JP2013172326A - 非可逆回路装置、及び、通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の非可逆回路素子を備える構成において、平面占有面積縮小化、組み立ての容易化、及び、非可逆回路素子間の磁気的分離を図り、個別的特性調整を可能にした非可逆回路装置、及び、これを用いた通信装置を提供すること。
【解決手段】ケース１に設けられた第１収納空間１０１及び第２収納空間１０２は、外壁部１０４によって包囲され、仕切り部１０３によって互いに上下に区画されている。第１収納空間１０１は、仕切り部１０３の上方に位置し、仕切り部１０３と向き合う上方が開放している。第２収納空間１０２は、仕切り部１０３の下方に位置し、仕切り部１０３と向き合う下方が開放されている。第１非可逆回路素子３は、第１収納空間１０１に収納されており、第２非可逆回路素子５は第２収納空間１０２に収納されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子を含む非可逆回路装置、及び、これを用いた通信装置に関する。

アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子は、携帯電話、無線機等の移動体通信装置や、その基地局等に用いられており、その一般的な構造は、例えば、特許文献１に記載されているように、ヨークとして機能する金属ケースの内部に、永久磁石、及び、磁気回転子を含む組立体を収容して構成される。

近年、この種の非可逆回路素子では、移動体通信装置における形状の小型化とともに、アイソレーション性能の向上が強く望まれている。アイソレーション性能の向上は、別々の非可逆回路素子を主基板上で接続することによって実現を図ることもできるが、装置の小型化のため、複数の非可逆回路素子を実装する面積を確保することが難しく、また、非可逆回路素子同士の十分なインピーダンス整合を実現することが難しいという問題があった。

そこで、特許文献２に開示されているように、中央導体が互いに接続されたアイソレータと、サーキュレータとを、単一の導体基板に実装した小型の非可逆回路装置が、よく用いられる。

しかしながら、アイソレータとサーキュレータを単一の導体基板に平面状に実装するので、占有平面積が大きくなり、小型化の要請から、占有平面積が制限されている場合には対応することができない。

また、アイソレータとサーキュレータは、同一の構成を有しているものの、製造時のばらつきがあるために、装置全体のインピーダンス特性を微調整する必要がある。この装置の場合、微調整にあたって、上記の誘電体や平板部を切削して調整を行う方法しか取り得ないため、大変な労力を要し、生産効率の低下要因となっていた。

特開２００７−２８８７０１号公報 特開２００７−０８１５０２号公報

本発明の課題は、複数の非可逆回路素子を備える構成において、平面占有面積の小さな非可逆回路装置、及び、これを用いた通信装置を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、複数の非可逆回路素子を備える構成において、組み立ての容易な非可逆回路装置、及び、これを用いた通信装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、複数備えられる非可逆回路素子間を磁気的に分離し、個別的な特性調整を可能にした非可逆回路装置、及び、これを用いた通信装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る非可逆回路装置は、ケースと、第１非可逆回路素子と、第２非可逆回路素子とを含む。前記ケースは、磁性体でなり、外壁部と、仕切り部とを含み、内側に第１収納空間及び第２収納空間を有している。前記第１収納空間及び第２収納空間は、前記外壁部によって包囲され、前記仕切り部によって互いに上下に区画されている。前記第１収納空間は、前記仕切り部の上方に位置し、前記仕切り部と向き合う上方が開放されており、前記第２収納空間は、前記仕切り部の下方に位置し、前記仕切り部と向き合う下方が開放されている。前記第１非可逆回路素子は、前記第１収納空間に収納されており、前記第２非可逆回路素子は、前記第２収納空間に収納されている。なお、本発明において、「上」、「下」とは、単に、方向を示す用語として用いる。例えば、一方向を「上」もしくは「上方向」とした場合、その逆の他方向は、「下」もしくは「下方向」となる。

