JP2002330005A - 非可逆回路素子及び通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で、安価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、中心電極組立体１
２と中心電極組立体１２を収容するケース状ヨーク５と
からなる。中心電極組立体１２は、略直方体形状を有す
る永久磁石１３と、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形成された中
心電極２１〜２３及びアース電極２６とからなる。永久
磁石１３の上面１３ａには、三対の中心電極２１〜２３
が絶縁膜を間に挟んで、略１２０度毎に互いに交差して
配置される。永久磁石１３の材料としては、磁石の微粉
末をプラスチック、ゴム、樹脂、ガラス、セラミック等
に混合した複合磁石が採用される。永久磁石１３は、中
心電極２１〜２３に直流磁界を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、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、その用途からして小型化及び低コストに
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小型化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１１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
加される中心電極組立体２４０と、抵抗体Ｒ及び整合用
コンデンサ素子Ｃと、樹脂ケース２３０と、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
接合してケース状ヨークとなり、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】しかしながら、従来の
アイソレータ２００は、構成部品としてフェライト２７
０が必要であるので、部品点数が多く、組立工数が増
え、生産コストがかかるという問題があった。さらに、
フェライト２７０の分だけアイソレータ２００のサイズ
が大きくなり、小型化を妨げる一因になっていた。

【０００５】そこで、本発明の目的は、小型で、安価な
非可逆回路素子及び通信装置を提供することにある。

【０００６】

【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、前記永久磁石の表面に配置され、前記永久磁石
により直流磁界が印加される複数の中心電極とからなる
中心電極組立体と、（ｂ）前記中心電極組立体を収容す
るケース状ヨークと、を備えたことを特徴とする。

【０００７】以上の構成により、永久磁石の表面に中心
電極を配置したので、永久磁石の直流磁界は中心電極に
印加される。一方、従来のフェライトは省略される。従
って、小型で安価な非可逆回路素子及び通信装置が得ら
れる。

【０００８】

【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。なお、各実施形態において、同一部品
及び同一部分には同じ符号を付し、重複した説明は省略
する。

【０００９】［第１実施形態、図１〜図９］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。

【００１０】図１に示すように、集中定数型アイソレー
タ１は、概略、ケース状ヨーク５と、中心電極組立体１
２と、回路部品３０等を備えている。

【００１１】中心電極組立体１２は、略直方体形状を有
する永久磁石１３と、中心電極２１〜２３及びアース電
極２６とからなる。中心電極２１〜２３及びアース電極
２６は、金属薄板を打ち抜き加工やエッチング加工する
ことによって一体的に形成される。そして、中心電極２
１を永久磁石１３の上面１３ａに巻き、その上から絶縁
シート（図示せず）を貼り付け、中心電極２１を固定す
る。さらに、中心電極２２、絶縁シート、中心電極２
３、絶縁シートを順に重ね合わせて永久磁石１３上に巻
く。中心電極２１〜２３は略１２０度毎に互いに交差し
て配置されている。永久磁石１３からの直流磁界が中心
電極２１〜２３に印加する。なお中心電極２１〜２３
は、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永久磁石１３上に形成して
もよい。

【００１２】永久磁石１３は強磁性体からなり、例え
ば、磁石の微粉末をプラスチック、ゴム、樹脂、ガラ
ス、セラミック等に混合した複合磁石であってもよい。
また、あらかじめ着磁されているものをケース状ヨーク
５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５に組み込み、その後に着磁してもよい。

【００１３】中心電極２１〜２３の一端は、永久磁石１
３の側面１３ｃを介してアース電極２６に電気的に接続
されている。アース電極２６は永久磁石１３の下面１３
ｂを略覆っている。中心電極２１〜２３の他端は、ポー
ト部Ｐ１〜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１２と回路部品３
０を電気的に接続するためのものである。

【００１４】磁性体金属からなるケース状ヨーク５は略
箱形状であり、ケース部６と底部７とからなる。ケース
部６は上面部６ａ及び四つの側面部６ｂからなる。側面
部６ｂの下側には、入出力電極１４，１５及びアース電
極１６を引き出すための切り欠き部６ｃが設けられてい
る。ここで、上面部６ａと側面部６ｂと底部７は、ケー
ス状ヨーク５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。

【００１５】ケース部６及び底部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。ケース部６及び底部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。また、ケース部６
及び底部７は、導電性を有さないものであってもよい。

【００１６】回路部品３０は絶縁性樹脂からなる略額縁
状のものであり、中央部の矩形状の窓部３０ｂには中心
電極組立体１２が収容される。回路部品３０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。

【００１７】回路部品３０には、印刷やスパッタリング
や蒸着、貼合わせ、あるいは、めっき等の方法で電極パ
ターン３４〜３７が形成されている。電極パターン３
４，３５，３６はそれぞれ入力電極１４、出力電極１５
及びアース電極１６と電気的に接続されている。また、
電極パターン３６と電極パターン３７の間には抵抗体Ｒ
が印刷等で形成されている。また、電極パターン３４と
電極パターン３６の間に誘電体シートを挟んで整合用コ
ンデンサＣ１が形成され、電極パターン３５と電極パタ
ーン３６の間に誘電体シート（図示せず）を挟んで整合
用コンデンサＣ２が形成され、電極パターン３７と電極
パターン３６の間に誘電体シートを挟んで整合用コンデ
ンサＣ３が形成されている。電極パターン３５〜３７の
材料としては、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ等が用いられ
る。回路部品３０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。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部品３０上に搭載
してもよい。

