JP2922812B2 - ストリップ線路型非可逆回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ストリップ線路型非可
逆回路に関するもので、より具体的には、通信機器等に
使用されるマイクロ波用のサーキュレータやアイソレー
タ等となるストリップ線路型非可逆回路に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のストリップ線路型非可逆回路とし
ては、図７に示すように、フェライト基板１上面にはマ
イクロ波回路を構成する所定パターンのストリップ線路
２を形成し、基板１の下面にはその全面にアース導体が
形成される。サーキュレータやアイソレータを構成する
マイクロ波回路パターンの一例としては、基板上に２つ
の円形部３が形成され、それぞれの円形部３からは１２
０度間隔で３本のストリップ線路２がでている。その内
の１本は円形部３同士を結ぶ線路であり、残りの２本
は、円形部３からフェライト基板１の周縁に至る。

【０００３】また、ストリップ線路２の一部である円形
部３は、その上部にスペーサを介してそれぞれ小型の上
部永久磁石４が取り付けられ、フェライト基板１の裏側
にも、円形部３の形成された位置に下部永久磁石５が取
り付けられている。

【０００４】同図（Ａ）に示すように、入出力ポート
が、実線矢印で示す方向同士、及び破線矢印で示す方向
同士にするためには、同図（Ｂ）に示すように、上部永
久磁石４は隣り合った円形部３の上部に磁極の向きをそ
れぞれ逆にして取り付け、上部永久磁石４の取り付け位
置に取り付けられる下部永久磁石５は、上部永久磁石４
の極方向と同じ向きでフェライト基板１に取り付けるこ
とになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のストリップ線路型非可逆回路では、フェライト
基板１上にパターンニングされたストリップ線路２に磁
界を与える上部永久磁石４が、個々に接合されてフェラ
イト基板１と一体化しているので、磁気回路は開回路で
あり、外部磁界の影響を受けやすく、係る場合、ストリ
ップ線路２に与える磁界の強度が変わってしまうため、
製品の特性が劣化してしまう。

【０００６】また、それぞれの永久磁石同士の磁気特性
にばらつきがでてしまうので、ストリップ線路に与える
磁界が強い箇所と、弱い箇所とが発生してしまい、高周
波電流の流れに影響を与えてしまい、製品の特性が劣化
してしまう。

【０００７】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題点を解
決し、外部磁界の影響を受けにくく、ストリップ線路に
磁界を与える永久磁石同士の磁気特性のばらつきを無く
し、永久磁石の磁界強度を強めることのできるストリッ
プ線路型非可逆回路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係るストリップ線路型非可逆回路では、
フェライト基板の表面に所定パターンのストリップ線路
を形成するとともに、前記フェライト基板の前記ストリ
ップ線路上の所定位置に、前記フェライト基板面に垂直
な磁界を印加するための複数の永久磁石を、Ｎ極，Ｓ極
をそれぞれ所定方向にして一体的に接合したストリップ
線路型非可逆回路において、前記ストリップ線路上に形
成する複数の永久磁石は、同一極方向の永久磁石の数が
反対極方向の永久磁石の数より少なく、前記反対極方向
の永久磁石の数に前記同一極方向の永久磁石の数を合わ
せるための、所定数の同一極方向のダミー用の永久磁石
を前記フェライト基板上の前記ストリップ線路の形成さ
れていない位置に取り付け、前記磁極方向が逆である前
記永久磁石（非可逆回路を構成するストリップ線路上の
ものと、ダミー用の両方）の端部同士を磁性体材によっ
て一体的に接合した（請求項１）。

