JP2006287784A - 非可逆回路素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 低背化及び小型化を損なうことなく、全てのポートに対して広帯域化を図ることができる非可逆回路素子を提供する。
【解決手段】 互いに絶縁された状態で交差する３つの中心導体と、３つの中心導体に近接して設けられた磁性体と、３つの中心導体の一端に共通に接続されたグランド導体とを備えた非可逆回路素子であって、同相励振の見かけ上のインダクタが得られるように３つの中心導体を非対称に構成すると共にグランド導体と接地との間に同相励振の固有値を調整するキャパシタを設け、これらインダクタ及びキャパシタにより同相励振のみに作用する直列共振回路を構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロ波帯域等で用いられる無線機器、例えば、携帯電話機のごとき移動体無線機器等に使用される集積型の非可逆回路素子に関する。

近年の移動体通信機器の小型化に伴い、これら通信機器に使用されるアイソレータ、サーキュレータ等の非可逆回路素子の小型化、低挿入損失化への要求がますます強くなってきている。

特許文献１には、３本の中心導体の交差により形成される３組の交差角度のうちの１組の交差角度を残りの２組の交差角度と異なる値とすることにより、挿入損失（インサーションロス）を低減化した非可逆回路素子が開示されている。

特許文献２には、磁性体を平面が長方形となる角板で構成し、この磁性体に３つの中心導体を交差させて配置すると共にその１つの中心導体を長方形の短辺と平行に配置することにより、インサーションロスを低減化した非可逆回路素子が開示されている。

特許文献３には、中心導体の一端に共通に接続されたグランド導体とグランド（接地）との間に同相励振固有値のみを調整する容量を設けることにより、温度特性の改善を行う非可逆回路素子が開示されている。

特許第３１０６３９２号公報 特開２００１−９４３１１号公報 特開平１１−２３４００３号公報

特許文献１に開示されている技術によれば、１組の公差角度を１２０度より大きくすることにより、これに対応する中心導体間（ポート間）のインサーションロスを低減できるが、残りの２組の公差角度のうちの少なくとも１組は公差角度が１２０度以下となり、その組に対応する中心導体間（ポート間）のインサーションロスは逆に増大してしまう。

また、特許文献２に開示されている技術によれば、長方形の短辺と平行に配置した中心導体よりも他の２つの中心導体が長くなるため、これら他の２つの中心導体のポート間のインサーションロスを低減できる。しかしながら、短辺と平行に配置した中心導体と他の中心導体間のポート間のインサーションロスは逆に増大してしまう。

さらに、特許文献３に開示されている技術によれば、同相励振にキャパシタを付加し、これを調整することによって温度特性を改善できる。しかしながら、この特許文献３には、広帯域化を行うには、インダクタンスを付加しなければならないので部品点数を増大させ小型化の要求に対して反するから実現が困難であると記載されている。

一般に、アイソレータを広帯域化するには、（１）入出力ポートにＬＣの並列共振回路を接続するか、（２）同相励振時のリアクティブエネルギを増大させれば良いことが知られている。（１）の方法は、ＬＣによる部品点数が増大するので、小型化に逆行してしまう。また、（２）の方法は、磁気回転子のグランド導体の中心軸と接地との間にＬＣの直列共振回路を接続しなければならない。しかしながら、チップ部品等によりこの直列共振回路を構成すると、その部品の厚さだけ製品の高さが増大するから低背化及び小型化に逆行し、また、直流磁界用の下部ヨークと磁気回転子との距離がその分大きくなってしまうから良好な磁気回路を構成できなくなる。

従って本発明の目的は、低背化及び小型化を損なうことなく、全てのポートに対して広帯域化を図ることができる非可逆回路素子を提供することにある。

本発明によれば、互いに絶縁された状態で交差する３つの中心導体と、３つの中心導体に近接して設けられた磁性体と、３つの中心導体の一端に共通に接続されたグランド導体とを備えた非可逆回路素子であって、同相励振に見かけ上のインダクタが得られるように３つの中心導体を非対称に構成すると共にグランド導体と接地との間に同相励振の固有値を調整するキャパシタを設け、これらインダクタ及びキャパシタにより同相励振のみに作用する直列共振回路を構成することによりすべてのポートに対して広帯域化を図った非可逆回路素子が提供される。

磁気回転子の３つの中心導体を非対称に構成することによって同相励振の見かけ上のインダクタを得、一方、磁気回転子のグランド導体と接地との間に同相励振の固有値を調整するキャパシタを設け、これらインダクタ及びキャパシタにより同相励振のみに作用するＬＣ直列共振回路を構成している。部品の追加を行うことなくＬＣ直列共振回路を構成しているので、低背化と小型化とを維持した状態で、全てのポートに対して容易に広帯域化を図ることができる。

