
をヨークで略完全に覆うことができ、ヨークに最適な磁
気回路が得られるので、非可逆回路素子の電気的特性の
安定化が図られ、非可逆回路素子を使用する通信装置の
電気回路設計が容易になる。

【００１０】また、ケース状ヨーク内に中心電極組立体
と永久磁石のみが収容されているので、組み立ての生産
性が高くなり、ケース状ヨークの大きさも小さくなり、
非可逆回路素子の製造コストが抑えられる。

【００１１】また、電気機能部品は、直流磁界が作用す
るケース状ヨークの外側に配置されているので、直流磁
界の影響を考慮することなく、電気機能部品を自由に配
置することができるようになる。

【００１２】また、電気機能部品がケース状ヨークの外
側に配置されているので、組み立て完成後でも、電気機
能部品の電気的調整が可能になる。

【００１３】

【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。

【００１４】［第１実施形態、図１〜図８］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を図１に示
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。

【００１５】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ケース状ヨーク７と
中心電極組立体１３と永久磁石５とからなる磁気回路素
体１０と、電気機能部品を有する回路基板３０等を備え
ている。

【００１６】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
のをケース状ヨーク７に組み込んでもよいし、着磁され
ていない状態で、ケース状ヨーク７に組み込み、その後
に着磁してもよい。

【００１７】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、グランド電極部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
２０ａ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。

【００１８】中心電極２１〜２３の一端は、フェライト
２０の側面２０ｂに形成されている接続電極２４を介し
てグランド電極部２５及びアース電極部２６に電気的に
接続されている。アース電極部２６はフェライト２０の
底面を略覆っている。中心電極２１〜２３の他端は、フ
ェライト２０の側面２０ｂに形成されている接続電極２
４を介してポート電極部Ｐ１〜Ｐ３にそれぞれ電気的に
接続されている。グランド電極部２５、アース電極部２
６及びポート電極部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。

【００１９】ケース状ヨーク７は略箱形状であり、上面
部７ａ及び四つの側面部７ｂからなるケース部と下面部
７ｃとを有している。側面部７ｂの下側には、ポート電
極部Ｐ１〜Ｐ３及びグランド電極部２５を引き出すため
の切り欠き部７ｄが設けられている。ここで、上面部７
ａと側面部７ｂと下面部７ｃは、ケース状ヨーク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。

【００２０】ケース状ヨーク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、その表面に銅
や銀がめっきされる。ケース状ヨーク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。

【００２１】以上の磁気回路素体１０の構成部品は、以
下の手順で組み立てられる。図２に示すように、ヨーク
７の下面部７ｃ上に配置された中心電極組立体１３の上
に、永久磁石５を配置する。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。次に、中心
電極組立体１３及び永久磁石５の上からヨーク７のケー
ス部を被せる。この後、下面部７ｃを、側面部７ｂの下
側縁部に溶接等によって取り付ける。これにより、ケー
ス状ヨーク７は、永久磁石５及び中心電極組立体１３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−ケース状ヨーク７の下面部
７ｃ−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。

【００２２】一方、図１に示すように、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１
５、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。電極１４〜１７の材料としては、銀、銅、金、ア
ルミニウム、ベリリウム等が用いられる。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。

【００２３】なお、必要に応じて、印刷抵抗や印刷コン
デンサの替わりに、チップ状のコンデンサ部品や抵抗体
部品を回路基板３０上に搭載してもよい。また、回路基
板３０は、例えば、携帯電話の実装基板そのものであっ
てもよい。このような、回路基板３０は、マザーボード
状態で一括的に量産した後、プレス等で所定サイズ毎に
切断分離することにより、生産性を向上させることがで
きる。

【００２４】この回路基板３０の上に、前述の磁気回路
素体１０を配設する。そして、ポート電極部Ｐ１を入力
電極１４に、ポート電極部Ｐ２を出力電極１５に、ポー
ト電極部Ｐ３を中継用電極１７に、グランド電極部２５
をアース電極１６にそれぞれはんだ付け、溶接、溶着、
接着、嵌合、係止等の方法により電気的に接続させる。

【００２５】こうして、図３に示すアイソレータ１が得
られる。図４は図３のアイソレータ１の電気等価回路図
である。

【００２６】以上のアイソレータ１は、永久磁石５と中
心電極組立体１３をケース状ヨーク７で略完全に覆うこ
とができ、ケース状ヨーク７に最適な磁気回路を得るこ
とができるので、アイソレータ１の電気的特性の安定化
を図ることができる。そして、ケース状ヨーク７内に
は、電気機能部品を収容しないで、磁気回路を構成する
ために必要な永久磁石５と中心電極組立体１３のみを収
容しているので、ケース状ヨーク７を小型にすることが
でき、ケース状ヨーク７内の構成を合理的な配置にする
ことができる。また、簡単な構造であるので、磁気回路
の設計が容易であり、アイソレータ１の組み立ても容易
にすることができる。

【００２７】また、電気機能部品である抵抗体Ｒや整合
用コンデンサＣ１〜Ｃ３を、直流磁界が作用するケース
状ヨーク７の外側に配置したので、直流磁界の影響を考
慮することなく、電気機能部品を自由に配置することが
できる。しかも、電気機能部品をケース状ヨーク７の外
側に配置したので、組み立て完成後でも、電気機能部品
の電気的調整ができる。