【０００９】また別の解決手段としては、フェライト基
板の表面に所定パターンのストリップ線路を形成すると
ともに、前記フェライト基板のストリップ線路形成面に
おける前記ストリップ線路上の所定位置に、前記フェラ
イト基板面に垂直な磁界を印加するための複数の永久磁
石を、Ｎ極，Ｓ極をそれぞれ所定方向にして一体的に接
合し、前記ストリップ線路形成面側の永久磁石の極方向
と同一方向の極方向を有する挟んで対向位置に一体的に
接合したストリップ線路型非可逆回路において、前記フ
ェライト基板上に形成する前記複数の永久磁石は、同一
極方向の永久磁石の数が反対極方向の永久磁石の数より
少なく、前記反対極方向の永久磁石の数に前記同一極方
向の永久磁石の数を合わせるための所定数の同一極方向
のダミー用の永久磁石を、前記フェライト基板の前記ス
トリップ線路形成面側の前記ストリップ線路の形成され
ていない位置及びそれに対向する反対側の位置に取り付
け、前記ストリップ線路形成面側の永久磁石の端部同士
と、反対側の永久磁石の端部同士の少なくとも一方を磁
性体材によって一体的に接合した（請求項２）。ここで
接合対象の永久磁石は、非可逆回路を構成するストリッ
プ線路上のものとダミー用の両方である。

【００１０】そして好ましくは、前記磁性体材に脚部を
設け、その脚部を前記フェライト基板に取り付けるよう
にすることである（請求項３）。

【００１１】

【作用】ストリップ線路に磁界を印加するためにフェラ
イト基板に取り付けた複数の永久磁石が、その開放端側
で磁性体材で一体化されるので、磁極方向の違う永久磁
石同士の端部同士が、磁性体材を介して磁気的に導通
し、閉磁路が形成される。よって磁極方向の異なる両永
久磁石は外部磁界の影響を受けず、また、両永久磁石同
士で磁気特性のばらつきが緩和され、磁界の強度を強め
合う。そのため、永久磁石を小型化しても、ストリップ
線路に十分な磁界を与えることができるので、ストリッ
プ線路型非可逆回路が小型化する。

【００１２】そして、本発明では、ストリップ線路上に
複数取り付けられた所定向きの磁極方向を持つ永久磁石
の数が、それと逆向きの磁極方向を持つ永久磁石の数を
上回る場合に、逆方向の磁極方向を持つダミーの永久磁
石を所定位置に所定数設けた状態で、それら各永久磁石
を磁性体材で接合した場合、所定向きの磁極方向を持つ
永久磁石からの磁界がダミーの永久磁石に分散され、所
定向きの磁極方向を持つ永久磁石と逆向きの磁極方向を
持つ永久磁石とで磁界の強度が均一化された閉磁路を形
成する。

【００１３】磁性体材に脚部を設けるとともに、その脚
部を介してフェライト基板に磁性体材を接続するように
した場合には（請求項３）、磁性体材の取り付け強度が
増すため、はがれにくくなる。なお、その場合に磁性体
材と永久磁石とは直接接着などすることにより固定せず
に、機械的に接触させているだけでも良い。また、形成
する脚部の面積等にもよるが、磁性体材のほぼ全周縁に
連結するように構成すると、永久磁石の周囲の空間をほ
ぼ覆うことができ、磁気シールド効果が増す。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係るストリップ線路型非可逆
回路の好適な実施例を添付図面を参照にして詳述する。
図１は本発明に係るストリップ線路型非可逆回路の前提
となる構成を示すもので、前述した従来のストリップ線
路型非可逆回路の構成と同様に、フェライト基板１０の
下面にはアース導体が形成され（図示省略）、上面には
図７に示されるようなサーキュレータあるいはアイソレ
ータ用の所定パターンであるストリップ線路が形成され
ている。

【００１５】図１（Ａ）に示すように、フェライト基板
１０の上面に形成されたストリップ線路上の所定位置に
円柱形の上部永久磁石１１が、スペーサーを介して取り
付けられ、２つの上部永久磁石１１の磁極の向きは逆向
きとしている。フェライト基板１０の下面には、それぞ
れの上部永久磁石１１と同位置に下部永久磁石１２が一
体的に取り付けられている。そして、上下方向に一致す
るようにして配置された一対の上部，下部永久磁石１
１，１２の磁極の向きは同一方向になるようにしてい
る。