上述したように、本発明に係る非可逆回路装置において、ケースは、内側に第１収納空間と、第２収納空間とを含み、第１収納空間及び第２収納空間は、外壁部によって包囲され、仕切り部によって互いに上下に区画されており、第１非可逆回路素子は第１収納空間に収納されており、第２非可逆回路素子は第２収納空間に収納されているから、第１非可逆回路素子及び第２非可逆回路素子を、ケースの内部で縦積みする構造となる。このため、２つの非可逆回路素子を平面配置する従来技術と対比して、平面占有面積の小さな非可逆回路装置が得られる。

また、第１収納空間及び第２収納空間は、外壁部によって包囲され、仕切り部によって上下に区画されていて、仕切り部の上方に位置する第１収納空間は、仕切り部と向き合う上方が開放されており、仕切り部の下方に位置する第２収納空間は、仕切り部と向き合う下方が開放されているから、上方開放部をとおして、第１収納空間に第１非可逆回路素子を挿入し、第１非可逆回路素子を仕切り部によって支持するとともに、下方開放部を通して第２収納空間に第２非可逆回路素子を挿入し、第２非可逆回路素子を仕切り部によって支持することができる。このため、ケースに対する第１非可逆回路素子及び第２非可逆回路素子の組み立てが容易になり、組み立て効率が向上する。

更に、ケースは、磁性体でなり、外壁部と、仕切り部とを含んでおり、第１収納空間及び第２収納空間は、外壁部によって包囲され、仕切り部によって上下に区画されているから、仕切り部を境界にして、ケースの上方に、仕切り部及び外壁部の上半部を通る第１非可逆回路素子の第１磁路が形成され、下方に、仕切り部及び外壁部の下半部を通る第２非可逆回路素子の第２磁路が形成される。第１磁路及び第２磁路は、仕切り部を共通にするが、全体としては、仕切り部を境にして、実質的に上下に分離されるのである。このため、第１非可逆回路素子及び第２非可逆回路素子の間において、相互的な磁気的影響が緩和されるから、第１非可逆回路素子及び第２非可逆回路素子のうちの何れかに加えられた特性調整によって、他方が影響を受けるのを極力抑えることができる。

しかも、第１収納空間は、仕切り部と向き合う上方が開放されており、第２収納空間は、仕切り部と向き合う下方が開放されているから、特性調整に当たり、第１非可逆回路素子及び第２非可逆回路素子に対して、上方開放部及び下方開放部を通して、特性を調整するための操作を加えることができる。このため、第１非可逆回路素子及び第２非可逆回路素子を縦積みしながらも、それらの特性を個別的に調整することができるという効果を奏する。

前記第１非可逆回路素子及び前記第２非可逆回路素子は、具体的には、永久磁石、及び、磁気回転子を積層したものでなる。この場合、前記ケースは、好ましくは、前記上方開放部に結合される可動の上部蓋部材と、前記下方開放部に結合される可動の下蓋部材とを有する構造とする。前記上部蓋部材は、前記第１非可逆回路素子を積層方向に押圧し、前記下蓋部材は、前記第２非可逆回路素子を積層方向に押圧する。この構造によれば、上部蓋部材を可変調整することにより、第１非可逆回路素子に対する押圧力を変え、磁気回路定数等を調整し、第１非可逆回路素子の特性を調整することができる。同様に、下蓋部材を可変調整することにより、第２非可逆回路素子に対する押圧力を変え、磁気回路定数等を調整し、第２非可逆回路素子の特性を調整することができる。

好ましくは、前記上部蓋部材及び前記下蓋部材は、外面が前記ケースの端面よりは外に出ないようにする。この構成によれば、実質的にケース外寸法によって支配された形状を有する非可逆回路装置が得られる。

前記上部蓋部材及び前記下蓋部材のそれぞれは、リング状の外枠体と、その内部に嵌めこまれる可動体とを含むことが好ましい。この構造によれば、前記外枠体により、前記第１非可逆回路素子又は前記第２非可逆回路素子を押圧固定するとともに、可動体を調整することにより、第１非可逆回路素子又は第２非可逆回路素子に対する磁気回路を調整することができるので、第１非可逆回路素子又は第２非可逆回路素子の特性調整が容易になる。

本発明に係る非可逆回路装置は、送信部または受信部とを組み合わせて、通信装置を構成するために用いられる。この通信装置は、上述した非可逆回路装置の有する利点を全て享有する。

