JP3196491B2 - 非可逆回路素子 - Google Patents
非可逆回路素子Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P11/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/32—Non-reciprocal transmission devices
- H01P1/38—Circulators
- H01P1/383—Junction circulators, e.g. Y-circulators
- H01P1/387—Strip line circulators
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
等の通信機器に使用される非可逆回路素子、例えばアイ
ソレータ、サーキュレータに関する。
等の非可逆回路素子は、信号を伝送方向のみに通過さ
せ、逆方向への伝送を阻止する機能を有しており、自動
車電話、携帯電話等の移動体通信機器の送信回路部に使
用されている。これらの通信機器の小形化にともない、
非可逆回路素子の小型、薄形化の要求が益々増大してい
る。
4及び図5に示すような構造のものがある。図4はアイ
ソレータの全体構成を示す分解斜視図であり、図5は誘
電体多層基板の分解斜視図である。なお、以下の各図は
実装面側を上側にして示し、各種電極(パターン)形成
部には点塗り潰しを施して示してある。
下部ヨーク11内の底壁上にフェライト12を配置し、
このフェライト12を覆うように、その中央部にフェラ
イト12が嵌合する凹部が設けられた誘電体多層基板1
3が載置され、内壁面に永久磁石14が取り付けられた
上部ヨーク15を下部ヨーク11に装着して磁気閉回路
を形成するとともに、永久磁石14により上記フェライ
ト12に直流磁界を印加するように構成されている。下
部ヨーク11及び上部ヨーク15は磁性体金属からな
り、その表面にはAg等がメッキされている。
うに、厚さ数十μm程度の多数の誘電体セラミックグリ
ーンシートの表面に各種電極をパターン印刷等により形
成し、この各シートを積層して圧着し、焼成して一体化
されたものであり、各シートに形成された各種電極は、
スルーホールまたはビアホール等により所定箇所で接続
されて構成されている。
電極1、ポート電極2a、2b、2c及び接続電極等が
形成され多層基板13の入出力部を形成している。
b、3cとシート31、33に形成されたアース電極
1、1との間のそれぞれ2つの電極間容量により中心電
極4a、4b、4cの一端部に接続する整合容量が形成
されている。
の中心電極4a、4b、4cが形成され、各中心電極4
a、4b、4cは互いに120度の角度をなすように積
層され、その一端部はそれぞれポート電極2a、2b、
2cに、他端部はアース電極1にビアーホール等で接続
されている。
2c、アース電極1間には終端抵抗Rが印刷等により形
成されて接続されている。この終端抵抗Rはエポキシ等
の樹脂によりオーバーコートされている。
各ポートの中心導体4a、4b、4cのライン幅及びラ
イン間隔は同寸法で形成されている。
な構造においては、それぞれのポートにより、中心電極
からアース面である下部ヨーク、あるいは上部ヨークま
での距離が異なる。このため、上記従来のように、各ポ
ートの中心電極のライン幅及びライン間隔を同寸法で形
成した場合は、各ポート毎に中心電極の特性インピーダ
ンスが異なり、つまり、ポート毎のインダクタンスが異
なることとなり、ポート間の対称性が悪く、アイソレー
タの性能が劣化するという問題があった。
中心電極によって異なるため、さらに、ポート間の対称
性を悪くしていることもあった。
来の非可逆回路素子が持つ問題点を解消し、中心電極の
ライン幅、ライン間隔を各ポート毎に設定することによ
り、中心電極のリアクタンスを全ポート等しくして、挿
入損失及びアイソレーション特性の良好な高性能かつ小
型の非可逆回路素子を提供することにある。
に、本発明の請求項1に係る発明は、複数の中心電極を
交差するように配置し、前記各中心電極の一端部に整合
回路を接続し、他端部をアースに接続してなる非可逆回
路素子において、前記中心電極のライン幅を各ポート毎
に設定したことを特徴とするものである。
交差するように配置し、前記各中心電極の一端部に整合
回路を接続し、他端部をアースに接続してなる非可逆回
路素子において、前記各中心電極は複数のラインで構成
され、該中心電極のライン間隔を各ポート毎に設定した
ことを特徴とするものである。