【００１６】ここで本発明では、上部永久磁石１１同士
の開放側（上部）の端部は、鉄等の磁性体により形成さ
れた磁性体板１３により一体的に接合されている。これ
により、上部永久磁石１１同士は磁極の方向が逆である
ので、磁性体板１３を通じて閉磁路が形成される。

【００１７】このように閉磁路が形成されるため、永久
磁石１１から発生した磁力を効率良く（損失を少なく）
円形パターンに印加させることができる。しかも、外部
磁界の影響が受けにくく、また、各永久磁石１１間の特
性のばらつきがあってもそれが吸収されるので、特性が
安定し、向上する。

【００１８】次に、上記実施例効果を検証する実験を行
った。すなわち、上記構成のストリップ線路型非可逆回
路の挿入減衰量（Ｉ．Ｌ）と、従来のもの（図７に示す
構造）の挿入減衰量（Ｉ．Ｌ）をそれぞれ求め、その結
果を図２に示す。同図中縦軸は一目盛り１ｄＢで挿入減
衰量を示し、横軸は一目盛り１ＧＨｚでマイクロ波の周
波数を示している。また、本グラフは挿入減衰量の原点
は縦軸の上方に位置しており、下方に向かうにつれて挿
入減衰量の絶対値は増加している。そして、従来のスト
リップ線路型非可逆回路の挿入減衰量を点線で示し、本
発明に係るストリップ線路型非可逆回路を実線で示す。
同図より明らかなように、挿入減衰量は本発明品による
ストリップ線路非可逆回路の方が、従来品より共振周波
数（使用周波数体）で約０．８ｄＢ減少しており特性が
改善されており、しかも全体的に本発明品の方が特性が
良好となっているので、ストリップ線路に与えられる磁
力の磁気特性が安定していることが分かる。

【００１９】図１（Ｂ）は、別の構成例を示している。
すなわち、本例では、同図（Ａ）に示す構成のストリッ
プ線路型非可逆回路を基本構成とし、下部永久磁石１２
の端部にも磁性体板１４を取り付けるようにしている。
すると、磁性体板１３，磁性体板１４を通じて、各上部
永久磁石１１及び各下部永久磁石１２によって閉磁路が
形成される。そのため、各永久磁石は磁気特性のばらつ
きが緩和され、ストリップ線路に与えられる磁界の強度
が強められる。また、図示省略するが、下部永久磁石１
２側のみに磁性体板を取り付けてももちろん良い。

【００２０】上記したストリップ線路型非可逆回路を用
い、実際のマザーボード上に実装する場合には、以下の
各種の方式を採ることができる。すなわち例えば図３
（Ａ）に示すように、上部永久磁石１１の端部同士のみ
を磁性体板１３によって接合している場合は、マザーボ
ード１５には下部永久磁石１２の底面よりやや大きい孔
部１６を下部永久磁石１２の形成位置に設け、その孔部
１６に下部永久磁石１２を挿入する。そして、フェライ
ト基板１０の下面（アース面）を、マザーボード１５の
表面（アースパターンを形成している）とを接触させ
る。

【００２１】また、上部永久磁石１１の端部同士及び下
部永久磁石１２の端部同士を磁性体板１３，１４によっ
て接合している場合には、同図（Ｂ）に示すように、マ
ザーボード１５の所定位置に、磁性体板１４の形状より
やや大きい大きさの孔部１７を形成し、その孔部１７に
上記構成のストリップ線路型非可逆回路を、磁性体板１
４を下面として挿入し、フェライト基板１０の下面がマ
ザーボード１５の表面に接触するまで押し込んで、スト
リップ線路型非可逆回路をマザーボード１５に設置させ
ることができる。

