JP2006033866A - 位置決め部材を有するフェライトサーキュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】構造を複雑にすることなく、またコスト高にすることなく、フェライトをフェライトサーキュレータハウジング内に位置決めするフェライトサーキュレータハウジングの提供。
【解決手段】一体の位置決め部材５０を有するフェライトサーキュレータと、フェライトサーキュレータ内にフェライト素子（３６）を位置決めする方法とを開示する。フェライトサーキュレータは、少なくとも１個のフェライト素子（３６）を内部に受容する本体を有するフェライトサーキュレータハウジング（３２）を具備する。フェライトサーキュレータハウジング（３２）は、複数の位置決部材（５０）により画定された位置決め領域（５４）に少なくとも１個のフェライト素子（３６）の位置決めを維持するよう配置され構成された複数の位置決め部材（５０）をさらに具備する。
【選択図】図５

Description

本発明はマイクロ波デバイスに関し、より詳細には、一体の位置決め部材を有するフェライトサーキュレータに関する。

フェライトサーキュレータは、磁石及びフェライト材料を有する（３ポート等の）多ポート受動ＲＦ又はマイクロ波装置として構成されるのが代表的である。このような磁石及びフェライト材料は、例えば無線周波数（ＲＦ）回路又はマイクロ波回路において信号の流れ方向を制御するのに使用できる。例えばフェライトサーキュレータは、無線基地局又は電力増幅器用途における信号の流れを制御するのに使用できる。

一般に、フェライトサーキュレータ又は結合フェライトサーキュレータは、ダイプレクサ（diplexer）として使用されることが多い磁気バイアスされた円盤状フェライト又は厚板状フェライトにより形成される対称的なＹ字結合部を有する３ポートデバイス等の多ポートデバイスである。サーキュレータは、一方向（例えば３ポートのうちの１ポートから他のポート）に例えばマイクロ波エネルギーを流す。作動中、フェライトサーキュレータの１ポートに入るマイクロ波信号は、電磁波と磁化したフェライトとの相互作用に基づいて回転の向きへ進む。このように、フェライトサーキュレータを対称的に構成することにより、フェライトサーキュレータを通る所定の信号の経路又は方向が提供できる。また、フェライトサーキュレータは、フェライトサーキュレータの１ポートを終端することによって反射に対して保護するのに使用することができ、これにより分離を与える。

フェライトサーキュレータが適正に作動する（例えば流れる信号を適正に制御する）ためには、フェライトサーキュレータ内でフェライトを適正に位置決めしなければならない。特に、フェライト及び中心導体は、適正に作動するためにハウジングに対して精確に配置され維持されねばならない。フェライトサーキュレータに関する位置決め装置、及びフェライトサーキュレータのハウジング内でフェライトの適正を確保するためのエポキシの一方又は両方を設けることが公知である。例えば、プラスチック位置決めフレーム又はフェライトサーキュレータに関連した位置決め円盤状部材を使用してフェライトサーキュレータのハウジング内でフェライトの適正な位置決めを確保することが公知である。
米国特許第６５６６９７２号明細書 米国特許第６５０４４４５号明細書 米国特許第６３３７６０７号明細書 米国特許第６０１１４４９号明細書 米国特許第５６３８０３３号明細書 米国特許第５３８４５５６号明細書 米国特許第４７９１３８９号明細書 米国特許第４１４５６７２号明細書

これら公知の位置決め装置は、フェライトサーキュレータを複雑化し且つコスト高にしてしまう。さらに、ハウジング内での位置決め装置を不適切に配置又は取付することにより、フェライトサーキュレータのハウジング内でフェライトを位置決めできない可能性が増大する。

本発明は、以下のフェライトサーキュレータハウジングにより課題を解決するものである。すなわち、少なくとも１個のフェライト素子を内部に受容する本体を有するフェライトサーキュレータハウジングである。このフェライトサーキュレータハウジングは複数の位置決め部材をさらに具備し、これら位置決め部材は、これら部材により画定される位置決め領域で少なくとも１個のフェライト素子の位置決めを維持するよう配置され構成される。

