JP2010141658A - 非可逆回路素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトと、該フェライトに互いに電気的に絶縁状態で交差して配置された複数の中心電極と、コンデンサC1,C2,Cs1,Cs2含む整合用回路素子と、動作の基本波帯の信号を通過させずに高調波帯の信号を逆相にして通過させるLC共振回路40と、からなる非可逆回路素子。回路基板はインダクタ形成層とコンデンサ形成層とを含み、LC共振回路40のインダクタL3はインダクタ形成層の一主面に電極線路として形成され、並列コンデンサL3Cは該電極線路とインダクタ形成層の他の主面に形成された電極との間に形成されている。インダクタ形成層の誘電率がコンデンサ形成層の誘電率よりも小さい、または、インダクタ形成層の厚みがコンデンサ形成層の厚みよりも大きい。
【選択図】図3
Description
永久磁石と、
前記永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトと、
前記フェライトに互いに電気的に絶縁状態で交差して配置された複数の中心電極と、
コンデンサを含む整合用回路素子と、
動作の基本波帯の信号を通過させずに高調波帯の信号を逆相にして通過させるLC共振回路と、
前記整合用回路素子の少なくとも一部及び前記LC共振回路のインダクタと並列コンデンサとを内蔵した積層回路基板と、
を備え、
前記積層回路基板はインダクタ形成層とコンデンサ形成層とを含み、
前記LC共振回路のインダクタは前記インダクタ形成層の一主面に電極線路として形成され、前記LC共振回路の並列コンデンサは該電極線路とインダクタ形成層の他主面に形成された電極との間に形成されており、
前記インダクタ形成層の誘電率が前記コンデンサ形成層の誘電率よりも小さいこと、
を特徴とする。
本発明に係る非可逆回路素子の一実施例である2ポート型アイソレータの分解斜視図を図1に示す。この2ポート型アイソレータは、集中定数型アイソレータであり、概略、回路基板20と、フェライト32と一対の永久磁石41とからなるフェライト・磁石素子30と、平板状ヨーク10とで構成されている。
ここで、前記アイソレータの一回路例を図3の等価回路を参照して説明する。外部接続用入力端子電極INは整合用コンデンサCs1を介して入力ポートA(入力端子電極25)に接続され、該入力ポートAは整合用コンデンサC1と終端抵抗Rとに接続されるとともに、第1中心電極35の一端(電極35a)が接続されている。第1中心電極35の他端及び第2中心電極36の一端(電極35c)は、出力ポートB(出力端子電極26)に接続されるとともに、終端抵抗R及びコンデンサC1,C2に接続され、かつ、コンデンサCs2を介して外部接続用出力端子電極OUTに接続されている。第2中心電極36の他端(電極36l)及びコンデンサC2はグランドポートC(グランド端子電極27)に接続され、かつ、外部接続用グランド端子電極GNDに接続されている。
以上の構成からなる2ポート型アイソレータにおいては、第1中心電極35の一端が入力ポートAに接続され他端が出力ポートBに接続され、第2中心電極36の一端が出力ポートBに接続され他端がグランドポートCに接続されているため、広帯域で挿入損失の小さな2ポート型の集中定数型アイソレータとすることができる。さらに、動作時において、第2中心電極36に大きな高周波電流が流れ、第1中心電極35にはほとんど高周波電流が流れない。
前記LC共振回路40は、移送器とフィルタの機能を有するトラップ回路であり、動作の基本波帯の信号を通過させずに高調波帯の信号を逆相にして通過させる。LC共振回路40を通過した不要波は出力側においてアイソレータを通過した不要波とは逆相となり、互いに打ち消し合うことで不要波(高調波)が減衰する。
ここで、回路基板20の多層構造について図4を参照して説明する。回路基板は誘電体シート51〜55を積層したもので、上から1枚目のシート51上には端子電極25,26,27とビアホール導体71a,71b,71cが形成されている。2枚目のシート52上にはコンデンサ電極61,62,63とビアホール導体72a,72bが形成されている。3枚目のシート53上にはコンデンサ電極64,65とビアホール導体73aが形成されている。4枚目のシート54上にはコンデンサ電極66,67,68とビアホール導体74a,74b,74cが形成されている。5枚目のシート55上には電極線路69とビアホール導体75a,75b,75cが形成されている。5枚目のシート55の裏面には端子電極IN,OUT,GNDが形成されている。
