JP2006287442A - 非可逆回路素子 - Google Patents

Abstract

【課題】地導体の基板およびカバー等の接地構造部材を板金加工で安価に調達し、フェライトと中心導体の本体主要部を確実に圧着して所定の高周波特性を確保する非可逆回路素子を提供する。
【解決手段】本発明の非可逆回路素子は、地導体の基板部材１２と、この基板部材上に搭載したフェライト１３、１４および中心導体１５を含む本体主要部の信号処理部材１６と、基板部材１２上で信号処理部材の側面に沿う位置に搭載した側壁部材２０と、信号処理部材１６および側壁部材２０を蓋うカバー板材２１と、基板部材１２およびカバー板材２１間に配置した信号処理部材１６を圧着する複数個のねじ部材２２、２３、２４を含む締付手段２５と、圧着固定したカバー板材２１上に配設する永久磁石３０とを具備し、中心導体１５の三方向に延びた端子部２７、２８、２９を側壁部材２０の間隙部分から外部導出させて構成される。
【選択図】図２

Description

この発明は、マイクロ波帯やＵＨＦ帯の高周波の増幅器、発振器、受信機などの回路に用いるサーキュレータやアイソレータの非可逆回路素子に関し、特に、構成部品のコンパクト化を図り、組立の簡素化と容易化を図ってコスト低減を実現した非可逆回路素子に関する。

アイソレータ、サーキュレータ等の非可逆回路素子は、信号の伝送方向にはほとんど減衰がなく、逆方向には減衰が大きくなるような機能を有し、例えば、マイクロ波帯で使用される携帯電話、自動車電話等の移動体通信機器の送受信回路部に用いられている。一般的構造の非可逆回路素子は上下２個のフェライトの間にストリップ線路からなる中心導体を挟み込んだものを上下側に接地導体板を有する筐体内に収納し、上側接地導体板の上に磁石を配設して構成される。中心導体は円形のジャンクション部から対称的に３本の分岐線路を有して３端子サーキュレータを構成する。ここで永久磁石はフェライトの厚み方向に直流磁界を印加し、それによって入力および出力が各端子間で循環的に定まるサーキュレータとして動作する。この３端子サーキュレータの一つの分岐線路である１端子にダミー抵抗を接続して無反射終端とするとアイソレータとなる。この種の非可逆回路素子は機器ケースやベースブロックに形成した収容孔に磁石等の構成部品を落とし込んで中心導体の分岐線路を機器のストリップ線路等に接続するようにしているのでドロップイン型とも呼ばれる。分岐線路の接続相手にはミキサ、バンドパスフィルタ、アンテナ等のマイクロ波帯回路である。なお、特許文献１はドロップインサーキュレータにおける磁石の直流磁界の大きさを調整する改良構造を開示し、特許文献２はフェライトと中心導体の一体化構造に関する改良構造を開示する。
特開平２−２１１７０２号公報 特開平１０−２８４９０８号公報

従来の三導体ドロップイン型非可逆回路素子は、概略断面を示す図３の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）のような３タイプの構造が知られている。図３の各タイプにおいて、同一構成部分は同一の符号を用いて示している。先ず、図１（ａ）は地導体１上に搭載する２個のフェライト２および中心導体３をカバーケース４内に収容し、はんだ５でカバーケース４を地導体１にはんだ付けして固定している。カバーケース４の上には永久磁石１０が配置され、フェライトに直流磁界が付与される。この構造はケース内にフェライトと中心導体を組み込むこととはんだ付けという面倒な作業があり、組立の複雑化に加えてはんだ付けに際して洗浄が必要となる。さらに、はんだ固着するので組立体の締め付け状態で影響する特性に関してはんだ固着後の調整が殆ど不可能になる。次に、図３（ｂ）および図３（ｃ）は基本的には図３（ａ）と同様な構成であるが、側壁および底板が切削加工により一体形成したケース状地導体６で構成している。しかし、切削加工はコスト高で使用材質の制約あり、非可逆回路素子としての製品コストを極めて高価にする。この内、図３（ｂ）はフェライト２の上に仕切り板７を介して永久磁石１０を配置し、その上側に円筒状ねじ付の上板８を設けている。このねじ付き上板８を回動させることで永久磁石１０が仕切り板７を介してフェライト２を押し圧する。それにより特性の調整などを可能にするが、上板と側壁との確実な接地を得ることが困難となる。これに対し、図３（ｃ）は切削加工したケース状地導体６の上端部をかしめ加工することにより上板９からフェライト２を押圧して組み込む。しかし、かしめ加工であるので固定後に再調整することがほとんどできない。それゆえに、この種の構造では組立作業の複雑化や特性の調整に熟練工を必要とするなどの問題があり、不具合時の対処やコスト高の欠点が残されていた。