【００２２】但し、マザーボード１５に形成された孔部
１７はその面積が大きいため、フェライト基板１０の下
面がマザーボード１５と接触する面積が小さくなるの
で、フェライト基板１０の面積によっては十分なアース
がなされないおそれがあり、また強度的にも不十分とな
るおそれがある。

【００２３】そこで、同図（Ｃ）に示すような構成を採
ることができる。これは、下部永久磁石１２を接合する
磁性体板１４を予め装着することなく、下部永久磁石１
２の端部を開放状態にしておいてマザーボードにとりつ
け、その後磁性体板１６を接合するようにしている。

【００２４】具体的にはフェライト基板１０に上部永久
磁石１１及び下部永久磁石１２を取り付け、上部永久磁
石１１の端部同士を磁性体板１３によって一体化する。
一方、マザーボード１５には下部永久磁石１２と同じ大
きさの第１孔部１８を設け、フェライト基板１０を取り
付ける面と反対側に所定形状の第２孔部１９を形成す
る。この第２孔部１９は、磁性体板１４の形状よりもや
や広く、しかも第１孔部１６の深さが下部永久磁石１２
の高さと同じかまたはやや浅めの深さとなるように深さ
に形成する。そして、フェライト基板１０がマザーボー
ド１５に接触するまで下部永久磁石１２を第１孔部１８
に挿入した状態で、磁性体板１４を第２孔部１７に挿入
し、下部永久磁石１２の端部に取り付ける。

【００２５】図４はストリップ線路型非可逆回路のキャ
リア付きの回路である。同図（Ａ）に示すように、フェ
ライト基板２０の上面には、サーキュレータ及びアイソ
レータ等の所定形状となるストリップ線路が形成されて
いる。係るストリップ線路は３つの線路が分岐する分岐
点が２箇所形成されており、両分岐点上には同じ大きさ
の円柱形の永久磁石２１がそれぞれ形成されている。こ
の２つの永久磁石２１の極方向は互いに逆方向となるよ
うに取り付けられている。

【００２６】そして、両永久磁石２１の端部に磁性体板
２２が取り付けられ、フェライト基板２０の下部を磁性
体からなるキャリア２３の上面に取り付けることで、同
図（Ｂ）に示すように、両永久磁石２１は磁性体板２２
及びキャリア２３とともに閉磁路を形成している。

【００２７】係る構成にすると、永久磁石２１の上下端
端から入出射する磁力線は、磁性体板２２やキャリア２
３を介して相手側に入出射するため、磁界の強度が強め
られている。しかもストリップ線路に磁界を与える両永
久磁石２１は磁気特性のばらつきが緩和される。

【００２８】また、上記した各実施例では永久磁石の数
を２個としていたが、本発明はこれに限ることなく、３
つ以上でももちろん良い。

【００２９】図５は、本発明に係るストリップ線路型非
可逆回路の第１実施例を示している。すなわち、フェラ
イト基板に装着する永久磁石の数が奇数であると、所定
方向に磁極が向いた永久磁石の数と、反対方向に磁極が
向いた永久磁石の数を等しくすることはできず、また、
たとえ偶数であっても、マイクロ波回路パターンの配置
レイアウトの関係では、やはり等しくすることはできな
い。

【００３０】すると、同図（Ｂ）に示すように、どちら
かの磁極方向である永久磁石の数が多いと、磁界が、数
の少ない磁極方向である永久磁石に集中してしまうた
め、両磁極方向の永久磁石同士で磁気特性にばらつきが
生じてしまう。

【００３１】そこで本実施例では、数の少ない永久磁石
と磁極の向きが同じダミー用の永久磁石を装着し、バラ
ンスを取るようにしている。すなわち、同図（Ｂ）のよ
うな場合には、同図（Ａ）に示すように、フェライト基
板３０の上面所定位置（ストリップ線路の分岐点）に永
久磁石３１ａ，永久磁石３１ｂが取り付けられていると
すると、永久磁石３１ａはフェライト基板３０の取り付
け側をＳ極、その反対側をＮ極の向きに取り付けられ、
永久磁石３１ｂは磁極方向を永久磁石３１ａの磁極方向
と反対にして取り付けられている。永久磁石３１ａは２
箇所取り付けられており、永久磁石３１ｂは１箇所取り
付けられている。

