JP2004336298A - アイソレータ及び通信機装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】終端側の共振容量を小さくして小型化が可能なアイソレータを提供する。
【解決手段】各一端側に共振容量C1、C2が列接続された第1、第2中心導体と、一端側に共振容量C3が直列接続された第3中心導体と、一端側に終端抵抗Rが直列接続された第4中心導体とを具備してなり、各中心導体が相互に交差されていることを特徴とするアイソレータを採用する。
【選択図】 図1
【解決手段】各一端側に共振容量C1、C2が列接続された第1、第2中心導体と、一端側に共振容量C3が直列接続された第3中心導体と、一端側に終端抵抗Rが直列接続された第4中心導体とを具備してなり、各中心導体が相互に交差されていることを特徴とするアイソレータを採用する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイソレータ及び通信機装置に関するものであり、特に、従来よりも小型化することが可能なアイソレータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
集中定数型のアイソレータは、信号を伝送方向に損失なく通過させ、逆方向への信号の通過を阻止する機能を備えた高周波部品であり、携帯電話等の移動通信装置の送信回路部に使用されている。下記特許文献1には、従来の集中定数型のアイソレータの一例が開示されている。このアイソレータは、フェライトコアと、フェライトコアの一面側に相互に交差した状態で配置された3本のストリップ線路からなる中心導体と、各ストリップ線路に接続された単板型のコンデンサ(共振容量)と、一のストリップ線路に接続された終端抵抗とを備えて構成されている。
【0003】
図8には、特許文献1に記載のアイソレータの等価回路図を示す。図8に示すように、第1、第2中心導体は、インダクタンスL1、L2と、インダクタンスL1、L2にそれぞれ並列接続された共振容量C1、C2と、ポートP1、P2とから構成されている。また第3中心導体は、インダクタンスL3と、インダクタンスL3に並列接続された共振容量C3と、インダクタンスL3に直列接続された終端抵抗Rとから構成されている。また、C1〜C3及びRはそれぞれ接地されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−13112号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで最近では、携帯電話等の高機能化に伴って、アイソレータの小型化の要請がある。動作周波数を維持させつつアイソレータの小型化を達成する上で問題となるのは、中心導体のインダクタンスLとコンデンサの共振容量Cの兼ね合いである。すなわち、アイソレータの小型化を図るためには板状磁性体の小型化が避けられず、これに伴って各中心導体の導体長が減少してLが低下する。特に、第3中心導体のL3が低下する場合には、共振容量C3を大きくしてL3の低下分を補うことで、動作周波数の維持を図る必要がある。しかし、共振容量C3を大きくするには、単板型コンデンサの面積を大きくするか若しくは厚くする必要があり、アイソレータの小型化、薄型化の要請に反するという問題があった。特に、終端抵抗RとともにインダクタンスL3に並列接続される共振容量C3は、アイソレータの構成上、共振容量C1、C2よりも大きくする必要があり、アイソレータの小型化を図る上での大きな障害になっていた。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、終端側の共振容量を小さくして小型化が可能なアイソレータを提供するとともに、このアイソレータを備えた通信機装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明のアイソレータは、第1,第2共振容量が各々並列接続された第1、第2中心導体と、第3共振容量が直列接続された第3中心導体と、終端抵抗が直列接続された第4中心導体とを具備してなり、各中心導体が相互に交差されていることを特徴とする。
【0008】
上記の構成のように、従来まで共振容量C3及び終端抵抗Rが接続されていた中心導体を第3、第4中心導体の2つに分割し、第3中心導体に共振容量C3を接続し、第4中心導体に終端抵抗Rを接続することで、第3中心導体のインダクタンスを大きくできると同時に、当該中心導体に接続される第3共振容量C3を小さくすることができ、アイソレータを小型にすることができる。
【0009】
また本発明のアイソレータは、先に記載のアイソレータであり、前記第1、第2中心導体の一端側に入出力端子が接続されていることを特徴とする。この構成により、第1、第2中心導体のいずれか一方に入力された信号を一方向に伝送させ、逆方向への伝送を阻止することができる。
【0010】
また、本発明のアイソレータは、先に記載のアイソレータであり、前記第1、第2中心導体にスリットが設けられて一対の分割導体が各々形成され、前記第3、第4中心導体はそれぞれ単一導体とされていることを特徴とする。この構成により、前記第3、第4中心導体のインダクタンスが各々向上し、これに伴って第3共振容量を小さくすることができ、アイソレータをより小型にすることができる。
【0011】
また本発明のアイソレータにおいては、板状磁性体と該板状磁性体にバイアス磁界を印加する永久磁石とが備えられ、前記の各ストリップ線路が前記板状磁性体と前記永久磁石との間に配置され、前記の各共振容量と前記終端抵抗と前記の各中心導体の他端側とに接地端子が接続されていることが好ましい。
【0012】
次に、本発明の通信機装置は、先のいずれかに記載のアイソレータと、該アイソレータの前記第1または第2中心導体に接続された送信回路部と、前記第2または第1中心導体に接続されたアンテナとを具備してなることを特徴とする。この構成により、アイソレータが小型化されるに伴って、通信機装置の小型化を図ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1に本発明の実施形態のアイソレータの回路図を示す。図1に示すように、このアイソレータ1は、第1〜第4の中心導体6b、7b、8b、9bを具備して構成されている。第1中心導体6bの一端側に共振容量C1(第1共振容量)が並列接続され、第2中心導体7bの一端側には共振容量C2(第2共振容量)が並列接続されている。第1、第2中心導体6b、7bはそれぞれインダクタンスL1、L2を有しており、共振容量C1、C2は各インダクタンスL1、L2に並列接続された状態にある。また、各共振容量C1、C2はグラウンドに接地されている。また、第1、第2中心導体6b、7bの先端側にはポートP1、P2が設けられ、このポートP1、P2に入出力端子が取り付けられる。
【0014】
次に、第3中心導体8bの一端側に共振容量C3(第3共振容量)が直列接続され、第4中心導体9bの一端側には終端抵抗Rが直列接続されている。第3、第4中心導体8b、9bはそれぞれインダクタンスL3、L4を有しており、共振容量C3と終端抵抗Rとは各インダクタンスL3、L4に直列接続された状態にある。また、共振容量C3及び終端抵抗Rはグラウンドに接地されている。また各中心導体6b、7b、8b、9bの他端側には共通電極10が接続されており、この共通電極10も共振容量C1〜C3及び終端抵抗Rと同様に接地されている。
