JP2606963Y2 - 集中定数形サーキュレータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、増幅器や発振器、送受
信機など、マイクロ波通信機器に使用される集中定数形
サーキュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】増幅器や発振器などのマイクロ波通信機
器に使用されるサーキュレータは、その回路定数的な分
類から集中定数形と分布定数形に分けられる。

【０００３】集中定数形は小型化が可能であることか
ら、ＶＨＦ帯から２ＧＨｚ帯までの比較的低い周波数に
おいて多用されている。

【０００４】また、３端子サーキュレータは、その１つ
の端子を整合終端することによってアイソレータとして
も利用される。

【０００５】ここで、従来の３端子集中定数形サーキュ
レータについて、図４の分解図を参照して説明する。

【０００６】４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、それぞれ複数
例えば２本の分岐を持つ網状中心導体（以下、単に中心
導体という）である。

【０００７】この３個の中心導体４１ａ、４１ｂ、４１
ｃは、互いに略１２０度の角度で、同一平面で交差して
いる。また、中心導体４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、互い
の線路間が絶縁され、そして、中心導体４１ａ、４１
ｂ、４１ｃを挟んで２組のフェライト４２ａ、４２ｂお
よび接地導体４３ａ、４３ｂが配置される。

【０００８】また、フェライト４２ａ、４２ｂを磁化す
る磁石が、接地導体４３ａ、４３ｂの外側に配置される
が、図では省略されている。

【０００９】また、中心導体４１ａ、４１ｂ、４１ｃに
接続されるコンデンサ４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、その
使用周波数において、フェライトによる集中定数的なイ
ンダクタンスと同調を行うためのもので、中心導体４１
ａ、４１ｂ、４１ｃに並列または直列に接続される。図
４の例では並列に接続されている。

【００１０】また、中心導体４１ａ、４１ｂ、４１ｃの
他端は例えば接地される。

【００１１】上記した構成の集中定数形サーキュレータ
では、３組の中心導体を互いに絶縁する方法として、例
えば次の３つの方法がある。即ち、１）図５（ａ）のよ
うに１枚の薄い誘電体基板５０の両面に銅張りを行い、
その表面の銅張りを選択エッチングして分岐を持つ中心
導体５１ａ、５１ｂ、５１ｃを形成する。そして、図５
（ａ）の線Ａ−Ｂで断面した図５（ｂ）のように、各中
心導体５１ａ、５１ｂ、５１ｃが交差する部分に、スル
ーホール５２を形成し、基板５０の裏面を利用して他の
中心導体の分岐に接触しないように自己の分岐を連結す
る方法。

【００１２】２）図６の断面図のように中心導体６１
ａ、６１ｂ、６１ｃをヘアピン状に編み、互いの中心導
体間にテフロン（登録商標）シートなどの絶縁シート６
２ａ、６２ｂ、６２ｃを挟み込む方法。なお、図で６３
ａ、６３ｂはフェライト、６４ａ、６４ｂは接地導体で
ある。

【００１３】３）図７のように互いの中心導体７１ａ、
７１ｂ、７１ｃが交差部分で接触しないように、例えば
エッチング技術でフェライト７２ｂの表面にブリッジな
どの絶縁交差部７３ａ、７３ｂを形成する方法。なお、
図で７４ｂは接地導体である。

【００１４】また、上記の方法以外に、図８に示すよう
に、複数に分岐している３組の中心導体８１ａ、８１
ｂ、８１ｃを１２０度に交差させて上下方向に配置し、
互いの中心導体８１ａ、８１ｂ、８１ｃ間に絶縁シート
８２ａ、８２ｂを挟む方法もある。

【００１５】なお、８３ａ、８３ｂはフェライト、８４
ａ、８４ｂは接地導体である。

【００１６】図８の構造は特に高電力で動作させる集中
定数形サーキュレータによく用いられる。

【００１７】ところで、図５から図７に示した集中定数
形サーキュレータは、各端子から見た浮遊容量の値が対
称となるように、その構造を対称にしなければならな
い。したがって、その分構造が複雑になる。

【００１８】しかし、３組の中心導体に接続される同調
コンデンサ４４ａ、４４ｂ、４４ｃに同じ容量値のもの
が使用できる利点があり、比較的低電力で動作する集中
定数形サーキュレータに用いられる。

【００１９】図８に示す集中定数形サーキュレータは構
成や組立が簡単であるが、各端子から見た浮遊容量が対
称でなくなる。このため、各端子に接続する同調コンデ
ンサの容量値が端子ごとに異なってくる。