以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）複数の非可逆回路素子を備える構成において、平面占有面積の小さな非可逆回路装置、及び、これを用いた通信装置を提供することができる。
（ｂ）複数の非可逆回路素子を備える構成において、組み立ての容易な非可逆回路装置、及び、これを用いた通信装置を提供することができる。
（ｃ）複数備えられる非可逆回路素子間を磁気的に分離し、個別的な特性調整を可能にした非可逆回路装置、及び、これを用いた通信装置を提供することができる。

本発明に係る非可逆回路装置の分解斜視図である。 本発明に係る非可逆回路装置の外観斜視図である。 本発明に係る非可逆回路装置を底面側からみた斜視図である。 図１〜図３に示した非可逆回路装置の断面図である。 本発明に係る非可逆回路装置の別の実施の形態を示す図である。 本発明に係る非可逆回路装置を用いた通信装置のブロック図である。

図１〜図４に図示された非可逆回路装置は、ケース１と、第１非可逆回路素子３と、第２非可逆回路素子５とを含む。ケース１は、鉄等の磁性体でなり、外壁部１０４と、仕切り部１０３とを含み、内側に第１収納空間１０１及び第２収納空間１０２を有している。

第１収納空間１０１及び第２収納空間１０２は、外壁部１０４によって包囲され、仕切り部１０３によって互いに上下に区画されている。第１収納空間１０１は、仕切り部１０３の上方に位置し、仕切り部１０３と向き合う上方が開放されている。第２収納空間１０２は、仕切り部１０３の下方に位置し、仕切り部１０３と向き合う下方が開放されている。外壁部１０４には、第１非可逆回路素子３及び第２非可逆回路素子５の中心導体を引き出すためのスリット１０５が設けられている。実施例において、上方及び下方とは、図１〜図４の配置からみた位置関係である。

第１非可逆回路素子３は、第１収納空間１０１に収納されており、第２非可逆回路素子５は、第２収納空間１０２に収納されている。第１非可逆回路素子３及び第２非可逆回路素子５は、同じような構造となっている。

まず、第１非可逆回路素子３は、第１収納空間１０１内において、仕切り部１０３の上に、第１永久磁石３５、第１磁気回転子３３、及び、上部蓋部材３１を順次に積層したものである。

第１磁気回転子３３は、仕切り部１０３の一面に配置された第１永久磁石３５の上に、第１下部磁極板３３１、第１下部フェライト板３３２、第１中心導体３３３、第１上部フェライト板３３４及び第１上部磁極板３３５を順次に重ねたものである。第１永久磁石３５は、第１磁気回転子３３に直流磁界を印加する。この直流磁界によって、上部蓋部材３１及びケース１を巡る閉ループφ１（図４参照）の磁気回路が形成される。第１上部磁極板３３５と第１下部磁極板３３１は、厚さ０．１〜０．３（ｍｍ）程度の導体板であり、例えば、鉄とニッケルとの合金、または、銅、鉄等からなる。

第１下部フェライト板３３２及び第１上部フェライト板３３４は、イットリウム／鉄／ガーネット（ＹＩＧ）等の軟磁性材料からなる円板状フェライト部３４１、３４３と、その外周に設けられた円環板状の誘電体部３４２、３４４を有している。もっとも、フェライト板の形状は、これに限定されず、角板等であってもよい。

第１中心導体３３３は、好ましくは、厚さが０．０５〜０．３ｍｍ程度の銅板を加工した導体板あって、外周に第１〜第３の端子を突設した周知の形状、構造となっている。第１中心導体３３３は、第１下部フェライト板３３２と、第１上部フェライト板３３４とにより挟持されている。

