JP2005080087A - 非可逆回路素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 シンプルな構成で組み立て性がよく、回路基板上に直接に置く表面実装が行えて、薄厚，小型化が容易でありコスト面に有利性がある非可逆回路素子を提供すること
【解決手段】 中心導体３を挟んで下フェライト板１，上フェライト板２を向き合わせるとともに、それらを挟んで下導体板４，上導体板５を向き合わせ、上導体板５の上面に上下のフェライト板２，１に定方向に磁界を加える磁石６を配置する。中心導体３は中央部３０から放射状に３方向に分岐させて各端を入出力端子３１，３２，３３にする。入出力端子３１，３３は、下フェライト板１に設けた孔部１１，１３から裏側に引き出して折り曲げる。入出力端子３２は終端抵抗５８を介して接地する。下導体板４に立ち姿勢に設けた切り込み部４４，４５，４６を、下フェライト板１の細孔１４，１５，１６に嵌め込み、突き出た上縁で上導体板５と連係させて上フェライト板２を囲む閉磁路にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁性体内部の磁気モーメントを一方向に揃えた状態において、マイクロ波の伝達路をジャイロ磁気現象により回転変更するアイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子に関するもので、より具体的には、上記磁性体はフェライト等の薄板として薄厚，小型化するものにおける構成要素の組み付け構成の改良に関する。

この種の非可逆回路素子は、例えば特許文献１〜５などに見られるように、マイクロ波を磁気共鳴させるためのフェライト等の磁性体と、その磁性体に定方向に磁界を加える永久磁石とを組み合わせ、磁性体の表面には所定パターンの中央部から入出力端子を放射状に分岐させた中心導体を配置した構成により、中心導体のそれら入出力端子において、マイクロ波電力の授受をジャイロ磁気現象によるいわゆる右ねじの関係として、マイクロ波の伝達路を回転変更するようになっている。

係る構成の非可逆回路素子は、一般には略方形のベース板上に構成する。そして、この非可逆回路素子を回路基板へ実装するには、例えば、特許文献１の図４，図６に示されたように、回路基板に開口部を設けておくとともに、多くの場合はケース側にも凹部を形成しておき、その開口部，凹部に非可逆回路素子のベース板を嵌め込むことにより回路接続することが行われている。

また、特許文献１に示された発明では、表面実装するために入出力端子の延長部をベース板の裏面と略面一になる位置に引き回す構成をとっている。すなわち、ベース板に樹脂部材の張り出し部を設けるとともに、当該樹脂部に延長端子を配置し、延長端子の先端側がベース板の裏面と略面一になる設定であって、中心導体の入出力端子を延長端子に接続させている。
特開２００１−３５２２０３号公報 特開平８−５１３０６号公報 特開２００３−２３３０７号公報 特開平１１−２９８２０８号公報 特開平１０−２８４９０８号公報

しかしながら、上記した従来の非可逆回路素子では以下に示すような問題がある。すなわち、回路基板の開口部およびケース側の凹部に対して嵌め込み入れる実装構造はドロップイン型と呼んでいるが、係る実装構造では開口部および凹部を形成する加工が必要であることから手間がかかり、工数が多いため生産性が悪くコスト高になる。また、特許文献１に指摘があるように、入出力端子の引き回しがフェライト板の表面であるものは、実装時のハンドリング等において外力により変形してしまうことがある。

また、表面実装し得るようにした特許文献１のものは、ベース板に樹脂部材の張り出し部を設けるとともに、当該樹脂部に延長端子を配置する必要があるので、表面実装のために新たに部品を使用するので部品点数が多くなる。このため、当該素子の組み立ては工数が多くなり、煩雑であってコスト高になる。

この発明は上記した課題を解決するもので、その目的は、シンプルな構成で組み立て性がよく、回路基板の上に直接に置く表面実装が行えて、薄厚，小型化が容易でありコスト面に有利性がある非可逆回路素子を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明に係る非可逆回路素子は、接地側の電極になる下導体板と、マイクロ波を磁気共鳴させるための下フェライト板と、入出力端子を放射状に分岐させた中心導体とを順に重ねるとともに、前記中心導体の上方には前記下フェライト板に定方向に磁界を加える磁石を配置する非可逆回路素子において、前記下フェライト板に前記中心導体の入出力端子との対向位置に孔部を設け、前記下導体板には前記孔部との対向位置に切り欠き部を形成し、前記孔部に前記中心導体の入出力端子を挿入して裏側に引き出し折り曲げるように構成した。