【００２０】なお、各同調コンデンサの容量値は、組立
の再現性が完全であれば一定の値に保つことはできる。

【００２１】

【考案が解決しようとする課題】ところで、フェライト
は比誘電率が比較的大きい（比誘電率は約１１〜１
６）。

【００２２】したがって、集中定数形サーキュレータを
構成した場合、フェライトと中心導体との間に空間が存
在するか、または、しないかで、各端子に生じる浮遊容
量に大きな差が生じる。

【００２３】このように各端子の浮遊容量に差がある
と、各端子に接続される同調コンデンサの容量値を、個
々のサーキュレータごとに調整しなければならない。

【００２４】また、中心導体間を絶縁する絶縁シ−トと
中心導体との間に生じる空間も各端子の浮遊容量に大き
な差を生じ、サーキュレータの各端子に接続される同調
コンデンサの容量値にばらつきを生む要因となる。

【００２５】上記の問題は、フェライトと接地導体との
間に空間がある場合も同様である。ところで、同調コン
デンサの容量値の調整は、多くの時間を費やし、安価な
サーキュレータの供給を困難にする。

【００２６】また、高電力で動作する場合、フェライト
と中心導体との間、あるいは、フェライトと接地導体と
の間に空間が存在すると、フェライトに生じる損失熱を
うまく逃がすことができない。

【００２７】このため、温度が上昇して特性が劣化した
り、また、中心導体や絶縁シート、フェライトを焼損す
ることにもなる。

【００２８】上記したように従来の集中定数形サーキュ
レータでは、フェライトと中心導体との間、あるいはフ
ェライトと接地導体との間、絶縁シ−トと中心導体との
間に不均一な空間ができやすく、各端子の浮遊容量にば
らつきが生じる。

【００２９】したがって、各端子に接続する同調コンデ
ンサの値を、個々のサーキュレータごとに調整しなけれ
ばならない。

【００３０】また、高電力で動作する場合、フェライト
に発生する損失熱が接地導体、あるいは中心導体を通じ
てケースや放熱体に伝わりにくく、サーキュレータの動
作電力の大きさに限界を生じる。特に、サーキュレータ
をアイソレータとして使用する場合など、反射電力が急
激に増加するとフェライトや絶縁物の破壊を招くことも
ある。

【００３１】本考案は、フェライトと中心導体との間、
あるいはフェライトと接地導体との間、絶縁物と中心導
体との間に生ずる空間をなくし、各端子に接続する同調
コンデンサの値を調整する作業を不要とし、また、フェ
ライトに発生する損失熱の放出や、組み立てを容易にし
た集中定数形サーキュレータを提供することを目的とす
る。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本考案は、それぞれが複
数の分岐を有し、かつ、互いに交差するように配置され
る上から順に第１ないし第３の網状中心導体と、この網
状中心導体間に挿入される上から順に第１および第２の
絶縁物と、前記網状中心導体および前記絶縁物を上下か
ら挟む第１および第２のフェライトと、このフェライト
の各外側に密着して配置される接地導体と、前記フェラ
イトに磁界を付与する磁石とからなる集中定数形サーキ
ュレータにおいて、前記網状中心導体はフェライト面の
領域外に延びる端子を持つ銅で構成され、また前記絶縁
物がセラミックで構成され、かつ前記網状中心導体、絶
縁物及びフェライトが、第１のフェライト、第１の網状
中心導体、第１の絶縁物、第２の網状中心導体、第２の
絶縁物、第３の網状中心導体、第２のフェライトの順に
重ねられ、これらが直接接合によって密着して形成され
ている。

【００３３】また、接地導体はフェライト面の領域外に
延びた銅で構成され、かつ各接地導体同士及び接地導体
とフェライトとの直接接合によって密着して形成されて
いる。

【００３４】

【作用】上記の構成によれば、網状中心導体や接地導体
は銅で構成され、中心導体や接地導体は、銅とフェライ
トとの直接接合によってフェライトに密着、形成され
る。

【００３５】また、中心導体間を絶縁する絶縁物はセラ
ミックで構成され、中心導体と絶縁物も直接接合によっ
て密着、形成される。

【００３６】

【００３７】また、銅とセラミック基板を適度の温度
（約１１００度Ｃ）と雰囲気中の適度の酸素量（数ｐｐ
ｍ）の条件下で直接接合させるダイレクト・ボンディン
グ・カッパ技術（以後ＤＢＣ技術と言う。）も採用され
る。

【００３８】そして、集中定数形サーキュレータを構成
するフェライトは酸化系セラミックであり、銅との直接
接合が可能である。

【００３９】本考案では、接地導体や中心導体の材質を
銅とし、また、絶縁物をセラミックとし、接地導体や中
心導体、フェライト、絶縁物との接合をＤＢＣ技術で行
っている。