３つの中心導体のうちの少なくとも２つの中心導体の実効的な長さが互いに異ならせることにより、３つの中心導体を非対称に構成することが好ましい。

３つの中心導体によって構成される３組の交差部のうちの少なくとも２組の交差部の実質的な交差角度を互いに異ならせることにより、３つの中心導体を非対称に構成することが好ましい。

３つの中心導体のうちの少なくとも２つの中心導体の実効的な横幅を互いに異ならせることにより、３つの中心導体を非対称に構成することも好ましい。

３つの中心導体が、前記磁性体上に折り重ねて配置したストリップ線であることが好ましい。

３つの中心導体のうちの少なくとも１つの中心導体が、２本のストリップ線からなるか、１本のストリップ線からなることが好ましい。

本発明によれば、部品の追加を行うことなく同相励振のＬＣ直列共振回路を構成しているので、低背化と小型化とを維持した状態で、全てのポートに対して容易に広帯域化を図ることができる。

図１は本発明の一実施形態として、アイソレータ全体の構成を概略的に示す分解斜視図である。

同図に示すように、本実施形態の集中定数型アイソレータは、例えばスズ（Ｓｎ）／銅（Ｃｕ）めっきした鉄などの軟磁性金属による下部磁気ヨーク１１で底面及び２つの側面が構成された例えば液晶ポリマ等の樹脂による樹脂ケース１０と、樹脂ケース１０の鉄などの軟磁性金属による底面上に載置される例えばポリイミド等の樹脂による樹脂シート１２と、終端抵抗等に用いられる抵抗チップ１３と、所要の整合用キャパシタンスを与えるキャパシタ基板１４と、樹脂シート１２上に載置されており、磁性体コア及び中心導体によって組立てられた磁気回転子１５と、これらを押さえて保持するための例えば液晶ポリマ等の樹脂による押さえ部材１６と、例えばイットリウム・鉄・ガーネット（ＹＩＧ）等の磁性材料による上部磁性体１７と、磁性体コアの厚み方向に印加する直流磁界を発生するための例えばフェライトマグネット等による永久磁石１８と、例えばＳｎ／Ｃｕめっきした鉄などの軟磁性金属による上部磁気ヨークを兼用するカバー部材１９とを備えている。

樹脂シート１２は、樹脂ケース１０の底面を構成する下部磁気ヨーク１１に対して、後述するグランド導体を電気的に絶縁しており、この下部磁気ヨーク１１、グランド導体及び樹脂シート１２により、同相励振の固有値を調整するキャパシタＣｓが形成される。即ち、キャパシタＣｓが磁気回転子１５のグランド導体と接地との間に形成されている。樹脂シート１２の代わりに他の誘電体材料によるシートを用いても良いことは明らかである。

図２は図１の磁気回転子１５の部分を拡大して示す平面図であり、図３はそのIII−III線断面図である。

これらの図から明らかのように、磁気回転子１５は、長方形の平面形状を有する直方体形状の例えばＹＩＧによる磁性体コア２０と、その表面に折り重ねられており３つの中心導体を構成する例えばＣｕ等の良導体による互いに平行な２本のストリップ線２１、２２及び２３と、これらストリップ線２１、２２及び２３を互いに絶縁させる薄い絶縁シート２４とから主として構成されている。

２本のストリップ線２１、２２及び２３の一端はポート２５、２６及び２７に連結されており、他端は磁性体コア２０の裏面側に位置する共通のグランド導体２８に連結されている。ただし、本実施形態においては、ストリップ線２１、２２及び２３と、ポート２５、２６及び２７と、グランド導体２８とが一体的に形成されている。

互いに平行な２本のストリップ線２１、２２及び２３からなる３つの中心導体の実質的な交差角度は、本実施形態では１２０度となっており、互いに等角度であるが、ストリップ線２１による中心導体は磁性体コア２０の短辺と平行に配置されており、従って、ストリップ線２１による中心導体の実効的な長さ（磁性体コア表面上の長さ）は、ストリップ線２２及び２３による他の中心導体の実効的な長さより短くなっている。この実効的な長さの相違により、３つの中心導体が非対称となり、同相励振の見かけ上のインダクタＬｓが得られることとなる。

本実施形態のアイソレータでは、このインダクタＬｓと前述したキャパシタＣｓとにより、同相励振のみに作用するＬＣ直列共振回路が構成されている。

図４は３つの中心導体が対称性を有する従来の集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。

同図から分かるように、ストリップ線４１、４２及び４３による３つの中心導体間の角度が互いに等角度の１２０度となっており、さらに、ストリップ線４１による中心導体が磁性体コア４０の長辺と平行に配置されているのでストリップ線４１、４２及び４３による中心導体の実効的な長さが互いに等しくなっている。従って、この磁気回転子は３回対称性を有している。