交差するように配置し、前記各中心電極の一端部に整合
回路を接続し、他端部をアースに接続してなる非可逆回
路素子において、前記各中心電極は複数のラインで構成
され、該中心電極のライン幅及びライン間隔を各ポート
毎に設定したことを特徴とするものである。
項3に記載の発明において、前記各中心電極、前記整合
回路及び入出力部の一部または全てを多層基板の内部あ
るいは表面に形成したことを特徴とするものである。
各ポートの中心電極のライン幅やライン間隔を各ポート
毎に設定して、各中心電極のリアクタンスを全ポートで
等しくすることができる。
板で形成することにより、より小形化することができ
る。
クタンスを全ポートで等しくするための中心電極のライ
ン幅及びライン間隔の設定について図面を参照して説明
する。図において、従来例と同一部分または相当する部
分については同一符号を付す。
要部の構成を図1に示す。図1は多層基板内部の中心電
極及びフェライトの位置関係を示す分解斜視図であり、
この実施例のアイソレータ及び多層基板の全体構成は前
述の図4及び図5に示したものと同様の構成であり、図
示及びその説明を省略する。
の中心電極部を構成するシート41、42、43にはそ
れぞれ1つの中心電極4a、4b、4cが形成され、各
中心電極4a、4b、4cは互いに120度の角度をな
すように積層されている。そして、シート41の上部に
は下部ヨークの底壁に載置されたフェライト12が1つ
配置されている。つまり、各中心電極4a、4b、4c
は、アース面となる下部ヨークからそれぞれ異なる距離
に配置されている。各中心電極4a、4b、4cの中央
部はそれぞれ2本のラインで構成され、前述したように
その一端部はそれぞれのポート電極に接続され、他端部
はアース電極に接続されている。
b、4cのライン間隔D1、D2、D3を同一とした場
合のライン幅W1、W2、W3の設定について考察す
る。
ラインのインダクタンスと中心電極間の線間容量で形成
される。通常、線間容量によるリアクタンスよりもイン
ダクタンスによるリアクタンスが相対的に大きいので、
まず、ラインのインダクタンスについて考察する。
インの特性インピーダンスに比例し、ラインの特性イン
ピーダンスは、アースに近いほど小さくなり、またライ
ン幅が大きいほど小さくなる。したがって、アースから
近い中心電極ほどそのライン幅を狭くすることにより、
各ポートの特性インピーダンスを等しくし、よって、各
ポートのインダクタンスを等しくすることができる。
ライン幅W1、W2、W3をW1≦W2≦W3となるよ
うに設定して、各ポートの中心電極のインダクタンスを
等しくすることができる。
各中心電極のライン幅の変更は小さいので、このライン
幅変更による線間容量に与える影響は小さく、中心電極
4aと中心電極4cの線間容量はほぼ等しく、中心電極
4bの線間容量は、中心電極4a、4cの約2倍とな
る。このため、中心電極4bの線間容量によるリアクタ
ンスは、中心電極4a及び中心電極4cのそれよりも大
きくなり、各中心電極4a、4b、4cの各リアクタン
スを等しくするには、中心電極4bのインダクタンスを
中心電極4a及び中心電極4cのインダクタンスよりも
小さくする必要がある。このために、中心電極4bのラ
イン幅W2を広げて中心電極4bの特性インピーダンス
を小さくする必要がある。したがって、線間容量をも含
めて設計した場合は、各中心電極4a、4b、4cのラ
イン幅W1、W2、W3をW1≦W3≦W2となるよう
に設定することもある。
線間容量の両方を考慮してライン幅を設計すると、中心
電極4a、4b、4cのライン幅W1、W2、W3は、
W1≦W2≦W3またはW1≦W3≦W2に設定され
る。
a、4b、4cのライン幅W1、W2、W3を同一とし
た場合のライン間隔D1、D2、D3の設定について考
察する。
は、中心電極のライン間隔が大きいほど小さくなり、ま
た、前述したようにアースに近いほど小さくなる。した
がって、アースから近い中心電極ほどそのライン間隔を
狭くすることにより、各ポートの特性インピーダンスを
等しくし、よって、各ポートのインダクタンスを等しく
することができる。すなわち、各中心電極4a、4b、
4cのライン間隔D1、D2、D3をD1≦D2≦D3
となるように設定して、各ポートの中心電極のインダク
タンスを等しくすることができる。
は、ライン間隔D1、D2、D3をD1≦D3≦D2と
なるように設定することもある。
1≦D2≦D3またはD1≦D3≦D2に設定される。
ータの構成を図2及び図3に示す。図2はアイソレータ
の全体構成を示す分解斜視図であり、図3は多層基板内