【００４０】したがって、中心導体や接地導体とフェラ
イトとの間、または、中心導体と絶縁物との間に空間を
なくすことができる。

【００４１】このため、各端子から見た浮遊容量に大き
さのばらつきがなくなる。

【００４２】また、フェライトと接地導体間、すなわち
フェライトからケースや放熱部までの熱抵抗も小さくな
る。

【００４３】また、中心導体やフェライトなどを両側か
ら挟む接地導体同士もＤＢＣ技術で接続しているので、
集中定数形サーキュレータの組み立てを容易にできる。

【００４４】

【実施例】以下、本考案の実施例について、図１の概略
断面図を参照して説明する。１１ａ、１１ｂ、１１ｃは
銅からなる中心導体で、中心導体１１ａ、１１ｂ、１１
ｃはそれぞれ複数の分岐を有し、かつ、互いに交差して
上下方向に配置される。

【００４５】また、中心導体１１ａ、１１ｃの外側には
フェライト１２ａ、１２ｂが配置される。そして、フェ
ライト１２ａ、１２ｂの外側には接地導体１３ａ、１３
ｂが配置される。

【００４６】また、中心導体１１ａと中心導体１１ｂと
の間、および中心導体１１ｂと中心導体１１ｃとの間に
は、絶縁シート１４ａ、１４ｂが挟まれている。

【００４７】そして、接地導体１３ａ、１３ｂは銅で構
成され、また、絶縁シート１４ａ、１４ｂはセラミック
で構成され、中心導体１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび絶
縁シート１４ａ、１４ｂ、フェライト１２ａ、１２ｂ、
接地導体１３ａ、１３ｂは、ＤＢＣ技術で互いに固着さ
れる。

【００４８】なお、接地導体１３ａ、１３ｂや中心導体
１１ａ、１１ｂ、１１ｃの露出部分はメッキが可能で、
導電率の良い銀メッキを行うこともできる。

【００４９】ここで、接地導体１３ａ、１３ｂや中心導
体１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、絶縁シート１４ａ、１４ｂ
などを、ＤＢＣ技術を利用して互いに接合する手順につ
いて説明する。

【００５０】先ず、フェライト１２ａの一方の面に接地
導体１３ａを密着して仮止めする。また、フェライト１
２ａのもう一方の面に中心導体１１ａを密着して仮止め
する。

【００５１】そして、中心導体１１ａに絶縁シート１４
ａを重ね、さらに、中心導体１１ｂ、絶縁シート１４
ｂ、中心導体１１ｃ、フェライト１２ｂ、接地導体１３
ｂを順に重ねて仮止めする。

【００５２】なお、中心導体１１ａ、１１ｂ、１１ｃは
フェライト１２ａ、１２ｂの中心を軸にしてほぼ１２０
度で互いに交差するように配置される。

【００５３】そして、接地導体１３ａ、１３ｂや中心導
体１１ａ、１１ｂ、１１ｃなどが仮止めされた状態で、
適度の温度と適度の酸素量を含む雰囲気に設定された電
気炉の中に放置する。

【００５４】電気炉内では、接地導体１３ａ、１３ｂお
よび中心導体１１ａ、１１ｂ、１１ｃの表面の銅のみが
溶融し、フェライト１２ａ、１２ｂや絶縁シート１４
ａ、１４ｂに含まれる酸素と共有結合し、フェライト１
２ａ、１２ｂや中心導体１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、絶縁
シート１４ａ、１４ｂ、接地導体１３ａ、１３ｂが、そ
れぞれの間に空間を生じることなく堅固に接合される。

【００５５】また、接地導体１３ａには、フェライト１
２ａ、１２ｂの周辺部から外に延びる突起１５ａ、１５
ｂ（図示せず。）、１５ｃが設けられており、その突起
１５ａ、１５ｂ、１５ｃは折り曲げられ、もう１つの接
地導体１３ｂに半田１６ａ、１６ｂ（図示せず。）、１
６ｃで接続される。

【００５６】したがって、接地導体１３ａと接地導体１
３ｂは同電位になる。

【００５７】上記したように中心導体１１ａ、１１ｂ、
１１ｃや接地導体１３ａ、１３ｂなどを、フェライトに
密着して形成する方法としてＤＢＣ技術を採用すると、
金属蒸着や厚膜焼結による方法では得られない次のよう
な構造が可能になる。

【００５８】金属蒸着や厚膜焼結の場合、接地導体や中
心導体がフェライトに密着する部分は、フェライト面の
領域に限られる。

【００５９】したがって、外部整合回路を接続する端子
などを、同時に、そして一体に形成することができな
い。

【００６０】しかし、ＤＢＣ技術を用いると上記の実施
例のように、フェライト面の領域外に延びる端子や突起
を持つ中心導体や接地導体などをフェライト面に密着し
て形成できる。