図５は図４に示した従来の対称性を有するアイソレータにおける印加磁場と固有インダクタンスとの関係を示す特性図であり、図６は本実施形態のアイソレータにおける印加磁場と固有インダクタンスとの関係を示す特性図である。なお、これらの図における横軸の印加磁場の単位はＯｅであり、周知のように、１（Ｏｅ）は７９．５７７５（Ａ／ｍ）である。

また、図７は図４に示した従来の対称性を有するアイソレータと基本的に同じ構成を有するサーキュレータの等価回路図であり、図８は特許文献３に開示されている技術のごとく同相励振にキャパシタＣｓを付加したサーキュレータの等価回路図であり、図９は本実施形態のアイソレータと基本的に同じ構成を有するサーキュレータの等価回路図である。

図５及び図６を比較して分かるように、本実施形態のように磁気回転子の対称性を崩すことにより、同相励振の固有インダクタンスを増大させることが可能となって同相励振のインダクタＬｓを得ることができ、これと同相励振に付加したキャパシタＣｓとによってＬＣ直列共振回路を得ることができる。即ち、図７〜図９に示すように、本実施形態の構成によれば、ＬＣ部品を追加することなく、磁気回転子のグランド導体と接地との間にキャパシタＣｓ及びインダクタＬｓによるＬＣ直列共振回路が挿入されたアイソレータを得ることができる。このＬＣ直列共振回路の共振周波数をアイソレータ全体としての共振周波数に等しくした時に最も帯域が広くなるが、両者がかなり離れていた場合にも、ある程度の広帯域化を図ることが可能である。このＬＣ直列共振回路は、同相励振にのみ作用するので、全てのポートに対して広帯域化を図ることができる。

図１０は図４に示した従来の対称性を有するアイソレータと本実施形態のアイソレータとの周波数に対する入力側電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の特性図であり、図１１は図４に示した従来の対称性を有するアイソレータと本実施形態のアイソレータとの周波数に対するインサーションロスの特性図であり、図１２は図４に示した従来の対称性を有するアイソレータと本実施形態のアイソレータとの周波数に対するアイソレーションの特性図である。

図１０〜図１２から分かるように、本実施形態のアイソレータによれば、ＶＳＷＲ特性、従って反射特性、インサーションロス特性、及びアイソレーション特性のいずれにおいても、従来の対称性を有するアイソレータに比して広帯域化が図られる。

さらに、本実施形態のアイソレータは、同相励振のインダクタンスを操作しているので動作磁界を下げることができるから磁気回転子のインダクタンス成分を向上させることができ、低背化及び整合キャパシタの小型化が可能となる。もちろん、チップ部品等を付加するのではなく、単に対称性を崩すのみで同相励振インダクタを得ているため、ＬＣ直列共振回路を形成しつつ低背化及び小型化を損なうことは全くない。

図１３は本発明の他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す断面図である。本実施形態における磁気回転子の部分の平面形状は図４の従来の集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図に示すごとくである。

図１３及び図４から分かるように、本実施形態における磁気回転子は、長方形の平面形状を有する直方体形状の例えばＹＩＧによる磁性体コア１３０と、その表面に折り重ねられており３つの中心導体を構成する例えばＣｕ等の良導体による２本のストリップ線１３１、１３２及び１３３と、これらストリップ線１３１、１３２及び１３３を互いに絶縁させる比較的厚い絶縁シート１３４とから主として構成されている。

２本のストリップ線１３１、１３２及び１３３の一端は図４に示したものと同様のポートにそれぞれ連結されており、他端は磁性体コア１３０の裏面側に位置する共通のグランド導体１３８に連結されている。ただし、本実施形態においては、ストリップ線１３１、１３２及び１３３と、ポートと、グランド導体１３８とが一体的に形成されている。

互いに平行な２本のストリップ線１３１、１３２及び１３３からなる３つの中心導体の実質的な交差角度が互いに等角度の１２０度となっており、さらに、ストリップ線１３１による中心導体が磁性体コア１３０の長辺と平行に配置されているのでストリップ線１３１、１３２及び１３３による中心導体の実効的な長さが互いに等しくなっている。しかしながら、本実施形態では、図１３と図３とを比較すれば明らかなように、絶縁シート１３４の厚さが図３に示す絶縁シート２４の厚さよりかなり厚くなっており、従って、ストリップ線１３１による中心導体及び磁性体コア１３０間の距離と、ストリップ線１３３による中心導体及び磁性体コア１３０間の距離とがかなり相違している。この中心導体の高さの相違により、３つの中心導体が非対称となり、同相励振の見かけ上のインダクタＬｓが得られることとなる。このインダクタＬｓと図１の実施形態の場合と同様にして得られたキャパシタＣｓとにより、同相励振のみに作用するＬＣ直列共振回路が構成されている。

本実施形態における、磁気回転子以外の構成は、図１の実施形態の場合と同様である。なお、この図１３の実施形態における絶縁シートの形態と、図２、図１５及び図１７〜図２３のいずれかに示すストリップ線の形態とを組み合わせても良いことは明らかである。