上部蓋部材３１は、第１磁気回転子３３を積層方向に押圧する。その具体的構造として、図示の上部蓋部材３１は、リング状の第１外枠体３１１と、その内部に嵌めこまれる第１可動体３１２とを含んでいる。第１外枠体３１１は、ケース１の内周面に、例えば、ネジ、凹凸の嵌めあい等によって結合されている。第１可動体３１２は、第１外枠体３１１の面内に設けられた貫通孔内に、前進または後退できるように、例えば、ネジなどによって結合されている。第１外枠体３１１は、第１磁気回転子３３の第１上部磁極板３３５を押圧し、固定する。第１可動体３１２は、その位置を可変することにより、第１磁気回転子３３の磁気回路定数を調整する。上部蓋部材３１は、外面がケース１の端面よりは外に出ないようにしてある。

次に、第２非可逆回路素子５は、第２収納空間１０２内において、仕切り部１０３の下に、第２永久磁石５５、第２磁気回転子５３、及び、下部蓋部材５１を順次に積層したものである。第２磁気回転子５３は、仕切り部１０３の下面に配置された第２永久磁石５５の下に、第２上部磁極板５３１、第２上部フェライト板５３２、第２中心導体５３３、第２下部フェライト板５３４及び第２下部磁極板５３５を順次に重ねたものである。第２下部フェライト板５３４及び第２上部フェライト板５３２は、イットリウム／鉄／ガーネット（ＹＩＧ）等の軟磁性材料からなる円板状フェライト部５４１、５４３と、その外周に設けられた円環板状の誘電体部５４２、５４４を有している。上述した各構成部分の詳細は、第１非可逆回路素子３のそれと同じであるので、重複説明は省略する。

下部蓋部材５１は、第２磁気回転子５３を積層方向に押圧する。その具体的構造として、図示の下部蓋部材５１は、リング状の第２外枠体５１１と、その内部に嵌めこまれる第２可動体５１２とを含んでいる。第２外枠体５１１は、ケース１の内周面に、例えば、ネジ又は凹凸の嵌めあい等によって結合されている。第２可動体５１２は、第２外枠体５１１の面内に設けられた貫通孔内に、前進または後退できるように、例えば、ネジなどによって結合されている。第２外枠体５１１は、第２磁気回転子５３の第２上部磁極板５３１を押圧し、固定する。第２可動体５１２は、その位置を可変することにより、第２磁気回転子５３の磁気回路定数を調整する。下部蓋部材５１は、外面が、ケース１の端面よりは外に出ないようにしてある。

ケース１は、第１非可逆回路素子３及び第２非可逆回路素子５を組み込んだ状態で、回路基板７に取り付けることができる。この場合、ケース１の第２収納部１０２と重なる位置において、回路基板７の基体７１に、孔７２を設けておくことが好ましい。

上述したように、図１〜図４に図示された非可逆回路装置において、ケース１は、内側に第１収納空間１０１と、第２収納空間１０２とを含み、第１収納空間１０１及び第２収納空間１０２は、外壁部１０４によって包囲され、仕切り部１０３によって互いに上下に区画されており、第１非可逆回路素子３は第１収納空間１０１に収納されており、第２非可逆回路素子５は第２収納空間１０２に収納されているから、第１非可逆回路素子３及び第２非可逆回路素子５を、ケース１の内部で縦積みする構造となる。このため、２つの非可逆回路素子３、５を平面配置する従来技術と対比して、平面占有面積の小さな非可逆回路装置が得られる。

また、第１収納空間１０１及び第２収納空間１０２は、外壁部１０４によって包囲され、仕切り部１０３によって上下に区画されていて、仕切り部１０３の上方に位置する第１収納空間１０１は、仕切り部１０３と向き合う上方が開放しており、仕切り部１０３の下方に位置する第２収納空間１０２は、仕切り部１０３と向き合う下方が開放しているから、図１の図示から明らかなように、上方開放部をとおして、第１収納空間１０１の内部に第１非可逆回路素子３を、矢印Ｆ１で示すように挿入し、第１非可逆回路素子３を仕切り部１０３によって支持するとともに、下方の開放部を通して第２収納空間１０２に第２非可逆回路素子５を、矢印Ｆ２で示すように挿入し、第２非可逆回路素子５を仕切り部１０３によって支持することができる。このため、ケース１に対する第１非可逆回路素子３及び第２非可逆回路素子５の組み込が容易になり、組み立て効率が向上する。