【００１８】以上の構成部品は、以下の手順で組み立て
られる。ケース状ヨーク５の底部７上に配置された回路
部品３０の窓部３０ｂ内に中心電極組立体１２を配置
し、アース電極２６を底部７に電気的に接続する。中心
電極組立体１２のポート部Ｐ１〜Ｐ３をそれぞれ電極パ
ターン３４，３５，３７に乗せ、それぞれはんだ付け、
溶接、溶着、接着等の方法により電気的に接続させる。

【００１９】次に、中心電極組立体１２の上からケース
部６を被せる。この後、側面部６ｂの下側縁部に溶接等
によって底部７を取り付ける。これにより、ケース状ヨ
ーク５は、磁気的シールドの機能を果たすとともに、永
久磁石１３−中心電極２１〜２３−底部７−側面部６ｂ
−上面部６ａを通る閉磁路の磁気回路を安定かつ確実に
形成する。

【００２０】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に示すアイソレータ１の垂直断面
図、図４は図２に示すアイソレータ１の電気等価回路図
である。

【００２１】以上のアイソレータ１は、永久磁石１３の
上面１３ａに中心電極２１〜２３を配置したので、従来
のフェライト２７０を省略することができる。従って、
アイソレータ１を小型で安価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。また、このアイソレータ１は、永久磁石１３の表面
に中心電極２１〜２３を配置して、周辺をケース状ヨー
ク５で覆って中心電極組立体１２を構成しているので、
磁気回路を最小にできる。さらに、ケース状ヨーク５
が、従来のフェライト２７０の機能も果たし得る。

【００２２】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
路を構成するために必要な中心電極組立体１２のみをケ
ース状ヨーク５内に収容し、抵抗体Ｒや整合用コンデン
サＣ１〜Ｃ３をケース状ヨーク５の外側に配置したアイ
ソレータ１ａであってもよい。この場合、永久磁石１３
からの直流磁界の影響を考慮することなく、抵抗体Ｒや
整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３を自由に配置することがで
きる。しかも、抵抗体Ｒや整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３
をケース状ヨーク５の外側に配置したので、組み立て完
成後でも、抵抗体Ｒや整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３の電
気的調整ができる。中心電極２１〜２３の一端から側面
１３ｃを介して延在するポート部Ｐ１〜Ｐ３と電気的に
接触しないように、底部７の周縁部に切り欠き部７ａが
形成されている。中心電極２１〜２３の他端から側面１
３ｃを介して延在しているグランド電極２５は、底部７
と電気的に接続する。

【００２３】また、図６に示すように、ケース状ヨーク
５の下側に抵抗体Ｒや整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３が配
置されているアイソレータ１ｂであってもよい。この場
合、抵抗体Ｒや整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３がケース状
ヨーク５の下側に配置されるので、ケース状ヨーク５を
抵抗体Ｒや整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３のシールドカバ
ーとして機能させることができる。

【００２４】また、図７に示すように、中心電極組立体
１２を上下逆にして、実装用回路基板４０に形成した穴
部４１にケース状ヨーク５を埋設させたアイソレータ１
ｃであってもよい。

【００２５】また、図８に示すように、アイソレータ１
ｄは、ケース状ヨーク５を、磁粉入り樹脂からなるケー
ス部６と、フェライトからなる底部７とで構成したもの
である。この場合、永久磁石１３の下面１３ｂに中心電
極２１〜２３を配置し、その周辺をケース状ヨーク５で
覆って中心電極組立体１２を構成しているので、磁気回
路を最小にでき、従来のフェライト２７０を省略するこ
とができる。ここに、ケース状ヨーク５の底部７が、従
来のフェライト２７０の機能を果たし得る。ケース部６
と底部７の接合には接着剤等が用いられる。

【００２６】また、図９に示すように、中心電極２１〜
２３を二つの永久磁石１３で挟んだアイソレータ１ｅで
あってもよい。この場合、中心電極２１〜２３に印加さ
れる直流磁界はより強くなる。

【００２７】［第２実施形態、図１０］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。

【００２８】図１０は携帯電話１２０のＲＦ部分の電気
回路ブロック図である。図１０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、１３７は受信側ミキサ、１３８は電圧制御発振器
（ＶＣＯ），１３９はローカル用帯域通過フィルタであ
る。

【００２９】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，１ｅを使用することができる。
このアイソレータ１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅを
実装することにより、小型かつ安価で信頼性の高い携帯
電話を実現することができる。

【００３０】［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、図６や図８
において、実装用回路基板４０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、実装用回路基板４０
に磁気回路が形成されている場合には、ケース状ヨーク
５の底部７を省略できる。

【００３１】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１３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。

【００３２】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。

【００３３】また、ケース状ヨーク５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５内に構成部品を収容した後に、ケース状ヨーク
５内に樹脂を充填して構成部品を固定してもよい。

【００３４】

【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、永久磁石の表面に中心電極を配置して中心電
極組立体を構成しているので、従来のフェライトを省略
することができる。従って、小型で安価な非可逆回路素
子及び通信装置を得ることができる。

【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立完成後を示
す斜視図。

【図３】図２に示した非可逆回路素子の垂直断面図。

【図４】図２に示した非可逆回路素子の電気等価回路
図。

【図５】図２に示した非可逆回路素子の変形例を示す分
解斜視図。

【図６】図５に示した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に示した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に示した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】図８に示した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１０】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１１】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，１ｅ…集中定数型アイソ
レータ（非可逆回路素子） ５…ケース状ヨーク ６…ケース部 ７…底部 １２…中心電極組立体 １３…永久磁石 １３ａ…上面（表面） １３ｂ…下面（表面） 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、前記永久磁石の表面に配置
   され、前記永久磁石により直流磁界が印加される複数の
   中心電極とからなる中心電極組立体と、 前記中心電極組立体を収容するケース状ヨークと、 を備えた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。