図１４は本実施形態のアイソレータにおける印加磁場と固有インダクタンスとの関係を示す特性図である。なお、この図における横軸の印加磁場の単位はＯｅであり、周知のように、１（Ｏｅ）は７９．５７７５（Ａ／ｍ）である。

図５及び図１４を比較して分かるように、本実施形態のように磁気回転子の対称性を崩すことにより、同相励振の固有インダクタンスを増大させることが可能となって同相励振のインダクタＬｓを得ることができ、これと同相励振に付加したキャパシタＣｓとによってＬＣ直列共振回路を得ることができる。このＬＣ直列共振回路の共振周波数をアイソレータ全体としての共振周波数に等しくした時に最も帯域が広くなるが、両者がかなり離れていた場合にも、ある程度の広帯域化を図ることが可能である。このＬＣ直列共振回路は、特に、同相励振にのみ付加されるので、全てのポートに対して広帯域化を図ることができる。

さらに、本実施形態のアイソレータは、同相励振のインダクタンスを操作しているので動作磁界を下げることができるから磁気回転子のインダクタンス成分を向上させることができ、低背化及び整合キャパシタの小型化が可能となる。もちろん、チップ部品等を付加するのではなく、単に対称性を崩すのみで同相励振インダクタを得ているため、ＬＣ直列共振回路を形成しつつ低背化及び小型化を損なうことは全くない。

図１５は本発明のさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。

同図から明らかのように、本実施形態における磁気回転子は、長方形の平面形状を有する直方体形状の例えばＹＩＧによる磁性体コア１５０と、その表面に折り重ねられており３つの中心導体を構成する例えばＣｕ等の良導体による２本のストリップ線１５１、１５２及び１５３と、これらストリップ線１５１、１５２及び１５３を互いに絶縁させる薄い絶縁シート（図示なし）とから主として構成されている。

２本のストリップ線１５１、１５２及び１５３の一端はポート１５５、１５６及び１５７に連結されており、他端は磁性体コア１５０の裏面側に位置する共通のグランド導体（図示なし）に連結されている。ただし、本実施形態においては、ストリップ線１５１、１５２及び１５３と、ポート１５５、１５６及び１５７と、グランド導体とが一体的に形成されている。

２本のストリップ線１５１による中心導体は磁性体コア１５０の長辺と平行に配置されており、他の２本のストリップ線１５２及び１５３による中心導体は、磁性体コア１５０の長辺及び短辺に対して斜めに配置されている。従って、ストリップ線１５１による中心導体の実効的な長さ（磁性体コア表面上の長さ）と、他のストリップ線１５２及び１５３による中心導体の実効的な長さとは互いにほぼ等しくなっている。一方、２本のストリップ線１５１は互いに平行であるが、他のストリップ線１５２及び１５３は、それらの２本の間が平行とはなっていない。従って、２本のストリップ線１５１、１５２及び１５３からなる３つの中心導体の実質的な交差角度は、互いに等角度とはなっていない。この中心導体の実質的な交差角度の相違により、３つの中心導体が非対称となり、同相励振の見かけ上のインダクタＬｓが得られることとなる。このインダクタＬｓと図１の実施形態の場合と同様にして得られたキャパシタＣｓとにより、同相励振のみに作用するＬＣ直列共振回路が構成されている。

本実施形態における、磁気回転子以外の構成は、図１の実施形態の場合と同様である。

図１６は本実施形態のアイソレータにおける印加磁場と固有インダクタンスとの関係を示す特性図である。なお、この図における横軸の印加磁場の単位はＯｅであり、周知のように、１（Ｏｅ）は７９．５７７５（Ａ／ｍ）である。

図５及び図１６を比較して分かるように、本実施形態のように磁気回転子の対称性を崩すことにより、同相励振の固有インダクタンスを増大させることが可能となって同相励振のインダクタＬｓを得ることができ、これと同相励振に付加したキャパシタＣｓとによってＬＣ直列共振回路を得ることができる。このＬＣ直列共振回路の共振周波数をアイソレータ全体としての共振周波数に等しくした時に最も帯域が広くなるが、両者がかなり離れていた場合にも、ある程度の広帯域化を図ることが可能である。このＬＣ直列共振回路は、特に、同相励振にのみ付加されるので、全てのポートに対して広帯域化を図ることができる。

さらに、本実施形態のアイソレータは、同相励振のインダクタンスを操作しているので動作磁界を下げることができるから磁気回転子のインダクタンス成分を向上させることができ、低背化及び整合キャパシタの小型化が可能となる。もちろん、チップ部品等を付加するのではなく、単に対称性を崩すのみで同相励振インダクタを得ているため、ＬＣ直列共振回路を形成しつつ低背化及び小型化を損なうことは全くない。