【0015】
次にアイソレータ1の具体的な構成について説明する。図2Aにはアイソレータ1の内部構造の平面模式図を示し、図2Bにはアイソレータ1の内部構造の側面模式図を示す。また、図3にはアイソレータ1に備えられた板状磁性体の平面模式図を示す。
【0016】
図2に示すアイソレータ1は、磁性組立体15と永久磁石14とが上ヨーク2及び下ヨーク3からなる閉磁気回路内部に収納されて構成されている。すなわち、図2Bに示すように、下ヨーク3の基部3a上に磁性組立体15が載置され、更にその上に永久磁石4と上ヨーク2とが配置されている。また図2A及び図2Bに示すように、上ヨーク2及び下ヨーク3の内部には平板型コンデンサ11a、11b、12及びチップ抵抗13が収納されている。平板型コンデンサ11a、11b、12には各々共振容量C1、C2、C3が内蔵され、チップ抵抗13には終端抵抗Rが内蔵されている。
【0017】
図2Aに示すように、磁性組立体15は下ヨーク3の基部3a中央側に配置され、磁性組立体15の一方の側にコンデンサ12が収納され、他方の側にコンデンサ11a、11bが収納され、コンデンサ12の一側部側に終端抵抗13が収納されている。
【0018】
また、磁性組立体15は、フェライトからなる板状磁性体5と、その他面5bに添わせて設けられた板状磁性体5とほぼ同形状の金属円板からなる共通電極10と、共通電極10から放射状に延出形成されて板状磁性体5の一面5a側に巻き掛けられた第1〜第4中心導体6b〜9bとから構成されている。各中心導体6b〜9bは板状磁性体5に沿って折り曲げられ、板状磁性体5の一面5a側において相互に交差して重ねられている。なお、図2Bに示すように、板状磁性体5と各中心導体6b〜9bはそれぞれ、絶縁シートZにより相互に絶縁されている。
【0019】
また、板状磁性体5は長辺を有する平面視略四角形状、即ち略長方形状とされている。また、第1、第2中心導体6b、7bが板状磁性体5の長辺方向(図2A中横方向)にほぼ沿うように配置され、第3、第4中心導体8b、9bが板状磁性体5の短辺方向(図2A中縦方向)にほぼ沿うように配置されている。このようにして、第3、第4中心導体8b、9bは、板状磁性体5の一面5a側において第1、第2中心導体6b、7bより短く形成されている。
【0020】
各中心導体6b〜9bの先端側には、板状磁性体15の側方に突出する先端部導体6c、7c、8c、9cが各々設けられている。先端部導体6c、7cは図1におけるポートP1、P2に相当する。このポートP1、P2に入力端子21と出力端子22がそれぞれ接続されている。また共通電極10は、下ヨーク3の基部3aに電気的に接続されている。下ヨーク3にはアース端子(接地端子)23,23が設けられており、共通電極10はこのアース端子23,23に電気的に接続されることで接地されている。
【0021】
コンデンサ11a、11b(共振容量C1、C2)は、ホット側電極が先端部導体6c、7c(ポートP1、P2)に接続され、コールド側電極が下ヨーク3に接続されている。このようにして、共振容量C1、C2が第1、第2中心導体6bに並列接続されている。また、コンデンサ12(共振容量C3)は、ホット側電極が先端部導体8cに接続され、コールド側電極が下ヨーク3に接続されている。更にチップ抵抗13(終端抵抗R)は、ホット側電極が先端部導体9cに接続され、コールド側電極が下ヨーク3に接続されている。このようにして、共振容量C3と終端抵抗Rとが第3、第4中心導体8b、9bに直列接続されている。第3、第4中心導体8b、9bは、コンデンサ12及び終端抵抗Rが接続されることで終端電極としての役割を担う。
【0022】
また図1Bに示すように、下ヨーク3と上ヨーク2の間の空間部において磁性組立体15はその空間部の厚さの半分程を占有する厚さに形成されており、磁性組立体15の上ヨーク2側にはスペーサ部材30が収納され、このスペーサ部材30に永久磁石4が設置されている。スペーサ部材30は、平面視矩形板状の基板部31と、この基板部31の底部側の4隅の各コーナ部分に形成された脚部31aとからなり、基板部31において脚部31aの反対側の面に円型の収納凹部31bが形成されている。そして、収納凹部31bに永久磁石4が嵌め込まれている。
【0023】
板状磁性体5は、図3に示すように、横長の2つの長辺5a、5aと、これらの長辺5a、5aに直角向きの短辺5b、5bと、長辺5a、5aの両端部側に位置して各長辺5aに対して150゜の角度で傾斜し(長辺5aの延長線に対しては30°の傾斜角度で傾斜し)、個々に先の短辺5bに接続する4つの傾斜辺5dとにより区画されている。このようにして、板状磁性体5の平面視4つのコーナ部に傾斜面(受面)5dが形成されている。図2Aに示すように、第1、第2中心導体6b、7bが、板状磁性体5の図中下側の傾斜面5d、5dに沿って折り曲げられることにより、板状磁性体5の一面側5aから他面5b側に巻掛けられる。また、第3、第4中心導体8b、9bは、板状磁性体5の図中上側の長辺5aに沿って折り曲げられることにより、板状磁性体5の他面5b側に巻掛けられる。
【0024】
上記のように、第1、第2中心導体6b、7bが板状磁性体5の長辺方向にほぼ沿うように配置されることで、第1、第2中心導体6b、7bの導体長を比較的長くすることができ、各中心導体6b、7bのインダクタンスL1、L2が大きくなって挿入損失を低減できる。また、第3、第4中心導体8b、9bを第1、第2中心導体6b、7bより短くすることにより、板状磁性体5の短辺方向の長さを更に短くすることができ、アイソレータ1の小型化を図ることができる。
【0025】
また、第1、第2中心導体6b、7bが板状磁性体5の長辺方向にほぼ沿うように配置されることで、第1、第2中心導体6b、7bの導体長を比較的長くすることができ、各中心導体6b、7bのインダクタンスが大きくなる。このため、相対的にコンデンサ11a、11bの共振容量C1、C2を小さくすることができ、アイソレータ1の小型化を図ることができる。
【0026】
また、上記のように、従来まで共振容量C3及び終端抵抗Rが接続されていた中心導体を第3、第4中心導体8b、9bの2つに分割し、第3中心導体8bに共振容量C3を接続し、第4中心導体9bに終端抵抗Rを接続したので、第3中心導体8bのインダクタンスL3を大きくできると同時に、当該中心導体8bに接続される共振容量C3を小さくすることができる。これに伴って、平板型コンデンサ12の実装面積を小さくすることができ、アイソレータ1を小型にすることができる。
【0027】
次に、各中心導体6b、7b、8b、9bと共通電極10の詳細な構造について詳細に説明する。図4にはアイソレータ1に備えられた電極部16の平面模式図を示す。図4に示すように、各中心導体6b、7b、8b、9bと共通電極10とは一体化されてなり、各中心導体6b、7b、8b、9bと共通電極10を主体として電極部16が構成されている。共通電極10は、平面視先の板状磁性体5とほぼ相似形状の金属板からなる本体部10Aから構成されている。即ち、本体部10Aは相対向する2つの長辺部10a、10aと、これらの長辺部10a、10aに直角向きの短辺部10b、10bと、長辺部10a、10aの両端部側に位置して各長辺部10aに対して150°の角度で傾斜し、先の短辺部10bに対しては130°の傾斜角度で接続する4つの傾斜部10dとから構成される平面視略長方形(矩形状)とされている。