以下、添付図面を参照して本発明を説明する。

図１は、本発明の典型的な一実施形態に従ったフェライトサーキュレータ３０を示す。フェライトサーキュレータ３０は、内部で整列した１個以上の磁石３４及び１個以上のフェライト３６（例えば厚板状フェライト又は円盤状フェライト）を有する本体により画定されたハウジング３２を具備する。ハウジング３２は例えば鉄又はアルミニウム等の金属製であり、一実施形態においては筒状キャビティ共振器の形態である。

フェライトサーキュレータ３０はまた、フェライトサーキュレータ３０のポート４０を画定する複数のストリップライン回路３８（図１では１個のストリップライン回路３８のみが図示されている）を具備する。例えば、３個の異なるポート４０を画定する３個のストリップライン回路３８を設けることにより、Ｙ字結合フェライトサーキュレータ３０を形成することができる。フェライトサーキュレータ３０はまた、フェライトサーキュレータ３０内に接地基準を構築する接地平面４２を具備してもよい。異なる部品間、例えば接地平面４２及びストリップライン回路３８間の誘電体（図示せず）をフェライトサーキュレータ３０のハウジング３２内に設けることができることに留意されたい。

さらに、１個の磁石３４及び１個のフェライト素子３６のみが図示されているが、ハウジング３２内でさらに磁石３４及びフェライト素子３６を積重ね配置してもよい。また、付加ポート４０を画定する付加ストリップライン回路３８（例えば、４ポートのフェライトサーキュレータ３０を画定する３ストリップライン回路）を設けてもよい。

作動時において図２に示されるように、ハウジング３２の外側へ延びるストリップライン３８により形成されたポート４０により画定された複数の伝送線４４の任意の一つに電力を印加することができる。複数の伝送線４４の一つに電力が印加されると、定在波パターン４５が構築される。この電場パターンは、ハウジング３２内で生成される反回転波によって生ずる。ポート４０の相対位置及び定在波パターンにより、フェライトサーキュレータ３０内での結合及び分離が決定されることに留意されたい。

フェライト素子３６両端の軸方向誘導磁場の存在により、回転の向きに基づいて回転波の有効透磁率が変化する。これにより、定在波パターンの回転が生ずる。例えば、定在波パターンが３０°回転するよう電力移送及び分離特性が提供されるように、フェライトサーキュレータ３０を構成できる。さらに、１個のポート４０を内部で終端し、２ポートアイソレータを設けることができる。

本発明の種々の実施形態は、ハウジング３２内にフェライト素子３６を位置決めする。特に図３及び図４に示されるように、フェライト部材３６を内部で位置決めするためハウジング３２の一部として一体に形成された複数の位置決め部材５０が、より詳細に後述されるように設けられる。これら複数の位置決め部材５０は、例えば突起としてハウジング３２の底面５２の平面にほぼ直交して延びており、フェライト素子３６を内部に位置するための位置決め領域５４を画定する。位置決め領域５４は、位置決め部材５０間でハウジング３２の（例えば壁等の）側面５６に対してほぼ水平にフェライト素子３６を支持するためのほぼ平坦領域として設けられる。

位置決め部材５０の数及び構成は所望又は必要により変更できることに留意されたい。例えば、位置決め部材５０はほぼ筒状ポストとして図示されるが、位置決め部材５０の形状は、例えば正方形、長方形、八角形又は他の形状の断面を有することができる。さらに、位置決め部材５０の高さは、積重ね配置された２個以上のフェライト素子３６を収容（例えば位置決め領域５４内に受容）し内部に維持するよう変更してもよい。

さらに、位置決め部材５０の数及び位置は、異なる寸法及び形状のフェライト素子３６を収容するよう変更してもよい。例えば、位置決め部材５０は、対応する形状のフェライト素子３６を受容し内部に維持するために、正方形、長方形、八角形又は他の形状の位置決め領域５４を画定するように配置されてもよい。