図１７は本発明のさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。

同図から明らかのように、本実施形態における磁気回転子は、正方形の平面形状を有する立方体形状の例えばＹＩＧによる磁性体コア１７０と、その表面に折り重ねられており３つの中心導体を構成する例えばＣｕ等の良導体による２本のストリップ線１７１、１７２及び１７３と、これらストリップ線１７１、１７２及び１７３を互いに絶縁させる薄い絶縁シート（図示なし）とから主として構成されている。

２本のストリップ線１７１、１７２及び１７３の一端はポート１７５、１７６及び１７７に連結されており、他端は磁性体コア１７０の裏面側に位置する共通のグランド導体（図示なし）に連結されている。ただし、本実施形態においては、ストリップ線１７１、１７２及び１７３と、ポート１７５、１７６及び１７７と、グランド導体とが一体的に形成されている。

２本のストリップ線１７１による中心導体はその一部のみが磁性体コア１７０の一辺と平行に配置されており、２本のストリップ線１７２及び１７３による他の中心導体は、磁性体コア１７０のいずれの辺に対しても斜めに配置されている。従って、ストリップ線１７１による中心導体の実効的な長さ（磁性体コア表面上の長さ）と、他のストリップ線１７２及び１７３による中心導体の実効的な長さとが互いに相違している。さらに、２本のストリップ線１７１はその一部のみが互いに平行である他の部分は平行とはなっておらず、他のストリップ線１７２及び１７３は、全体に渡って２本の間が平行とはなっていない。従って、２本のストリップ線１７１、１７２及び１７３からなる３つの中心導体の実質的な交差角度も互いに等角度とはなっていない。この中心導体の実効的な長さの相違及び実質的な交差角度の相違により、３つの中心導体が非対称となり、同相励振の見かけ上のインダクタＬｓが得られることとなる。このインダクタＬｓと図１の実施形態の場合と同様にして得られたキャパシタＣｓとにより、同相励振のみに作用するＬＣ直列共振回路が構成されている。

本実施形態における、磁気回転子以外の構成は、図１の実施形態の場合と同様であり、さらにその作用効果も図１の実施形態の場合と同様である。

図１８は本発明のまたさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。

同図から明らかのように、本実施形態における磁気回転子は、正方形の平面形状を有する立方体形状の例えばＹＩＧによる磁性体コア１８０と、その表面に折り重ねられており３つの中心導体を構成する例えばＣｕ等の良導体による２本のストリップ線１８１、１８２及び１８３と、これらストリップ線１８１、１８２及び１８３を互いに絶縁させる薄い絶縁シート（図示なし）とから主として構成されている。

２本のストリップ線１８１、１８２及び１８３の一端はポート１８５、１８６及び１８７に連結されており、他端は磁性体コア１８０の裏面側に位置する共通のグランド導体（図示なし）に連結されている。ただし、本実施形態においては、ストリップ線１８１、１８２及び１８３と、ポート１８５、１８６及び１８７と、グランド導体とが一体的に形成されている。

２本のストリップ線１８１による中心導体は磁性体コア１８０の一辺と平行に配置されており、２本のストリップ線１８２及び１８３による他の中心導体は、磁性体コア１８０の他の一辺に対して一部が平行に残りの部分が斜めに配置されている。従って、ストリップ線１８１による中心導体の実効的な長さ（磁性体コア表面上の長さ）と、他のストリップ線１８２及び１８３による中心導体の実効的な長さとは互いにほぼ等しくなっている。一方、２本のストリップ線１８１は互いに平行であるが、他のストリップ線１８２及び１８３は、他の一辺に非平行な部分においてそれらの２本の間が平行とはなっていない。従って、２本のストリップ線１８１、１８２及び１８３からなる３つの中心導体の実質的な交差角度は、互いに等角度とはなっていない。この中心導体の実質的な交差角度の相違により、３つの中心導体が非対称となり、同相励振の見かけ上のインダクタＬｓが得られることとなる。このインダクタＬｓと図１の実施形態の場合と同様にして得られたキャパシタＣｓとにより、同相励振のみに作用するＬＣ直列共振回路が構成されている。

本実施形態における、磁気回転子以外の構成は、図１の実施形態の場合と同様であり、さらにその作用効果も図１の実施形態の場合と同様である。

図１９は本発明のさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。

同図から明らかのように、本実施形態における磁気回転子は、正方形の平面形状を有する立方体形状の例えばＹＩＧによる磁性体コア１９０と、その表面に折り重ねられており３つの中心導体を構成する例えばＣｕ等の良導体による１本のストリップ線１９１並びに２本のストリップ線１９２及び１９３と、これらストリップ線１９１、１９２及び１９３を互いに絶縁させる薄い絶縁シート（図示なし）とから主として構成されている。

１本のストリップ線１９１並びに２本のストリップ線１９２及び１９３一端はポート１９５、１９６及び１９７に連結されており、他端は磁性体コア１９０の裏面側に位置する共通のグランド導体（図示なし）に連結されている。ただし、本実施形態においては、ストリップ線１９１、１９２及び１９３と、ポート１９５、１９６及び１９７と、グランド導体とが一体的に形成されている。