【0028】
また、図4に示すように、第1中心導体6bは、その一端側に形成された基部導体6aと、他端側に形成された先端部導体6cとともに第1線路導体6を構成している。同様に、第2中心導体7bは、基部導体7aと先端部導体7cとともに第2線路導体7を構成している。また第3中心導体8bは、基部導体8aと先端部導体8cとともに第3線路導体8を構成している。更に第4中心導体9bは、基部導体9aと先端部導体9cとともに第4線路導体9を構成している。
そして、共通電極10の4つの傾斜部10dのうち、一方の長辺部側の2つの傾斜部10dから第1線路導体6と第2線路導体7が延出形成されている。また、共通電極10の他方の長辺部10a側の中央部に第3、第4線路導体8、9がそれぞれ延設されている。
【0029】
第1中心導体6bは、平面視波形あるいはジクザグ状のものであり、基部導体側端部6Dと、先端部導体側端部6Fと、これらの間の平面視略く字状の中央部6Eの3つの部分からなる。第2中心導体7bも第1中心導体6bと同様に、基部導体側端部7Dと、先端部導体側端部7Fと、これらの間の平面視略く字状の中央部7Eの3つの部分からなる。第1と第2の中心導体6b、7bを上記のような形状とすることで、実質的な導体長を長くして第1と第2の中心導体6b、7bのインダクタンスL1、L2を大きくし、アイソレータ1を小型にすることができる。
【0030】
また、第1線路導体6の幅方向中央部には、共通電極10の外周部から基部導体6aと中心導体6bを通過し先端部導体6cの基端部まで到達するスリット18が形成され、このスリット18により中心導体6bが一対の分割導体6b1、6b2に分割され、基部導体6aも一対の分割導体6a1、6a2に分割されている。第2線路導体7の幅方向中央部にも上記スリット18と同様のスリット19が形成され、このスリット19を形成することにより第2中心導体7bが一対の分割導体7b1、7b2に分割され、基部導体7aも一対の分割導体7a1、7a2に分割されている。
【0031】
スリット18、19の幅は、第1、第2中心導体6b、7bの基部導体側端部6D、7Dにおける幅よりも中央部6E、7E、先端部導体側端部6F、7Fにおける幅の方が大きく形成される。すなわち第1、第2中心導体6b、7bの交差部分のスリット18、19の幅が交差部分以外の同幅よりも広く形成されている。このようなスリット幅の大小関係とすることで、アイソレータの特性を損なうことなく、インピーダンスのマッチングを適切に設定することが可能となる。
また、第1中心導体6bの分割導体6b1、6b2の幅は、第2中心導体7bの分割導体7b1、7b2の幅より狭く形成されている。こうすることで第1中心導体6bが第2中心導体7bよりも板状磁性体5に近接して巻付けられることによるインピーダンスのマッチング不良を防止し、適切なインピーダンスのマッチングを取ることが可能となる。
【0032】
また、第3線路導体8を構成する基部導体8aは、共通電極10の長辺側中央部からほぼ直角に延出形成されてなり、また第3中心導体8bにはスリットが設けられず単一の導体とされ、更に第3中心導体8bと先端部導体8cとがL字型に一体化されている。同様に、第4線路導体9を構成する基部導体9aも、共通電極10の長辺側中央部からほぼ直角に延出形成されてなり、また第4中心導体9bにはスリットが設けられず単一の導体とされ、更に第9中心導体9bと先端部導体9cとがL字型に一体化されている。
【0033】
上記のように第3、第4中心導体8b、9bが単一の導体よりなるので、インダクタンスL3、L4が比較的大きくなり、これにより共振容量C3を小さくすることができる。
【0034】
前記の如く構成された電極部16は、その共通電極10の本体部10Aが板状磁性体5の他面5b側に配置され、各線路導体6〜9が板状磁性体5の一面5a側に折り曲げられて(巻き付けて)板状磁性体5に装着され、板状磁性体5とともに磁性組立体15aを構成する。
【0035】
第1、第2の中心導体6b、7bが上記構成とされているので、これらを板状磁性体5の一面5aに沿って添わせると、一面5a上で第1、第2の中心導体6b、7bが交差する。図1には、交差により中央部6E、7Eが重なっている状態を図示している。
【0036】
第1、第2中心導体6b、7bの交差部35aの両中心導体の重複部分の長さは、図2に示すように中央部6Eの一方の分割導体6b1と中央部7Eの一方の分割導体7b1の重複部分の長さL5あるいは中央部6Eの他方の分割導体6b2と中央部7Eの他方の分割導体7b2の重複部分の長さL6であり、その場合、両分割導体の重複部分の長さL5、L6は、それぞれ板状磁性体5の表面(他面)に重なる中心導体部分の長さL7の10%以上とすることが好ましい。また、上記重複部分の長さL5、L6は、それぞれ板状磁性体5の表面(他面)に重なる中心導体部分の長さL7の20%以上とされていることがさらに好ましい。
【0037】
分割導体6b1と分割導体7b1の重複部分は平行である部分(平行部36a)以外に非平行部分を有しており、また、分割導体6b2と分割導体7b2の重複部分も平行である部分(平行部36b)以外に非平行部分を有している。平行部36aの長さは、分割導体の重複部分の長さL5の20%程度〜100%程度であることが好ましく、平行部36bの長さは、分割導体の重複部分の長さL6の20%程度〜100%程度であることが好ましい。こうすることで、第1、第2中心導体6b、7bの重複部分で確保される容量値が大きくなり、また、各中心導体6b、7bの実質的な長さも大きくなるので、その分、各線路導体に接続するコンデンサ11a、11bの静電容量を小さくできる。
【0038】
平行部36aの長さが分割導体の重複部分の長さL5の20%未満であると(L5と平行部36aの長さの比が20%未満であると)、挿入損失が増大し、好ましくない。また、平行部36bの長さが分割導体の重複部分の長さL6の20%未満であると(L6と平行部36bの長さの比が20%未満であると)、挿入損失が増大し、好ましくない。
【0039】
尚、中央部6Eの一方の分割導体6b1と中央部7Eの一方の分割導体7b1の重複部分の交差角度あるいは中央部6Eの他方の分割導体6b2と中央部7Eの他方の分割導体7b2の重複部分の交差角度を、第1、第2中心導体6b、7bの交差部35aの両中心導体の重複部分の交差角度としたとき、交差角度が30度以下であることが好ましく、さらに好ましくは15度以下である。本実施形態のように両分割導体の重複部分が平行部36aを有している場合、この平行部36aでの両分割導体の交差角度は0度あるいは略0度であり、非平行部での両分割導体の交差角度は30度以下であることが好ましい。非平行部での両分割導体の交差角度が30度よりも大きくなると、挿入損失が増大し好ましくない。
【0040】
上記のように、第1、第2中心導体6b、7bにスリット18,19が設けられて一対の分割導体6b1、6b2、7b1、7b2が各々形成され、第3、第4中心導体8b、9bがそれぞれ単一導体とされているので、第3、第4中心導体8b、9bのインダクタンスL3、L4が各々向上し、これに伴って第3中心導体8bに直列接続される共振容量C3を小さくすることができ、アイソレータ1をより小型にすることができる。