部の中心電極及びフェライトの位置関係を示す分解斜視
図である。なお、この実施例のアイソレータの多層基板
の全体構成は前述の図5に示したものと同様の構成であ
り、図示及びその説明を省略する。
うに、多層基板13と永久磁石14の間にフェライト1
2及びアース板16が配置されている。他の構成につい
ては前述の図4に示したものと同様の構成であり、その
説明を省略する。すなわち、この実施例のアイソレータ
の中心電極の上下には、図3に示すように、フェライト
12、12が配置されている。この構成では、各中心電
極4a、4b、4cに対応するアース面は、下部ヨーク
11及びアース板16となり、この上下の両アース面と
中心電極4bが形成されたシート42の距離は、ほぼ等
しく構成されている。
2、D3を同一とした場合、中心電極のインダクタンス
を全ポート等しくするには、ライン幅W1、W2、W3
をW1=W3≦W2となるように設定すればよい。ま
た、線間容量を考慮しても、中心電極4bのインダクタ
ンスを中心電極4a及び中心電極4cのインダクタンス
よりも小さくすればよく、やはり、中心電極のリアクタ
ンスを全ポート等しくするには、ライン幅W1、W2、
W3をW1=W3≦W2となるように設定すればよい。
した場合は、中心電極のリアクタンスを全ポート等しく
するには、ライン間隔D1、D2、D3をD1=D3≦
D2となるように設定すればよい。
に、複数の中心電極のライン幅またはライン間隔を各ポ
ート毎に設定して、各ポートの中心電極のリアクタンス
を等しくすることができる。したがって、ポート間の対
称性が向上し、挿入損失及びアイソレーション特性を向
上することができる。
ン間隔のいずれか一方を同一寸法として、他方の寸法設
定について説明したが、これに限ることはなく、中心電
極のライン幅及びライン間隔の両方を各ポート毎に設定
してもよい。この場合、設計の自由度が高くなり、より
高性能な設計が可能となる。
のラインで構成されたものについて説明したが、これに
限るものではなく、各中心電極が1本または3本以上の
ラインで構成されたものでもよい。1本のラインで構成
された中心電極の場合は、もちろん、そのライン幅の設
定のみとなる。
端抵抗を接続したアイソレータの構造で説明したが、図
5に示すシート51を削除するかまたはシート51に終
端抵抗Rを接続せずにサーキュレータとすることもでき
る。
ために多層基板で中心電極、整合回路等を構成したが、
これに限るものではなく、各中心電極を金属製の導体で
形成したものにも本発明を適用できる。
逆回路素子によれば、非可逆回路素子を構成する各ポー
トの中心電極のリアクタンスを全ポートで等しくなるよ
うに、中心電極のライン幅やライン間隔を各ポート毎に
設定しているので、ポート間の対称性が向上し、挿入損
失及びアイソレーション特性を向上することができる。
板で形成することにより、より小形化することができ
る。
びアイソレーション特性の良好な高性能かつ小型の非可
逆回路素子を提供することができる。
分解斜視図である。
構成を示す分解斜視図である。
分解斜視図である。
全体構成を示す分解斜視図である。
層基板の構成を示す分解斜視図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 複数の中心電極を交差するように配置
し、前記各中心電極の一端部に整合回路を接続し、他端
部をアースに接続してなる非可逆回路素子において、 前記中心電極のライン幅を各ポート毎に設定したことを
特徴とする非可逆回路素子。 - 【請求項2】 複数の中心電極を交差するように配置
し、前記各中心電極の一端部に整合回路を接続し、他端
部をアースに接続してなる非可逆回路素子において、 前記各中心電極は複数のラインで構成され、該中心電極
のライン間隔を各ポート毎に設定したことを特徴とする
非可逆回路素子。 - 【請求項3】 複数の中心電極を交差するように配置
し、前記各中心電極の一端部に整合回路を接続し、他端
部をアースに接続してなる非可逆回路素子において、 前記各中心電極は複数のラインで構成され、該中心電極
のライン幅及びライン間隔を各ポート毎に設定したこと
を特徴とする非可逆回路素子。 - 【請求項4】 前記各中心電極、前記整合回路及び入出
力部の一部または全てを多層基板の内部あるいは表面に
形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載
の非可逆回路素子。
Priority Applications (8)
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