また、別の解決手段としては、入出力端子を放射状に分岐させた中心導体と、前記中心導体を挟んで向き合う下フェライト板および上フェライト板と、前記上下のフェライト板を挟んで向き合う下導体板および上導体板とを備えて、前記上導体板の上面に前記上下のフェライト板に定方向に磁界を加える磁石を配置する非可逆回路素子において、前記下フェライト板に前記中心導体の入出力端子との対向位置に孔部を設けて、前記下導体板には前記孔部との対向位置に切り欠き部を形成し、前記孔部に前記中心導体の入出力端子を挿入して裏側に引き出し折り曲げるようにすることもできる。

また、前記上フェライト板は前記中心導体の中央部を覆う形状とし、前記下フェライト板には前記上フェライト板を囲む囲い線上に細長形状の細孔を複数設けて、各細孔にヨーク板を嵌め込んで立て姿勢に配置して前記上下の導体板と連係させて閉磁路に形成するとよい。そして、前記下導体板は所定位置に略凸形状に切り込みを形成し、当該切り込み部は折り曲げて立ち姿勢として前記細孔に嵌め込むヨーク板とするとなお良い。

また、前記上フェライト板に代えてアルミナなどの絶縁板を用いることができる。さらにまた、前記下フェライト板には前記中心導体の入出力端子と接触する位置に特性調整のための導体パターンを設けることもできる。

係る構成にすることにより本発明では、中心導体の入出力端子は、下フェライト板の孔部から引き出し折り曲げるので、下導体板の裏面に対して略面一になり、当該素子は回路基板の上にそのまま直接に置くことができる。そして、下フェライト板に孔部を設けるだけなので構成がシンプルであり、部品点数が少なくなり組み立てが容易に行える。

また、下フェライト板に細孔を設けることでは、その細孔にヨーク板を嵌め込むので上導体板と連係させて閉磁路に形成することができる。これは上下のフェライト板を包む閉磁路になり、中心導体を挟んで上下にフェライト板を有するトリプレート型にとっては好ましく、このため挿入損失が小さくマイクロ波特性の良好な素子が容易に得られる。

また、下導体板に切り込み部を形成して折り曲げ立ち姿勢にすることでは、下フェライト板の細孔に嵌め合わせるヨーク板が下導体板に一体化することになり、したがって部品点数の面で有利性があって構成をよりシンプルにできる。

また、下フェライト板に孔部あるいは細孔を設け、これらに対して入出力端子あるいはヨーク板を組み付ける構成なので組み立てに治具がいらず、したがって作業効率が上がり組み立ての位置精度がでる。

本発明に係る非可逆回路素子では、中心導体の入出力端子が下導体板の裏面に対して略面一になるので、当該素子は回路基板の上に直接に置くことができ、表面実装が行える。そして、下フェライト板に孔部を設けるだけなので構成がシンプルであり、部品点数が少なくなり組み立てが容易に行える。その結果、薄厚，小型化が容易でありコスト面に有利性がある。

図１は、本発明の第１の実施の形態を示している。本実施の形態において、非可逆回路素子は、中心導体３を挟んで下フェライト板１および上フェライト板２を向き合わせるとともに、それら上下のフェライト板２，１を挟んで下導体板４および上導体板５を向き合わせ、上導体板５の上面に上下のフェライト板２，１に定方向に磁界を加える磁石６を配置する構成をとる。これにより、中心導体３を挟んで上下にフェライト板２，１を有するトリプレート型になっている。

そして、後述する中心導体３の入出力端子３１，３３は、下フェライト板１の孔部１１，１３から裏側に引き出して折り曲げ、一方が入力側で他方が出力側となる。また、入出力端子３２は、終端抵抗５８を介して接地するようになっている。

中心導体３は、所定パターンの中央部３０を有し、その中央部３０から放射状に３方向に１２０°ピッチで分岐させてあり、それら各分岐が入出力端子３１，３２，３３になっている。

下フェライト板１は、略方形の薄板に形成してあり、中心導体３の入出力端子３１，３３との対向位置に孔部１１，１３を設けている。そして、下フェライト板１にはヨーク板を装着するための細孔（１４，１５，１６）を３つ設けており、細孔１４，１５，１６は上フェライト板２を囲む円周に沿う１２０°ピッチの位置に細長形状に形成している。これらの孔部１１，１３および細孔１４，１５，１６は、例えばレーザ加工により形成することができる。
また、下フェライト板１には、中心導体３の入出力端子３１，３２，３３と接触する位置に特性調整のための導体パターン（１７，１８，１９）を設けている。