さらに種々の実施形態において、複数の位置決め部材５０により画定された位置決め領域５４は、磁石３４（図１参照）よりも小さい寸法を有する。例えば、位置決め領域５４は、磁石３４の直径より約２０％小さい直径を有してもよい。さらに例えば、位置決め部材５０の高さは、１個以上のフェライト素子３６の厚さとほぼ等しいか、１個以上のフェライト素子３６より若干高い寸法（例えば５％高い寸法）であってもよい。

位置決め部材５０は、種々の実施形態ではハウジング３２の一部として一体に形成されている。例えば、位置決め部材５０は、１工程でも複数の工程でもよい機械加工、打抜き加工、鋳造加工、成形加工でハウジング３２に形成されてもよい。例えば典型的な一実施形態において、位置決め部材５０及び位置決め領域５４を形成するために２工程が実行される。特に、第１工程で（例えば底面５２からポストを打ち抜き又は引き出すことにより）位置決め部材５０が形成され、第２工程で平坦な位置決め領域５４が形成される。作業時において、この２工程は、例えば位置決め部材５０（例えばポスト）を形成する第１機械打ち工程、及び位置決め領域５４を平坦にして平坦面を形成する第２機械打ち工程からなってもよい。

製造工程中、位置決め部材５０は、ハウジング３２の底面５２に沿った任意の位置に形成することができる。一実施形態において、位置決め部材５０は、ハウジング３２の側面５６（例えば壁）に対してハウジング３２の中心に位置する。しかし、位置決め部材５０の数及び位置は、ハウジング３２の底面５２に沿った任意の位置に設けてもよい。

一体部品を形成するためにハウジング３２の一部として位置決め部材５０を一体形成することは、剪断、押出し、穿孔等を含むがこれらに限定されない任意の適当な工程により行われてもよいことにさらに留意されたい。成形又は鋳造工程において、位置決め部材５０は、成形又は鋳造時に、又は第２工程の一部としてハウジング３２に形成されてもよい。

このようにして、図５に示されるように位置決め部材５０が一体形成されたハウジング３２を有するフェライトサーキュレータ３０が形成される。例えば、窪みが形成されたハウジング３２又は表面にポストが形成されたハウジング３２を形成することができる。ハウジング３２は側面５６に形成された複数の開口６０を有するよう構成され、ハウジング３２からのストリップライン回路３８の延長を可能にしてフェライトサーキュレータ３０のポート４０を画定することに留意されたい。

図示されるように、１個以上のフェライト素子３６（例えば円盤状フェライト）は、複数の位置決め部材５０により画定された位置決め領域５４内に挿入される。複数のストリップライン回路３８を具備する回路要素６２は、フェライト素子３６の上面に設けられる。次に、誘電性材料で形成することができるスペーサ６４が回路要素６２及び磁石３４間に設けられる。磁極片６６が磁石３４上に設けられ、戻りカバー６８が磁極片６６の上に設けられる。次に、カバー７０が戻りカバー６８上に設けられる。

磁石３４が回路要素６２に接触すると生ずる回路要素６２の「損失（lossyness）」を最小にするために回路要素６２及び磁石３４間にスペーサ６４を配置することに留意されたい。さらに、知られているようにハウジング３２内に磁場を集め、磁場内にエネルギーの流れを向けるように、磁極片６６及び戻りカバー６８が設けられ構成される。また、種々の実施形態において、カバー７０は、ハウジング３２内の部品に下方への力を印加するようばね荷重が加えられ、カバー内での部品の位置及び位置決めを維持する。カバー７０及びハウジング３２は相補的なロック部又はラッチ部を有し、ハウジング３２にカバー７０を固定（例えばスナップ係合）してもよい。