【００６１】なお、絶縁シート１４ａ、１４ｂとして
は、高周波において損失が小さく、また、高電力動作に
も耐えるように耐電圧が大きく、かつ、薄く加工しやす
い例えばアルミナなどが適している。

【００６２】また、接地導体１３ａ、１３ｂの両者の外
側、または、いずれか一方の外側には、フェライト１２
ａ、１２ｂに磁界を与える磁石（図示せず。）が配置さ
れる。

【００６３】なお、絶縁シート１４ａ、１４ｂは、通常
フェライトと同面積の円形に構成される。しかし、絶縁
シート１４ａ、１４ｂは中央の中心導体１１ｂとその上
下の中心導体１１ａ、１１ｃとの交差部分を絶縁できる
形状であればよく、図２のように中心導体１１ｂの幅に
沿った例えば矩形状でもよい。

【００６４】なお、図２では図１と同一部分には同一符
号を付し、重複する説明は省略する。

【００６５】また、上記の実施例では、接地導体１３
ａ、１３ｂ同士の接続を半田付けで行っている。しか
し、ＤＢＣ技術は銅同士の接続も可能であるので、図３
のように例えば接地導体１３ｂ側に突起１７ａ、１７ｂ
（図示せず。）、１７ｃを設け、これを接地導体１３ａ
側の突起１５ａ、１５ｂ、１５ｃとそれぞれＤＢＣ技術
で接合することもできる。この構造にすると半田付けの
必要がなくなり、組み立て時間が短縮できる。

【００６６】なお、図３でも図１と同一部分には同一符
号を付し、重複する説明は省略する。

【００６７】

【考案の効果】本考案は、フェライトや中心導体、絶縁
シート、接地導体をそれぞれＤＢＣ技術によって直接接
合している。

【００６８】したがって、中心導体とフェライトや絶縁
シートとの間、さらには、接地導体とフェライトとの間
に空間の発生をなくすことができる。

【００６９】このため、各端子から見た浮遊容量の大き
さにばらつきがなくなり、各端子に接続する同調コンデ
ンサの値にもばらつきがなく、サーキュレータの調整時
間を短くできる。

【００７０】また、フェライトと接地導体間、すなわち
ケースや放熱部までの熱抵抗も小さくなり、サーキュレ
ータの動作電力を高めることができる。

【００７１】また、接地導体同士を直接接合することに
より、組み立て時間が短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を説明する断面図である。

【図２】本考案の他の実施例を説明する断面図である。

【図３】本考案の他の実施例を説明する断面図である。

【図４】従来例を説明する図である。

【図５】従来例を説明する図である。

【図６】従来例を説明する図である。

【図７】従来例を説明する図である。

【図８】従来例を説明する図である。

【符号の説明】

１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…中心導体 １２ａ、１２ｂ…フェライト １３ａ、１３ｂ…接地導体 １４ａ、１４ｂ…絶縁シ−ト １５ａ、１５ｂ、１５ｃ…突起 １６ａ、１６ｂ…半田

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−124103（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−203602（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−355503（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−239964（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−25965（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−72904（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−24602（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01P 1/383 H01P 1/30

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれが複数の分岐を有し、かつ、互
   いに交差するように配置される上から順に第１ないし第
   ３の網状中心導体と、この網状中心導体間に挿入される
   上から順に第１および第２の絶縁物と、前記網状中心導
   体および前記絶縁物を上下から挟む第１および第２のフ
   ェライトと、このフェライトの各外側に密着して配置さ
   れる接地導体と、前記フェライトに磁界を付与する磁石
   とからなる集中定数形サーキュレータにおいて、前記網
   状中心導体はフェライト面の領域外に延びる端子を持つ
   銅で構成され、また前記絶縁物がセラミックで構成さ
   れ、かつ前記網状中心導体、絶縁物及びフェライトが、
   第１のフェライト、第１の網状中心導体、第１の絶縁
   物、第２の網状中心導体、第２の絶縁物、第３の網状中
   心導体、第２のフェライトの順に重ねられ、これらが直
   接接合によって密着して形成されていることを特徴とす
   る集中定数形サーキュレータ。
2. 【請求項２】 それぞれが複数の分岐を有し、かつ、互
   いに交差するように配置される上から順に第１ないし第
   ３の網状中心導体と、この網状中心導体間に挿入される
   上から順に第１および第２の絶縁物と、前記網状中心導
   体および前記絶縁物を上下から挟む第１および第２のフ
   ェライトと、このフェライトの各外側に密着して配置さ
   れる接地導体と、前記フェライトに磁界を付与する磁石
   とからなる集中定数形サーキュレータにおいて、前記接
   地導体はフェライト面の領域外に延びた銅で構成され、
   かつ各接地導体同士及び接地導体とフェライトとの直接
   接合によって密着して形成されていることを特徴とする
   集中定数形サーキュレータ。