上フェライト板２は、略円形状の薄板に形成し、中心導体３の中央部を覆うように設定している。また、上導体板５は、上フェライト板２と略同一な円形状を基本形状とし、さらに１２０°ピッチの位置に張り出し部５４，５５，５６を形成している。これら各張り出し部５４，５５，５６には、後述するヨーク板の凸部４７が嵌め合う孔部５７を設けている。

また、磁石６も上導体板５と略同一な円形状に形成してあり、上導体板５に固着させる。これにより、上下のフェライト板２，１に定方向に磁界を加えて、それら磁性体内部の磁気モーメントを一方向に揃えた状態にする。

下導体板４は、下フェライト板１と略同一な略方形に形成し、孔部１１，１３との対向位置に切り欠き部４１，４３を形成してある。そして、下導体板４には、所定位置に略凸形状に切り込みを形成し、当該切り込み部４４，４５，４６は折り曲げて立ち姿勢に形成している。つまり、切り込み部４４，４５，４６は、細孔１４，１５，１６との対向位置に形成し、折り曲げて立ち姿勢にしている。各切り込み部４４，４５，４６には立ち姿勢とした際の上縁に凸部４７を形成している。

上記した各部品を積層して組み立てるに際し、下フェライト板１の孔部１１，１３に、中心導体３の入出力端子３１，３３を挿入して裏側に引き出し、図２（ｂ）に示すように折り曲げる構成をとる。そして、入出力端子３１，３３は一方が入力側で他方が出力側となる。また、入出力端子３２は、図２（ａ）に示すように下フェライト板１の縁から突き出し、下導体板４に設けた凸片部４２との間に終端抵抗５８を取り付け、当該終端抵抗５８に接続して接地する。そして、下導体板４の切り込み部４４，４５，４６は、細孔１４，１５，１６に嵌め合って上方に突き出すため、その上縁の凸部４７…が上導体板５の孔部５７…に嵌め合い、これにより上下の導体板５，４が連係して閉磁路ができ、立ち姿勢の切り込み部４４，４５，４６はヨーク板になる。

磁石６は磁力を調整し、１２０°ピッチで回転した位置である入出力端子３１，３２，３３のところが出力の極大点となる設定にする。ここに例えば、入力端子３１にマイクロ波を加えると、中心導体３に入ったマイクロ波が高周波磁界を発生し、上下のフェライト板２，１では磁石６の定磁界が直交方向にあるので磁気モーメントは歳差運動を誘起し、当該マイクロ波による高周波磁界と同一面内に高周波磁化成分を生じる。上下のフェライト板２，１の透磁率は正円偏波および負円偏波に対して異なり、このためマイクロ波の進行方向が曲がり、１２０°回転した極大点の入出力端子３３（出力端子）に出力する。逆に、入出力端子３３に入ってきたマイクロ波は１２０°右回りした入出力端子３２に出力し、当該入出力端子３２（出力端子）に接続した終端抵抗５８に伝送して吸収される。これにより、本実施の形態の非可逆回路素子は、アイソレータとして機能する。

この場合、中心導体３の入出力端子３１，３３は、下フェライト板１の孔部１１，１３から引き出し折り曲げる構造をとっているので、下導体板４の裏面に対して略面一になる。よって、当該素子は回路基板の上にそのまま直接に置くことができ、表面実装が行える。そして、下フェライト板１に孔部１１，１３を設けるだけなので構成がシンプルであり、部品点数が少なくなり組み立てが容易に行える。その結果、薄厚，小型化が容易でありコスト面に有利性がある。

また、下フェライト板１に設けた細孔１４，１５，１６にヨーク板７の切り込み部４４，４５，４６を嵌め込むようにしたため、上導体板５と連係させて閉磁路に形成することができる。これは上下のフェライト板２，１を包む閉磁路になり、中心導体３を挟んで上下にフェライト板２，１を有するトリプレート型にとっては好ましい。このため挿入損失が小さくマイクロ波特性の良好な素子が容易に得られる。そして、このヨーク板は下導体板４に形成した立ち姿勢の切り込み部４４，４５，４６であり、すなわち下フェライト板１の細孔１４，１５，１６に嵌め合わせるヨーク板が下導体板４に一体化しているので、部品点数の面で有利性があって構成をよりシンプルにできる。