したがって、本発明は上述の欠陥を除去するために提案されたものであり、地導体のベースおよびカバー等の接地構造部品を板金加工で安価に調達し、本体主要部分のフェライトと中心導体を確実に圧着して所定の高周波特性を確保する新規かつ改良されたサーキュレータやアイソレータ等の非可逆回路素子の提供を目的とする。

本発明の別の目的は、従来タイプの非可逆回路素子と基本的に同一構造のもとでも確実な接地構造が得たれ本体主要部分の締め付けが容易にでき、圧着状態で影響を受け易い特性の改善を図って挿入損失が小さく、不所望な共振を阻止して相互変調歪特性等を改善するローコスト構造の非可逆回路素子の提供にある。

本発明によれば、地導体の基板部材にフェライトおよび中心導体を含む信号処理部材とフェライトに沿って配置した側壁部材とを搭載し、信号処理部材および側壁部材の上に置いたカバー板材と基板部材との間に信号処理部材および側壁部材を締付手段で圧着し、カバー板材の上側に永久磁石を配設してなり、中心導体が有する複数個の端子部を側壁部材の間隙部分部分から外部導出させた非可逆回路素子が提供される。ここで、前記中心導体は中央部およびこれより対称形に延びる３個の端子部を有し、前記フェライトは中心導体の中央部を挟み込む２個のフェライト板であり、前記締付手段が２個のフェライト板および中心導体の中央部を互いに圧接固着することを特徴とする。また、前記側壁部材は複数個の分割片からなり、前記締付手段は複数個のねじ部材であり、前記分割片の対応位置でフェライト板に挟まれる中心導体の中央部を締め付けることを特徴とする非可逆回路素子が開示される。さらにまた、基板部材上に終端抵抗体が装着され、この終端抵抗体に中心導体の有する複数個の端子部の一つを接続するか否かによりアイソレータまたはサーキュレータとして利用できる非可逆回路素子を提供する。

具体的には、本体主要部である信号処理部材は中央部とここより対称形に延在する３個の端子部を有する中心導体およびこの中心導体の中央部を挟み込んで配置した２個の円形状フェライト板からなるフェライトとを具備し、締付手段により互いに圧着状態に固着して構成するアイソレータまたはサーキュレータを開示する。ここで、側壁部材は非磁性体金属材の板金加工による単一または複数個の分割片からなり、ねじ部在の締付手段によりカバー板材と基板部材との間で確実な接地を得るよう締付固定されると同時に本体主要部の信号処理部材を互いに密着し、中心導体の中央部から対称形に延びる３個の端子部を側壁部材の間隙部分から外部導出させる。また、地導体の基板部材とカバー上板は磁性体金属からなり永久磁石からの磁界を均一に分布形成するように設計するのが望ましい。

本発明は地導体となる基板部材、カバー板材および側壁部材が板金加工で容易に調達でき、ねじ部材による締付手段で確実堅固に組立でき、それにより所望する電気的特性を有する非可逆回路素子を安価に提供できる。特に、基板部材、側壁部材およびカバー板材の三者がねじ締付手段で組立て確実な接地効果の外部地導体を構成するので、伝送信号の損失が小さく、不要共振がなく相互変調歪（ＩＭ）特性を改善する。また、本体主要部の信号処理部材を構成するフェライトと中心導体との圧接固着が３ヶ所に介在させた独立分割片とすることでねじ部材の締付具合の調整が実現でき、挿入損失等の特性調整が締付手段により容易に実現できる。したがって、確実な接地状態と共に特性の安定なアイソレータ／サーキュレータが提供でき、接地導体部材の板金加工化で材料コストと共に作業コストを大幅に低減し、かつ組立調整が容易となるのでローコストの非可逆回路素子を提供できるなど実用的効果が大きい。

本発明の非可逆回路素子は、図１および図２に示されるように、地導体の基板部材１２と、この基板部材上に搭載したフェライト１３、１４および中心導体１５を含む本体主要部の信号処理部材１６と、基板部材１２上で信号処理部材の側面に沿う位置に搭載した側壁部材２０と、信号処理部材１６および側壁部材２０を蓋うカバー板材２１と、基板部材１２およびカバー板材２１間に配置した信号処理部材１６を圧着する複数個のねじ部材２２、２３、２４を含む締付手段２５と、圧着固定したカバー板材２１上に配設する永久磁石３０とを具備し、中心導体１５の三方向に延びた端子部２７、２８、２９を側壁部材２０の間隙部分から外部導出させて構成される。地導体である基板部材１２とカバー板材２１は磁性体金属の冷延鋼板の板金加工で調達され、側壁部材２０は３個の分割片１７、１８、１９として非磁性体金属アルミニウムの板金加工で調達される。具体的には、図２に示すように、信号処理部材１６を構成する中心導体１５は中央部２６とこの中央部２６から放射状方向に対称形に延在する３個の端子部２７、２８、２９とを有する。この中心導体の中央部２６は２個の円形状フェライト板１３、１４に挟み込まれ、ねじ部材２２、２３、２４の締付手段２５により、基板部材１２とカバー板材２１の間で互いに圧接状態で固着される。それにより、挿入損失を軽減している