【００３２】この各永久磁石の端部に磁性体板を取り付
けると、永久磁石３１ａからの磁界は永久磁石３１ｂに
集中されてしまい、各永久磁石の磁気特性にばらつきが
生じてしまう。そのため、本実施例では永久磁石である
ダミー磁石３２がフェライト基板３０に取り付けられて
いる。ダミー磁石３２は永久磁石３１ｂと同一の磁極方
向であり、永久磁石３１ａからみて永久磁石３１ｂと等
距離で、ストリップ線路の形成されていない位置に取り
付けられている。永久磁石３１ａ，３１ｂ及びダミー磁
石３２は、磁気特性のばらつきをできるだけ無くすため
に、同一形状，高さに形成されている。

【００３３】そして、磁性体材３３が各永久磁石の端部
に取り付けられて、閉磁路を形成することで、ダミー磁
石３２に永久磁石３１ａの磁界が分散するため、永久磁
石３１ｂに係る磁界は永久磁石３１ａの磁界と均一化さ
れている。

【００３４】図６は本発明の第２実施例を示している。
上記した実施例では、平板状の磁性体板を永久磁石に接
着するようにしたが、本実施例では、同図（Ｂ）に示す
ように、磁性体材４２の周辺を下方に折り曲げて脚部４
２ａとした。そしてその脚部４２ｂを外側に折り曲げて
形成し当該部分でフェライト基板４０に接続する。

【００３５】これにより、磁性体板４２は、フェライト
基板４０により指示されることになり、比較的広い面積
で固定されるので、応力に強くなり、はがれ等がない。
さらにその磁性体板４２，脚部４２ａにより永久磁石４
１を内包する形状にされることで、磁気シールド効果が
増し、外部磁界の影響をより受けなくなる。

【００３６】なお、フェライト基板４０の下面は、誘電
体から形成されるキャリア４３が取り付けられている
が、上記した図１，図４に示すようにキャリアなしのタ
イプでも適用できる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るストリップ
線路型非可逆回路では、開磁路である磁極方向の違う両
永久磁石の端部に磁性体板を取り付けることにより、両
永久磁石の閉磁路としているので、両永久磁石の磁気特
性が均一化し、磁界のばらつきを緩和することができ
る。また、両永久磁石の磁力が集中されて磁界の強度が
強くなるため、ストリップ線路がアイソレータやサーキ
ュレータとして機能するために必要な磁界を小型の永久
磁石でも与えることができ、製品自体の小型化を図るこ
とができる。

【００３８】また、ストリップ線路に磁界を与える磁極
方向の異なる永久磁石の個数が異なった場合でも、フェ
ライト基板上にダミーの永久磁石を取り付けることによ
って、磁界のかたよりを分散させるので、両磁極方向の
永久磁石の磁気特性を均一化することができる。そのた
め、永久磁石を磁極方向の異なるもの同士で区切る設計
の必要がなくなり、また、構成部品を共通化することが
可能なので、工数，材料等を省くことができる。

【００３９】各永久磁石の端部に接触させる磁性体材
は、所定形状とすることができるので、磁性体材の形状
を各永久磁石を内包する形状とし、磁性体材をフェライ
ト基板に接着するための面積を増やすことで磁性体材の
強度を上げて、ストリップ線路型非可逆回路を外部の衝
撃から保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るストリップ線路型非可逆回路の前
提となる構成を示す断面図である。