【0041】
図5は、本実施形態のアイソレータ1が組み込まれた携帯電話装置(通信機装置)の回路構成の一例を示すもので、この例の回路構成においては、アンテナ40にアンテナ共用器(ディプレクサ)41が接続され、アンテナ共用器41の出力側にローノイズアンプ(増幅器)42と段間フィルタ48と選択回路(混合回路)43を介して受信回路(IF回路)44が接続され、アンテナ共用器41の入力側に上記のアイソレータ1とパワーアンプ(増幅器)45と選択回路(混合回路)46を介して送信回路(IF回路)47が接続され、選択回路43、46に分配トランス49を介して局部発振器49aに接続されて構成されている。
先の構成のアイソレータ1は図5に示す携帯電話装置の回路に組み込まれて使用され、アイソレータ1からアンテナ共振器41側への信号は低損失で通過させるが、その逆方向の信号は損失を大きくして遮断するように作用する。これにより、増幅器45側のノイズ等の不要な信号を増幅器45側に逆入力させないという作用を奏する。
【0042】
上記の携帯電話装置によれば、上記の小型化が可能なアイソレータ1を備えており、携帯電話装置自体の小型化を図ることができる。
【0043】
【実施例】
(実施例1)
図1、図2、図3及び図4に示した構成のアイソレータを製造し、挿入損失及びアイソレーション値と周波数との関係を調べた。
アイソレータの第1中心導体は、スリットを含む導体幅を0.4mmとし、スリット幅を0.1mmとし、実質的な導体長を1.9mmとした。第2中心導体は、スリットを含む導体幅を0.2mmとし、スリット幅を0.1mmとし、実質的な導体長を1.9mmとした。第3中心導体は導体幅を0.15mmとし、実質的な導体長を1.7mmとした。第4中心導体は導体幅を0.15mmとし、実質的な導体長を1.7mmとした。板状磁性体はイットリウム鉄ガーネットフェライト(YIGフェライト)からなるものとした。更に、L5の寸法を0.3mm、L6を0.5mm、L7を2.2mmにそれぞれ設定した。また、整合容量C1を5.2pFとし、整合容量C2を3.9pFとし、整合容量C1を4.3pFとし、終端抵抗Rを90Ωとした。更に、アイソレータの外形を2.5ミリメートル角の大きさとし、動作周波数f0は1.88GHzとした。このアイソレータを実施例1とした。
【0044】
(比較例1)
また、整合容量C1を5.3pFとし、整合容量C2を3.9pFとし、整合容量C1を5.3pFとし、終端抵抗Rを200Ωとし、第3中心導体と第4中心導体の各線端部導体同士を連結させたこと以外は上記実施例1と同様にして比較例1のアイソレータを製造した。
【0045】
実施例1及び比較例1のアイソレータについて、挿入損失及びアイソレーション値と周波数との関係を調べた。結果を図6及び図7に示す。図6に示すように、挿入損失については、周波数1.88GHzにおいて実施例1が0.66dB、比較例1が0.64dBを示しており、実施例1のアイソレータは従来のアイソレータ(比較例1)とほぼ同等の挿入損失を示していることが分かる。
【0046】
また図7に示すように、アイソレーション値については、周波数1.88GHzにおいて実施例1が−32.51dB、比較例1が−30.75dBを示しており、実施例1のアイソレータは従来品(比較例1)とほぼ同等のアイソレーション値を示していることが分かる。
【0047】
以上のように、従来まで共振容量C3及び終端抵抗Rが接続されていた中心導体を第3、第4中心導体の2つに分割し、第3中心導体に共振容量C3を接続し、第4中心導体に終端抵抗Rを接続した場合であっても、従来のアイソレータとほぼ同様な特性が得られることが分かる
【0048】
また、実施例1の共振容量C3と比較例1の共振容量C3を対比すると、実施例1の共振容量C3は比較例1の80%程度の大きさであり、これらの共振容量は平板型コンデンサに備えられているので、平板型コンデンサの実装面積についても実施例1は比較例1の80%程度の大きさとなる。これにより、実施例1のアイソレータはより小型にできることが分かる。
【0049】
尚、本発明の技術的範囲は上記の実施形態の内容に限定されるものではない。例えば、平面視略矩形の板状磁性体に代えて円形状の板状磁性体を用いても良い。また図1及び図3に示した第3,第4中心導体は相互に平行であるが、第3,第4中心導体の先端側に向かうにつれて相互に接近したり離れたりしても良く、一旦離れてから接近するように形成しても良い。また中心導体の形状は図1、図3に示した形状に限らず、直線状のもの、くの字型に曲げられたもののいずれかでもよい。更に、終端抵抗の取付位置については第4中心導体の先端部導体に限らず、基部導体側に取り付けても良い。
【0050】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明のアイソレータによれば、従来まで共振容量C3及び終端抵抗Rが接続されていた中心導体を第3、第4中心導体の2つに分割し、第3中心導体に共振容量C3を接続し、第4中心導体に終端抵抗Rを接続することで、第3中心導体のインダクタンスを大きくできると同時に、当該中心導体に接続される共振容量を小さくすることができ、アイソレータを小型、薄型化にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のアイソレータの回路構成を示す回路図。
【図2】本発明の実施形態のアイソレータの内部構造を示す図であって、Aは平面模式図、Bは側面模式図。
【図3】図1に示すアイソレータに備えられた板状磁性体を示す平面模式図。
【図4】図1に示すアイソレータに備えられた電極部の構成を示す平面模式図。
【図5】本発明の実施形態である通信機装置の回路構成を示す回路図。
【図6】実施例1及び比較例1のアイソレータの挿入損失と周波数との関係を示すグラフ。
【図7】実施例1及び比較例1のアイソレータのアイソレーション値と周波数との関係を示すグラフ。
【図8】従来のアイソレータの回路構成を示す回路図。
【符号の説明】
1…アイソレータ、4…永久磁石、5…板状磁性体、6b…第1中心導体、6b1、6b2,7b1,7b2…分割導体、7b…第2中心導体、8b…第3中心導体、9b…第4中心導体、18,19…スリット、21…入力端子、22…出力端子、23…アース端子(接地端子)、C1…共振容量(第1共振容量)、C2…共振容量(第2共振容量)、C3…共振容量(第3共振容量)、R…終端抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイソレータ及び通信機装置に関するものであり、特に、従来よりも小型化することが可能なアイソレータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
集中定数型のアイソレータは、信号を伝送方向に損失なく通過させ、逆方向への信号の通過を阻止する機能を備えた高周波部品であり、携帯電話等の移動通信装置の送信回路部に使用されている。下記特許文献1には、従来の集中定数型のアイソレータの一例が開示されている。このアイソレータは、フェライトコアと、フェライトコアの一面側に相互に交差した状態で配置された3本のストリップ線路からなる中心導体と、各ストリップ線路に接続された単板型のコンデンサ(共振容量)と、一のストリップ線路に接続された終端抵抗とを備えて構成されている。