ところで、LC共振回路40を構成するインダクタL3(電極線路69)の特性インピーダンスL3Z0は、インダクタL3の単位長さ当たりのインダクタンス値L3Laと、インダクタL3(電極線路69)とグランド端子電極GNDとの間に形成される単位長さ当たりのコンデンサの容量値L3Caとで決まり、L3Z0=√(L3La/L3Ca)で表される。インダクタ形成層(シート55)の誘電率が小さいか、及び/または、インダクタ形成層(シート55)の厚みが大きいと、容量値L3Caが小さくなり、特性インピーダンスL3Z0が大きくなる。ここで、インダクタL3(電極線路69)のインダクタンス値をL3Lとし、電気長をL3Eとし、リアクタンス値をL3X(=ω(角周波数)×L3L)とすると、L3X(=ω(角周波数)×L3L)=L3Z0×tan(L3E)と表されるので、インダクタンス値L3Lが大きくなる。これにより、LC共振回路40を通過する高調波の信号の帯域幅が広がり、高調波の減衰帯域が広がるので、優れた高調波減衰特性が得られる。
回路基板20の厚み及び誘電率は、図5に示すような種々の形態を採用できる。図5(A)は、各シート51〜55の厚みを同一にし、インダクタ形成層の誘電率をコンデンサ形成層の誘電率よりも小さくしたもので、コンデンサ形成層の厚みt1とインダクタ形成層の厚みt2は、t1>t2の関係にある。例えば、コンデンサ形成層の誘電率εr1は8、インダクタ形成層の誘電率εr2は5であり、コンデンサ形成層の厚みは100μm、インダクタ形成層の厚みは25μmである。
次に、前記2ポート型アイソレータにおいてLC共振回路40を付加したことによる高調波減衰特性について図6、図7及び図8を参照して説明する。
なお、本発明に係る非可逆回路素子は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
30…フェライト・磁石素子
32…フェライト
35…第1中心電極
36…第2中心電極
40…LC共振回路
41…永久磁石
IN…外部接続用入力端子電極
OUT…外部接続用出力端子電極
GND…外部接続用グランド端子電極
C1、C2,Cs1,Cs2…整合用コンデンサ
R…終端抵抗
L3…インダクタ
L3C…並列コンデンサ
Claims (7)
- 永久磁石と、
前記永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトと、
前記フェライトに互いに電気的に絶縁状態で交差して配置された複数の中心電極と、
コンデンサを含む整合用回路用素子と、
動作の基本波帯の信号を通過させずに高調波帯の信号を逆相にして通過させるLC共振回路と、
前記整合用回路素子の少なくとも一部及び前記LC共振回路のインダクタと並列コンデンサとを内蔵した積層回路基板と、
を備え、
前記積層回路基板はインダクタ形成層とコンデンサ形成層とを含み、
前記LC共振回路のインダクタは前記インダクタ形成層の一主面に電極線路として形成され、前記LC共振回路の並列コンデンサは該電極線路とインダクタ形成層の他主面に形成された電極との間に形成されており、
前記インダクタ形成層の誘電率が前記コンデンサ形成層の誘電率よりも小さいこと、
を特徴とする非可逆回路素子。 - 前記インダクタ形成層の厚みが前記コンデンサ形成層の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の非可逆回路素子。
- 永久磁石と、
前記永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトと、
前記フェライトに互いに電気的に絶縁状態で交差して配置された複数の中心電極と、
コンデンサを含む整合用回路用素子と、
動作の基本波帯の信号を通過させずに高調波帯の信号を逆相にして通過させるLC共振回路と、
前記整合用回路素子の少なくとも一部及び前記LC共振回路のインダクタと並列コンデンサとを内蔵した積層回路基板と、
を備え、
前記積層回路基板はインダクタ形成層とコンデンサ形成層とを含み、
前記LC共振回路のインダクタは前記インダクタ形成層の一主面に電極線路として形成され、前記LC共振回路の並列コンデンサは該電極線路とインダクタ形成層の他主面に形成された電極との間に形成されており、
前記インダクタ形成層の厚みが前記コンデンサ形成層の厚みよりも大きいこと、
を特徴とする非可逆回路素子。 - 前記インダクタ形成層は前記積層回路基板の実装面側に積層されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の非可逆回路素子。
- 前記インダクタ形成層の他主面に形成されたコンデンサ電極は外部接続用端子電極であることを特徴とする請求項4に記載の非可逆回路素子。
- 前記外部接続用端子電極はグランド端子電極であることを特徴とする請求項5に記載の非可逆回路素子。
- 前記フェライトの対向する主面を一対の永久磁石で挟着してフェライト・磁石素子を形成し、このフェライト・磁石素子を前記積層回路基板上にフェライトの主面が積層回路基板の表面に対して垂直に位置するように実装したこと、を特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の非可逆回路素子。
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