更に、ケース１は、磁性体でなり、外壁部１０４と、仕切り部１０３とを含んでおり、第１収納空間１０１及び第２収納空間１０２は、外壁部１０４によって包囲され、仕切り部１０３によって上下に区画されているから、仕切り部１０３を境界にして、ケース１の上方に、仕切り部１０３及び外壁部１０４の上半部を通る第１非可逆回路素子３の第１磁路φ１が形成され、下方に、仕切り部１０３及び外壁部１０４の下半部を通る第２非可逆回路素子５の第２磁路φ２（図４参照）が形成される。第１磁路φ１及び第２磁路φ２は、仕切り部１０３を共通にするが、全体としては、仕切り部１０３を境にして、実質的に上下に分離される。このため、第１非可逆回路素子３及び第２非可逆回路素子５が、磁気的に分離されることになるから、第１非可逆回路素子３及び第２非可逆回路素子５のうちの何れかに加えられた特性調整によって、他方が影響を受けるのを極力抑えることができる。

しかも、第１収納空間１０１は、仕切り部１０３と向き合う上方が開放されており、第２収納空間１０２は、仕切り部１０３と向き合う下方が開放されているから、特性調整に当たり、第１非可逆回路素子３及び第２非可逆回路素子５に対して、上方開放部及び下方開放部を通して、特性を調整するための操作を加えることができる。このため、第１非可逆回路素子３及び第２非可逆回路素子５を縦積みしながらも、それらの特性を個別的に調整することが可能になる。

第１非可逆回路素子３は、第１永久磁石３５、及び、第１磁気回転子３３を積層したものでなり、上方開放部に可動の上部蓋部材３１が結合されている。上部蓋部材３１は、第１非可逆回路素子３を積層方向に押圧する。この構造によれば、上部蓋部材３１を可変調整することにより、第１非可逆回路素子３に対する押圧力を変え、磁気回路定数等を調整し、第１非可逆回路素子３の特性を調整することができる。

同様に、第２非可逆回路素子５は、第２永久磁石５５、及び、第２磁気回転子５３を積層したものでなり、下方開放部に可動の下部蓋部材５１が結合されている。したがって、下部蓋部材５１を可変調整することにより、第２非可逆回路素子５に対する押圧力を変え、磁気回路定数等を調整し、第２非可逆回路素子５の特性を調整することができる。

上部蓋部材３１及び下部蓋部材５１は、外面がケース１の端面よりは外に出ないようにする。この構成によれば、実質的にケース１外寸法によって支配された形状を有する非可逆回路装置が得られる。

上部蓋部材３１は、リング状の第１外枠体３１１と、その内部に嵌めこまれる第１可動体３１２とを含んでいる。この構造によれば、第１外枠体３１１により、第１非可逆回路素子３の第１磁気回転子３３を押圧固定することができるほか、第１可動体３１２を調整することにより、第１非可逆回路素子３に対する磁気回路を調整することができるので、第１非可逆回路素子３の特性調整が容易になる。

同様に、下部蓋部材５１は、リング状の第２外枠体５１１と、その内部に嵌めこまれる第２可動体５１２とを有している。この構造によれば、第２外枠体５１１により、第２非可逆回路素子５の第１磁気回転子５３を押圧固定することができるほか、第２可動体５１２を調整することにより、第２非可逆回路素子５に対する磁気回路を調整することができるので、第２非可逆回路素子５の特性調整が容易になる。

第１非可逆回路素子３及び第２非可逆回路素子５を組み込んだ状態で、ケース１を回路基板７に取り付けるあたり、ケース１の第２収納部１０２と重なる位置において、回路基板７の基体７１に、孔７２を設けておくと、ケース１を回路基板７に取り付けた後も、孔７２を通して、第２非可逆回路素子５の特性調整を行うことができる。また、回路基板７にケース１を取り付けた後に、ケース１の内部に第２非可逆回路素子５を組み込むこともできる。なお、図１及び図２の参照符号Ｒ０は、アイソレータとして用いる場合の終端抵抗器を示している。