【0003】
図8には、特許文献1に記載のアイソレータの等価回路図を示す。図8に示すように、第1、第2中心導体は、インダクタンスL1、L2と、インダクタンスL1、L2にそれぞれ並列接続された共振容量C1、C2と、ポートP1、P2とから構成されている。また第3中心導体は、インダクタンスL3と、インダクタンスL3に並列接続された共振容量C3と、インダクタンスL3に直列接続された終端抵抗Rとから構成されている。また、C1〜C3及びRはそれぞれ接地されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−13112号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで最近では、携帯電話等の高機能化に伴って、アイソレータの小型化の要請がある。動作周波数を維持させつつアイソレータの小型化を達成する上で問題となるのは、中心導体のインダクタンスLとコンデンサの共振容量Cの兼ね合いである。すなわち、アイソレータの小型化を図るためには板状磁性体の小型化が避けられず、これに伴って各中心導体の導体長が減少してLが低下する。特に、第3中心導体のL3が低下する場合には、共振容量C3を大きくしてL3の低下分を補うことで、動作周波数の維持を図る必要がある。しかし、共振容量C3を大きくするには、単板型コンデンサの面積を大きくするか若しくは厚くする必要があり、アイソレータの小型化、薄型化の要請に反するという問題があった。特に、終端抵抗RとともにインダクタンスL3に並列接続される共振容量C3は、アイソレータの構成上、共振容量C1、C2よりも大きくする必要があり、アイソレータの小型化を図る上での大きな障害になっていた。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、終端側の共振容量を小さくして小型化が可能なアイソレータを提供するとともに、このアイソレータを備えた通信機装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明のアイソレータは、第1,第2共振容量が各々並列接続された第1、第2中心導体と、第3共振容量が直列接続された第3中心導体と、終端抵抗が直列接続された第4中心導体とを具備してなり、各中心導体が相互に交差されていることを特徴とする。
【0008】
上記の構成のように、従来まで共振容量C3及び終端抵抗Rが接続されていた中心導体を第3、第4中心導体の2つに分割し、第3中心導体に共振容量C3を接続し、第4中心導体に終端抵抗Rを接続することで、第3中心導体のインダクタンスを大きくできると同時に、当該中心導体に接続される第3共振容量C3を小さくすることができ、アイソレータを小型にすることができる。
【0009】
また本発明のアイソレータは、先に記載のアイソレータであり、前記第1、第2中心導体の一端側に入出力端子が接続されていることを特徴とする。この構成により、第1、第2中心導体のいずれか一方に入力された信号を一方向に伝送させ、逆方向への伝送を阻止することができる。
【0010】
また、本発明のアイソレータは、先に記載のアイソレータであり、前記第1、第2中心導体にスリットが設けられて一対の分割導体が各々形成され、前記第3、第4中心導体はそれぞれ単一導体とされていることを特徴とする。この構成により、前記第3、第4中心導体のインダクタンスが各々向上し、これに伴って第3共振容量を小さくすることができ、アイソレータをより小型にすることができる。
【0011】
また本発明のアイソレータにおいては、板状磁性体と該板状磁性体にバイアス磁界を印加する永久磁石とが備えられ、前記の各ストリップ線路が前記板状磁性体と前記永久磁石との間に配置され、前記の各共振容量と前記終端抵抗と前記の各中心導体の他端側とに接地端子が接続されていることが好ましい。
【0012】
次に、本発明の通信機装置は、先のいずれかに記載のアイソレータと、該アイソレータの前記第1または第2中心導体に接続された送信回路部と、前記第2または第1中心導体に接続されたアンテナとを具備してなることを特徴とする。この構成により、アイソレータが小型化されるに伴って、通信機装置の小型化を図ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1に本発明の実施形態のアイソレータの回路図を示す。図1に示すように、このアイソレータ1は、第1〜第4の中心導体6b、7b、8b、9bを具備して構成されている。第1中心導体6bの一端側に共振容量C1(第1共振容量)が並列接続され、第2中心導体7bの一端側には共振容量C2(第2共振容量)が並列接続されている。第1、第2中心導体6b、7bはそれぞれインダクタンスL1、L2を有しており、共振容量C1、C2は各インダクタンスL1、L2に並列接続された状態にある。また、各共振容量C1、C2はグラウンドに接地されている。また、第1、第2中心導体6b、7bの先端側にはポートP1、P2が設けられ、このポートP1、P2に入出力端子が取り付けられる。
【0014】
次に、第3中心導体8bの一端側に共振容量C3(第3共振容量)が直列接続され、第4中心導体9bの一端側には終端抵抗Rが直列接続されている。第3、第4中心導体8b、9bはそれぞれインダクタンスL3、L4を有しており、共振容量C3と終端抵抗Rとは各インダクタンスL3、L4に直列接続された状態にある。また、共振容量C3及び終端抵抗Rはグラウンドに接地されている。また各中心導体6b、7b、8b、9bの他端側には共通電極10が接続されており、この共通電極10も共振容量C1〜C3及び終端抵抗Rと同様に接地されている。
【0015】
次にアイソレータ1の具体的な構成について説明する。図2Aにはアイソレータ1の内部構造の平面模式図を示し、図2Bにはアイソレータ1の内部構造の側面模式図を示す。また、図3にはアイソレータ1に備えられた板状磁性体の平面模式図を示す。
【0016】
図2に示すアイソレータ1は、磁性組立体15と永久磁石14とが上ヨーク2及び下ヨーク3からなる閉磁気回路内部に収納されて構成されている。すなわち、図2Bに示すように、下ヨーク3の基部3a上に磁性組立体15が載置され、更にその上に永久磁石4と上ヨーク2とが配置されている。また図2A及び図2Bに示すように、上ヨーク2及び下ヨーク3の内部には平板型コンデンサ11a、11b、12及びチップ抵抗13が収納されている。平板型コンデンサ11a、11b、12には各々共振容量C1、C2、C3が内蔵され、チップ抵抗13には終端抵抗Rが内蔵されている。
【0017】
図2Aに示すように、磁性組立体15は下ヨーク3の基部3a中央側に配置され、磁性組立体15の一方の側にコンデンサ12が収納され、他方の側にコンデンサ11a、11bが収納され、コンデンサ12の一側部側に終端抵抗13が収納されている。
【0018】