【００２８】なお、本発明に係るアイソレータは種々の
変形が可能であり、例えば、図５に示すように、磁気回
路素体１０の下側に電気機能部品が配置されているアイ
ソレータ１Ａであってもよい。この場合、電気機能部品
がケース状ヨーク７の下側に配置されるので、ケース状
ヨーク７を電気機能部品のシールドカバーとして機能さ
せることができる。

【００２９】また、図６に示すように、回路基板３０に
形成した穴部３１に磁気回路素体１０の下部を嵌合させ
たアイソレータ１Ｂであってもよい。

【００３０】また、図７に示すように、磁気回路素体１
０を上下逆にして、回路基板３０に形成した穴部３１に
磁気回路素体１０を埋設させたアイソレータ１Ｃであっ
てもよい。

【００３１】また、図８に示すように、中心電極組立体
１３を二つの永久磁石５で挟んで、かつ、直流磁界の方
向を回路基板３０の表面と平行方向にしたアイソレータ
１Ｄであってもよい。この場合、中心電極組立体１３の
ポート電極部Ｐ１〜Ｐ３やグランド電極部２５を回路基
板３０の電極１４〜１７に電気的に接続させる。この結
果、中心電極組立体１３に印加される直流磁界はより強
くなる。

【００３２】［第２実施形態、図９］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。

【００３３】図９は携帯電話１２０のＲＦ部分の電気回
路ブロック図である。図９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。

【００３４】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１，１
Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを使用することができる。このア
イソレータ１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ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。

【００３５】［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、回路基板３
０を多層基板で構成して磁気シールド層を設けることに
より、回路基板３０に磁気回路が形成されている場合に
は、ケース状ヨーク７の下面部７ｃを省略できる。

【００３６】また、それぞれの中心電極２１〜２３の交
差角は、１１０〜１４０度の範囲であればよい。また、
永久磁石５は平面形状が略矩形状に限定されるものでは
なく、例えば、円形状や、角が丸い三角形状や変形角形
状等任意である。また、フェライト２０は平面形状が矩
形状に限定されるものではなく、例えば、円形状や、角
が丸い三角形状や変形角形状等任意である。

【００３７】また、アイソレータの他に、サーキュレー
タ等の各種非可逆回路素子にも本発明を適用することが
できる。

【００３８】また、ケース状ヨーク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、ケース状
ヨーク７内に構成部品を収容した後に、ケース状ヨーク
７内に樹脂を充填して構成部品を固定してもよい。

【００３９】

【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、ケース状ヨーク内に、電気機能部品を収容し
ないで、磁気回路を構成するために必要な中心電極組立
体と永久磁石を収容したので、組み立ての生産性を高く
することができ、ケース状ヨークの大きさも小さくする
ことができ、非可逆回路素子及び通信装置の製造コスト
を抑えることができる。

【００４０】また、ケース状ヨークと電気機能部品とを
実装するための回路基板を備えることにより、ケース状
ヨークと中心電極組立体と永久磁石からなる磁気回路素
体と、電気機能部品を有する回路基板部とをそれぞれ別
個に作成できるので、生産期間の短縮を図ることができ
る。

【００４１】また、電気機能部品をケース状ヨークの外
側に配置したので、直流磁界の影響を考慮することな
く、電気機能部品を自由に配置することができ、非可逆
回路素子及び通信装置の設計の自由度を向上させること
ができる。しかも、非可逆回路素子の組み立て完成後に
おいても、電気機能部品の電気的調整ができる。

【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を示
す分解斜視図。

【図２】図１に示す永久磁石と中心電極組立体とケース
状ヨークからなる磁気回路素体の垂直断面図。

【図３】図１に示す非可逆回路素子の組み立て完成後を
示す斜視図。

【図４】図３に示す非可逆回路素子の電気等価回路図。

【図５】図３に示す非可逆回路素子の変形例を示す垂直
断面図。

【図６】図５に示す非可逆回路素子の別の変形例を示す
垂直断面図。

【図７】図６に示す非可逆回路素子のさらに別の変形例
を示す垂直断面図。

【図８】図７に示す非可逆回路素子のさらに別の変形例
を示す垂直断面図。

【図９】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１０】従来の非可逆回路素子を示す分解斜視図。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…集中定数型アイソレータ
（非可逆回路素子） ５…永久磁石 ７…ケース状ヨーク １０…磁気回路素体 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 ３０…回路基板 １２０…携帯電話（通信装置） Ｃ１〜Ｃ３…整合用コンデンサ（電気機能部品） Ｒ…抵抗体（電気機能部品）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェライトと中心電極からなる中心電極
   組立体と、 前記中心電極組立体に直流磁界を印加する永久磁石と、 前記中心電極組立体と前記永久磁石を収容するためのケ
   ース状ヨークと、 前記ケース状ヨークの外側に配置された電気機能部品と
   を備え、 前記中心電極組立体と前記永久磁石が前記ケース状ヨー
   クとともに一体化され、前記中心電極組立体と前記永久
   磁石と前記ケース状ヨークで磁気回路を構成しているこ
   と、 を特徴とする非可逆回路素子。
2. 【請求項２】 前記ケース状ヨークと前記電気機能部品
   とを実装するための回路基板をさらに備えていることを
   特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の非可逆回
   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。