また、下フェライト板１に孔部１１，１３あるいは細孔１４，１５，１６を設けて、これらに対して入出力端子３１，３３あるいはヨーク板７（切り込み部４４，４５，４６）を組み付ける構成なので組み立てに治具がいらず、したがって作業効率が上がり組み立ての位置精度がでる。

なお、中心導体３は中央部３０のパターンを適宜に変更することができ、入出力間の損失つまり挿入損失などの特性が所定値となるようにパターン変更すればよい。また、上フェライト板２に代えてアルミナなどの絶縁板を用いる構成を採ることもできる。

さらに、本発明に係る非可逆回路素子は、上記したトリプレート型に限られないのはもちろんである。一例としては、上フェライト板２を設けることなくスペーサを介して磁石６を重ねる構成とし、マイクロ波電力の授受のための磁気共鳴には下フェライト板１だけを利用するものでもよい。その場合でも中央導体３の入出力端子３１，３３は、下フェライト板１の孔部１１，１３から裏面側に引き出し折り曲げることができ、表面実装が容易に行えることは同様である。

さらにまた、本実施の形態では下導体板４の切り込み部４４，４５，４６をヨーク板に利用しているが、これに限定されるものではない。例えば図３に示すように、別部品のヨーク板７を用意して細孔１４，１５，１６にそれぞれ嵌め込んで立て姿勢に固着し、それら別部品のヨーク板７…を介して上下の導体板５，４を連係させて閉磁路に形成する構成を採ることもできる。

本発明に係る非可逆回路素子の好適な一実施の形態を分解して示す斜視図である。 （ａ）は図１に示す非可逆回路素子の平面図であり、（ｂ）はその断面図である。 ヨーク板の他例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 下フェライト板
２ 上フェライト板
３ 中心導体
４ 下導体板
５ 上導体板
６ 磁石
７ ヨーク板
１１，１３ 孔部
１４，１５，１６ 細孔
１８，１８，１９ 導体パターン
３０ 中央部
３１，３２，３３ 入出力端子
４１，４３ 切り欠き部
４２ 凸片部
４４，４５，４６ 切り込み部
４７ 凸部
５４，５５，５６ 張り出し部
５７ 孔部
５８ 終端抵抗

Claims (6)

1. 接地側の電極になる下導体板と、マイクロ波を磁気共鳴させるための下フェライト板と、入出力端子を放射状に分岐させた中心導体とを順に重ねるとともに、前記中心導体の上方には前記下フェライト板に定方向に磁界を加える磁石を配置する非可逆回路素子において、
   前記下フェライト板に前記中心導体の入出力端子との対向位置に孔部を設け、
   前記下導体板には前記孔部との対向位置に切り欠き部を形成し、
   前記孔部に前記中心導体の入出力端子を挿入して裏側に引き出し折り曲げるように構成したことを特徴とする非可逆回路素子。
2. 入出力端子を放射状に分岐させた中心導体と、前記中心導体を挟んで向き合う下フェライト板および上フェライト板と、前記上下のフェライト板を挟んで向き合う下導体板および上導体板とを備えて、前記上導体板の上面に前記上下のフェライト板に定方向に磁界を加える磁石を配置する非可逆回路素子において、
   前記下フェライト板に前記中心導体の入出力端子との対向位置に孔部を設け、
   前記下導体板には前記孔部との対向位置に切り欠き部を形成し、
   前記孔部に前記中心導体の入出力端子を挿入して裏側に引き出し折り曲げるように構成したことを特徴とする非可逆回路素子。
3. 前記上フェライト板は前記中心導体の中央部を覆う形状とし、
   前記下フェライト板には前記上フェライト板を囲む囲い線上に細長形状の細孔を複数設け、
   各細孔にヨーク板を嵌め込んで立て姿勢に配置して前記上下の導体板と連係させて閉磁路に形成することを特徴とする請求項２に記載の非可逆回路素子。
4. 前記下導体板は所定位置に略凸形状に切り込みを形成し、
   当該切り込み部は折り曲げて立ち姿勢として前記細孔に嵌め込むヨーク板とすることを特徴とする請求項３に記載の非可逆回路素子。
5. 前記上フェライト板に代えてアルミナなどの絶縁板を用いることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。
6. 前記下フェライト板には前記中心導体の入出力端子と接触する位置に特性調整のための導体パターンを設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。

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