また、磁性組立体15は、フェライトからなる板状磁性体5と、その他面5bに添わせて設けられた板状磁性体5とほぼ同形状の金属円板からなる共通電極10と、共通電極10から放射状に延出形成されて板状磁性体5の一面5a側に巻き掛けられた第1〜第4中心導体6b〜9bとから構成されている。各中心導体6b〜9bは板状磁性体5に沿って折り曲げられ、板状磁性体5の一面5a側において相互に交差して重ねられている。なお、図2Bに示すように、板状磁性体5と各中心導体6b〜9bはそれぞれ、絶縁シートZにより相互に絶縁されている。
【0019】
また、板状磁性体5は長辺を有する平面視略四角形状、即ち略長方形状とされている。また、第1、第2中心導体6b、7bが板状磁性体5の長辺方向(図2A中横方向)にほぼ沿うように配置され、第3、第4中心導体8b、9bが板状磁性体5の短辺方向(図2A中縦方向)にほぼ沿うように配置されている。このようにして、第3、第4中心導体8b、9bは、板状磁性体5の一面5a側において第1、第2中心導体6b、7bより短く形成されている。
【0020】
各中心導体6b〜9bの先端側には、板状磁性体15の側方に突出する先端部導体6c、7c、8c、9cが各々設けられている。先端部導体6c、7cは図1におけるポートP1、P2に相当する。このポートP1、P2に入力端子21と出力端子22がそれぞれ接続されている。また共通電極10は、下ヨーク3の基部3aに電気的に接続されている。下ヨーク3にはアース端子(接地端子)23,23が設けられており、共通電極10はこのアース端子23,23に電気的に接続されることで接地されている。
【0021】
コンデンサ11a、11b(共振容量C1、C2)は、ホット側電極が先端部導体6c、7c(ポートP1、P2)に接続され、コールド側電極が下ヨーク3に接続されている。このようにして、共振容量C1、C2が第1、第2中心導体6bに並列接続されている。また、コンデンサ12(共振容量C3)は、ホット側電極が先端部導体8cに接続され、コールド側電極が下ヨーク3に接続されている。更にチップ抵抗13(終端抵抗R)は、ホット側電極が先端部導体9cに接続され、コールド側電極が下ヨーク3に接続されている。このようにして、共振容量C3と終端抵抗Rとが第3、第4中心導体8b、9bに直列接続されている。第3、第4中心導体8b、9bは、コンデンサ12及び終端抵抗Rが接続されることで終端電極としての役割を担う。
【0022】
また図1Bに示すように、下ヨーク3と上ヨーク2の間の空間部において磁性組立体15はその空間部の厚さの半分程を占有する厚さに形成されており、磁性組立体15の上ヨーク2側にはスペーサ部材30が収納され、このスペーサ部材30に永久磁石4が設置されている。スペーサ部材30は、平面視矩形板状の基板部31と、この基板部31の底部側の4隅の各コーナ部分に形成された脚部31aとからなり、基板部31において脚部31aの反対側の面に円型の収納凹部31bが形成されている。そして、収納凹部31bに永久磁石4が嵌め込まれている。
【0023】
板状磁性体5は、図3に示すように、横長の2つの長辺5a、5aと、これらの長辺5a、5aに直角向きの短辺5b、5bと、長辺5a、5aの両端部側に位置して各長辺5aに対して150゜の角度で傾斜し(長辺5aの延長線に対しては30°の傾斜角度で傾斜し)、個々に先の短辺5bに接続する4つの傾斜辺5dとにより区画されている。このようにして、板状磁性体5の平面視4つのコーナ部に傾斜面(受面)5dが形成されている。図2Aに示すように、第1、第2中心導体6b、7bが、板状磁性体5の図中下側の傾斜面5d、5dに沿って折り曲げられることにより、板状磁性体5の一面側5aから他面5b側に巻掛けられる。また、第3、第4中心導体8b、9bは、板状磁性体5の図中上側の長辺5aに沿って折り曲げられることにより、板状磁性体5の他面5b側に巻掛けられる。
【0024】
上記のように、第1、第2中心導体6b、7bが板状磁性体5の長辺方向にほぼ沿うように配置されることで、第1、第2中心導体6b、7bの導体長を比較的長くすることができ、各中心導体6b、7bのインダクタンスL1、L2が大きくなって挿入損失を低減できる。また、第3、第4中心導体8b、9bを第1、第2中心導体6b、7bより短くすることにより、板状磁性体5の短辺方向の長さを更に短くすることができ、アイソレータ1の小型化を図ることができる。
【0025】
また、第1、第2中心導体6b、7bが板状磁性体5の長辺方向にほぼ沿うように配置されることで、第1、第2中心導体6b、7bの導体長を比較的長くすることができ、各中心導体6b、7bのインダクタンスが大きくなる。このため、相対的にコンデンサ11a、11bの共振容量C1、C2を小さくすることができ、アイソレータ1の小型化を図ることができる。
【0026】
また、上記のように、従来まで共振容量C3及び終端抵抗Rが接続されていた中心導体を第3、第4中心導体8b、9bの2つに分割し、第3中心導体8bに共振容量C3を接続し、第4中心導体9bに終端抵抗Rを接続したので、第3中心導体8bのインダクタンスL3を大きくできると同時に、当該中心導体8bに接続される共振容量C3を小さくすることができる。これに伴って、平板型コンデンサ12の実装面積を小さくすることができ、アイソレータ1を小型にすることができる。
【0027】
次に、各中心導体6b、7b、8b、9bと共通電極10の詳細な構造について詳細に説明する。図4にはアイソレータ1に備えられた電極部16の平面模式図を示す。図4に示すように、各中心導体6b、7b、8b、9bと共通電極10とは一体化されてなり、各中心導体6b、7b、8b、9bと共通電極10を主体として電極部16が構成されている。共通電極10は、平面視先の板状磁性体5とほぼ相似形状の金属板からなる本体部10Aから構成されている。即ち、本体部10Aは相対向する2つの長辺部10a、10aと、これらの長辺部10a、10aに直角向きの短辺部10b、10bと、長辺部10a、10aの両端部側に位置して各長辺部10aに対して150°の角度で傾斜し、先の短辺部10bに対しては130°の傾斜角度で接続する4つの傾斜部10dとから構成される平面視略長方形(矩形状)とされている。
【0028】
また、図4に示すように、第1中心導体6bは、その一端側に形成された基部導体6aと、他端側に形成された先端部導体6cとともに第1線路導体6を構成している。同様に、第2中心導体7bは、基部導体7aと先端部導体7cとともに第2線路導体7を構成している。また第3中心導体8bは、基部導体8aと先端部導体8cとともに第3線路導体8を構成している。更に第4中心導体9bは、基部導体9aと先端部導体9cとともに第4線路導体9を構成している。
そして、共通電極10の4つの傾斜部10dのうち、一方の長辺部側の2つの傾斜部10dから第1線路導体6と第2線路導体7が延出形成されている。また、共通電極10の他方の長辺部10a側の中央部に第3、第4線路導体8、9がそれぞれ延設されている。
【0029】
第1中心導体6bは、平面視波形あるいはジクザグ状のものであり、基部導体側端部6Dと、先端部導体側端部6Fと、これらの間の平面視略く字状の中央部6Eの3つの部分からなる。第2中心導体7bも第1中心導体6bと同様に、基部導体側端部7Dと、先端部導体側端部7Fと、これらの間の平面視略く字状の中央部7Eの3つの部分からなる。第1と第2の中心導体6b、7bを上記のような形状とすることで、実質的な導体長を長くして第1と第2の中心導体6b、7bのインダクタンスL1、L2を大きくし、アイソレータ1を小型にすることができる。