１本のストリップ線１９１による中心導体は磁性体コア１９０の一辺と平行に配置されており、２本のストリップ線１９２及び１９３による他の中心導体は、磁性体コア１９０の他の一辺に対して一部が平行に残りの部分が斜めに配置されている。従って、ストリップ線１９１による中心導体の実効的な長さ（磁性体コア表面上の長さ）と、ストリップ線１９２及び１９３による他の中心導体の実効的な長さとは互いにほぼ等しくなっている。一方、ストリップ線１９２及び１９３は、他の一辺に非平行な部分においてそれらの２本の間が平行とはなっていない。従って、ストリップ線１９１、１９２及び１９３からなる３つの中心導体の実質的な交差角度は、互いに等角度とはなっていない。さらに、１本のストリップ線１９１による中心導体の実効的な幅と、２本ストリップ線１９２及び１９３による他の中心導体の実効的な幅も互いに相違している。この中心導体の実質的な交差角度の相違及び中心導体の実効的な幅の相違により、３つの中心導体が非対称となり、同相励振の見かけ上のインダクタＬｓが得られることとなる。このインダクタＬｓと図１の実施形態の場合と同様にして得られたキャパシタＣｓとにより、同相励振のみに作用するＬＣ直列共振回路が構成されている。

本実施形態における、磁気回転子以外の構成は、図１の実施形態の場合と同様であり、さらにその作用効果も図１の実施形態の場合と同様である。

図２０は本発明のまたさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。

同図から明らかのように、本実施形態における磁気回転子は、長方形の平面形状を有する直方体形状の例えばＹＩＧによる磁性体コア２００と、その表面に折り重ねられており３つの中心導体を構成する例えばＣｕ等の良導体による１本のストリップ線２０１並びに２本のストリップ線２０２及び２０３と、これらストリップ線２０１、２０２及び２０３を互いに絶縁させる薄い絶縁シート（図示なし）とから主として構成されている。

１本のストリップ線２０１並びに２本のストリップ線２０２及び２０３一端はポート２０５、２０６及び２０７に連結されており、他端は磁性体コア２００の裏面側に位置する共通のグランド導体（図示なし）に連結されている。ただし、本実施形態においては、ストリップ線２０１、２０２及び２０３と、ポート２０５、２０６及び２０７と、グランド導体とが一体的に形成されている。

１本のストリップ線２０１による中心導体は磁性体コア２００の短辺と平行に配置されており、２本のストリップ線２０２及び２０３による他の中心導体は、磁性体コア２００の長辺に対して一部が平行に残りの部分が斜めに配置されている。従って、ストリップ線２０１による中心導体の実効的な長さ（磁性体コア表面上の長さ）と、ストリップ線２０２及び２０３による他の中心導体の実効的な長さとは互いに相違している。一方、ストリップ線２０２及び２０３は、長辺に非平行な部分においてそれらの２本の間が平行とはなっていない。従って、ストリップ線２０１、２０２及び２０３からなる３つの中心導体の実質的な交差角度は、互いに等角度とはなっていない。さらに、１本のストリップ線２０１による中心導体の実効的な幅と、２本ストリップ線２０２及び２０３による他の中心導体の実効的な幅も互いに相違している。この中心導体の実効的な長さの相違、実質的な交差角度の相違及び中心導体の実効的な幅の相違により、３つの中心導体が非対称となり、同相励振の見かけ上のインダクタＬｓが得られることとなる。このインダクタＬｓと図１の実施形態の場合と同様にして得られたキャパシタＣｓとにより、同相励振のみに作用するＬＣ直列共振回路が構成されている。

本実施形態における、磁気回転子以外の構成は、図１の実施形態の場合と同様であり、さらにその作用効果も図１の実施形態の場合と同様である。

図２１は本発明のさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。

同図から明らかのように、本実施形態における磁気回転子は、長方形の平面形状を有する直方体形状の例えばＹＩＧによる磁性体コア２１０と、その表面に折り重ねられており３つの中心導体を構成する例えばＣｕ等の良導体による１本のストリップ線２１１、２１２及び２１３と、これらストリップ線２１１、２１２及び２１３を互いに絶縁させる薄い絶縁シート（図示なし）とから主として構成されている。

１本のストリップ線２１１、２１２及び２１３一端はポート２１５、２１６及び２１７に連結されており、他端は磁性体コア２１０の裏面側に位置する共通のグランド導体（図示なし）に連結されている。ただし、本実施形態においては、ストリップ線２１１、２１２及び２１３と、ポート２１５、２１６及び２１７と、グランド導体とが一体的に形成されている。