図５は、本発明に係る非可逆回路装置の別の実施の形態を示す図である。図において、図１〜図４に現れた構成部分と対応する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。この実施の形態では、上部蓋部材３１の第１外枠体３１１の内部に嵌めこまれる第１可動体３１２の位置を調整することにより、第１非可逆回路素子３の第１磁気回転子３３を押圧するとともに、第１非可逆回路素子３に対する磁気回路を調整するようになっている。同様に、下部蓋部材５１の第２外枠体５１１の内部に嵌めこまれる第２可動体５１２の位置を調整することにより、第２非可逆回路素子５の第１磁気回転子５３を押圧するとともに、第２非可逆回路素子５に対する磁気回路を調整するようになっている。

図６は本発明に係る非可逆回路装置を用いた通信装置のブロック図である。この通信装置は、例えば、移動通信システムにおける基地局に備えられるものであって、受信部９と、送信部８とを含み、両者は、送受信用アンテナ８０に接続されている。受信部９は、受信用増幅回路９２と、受信された信号を処理する受信回路９１とを含んでいる。送信部８は、音声信号、映像信号などを生成する送信回路８１と、電力増幅回路８２とを含んでいる。上述した通信装置において、アンテナ８０から受信部９及び送信部８に到る回路や、電力増幅回路８２の出力段に、本発明に係る非可逆回路装置８３、８４が用いられる。非可逆回路装置８３はサーキュレータとして機能し、非可逆回路装置８４は終端抵抗器Ｒ０を有するアイソレータとして機能する。

本発明に係る通信装置によると、上述した非可逆回路装置を含むので、既に述べた内容と同様の作用効果が得られる。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは、自明である。

１ ケース
１０１ 第１収納空間
１０２ 第２収納空間
１０３ 仕切り部
１０４ 外壁部
３ 第１非可逆回路素子
５ 第２非可逆回路素子

Claims (5)

1. ケースと、第１非可逆回路素子と、第２非可逆回路素子とを含む非可逆回路装置であって、
   前記ケースは、磁性体でなり、外壁部と、仕切り部とを含み、内側に第１収納空間及び第２収納空間を有しており、
   前記第１収納空間及び第２収納空間は、前記外壁部によって包囲され、前記仕切り部によって互いに上下に区画されており、
   前記第１収納空間は、前記仕切り部の上方に位置し、前記仕切り部と向き合う上方が開放されており、
   前記第２収納空間は、前記仕切り部の下方に位置し、前記仕切り部と向き合う下方が開放されており、
   前記第１非可逆回路素子は、前記第１収納空間に収納されており、
   前記第２非可逆回路素子は、前記第２収納空間に収納されている、
   非可逆回路装置。
2. 請求項１に記載された非可逆回路装置であって、
   前記第１非可逆回路素子は、第１永久磁石、及び、第１磁気回転子を、前記仕切り部の上側に積層したものでなり、
   前記第２非可逆回路素子は、第２永久磁石、及び、第２磁気回転子を、前記仕切り部の下側に積層したものでなり、
   前記ケースは、前記上方開放部に結合される可動の上部蓋部材と、前記下方開放部に結合される可動の下蓋部材とを有しており、
   前記上部蓋部材は、前記第１磁気回転子を積層方向に押圧し、
   前記下蓋部材は、前記第２磁気回転子を積層方向に押圧する、
   非可逆回路装置。
3. 請求項２に記載された非可逆回路装置であって、前記上部蓋部材及び前記下蓋部材は、外面が前記ケースの端面よりは外に出ない、非可逆回路装置。
4. 請求項２又は３に記載された非可逆回路装置であって、前記上部蓋部材及び前記下蓋部材のそれぞれは、リング状の外枠体と、その内部に嵌めこまれる可動体とを含み、
   前記可動体は、前記第１非可逆回路素子又は前記第２非可逆回路素子を押圧し、その磁気回路を調整する、
   非可逆回路装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載された非可逆回路装置と、送信部または受信部とを含む通信装置であって、
   前記非可逆回路装置は、前記送信部または前記受信部と電気的に組み合わされている、
   通信装置。

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