【0030】
また、第1線路導体6の幅方向中央部には、共通電極10の外周部から基部導体6aと中心導体6bを通過し先端部導体6cの基端部まで到達するスリット18が形成され、このスリット18により中心導体6bが一対の分割導体6b1、6b2に分割され、基部導体6aも一対の分割導体6a1、6a2に分割されている。第2線路導体7の幅方向中央部にも上記スリット18と同様のスリット19が形成され、このスリット19を形成することにより第2中心導体7bが一対の分割導体7b1、7b2に分割され、基部導体7aも一対の分割導体7a1、7a2に分割されている。
【0031】
スリット18、19の幅は、第1、第2中心導体6b、7bの基部導体側端部6D、7Dにおける幅よりも中央部6E、7E、先端部導体側端部6F、7Fにおける幅の方が大きく形成される。すなわち第1、第2中心導体6b、7bの交差部分のスリット18、19の幅が交差部分以外の同幅よりも広く形成されている。このようなスリット幅の大小関係とすることで、アイソレータの特性を損なうことなく、インピーダンスのマッチングを適切に設定することが可能となる。
また、第1中心導体6bの分割導体6b1、6b2の幅は、第2中心導体7bの分割導体7b1、7b2の幅より狭く形成されている。こうすることで第1中心導体6bが第2中心導体7bよりも板状磁性体5に近接して巻付けられることによるインピーダンスのマッチング不良を防止し、適切なインピーダンスのマッチングを取ることが可能となる。
【0032】
また、第3線路導体8を構成する基部導体8aは、共通電極10の長辺側中央部からほぼ直角に延出形成されてなり、また第3中心導体8bにはスリットが設けられず単一の導体とされ、更に第3中心導体8bと先端部導体8cとがL字型に一体化されている。同様に、第4線路導体9を構成する基部導体9aも、共通電極10の長辺側中央部からほぼ直角に延出形成されてなり、また第4中心導体9bにはスリットが設けられず単一の導体とされ、更に第9中心導体9bと先端部導体9cとがL字型に一体化されている。
【0033】
上記のように第3、第4中心導体8b、9bが単一の導体よりなるので、インダクタンスL3、L4が比較的大きくなり、これにより共振容量C3を小さくすることができる。
【0034】
前記の如く構成された電極部16は、その共通電極10の本体部10Aが板状磁性体5の他面5b側に配置され、各線路導体6〜9が板状磁性体5の一面5a側に折り曲げられて(巻き付けて)板状磁性体5に装着され、板状磁性体5とともに磁性組立体15aを構成する。
【0035】
第1、第2の中心導体6b、7bが上記構成とされているので、これらを板状磁性体5の一面5aに沿って添わせると、一面5a上で第1、第2の中心導体6b、7bが交差する。図1には、交差により中央部6E、7Eが重なっている状態を図示している。
【0036】
第1、第2中心導体6b、7bの交差部35aの両中心導体の重複部分の長さは、図2に示すように中央部6Eの一方の分割導体6b1と中央部7Eの一方の分割導体7b1の重複部分の長さL5あるいは中央部6Eの他方の分割導体6b2と中央部7Eの他方の分割導体7b2の重複部分の長さL6であり、その場合、両分割導体の重複部分の長さL5、L6は、それぞれ板状磁性体5の表面(他面)に重なる中心導体部分の長さL7の10%以上とすることが好ましい。また、上記重複部分の長さL5、L6は、それぞれ板状磁性体5の表面(他面)に重なる中心導体部分の長さL7の20%以上とされていることがさらに好ましい。
【0037】
分割導体6b1と分割導体7b1の重複部分は平行である部分(平行部36a)以外に非平行部分を有しており、また、分割導体6b2と分割導体7b2の重複部分も平行である部分(平行部36b)以外に非平行部分を有している。平行部36aの長さは、分割導体の重複部分の長さL5の20%程度〜100%程度であることが好ましく、平行部36bの長さは、分割導体の重複部分の長さL6の20%程度〜100%程度であることが好ましい。こうすることで、第1、第2中心導体6b、7bの重複部分で確保される容量値が大きくなり、また、各中心導体6b、7bの実質的な長さも大きくなるので、その分、各線路導体に接続するコンデンサ11a、11bの静電容量を小さくできる。
【0038】
平行部36aの長さが分割導体の重複部分の長さL5の20%未満であると(L5と平行部36aの長さの比が20%未満であると)、挿入損失が増大し、好ましくない。また、平行部36bの長さが分割導体の重複部分の長さL6の20%未満であると(L6と平行部36bの長さの比が20%未満であると)、挿入損失が増大し、好ましくない。
【0039】
尚、中央部6Eの一方の分割導体6b1と中央部7Eの一方の分割導体7b1の重複部分の交差角度あるいは中央部6Eの他方の分割導体6b2と中央部7Eの他方の分割導体7b2の重複部分の交差角度を、第1、第2中心導体6b、7bの交差部35aの両中心導体の重複部分の交差角度としたとき、交差角度が30度以下であることが好ましく、さらに好ましくは15度以下である。本実施形態のように両分割導体の重複部分が平行部36aを有している場合、この平行部36aでの両分割導体の交差角度は0度あるいは略0度であり、非平行部での両分割導体の交差角度は30度以下であることが好ましい。非平行部での両分割導体の交差角度が30度よりも大きくなると、挿入損失が増大し好ましくない。
【0040】
上記のように、第1、第2中心導体6b、7bにスリット18,19が設けられて一対の分割導体6b1、6b2、7b1、7b2が各々形成され、第3、第4中心導体8b、9bがそれぞれ単一導体とされているので、第3、第4中心導体8b、9bのインダクタンスL3、L4が各々向上し、これに伴って第3中心導体8bに直列接続される共振容量C3を小さくすることができ、アイソレータ1をより小型にすることができる。
【0041】
図5は、本実施形態のアイソレータ1が組み込まれた携帯電話装置(通信機装置)の回路構成の一例を示すもので、この例の回路構成においては、アンテナ40にアンテナ共用器(ディプレクサ)41が接続され、アンテナ共用器41の出力側にローノイズアンプ(増幅器)42と段間フィルタ48と選択回路(混合回路)43を介して受信回路(IF回路)44が接続され、アンテナ共用器41の入力側に上記のアイソレータ1とパワーアンプ(増幅器)45と選択回路(混合回路)46を介して送信回路(IF回路)47が接続され、選択回路43、46に分配トランス49を介して局部発振器49aに接続されて構成されている。
先の構成のアイソレータ1は図5に示す携帯電話装置の回路に組み込まれて使用され、アイソレータ1からアンテナ共振器41側への信号は低損失で通過させるが、その逆方向の信号は損失を大きくして遮断するように作用する。これにより、増幅器45側のノイズ等の不要な信号を増幅器45側に逆入力させないという作用を奏する。
【0042】
上記の携帯電話装置によれば、上記の小型化が可能なアイソレータ1を備えており、携帯電話装置自体の小型化を図ることができる。
【0043】
【実施例】
(実施例1)
図1、図2、図3及び図4に示した構成のアイソレータを製造し、挿入損失及びアイソレーション値と周波数との関係を調べた。