本発明の非可逆回路素子は、図２の分解斜視図に示されるように、たとえば、１．６ｍｍ厚の冷延鋼板（ＳＰＣＣ）の板金加工品で準備された基板部材１２上にフェライト１３、１４および中心導体１５を含む信号処理部材１６が搭載される。また、基板部材１２上にはフェライト１３、１４に沿って防錆処理した２.５ｍｍ厚のアルミニウム合金の側壁部材２０が搭載される。この側壁部材２０は、好ましくは、フェライト１３、１４に対する磁界の掛かり方に影響しないような非磁性体材料が選ばれており、たとえば、３個の分割片１７、１８、１９で構成される。信号処理部材１６および側壁部材２０上には０．４ｍｍ厚のＳＰＣＣを板金加工したカバー板材２１を置いて信号処理部材１６および側壁部材２０を３個のステンレス製ねじ部材２２、２３、２４の締付手段２５圧着する。すなわち、これらねじ部材２２、２３、２４は基板部材１２に形成したタップに向けて雄ねじを捩じ込んで信号処理部材１６を基板部材１２とカバー板材２１の間で圧接固着する。固定されたカバー板材２１上には永久磁石３０が配設されてサーキュレータまたはアイソレータとしての非可逆回路素子を完成する。ここで、フェライト１３、１４で圧着された中心導体１５の３個の端子部２７、２８、２９は側壁部材２０の間隙部分から外部導出されている。更に、基板部材１２上には終端抵抗体３１が装着されており、これに中心導体１５の１個の端子部２９を接続するか否かによりアイソレータにするかサーキュレータにするかを決定する。なお、磁性体金属のＳＰＣＣはＮｉめっきが施され、永久磁石からの直流磁界を均一に分布形成して特性の安定化を図るようにされている。

本発明に係る実施例を示す非可逆回路素子の要部断面図である。 同じく図１に示す非可逆回路素子の分解斜視図である。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は従来の非可逆回路素子であり、タイプの異なる構造を示す要部断面図である。

符号の説明

１２…基板部材、 １３、１４…フェライト板（フェライト）、 １５…中心導体、
１６…信号処理部材、 １７、１８、１９…分割片、 ２０…側壁部材、 ２１…カバー板材、
２２、２３、２４…ねじ部材、 ２５…締付手段、 ２６…中央部、 ２７、２８、２９…端子部、
３０…永久磁石部、 ３１…終端抵抗体。

Claims (5)

1. 地導体の基板部材にフェライトおよび中心導体を含む信号処理部材と前記フェライトに沿って配置した側壁部材とを搭載し、前記信号処理部材および前記側壁部材の上に置いたカバー板材と前記基板部材との間に前記信号処理部材および前記側壁部材を締付手段で圧着し、前記カバー板材の上側に永久磁石を配設してなり、前記中心導体が有する複数個の端子部を前記側壁部材の間隙部分部分から外部導出させた非可逆回路素子。
2. 前記中心導体は中央部およびこれより対称形に延びる３個の端子部を有し、前記フェライトは前記中心導体の中央部を挟み込む２個のフェライト板であり、前記締付手段が前記フェライト板および前記中心導体の中央部を互いに圧接固着す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. 前記側壁部材は複数個の分割片からなり、前記締付手段は複数個のねじ部材であり、前記分割片の対応位置で前記フェライト板に挟まれる前記中心導体の中央部を締め付け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. 前記基板部材上に終端抵抗体が装着され、この終端抵抗体に前記複数個の端子部の一つを接続するか否かによりアイソレータまたはサーキュレータとして利用することを特徴とする請求項２または３に記載の非可逆回路素子。
5. 地導体の基板部材（１２）と、この基板部材上に搭載したフェライト（１３）（１４）および中心導体（１５）を含む信号処理部材（１６）と、前記信号処理部材の側面に沿う位置で前記基板部材（１２）上に搭載した側壁部材（２０）と、前記信号処理部材（１６）および前記側壁部材（２０）を蓋うカバー板材（２１）と、前記基板部材（１２）および前記カバー板材（２１）間に配置した前記信号処理部材（１６）を圧着するねじ部材の締付手段（２５）と、前記カバー板材（２１）上に配設した永久磁石（３０）とを具備し、前記中心導体（１５）は三方向に延びた端子部（２７）（２８）（２９）を前記側壁部材（２０）の間隙部分から外部導出させた非可逆回路素子。
   

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