【図２】従来及び本発明に係るストリップ線路型非可逆
回路の挿入減衰量を示すグラフである。

【図３】（Ａ）は本発明に係るストリップ線路型非可逆
回路のボード装着方法の１例を示す断面図である。 （Ｂ）は本発明に係るストリップ線路型非可逆回路のボ
ード装着方法の１例を示す断面図である。 （Ｃ）は本発明に係るストリップ線路型非可逆回路のボ
ード装着方法の１例を示す断面図である。

【図４】（Ａ）は図１に示す前提の構成のストリップ線
路型非可逆回路のキャリア型を示す斜視図である。 （Ｂ）はその断面図である。

【図５】（Ａ）は本発明に係るストリップ線路型非可逆
回路の第１実施例を示す上面図である。 （Ｂ）は問題点を説明する図である。

【図６】本発明に係るストリップ線路型非可逆回路の第
２実施例におけるキャリア型を示す斜視図である。

【図７】従来のストリップ線路型非可逆回路の一例を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１０ フェライト基板 １１ 上部永久磁石 １２ 下部永久磁石 １３ 磁性体材 １４ 磁性体材 ２０ フェライト基板 ２１ 永久磁石 ２２ 磁性体材 ２３ キャリア ３０ フェライト基板 ３１ａ 永久磁石 ３１ｂ 永久磁石 ３２ ダミー磁石 ３３ 磁性体材 ３４ キャリア

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−28301（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−259303（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−56805（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−27752（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−101504（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭39−3504（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01P 1/32 H01P 1/387 H01P 1/383

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェライト基板の表面に所定パターンの
   ストリップ線路を形成するとともに、 前記フェライト基板の前記ストリップ線路上の所定位置
   に、前記フェライト基板面に垂直な磁界を印加するため
   の複数の永久磁石を、Ｎ極，Ｓ極をそれぞれ所定方向に
   して一体的に接合したストリップ線路型非可逆回路にお
   いて、 前記ストリップ線路上に形成する複数の永久磁石は、同
   一極方向の永久磁石の数が反対極方向の永久磁石の数よ
   り少なく、 前記反対極方向の永久磁石の数に前記同一極方向の永久
   磁石の数を合わせるための、所定数の同一極方向のダミ
   ー用の永久磁石を前記フェライト基板上の前記ストリッ
   プ線路の形成されていない位置に取り付け、 前記磁極方向が逆である前記永久磁石の端部同士を磁性
   体材によって一体的に接合したことを特徴とするストリ
   ップ線路型非可逆回路。
2. 【請求項２】 フェライト基板の表面に所定パターンの
   ストリップ線路を形成するとともに、 前記フェライト基板のストリップ線路形成面における前
   記ストリップ線路上の所定位置に、前記フェライト基板
   面に垂直な磁界を印加するための複数の永久磁石を、Ｎ
   極，Ｓ極をそれぞれ所定方向にして一体的に接合し、 前記ストリップ線路形成面側の永久磁石の極方向と同一
   方向の極方向を有する挟んで対向位置に一体的に接合し
   たストリップ線路型非可逆回路において、 前記フェライト基板上に形成する前記複数の永久磁石
   は、同一極方向の永久磁石の数が反対極方向の永久磁石
   の数より少なく、 前記反対極方向の永久磁石の数に前記同一極方向の永久
   磁石の数を合わせるための所定数の同一極方向のダミー
   用の永久磁石を、前記フェライト基板の前記ストリップ
   線路形成面側の前記ストリップ線路の形成されていない
   位置及びそれに対向する反対側の位置に取り付け、 前記ストリップ線路形成面側の永久磁石の端部同士と、
   反対側の永久磁石の端部同士の少なくとも一方を磁性体
   材によって一体的に接合したことを特徴とするストリッ
   プ線路型非可逆回路。
3. 【請求項３】 前記磁性体材に脚部を設け、その脚部を
   前記フェライト基板に取り付けるようにしたことを特徴
   とする請求項１または２に記載のストリップ線路型非可
   逆回路。