アイソレータの第1中心導体は、スリットを含む導体幅を0.4mmとし、スリット幅を0.1mmとし、実質的な導体長を1.9mmとした。第2中心導体は、スリットを含む導体幅を0.2mmとし、スリット幅を0.1mmとし、実質的な導体長を1.9mmとした。第3中心導体は導体幅を0.15mmとし、実質的な導体長を1.7mmとした。第4中心導体は導体幅を0.15mmとし、実質的な導体長を1.7mmとした。板状磁性体はイットリウム鉄ガーネットフェライト(YIGフェライト)からなるものとした。更に、L5の寸法を0.3mm、L6を0.5mm、L7を2.2mmにそれぞれ設定した。また、整合容量C1を5.2pFとし、整合容量C2を3.9pFとし、整合容量C1を4.3pFとし、終端抵抗Rを90Ωとした。更に、アイソレータの外形を2.5ミリメートル角の大きさとし、動作周波数f0は1.88GHzとした。このアイソレータを実施例1とした。
【0044】
(比較例1)
また、整合容量C1を5.3pFとし、整合容量C2を3.9pFとし、整合容量C1を5.3pFとし、終端抵抗Rを200Ωとし、第3中心導体と第4中心導体の各線端部導体同士を連結させたこと以外は上記実施例1と同様にして比較例1のアイソレータを製造した。
【0045】
実施例1及び比較例1のアイソレータについて、挿入損失及びアイソレーション値と周波数との関係を調べた。結果を図6及び図7に示す。図6に示すように、挿入損失については、周波数1.88GHzにおいて実施例1が0.66dB、比較例1が0.64dBを示しており、実施例1のアイソレータは従来のアイソレータ(比較例1)とほぼ同等の挿入損失を示していることが分かる。
【0046】
また図7に示すように、アイソレーション値については、周波数1.88GHzにおいて実施例1が−32.51dB、比較例1が−30.75dBを示しており、実施例1のアイソレータは従来品(比較例1)とほぼ同等のアイソレーション値を示していることが分かる。
【0047】
以上のように、従来まで共振容量C3及び終端抵抗Rが接続されていた中心導体を第3、第4中心導体の2つに分割し、第3中心導体に共振容量C3を接続し、第4中心導体に終端抵抗Rを接続した場合であっても、従来のアイソレータとほぼ同様な特性が得られることが分かる
【0048】
また、実施例1の共振容量C3と比較例1の共振容量C3を対比すると、実施例1の共振容量C3は比較例1の80%程度の大きさであり、これらの共振容量は平板型コンデンサに備えられているので、平板型コンデンサの実装面積についても実施例1は比較例1の80%程度の大きさとなる。これにより、実施例1のアイソレータはより小型にできることが分かる。
【0049】
尚、本発明の技術的範囲は上記の実施形態の内容に限定されるものではない。例えば、平面視略矩形の板状磁性体に代えて円形状の板状磁性体を用いても良い。また図1及び図3に示した第3,第4中心導体は相互に平行であるが、第3,第4中心導体の先端側に向かうにつれて相互に接近したり離れたりしても良く、一旦離れてから接近するように形成しても良い。また中心導体の形状は図1、図3に示した形状に限らず、直線状のもの、くの字型に曲げられたもののいずれかでもよい。更に、終端抵抗の取付位置については第4中心導体の先端部導体に限らず、基部導体側に取り付けても良い。
【0050】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明のアイソレータによれば、従来まで共振容量C3及び終端抵抗Rが接続されていた中心導体を第3、第4中心導体の2つに分割し、第3中心導体に共振容量C3を接続し、第4中心導体に終端抵抗Rを接続することで、第3中心導体のインダクタンスを大きくできると同時に、当該中心導体に接続される共振容量を小さくすることができ、アイソレータを小型、薄型化にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のアイソレータの回路構成を示す回路図。
【図2】本発明の実施形態のアイソレータの内部構造を示す図であって、Aは平面模式図、Bは側面模式図。
【図3】図1に示すアイソレータに備えられた板状磁性体を示す平面模式図。
【図4】図1に示すアイソレータに備えられた電極部の構成を示す平面模式図。
【図5】本発明の実施形態である通信機装置の回路構成を示す回路図。
【図6】実施例1及び比較例1のアイソレータの挿入損失と周波数との関係を示すグラフ。
【図7】実施例1及び比較例1のアイソレータのアイソレーション値と周波数との関係を示すグラフ。
【図8】従来のアイソレータの回路構成を示す回路図。
【符号の説明】
1…アイソレータ、4…永久磁石、5…板状磁性体、6b…第1中心導体、6b1、6b2,7b1,7b2…分割導体、7b…第2中心導体、8b…第3中心導体、9b…第4中心導体、18,19…スリット、21…入力端子、22…出力端子、23…アース端子(接地端子)、C1…共振容量(第1共振容量)、C2…共振容量(第2共振容量)、C3…共振容量(第3共振容量)、R…終端抵抗
Claims (5)
- 第1、第2共振容量が各々並列接続された第1、第2中心導体と、第3共振容量が直列接続された第3中心導体と、終端抵抗が直列接続された第4中心導体とを具備してなり、各中心導体が相互に交差されていることを特徴とするアイソレータ。
- 前記第1、第2中心導体の一端側に入出力端子が接続されていることを特徴とする請求項1に記載のアイソレータ。
- 前記第1、第2中心導体にスリットが設けられて一対の分割導体が各々形成され、前記第3、第4中心導体はそれぞれ単一導体とされていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のアイソレータ。
- 板状磁性体と該板状磁性体にバイアス磁界を印加する永久磁石とが備えられ、前記の各中心導体が前記板状磁性体と前記永久磁石との間に配置され、前記の各共振容量と前記終端抵抗と前記の各中心導体の他端側とが接地端子に接続されることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれに記載のアイソレータ。
- 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のアイソレータと、該アイソレータの前記第1または第2中心導体に接続された送信回路部と、前記第2または第1中心導体に接続されたアンテナとを具備してなることを特徴とする通信機装置。
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JP2003128172A JP2004336298A (ja) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | アイソレータ及び通信機装置 |
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-
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- 2003-05-06 JP JP2003128172A patent/JP2004336298A/ja not_active Withdrawn
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