ストリップ線２１１による中心導体は磁性体コア２１０の短辺と平行に配置されており、ストリップ線２１２及び２１３による他の中心導体は、磁性体コア２１０の長辺に対して一部が平行に、残りの部分が斜めに配置されている。従って、ストリップ線２１１による中心導体の実効的な長さ（磁性体コア表面上の長さ）と、ストリップ線２１２及び２１３による他の中心導体の実効的な長さとは互いに相違している。一方、ストリップ線２１１による中心導体は短辺に平行でありかつストリップ線２１２及び２１３による他の中心導体は長辺に平行な部分を有しているから、これらストリップ線２１１、２１２及び２１３からなる３つの中心導体の実質的な交差角度は、互いに等角度とはなっていない。この中心導体の実効的な長さの相違及び実質的な交差角度の相違により、３つの中心導体が非対称となり、同相励振の見かけ上のインダクタＬｓが得られることとなる。このインダクタＬｓと図１の実施形態の場合と同様にして得られたキャパシタＣｓとにより、同相励振のみに作用するＬＣ直列共振回路が構成されている。

本実施形態における、磁気回転子以外の構成は、図１の実施形態の場合と同様であり、さらにその作用効果も図１の実施形態の場合と同様である。

図２２は本発明のまたさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。

同図から明らかのように、本実施形態における磁気回転子は、長方形の平面形状を有する直方体形状の例えばＹＩＧによる磁性体コア２２０と、その表面に折り重ねられており３つの中心導体を構成する例えばＣｕ等の良導体による１本のストリップ線２２１並びに２本のストリップ線２２２及び２２３と、これらストリップ線２２１、２２２及び２２３を互いに絶縁させる薄い絶縁シート（図示なし）とから主として構成されている。

１本のストリップ線２２１並びに２本のストリップ線２２２及び２２３一端はポート２２５、２２６及び２２７に連結されており、他端は磁性体コア２２０の裏面側に位置する共通のグランド導体（図示なし）に連結されている。ただし、本実施形態においては、ストリップ線２２１、２２２及び２２３と、ポート２２５、２２６及び２２７と、グランド導体とが一体的に形成されている。

１本のストリップ線２２１による中心導体は磁性体コア２２０の短辺と平行に配置されており、２本のストリップ線２２２及び２２３による他の中心導体は、磁性体コア２２０の長辺に対してその半分が平行に残りの半分が斜めに配置されている。従って、ストリップ線２２１による中心導体の実効的な長さ（磁性体コア表面上の長さ）と、ストリップ線２２２及び２２３による他の中心導体の実効的な長さとは互いに相違している。一方、ストリップ線２２１による中心導体は短辺に平行でありかつストリップ線２２２及び２２３による他の中心導体は長辺に平行な半分を有しているから、これらストリップ線２２１、２２２及び２２３からなる３つの中心導体の実質的な交差角度は、互いに等角度とはなっていない。さらに、１本のストリップ線２２１による中心導体の実効的な幅と、２本ストリップ線２２２及び２２３による他の中心導体の実効的な幅も互いに相違している。この中心導体の実効的な長さの相違、実質的な交差角度の相違及び中心導体の実効的な幅の相違により、３つの中心導体が非対称となり、同相励振の見かけ上のインダクタＬｓが得られることとなる。このインダクタＬｓと図１の実施形態の場合と同様にして得られたキャパシタＣｓとにより、同相励振のみに作用するＬＣ直列共振回路が構成されている。

本実施形態における、磁気回転子以外の構成は、図１の実施形態の場合と同様であり、さらにその作用効果も図１の実施形態の場合と同様である。

図２３は本発明のさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。

同図から明らかのように、本実施形態における磁気回転子は、長方形の平面形状を有する直方体形状の例えばＹＩＧによる磁性体コア２３０と、その表面に折り重ねられており３つの中心導体を構成する例えばＣｕ等の良導体による１本のストリップ線２３１、２３２及び２３３と、これらストリップ線２３１、２３２及び２３３を互いに絶縁させる薄い絶縁シート（図示なし）とから主として構成されている。

１本のストリップ線２３１、２３２及び２３３一端はポート２３５、２３６及び２３７に連結されており、他端は磁性体コア２３０の裏面側に位置する共通のグランド導体（図示なし）に連結されている。ただし、本実施形態においては、ストリップ線２３１、２３２及び２３３と、ポート２３５、２３６及び２３７と、グランド導体とが一体的に形成されている。