このようにして、図６に示されるように、フェライトサーキュレータ３０は、複数の位置決め部材５０を使用してフェライト素子３６を他の部品との位置決めを維持した状態で、フェライトサーキュレータ内に部品を積重ね配置する。例えば接着剤、エポキシ又は他の適当な材料により、部品を相互に固定してもよい。さらに、カバー７０に加えられる力によって、部品を互いに対して所定の位置に維持してもよい。本明細書で説明したように、各部品の数及び構成（フェライト素子３６の数及び形状）は、例えばフェライトサーキュレータ３０に対する用途又はシステムの要求事項に基づいて、所望の又は必要により変形してもよい。

図６に示されるように、フェライト素子３６の位置を維持するための位置決め領域５４は、複数の位置決め部材５０及びハウジング３２の側面５６間に間隙７２が形成されるように、フェライトサーキュレータ３０の他の部品よりもほぼ小径である。基本的には、複数の位置決め部材５０は、ハウジング３２の側面５６から所定距離だけ離間する。フェライトサーキュレータ３０の他の部品は、知られているようにフェライト素子３６の上面に重ね配置される。

上述の実施形態は例示であって、それに限定すべきでなく、本発明の真髄及び範囲から逸脱することなく、当業者は明白な変更をすることができる。従って、本明細書は、特許請求の範囲に定義された本発明の真髄及び範囲内に含まれるような代替物、変更物及び等価物をカバーするよう意図されている。

本発明のフェライトサーキュレータの典型的な一実施形態を示す概略図である。 本発明のフェライトサーキュレータの作動を制御する電場構造を示す概略図である。 本発明の典型的な一実施形態に従って構成されたフェライトサーキュレータハウジングの平面図である。 図３の４−４線に沿ったフェライトサーキュレータハウジングの断面図である。 本発明の典型的な一実施形態に従ったフェライトサーキュレータの分解斜視図である。 本発明の典型的な一実施形態に従ったフェライトサーキュレータの断面図である。

符号の説明

３２ （フェライトサーキュレータ）ハウジング
３６ フェライト素子
５０ 位置決め部材
５４ 位置決め領域

Claims (10)

1. 少なくとも１個のフェライト素子を受容する本体と、
   複数の位置決め部材により画定される位置決め領域で前記少なくとも１個のフェライト素子の位置決めを維持するよう配置され構成された前記複数の位置決め部材と
   を具備することを特徴とするフェライトサーキュレータハウジング。
2. 前記複数の位置決め部材は前記本体の底面からほぼ直交して延びることを特徴とする請求項１記載のフェライトサーキュレータハウジング。
3. 前記位置決め領域はほぼ平坦な面を有することを特徴とする請求項１記載のフェライトサーキュレータハウジング。
4. 前記複数の位置決め部材は、前記本体の底面から延びるポスト状の突起として構成されていることを特徴とする請求項１記載のフェライトサーキュレータハウジング。
5. 前記複数の位置決め部材は第１機械加工工程で形成され、
   前記位置決め領域は第２機械加工工程で形成されることを特徴とする請求項１記載のフェライトサーキュレータハウジング。
6. 前記複数の位置決め部材は、前記フェライト素子を前記本体内のほぼ中心に位置した状態を維持するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載のフェライトサーキュレータハウジング。
7. 前記複数の位置決め部材は、前記少なくとも１個のフェライト素子に対応する形状及び寸法を有する位置決め領域を画定するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載のフェライトサーキュレータハウジング。
8. 前記複数の位置決め部材の高さは、前記少なくとも１個のフェライト素子の厚さに基づいて構成されていることを特徴とする請求項１記載のフェライトサーキュレータハウジング。
9. 前記複数の位置決め部材は、成形工程及び鋳造工程の一方の間、打抜きにより形成されることを特徴とする請求項１記載のフェライトサーキュレータハウジング。
10. 前記複数の位置決め部材は、前記本体の一部として一体形成されていることを特徴とする請求項１記載のフェライトサーキュレータハウジング。

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