ストリップ線２３１による中心導体は磁性体コア２３０の短辺と平行に配置されており、ストリップ線２３２及び２３３による他の中心導体は、磁性体コア２３０の長辺に対して一部が平行に、残りの部分が斜めに配置されている。従って、ストリップ線２３１による中心導体の実効的な長さ（磁性体コア表面上の長さ）と、ストリップ線２３２及び２３３による他の中心導体の実効的な長さとは互いに相違している。一方、ストリップ線２３１による中心導体は短辺に平行でありかつストリップ線２３２及び２３３による他の中心導体は交差部分において長辺に平行であるから、これらストリップ線２３１、２３２及び２３３からなる３つの中心導体の実質的な交差角度は、互いに等角度とはなっていない。この中心導体の実効的な長さの相違及び実質的な交差角度の相違により、３つの中心導体が非対称となり、同相励振の見かけ上のインダクタＬｓが得られることとなる。このインダクタＬｓと図１の実施形態の場合と同様にして得られたキャパシタＣｓとにより、同相励振のみに作用するＬＣ直列共振回路が構成されている。

本実施形態における、磁気回転子以外の構成は、図１の実施形態の場合と同様であり、さらにその作用効果も図１の実施形態の場合と同様である。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

本発明の一実施形態として、アイソレータ全体の構成を概略的に示す分解斜視図である。 図１の磁気回転子の部分を拡大して示す平面図である。 図２のIII−III線断面図である。 ３つの中心導体が対称性を有する従来の集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。 図４に示した従来の対称性を有するアイソレータにおける印加磁場と固有インダクタンスとの関係を示す特性図である。 図１の実施形態のアイソレータにおける印加磁場と固有インダクタンスとの関係を示す特性図である。 図４に示した従来の対称性を有するアイソレータと基本的に同じ構成を有するサーキュレータの等価回路図である。 特許文献３に開示されている技術のごとく同相励振にキャパシタＣｓを付加したサーキュレータの等価回路図である。 図１の実施形態のアイソレータと基本的に同じ構成を有するサーキュレータの等価回路図である。 図４に示した従来の対称性を有するアイソレータと図１の実施形態のアイソレータとの周波数に対するＶＳＷＲの特性図である。 図４に示した従来の対称性を有するアイソレータと図１の実施形態のアイソレータとの周波数に対するインサーションロスの特性図である。 図４に示した従来の対称性を有するアイソレータと図１の実施形態のアイソレータとの周波数に対するアイソレーションの特性図である。 本発明の他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す断面図である。 図１３の実施形態のアイソレータにおける印加磁場と固有インダクタンスとの関係を示す特性図である。 本発明のさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。 図１５の実施形態のアイソレータにおける印加磁場と固有インダクタンスとの関係を示す特性図である。 本発明のさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。 本発明のまたさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。 本発明のまたさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。 本発明のまたさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態として、集中定数型アイソレータにおける磁気回転子の部分を示す平面図である。

符号の説明

１０ 樹脂ケース
１１ 下部磁気ヨーク
１２ 樹脂シート
１３ 抵抗チップ
１４ キャパシタ基板
１５ 磁気回転子
１６ 押さえ部材
１７ 上部磁性体
１８ 永久磁石
１９ カバー部材
２０、１３０、１５０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０、２２０、２３０ 磁性体コア
２１、２２、２３、４１、４２、４３、１３１、１３２、１３３、１５１、１５２、１５３、１７１、１７２、１７３、１８１、１８２、１８３、１９１、１９２、１９３、２０１、２０２、２０３、２１１、２１２、２１３、２２１、２２２、２２３、２３１、２３２、２３３ ストリップ線
２４、１３４ 絶縁シート
２５、２６、２７、１５５、１５６、１５７、１７５、１７６、１７７、１８５、１８６、１８７、１９５、１９６、１９７、２０５、２０６、２０７、２１５、２１６、２１７、２２５、２２６、２２７、２３５、２３６、２３７ ポート
２８、１３８ グランド導体

Claims (7)

1. 互いに絶縁された状態で交差する３つの中心導体と、該３つの中心導体に近接して設けられた磁性体と、前記３つの中心導体の一端に共通に接続されたグランド導体とを備えた非可逆回路素子であって、同相励振の見かけ上のインダクタが得られるように前記３つの中心導体を非対称に構成すると共に前記グランド導体と接地との間に同相励振の固有値を調整するキャパシタを設け、前記インダクタ及び前記キャパシタにより同相励振のみに作用する直列共振回路を構成したことを特徴とする非可逆回路素子。
2. 前記３つの中心導体のうちの少なくとも２つの中心導体の実効的な長さが互いに異なってい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３つの中心導体によって構成される３組の交差部のうちの少なくとも２組の交差部の実質的な交差角度が互いに異なっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の非可逆回路素子。
4. 前記３つの中心導体のうちの少なくとも２つの中心導体の実効的な横幅が互いに異なっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。
5. 前記３つの中心導体が、前記磁性体上に折り重ねて配置したストリップ線であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。
6. 前記３つの中心導体のうちの少なくとも１つの中心導体が、２本の前記ストリップ線からなることを特徴とする請求項５に記載の非可逆回路素子。
7. 前記３つの中心導体のうちの少なくとも１つの中心導体が、１本の前記ストリップ線からなることを特徴とする請求項５に記載の非可逆回路素子。
   

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