JP3267010B2 - 非可逆回路素子 - Google Patents

非可逆回路素子

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JP3267010B2 JP27439893A JP27439893A JP3267010B2 JP 3267010 B2 JP3267010 B2 JP 3267010B2 JP 27439893 A JP27439893 A JP 27439893A JP 27439893 A JP27439893 A JP 27439893A JP 3267010 B2 JP3267010 B2 JP 3267010B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、VHF,UHF,SH
F帯域等で使用される非可逆回路素子,例えばアイソレ
ータに関し、詳細にはアイソレーション特性の広帯域化
を図りながら、部品の小型化,軽量化に対応できるとと
もに、低価格化に貢献できるようにした構造に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にアイソレータは、信号を伝送方向
にのみ通過させ、逆方向への伝送を阻止する機能を有し
ており、例えば携帯電話,自動車電話等の移動通信機器
の送信回路部に採用されている。このアイソレータは、
図13に示すように、3ポートP1〜P3のサーキュレ
ータの何れか1つのポートP3に終端抵抗器Rを接続し
てなり、上記ポートP1からの信号aをポートP2に伝
送し、該ポートP2から進入する反射波bを終端抵抗器
Rで吸収してポートP1への伝送を阻止する機能を有し
ており、これにより不要波が電力増幅器に進入するのを
防止している。
【0003】ところで上記アイソレータでは、ポートP
2から進入する反射波bの周波数によっては吸収できな
い場合があり、その結果反射波bがポートP1に抜ける
という問題が生じる。このような問題を回避するため
に、アイソレーション特性(逆方向減衰特性)の広帯域
化を図ることが行われている。
【0004】一方、図12に示すように、各ポートP1
〜P3にL(インダクタンス),C(キャパシタ)等か
らなる整合回路1を接続し、これにより各ポートP1〜
P3の通過帯域幅を広げる方法がある。しかし信号が通
過するポートP1,P2のライン上に整合回路1を設け
ると、損失が増大してI.L.特性(通過特性)が劣化
するという問題があり、また部品点数が増える分だけ部
品の大型化,及び重量の増大化を招くという問題があ
る。
【0005】これに対して、図11に示すように、終端
抵抗器RとポートP3との間(図11(a)参照)、又
は終端抵抗器Rとコールドエンドとの間(図11(b)
参照)に整合回路1を設け、これによりアイソレーショ
ン特性のみ広帯域化することが考えられる。このように
した場合は、信号ラインでの損失を小さくでき、I.
L.特性の劣化を回避できるとともに、部品点数を削減
できる分だけ小型化,軽量化に対応できる。
【0006】ここで、上記終端抵抗器に整合回路を付与
する場合の一構造例として、図6ないし図10に示すよ
うなものが考えられる。このアイソレータ2は、主とし
て磁気閉回路を形成する磁性体ヨーク本体3,4内にア
ース板17を介在させて整合用容量基板5,及びフェラ
イト素子6を収容配置し、上記ヨーク3の内面に貼着さ
れた永久磁石7によりフェライト素子6に直流磁界を印
加するとともに、上記ヨーク4の外部に端子基板8を配
設して構成されている。
【0007】そして図6及び図7は、コイル9とディス
ク型コンデンサ10とで整合回路素子11を構成し、該
回路素子11の一端を上記容量基板5の終端抵抗膜5a
に接続するとともに、他端を上記ヨーク4に接続した例
である。
【0008】また図8及び図9は、基板12の表面にマ
イクロストリップライン13をパターン形成して整合回
路基板14を構成し、該回路基板14をヨーク3の上部
に搭載し、上記マイクロストリップライン13の一端1
3aと容量基板5の終端抵抗膜5aとを金属板15を介
して接続するとともに、他端13bをスルーホール電極
を介して上記ヨーク3に接続した例である。さらに図1
0は、図示しないストリップラインが形成された基板を
重ねて整合回路基板16を構成し、該基板16をヨーク
3の上部に搭載した例である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の各構
造例では、整合回路素子,整合回路基板をヨーク本体に
別途搭載する構造であることから、その分だけ部品の大
型化,重量の増大化は避けられず、小型化,軽量化には
対応できないという問題があり、この点での改善が要請
されている。
【0010】また、上記コイル,ディスクコンデンサに
よる整合回路素子では、定数が不安定となり易く、この
ため手間のかかる電気的特性の調整を必要とすることか
ら、コストが上昇するという問題がある。
【0011】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、アイソレーションの広帯域化を図りながら、部品の
小型化,軽量化に対応でき、かつ電気的特性の調整を簡
略化してコストを低減できる非可逆回路素子を提供する
ことを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、直流磁界が印
加されるフェライトに、複数の中心導体を互いに電気的
絶縁状態で、かつ交差させて配置し、上記中心導体の何
れか1つのポートに終端器を接続し、該終端器に整合回
路を接続してアイソレーション特性の広帯域化を図るよ
うにした集中定数型の非可逆回路素子であって、上記整
合回路に電気長が1/4・λg(λgは線路内波長)の
整数倍となる線路を用い、かつ該線路がストリップライ
ンとして薄板基板に形成されたものであり、さらにこの
薄板基板が該非可逆回路素子を構成する端子基板内部に
積層されていることを特徴としている。
【0013】
【作用】本発明によれば、集中定数型の非可逆回路素子
において、1/4・λgの電気長を有するトリップライ
ンを薄板基板にパターン形成し、該薄板基板を非可逆回
路素子の端子部を構成する基板内に積層したので、I.
L.特性への影響を回避しながらアイソレーション特性
の広帯域化を図ることができ、反射波を確実に吸収して
不要波の進入を防止できる。
【0014】また上記薄板基板を端子基板内部に内蔵し
たので、既存の基板をそのまま利用できることから部品
の寸法,容積,及び重量が増えることはほとんどない。
従って、上述の整合回路素子や整合回路基板を別途搭載
する場合に比べて部品の小型化,軽量化に対応できる。
【0015】さらに本発明では、上記ストリップライン
の線路長を管理するだけでよいので、上記コイル,ディ
スクコンデンサによる回路素子を用いる場合に比べてば
らつきの少ない高精度の広帯域化回路を構成することが
できる。これに伴って電気的調整の簡易化,又は無調整
化を図ることができ、ひいてはコストを低減でき、部品
の低価格化に貢献できる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図1ないし図5は本発明の一実施例による非可逆回
路素子を説明するための図であり、本実施例では集中定
数型のアイソレータに適用した場合を例にとって説明す
る。
【0017】図において、20は本実施例構造が適用さ
れた集中定数型のアイソレータである。このアイソレー
タ20は、後述する端子基板21上に大略コ字状の磁性
体金属製の下ヨーク22を配置し、該下ヨーク22の底
壁22a上に整合用容量基板23を配設するとともに、
フェライト素子24を配設し、上記下ヨーク22に同じ
く磁性体金属製上ヨーク25を装着して閉磁路の磁気回
路を形成して構成されている。さらに上記上ヨーク25
の内面には永久磁石26が貼着されており、該永久磁石
26により上記フェライト素子24にバイアス用直流磁
界を印加するように構成されている。
【0018】上記フェライト素子24は、図示しない円
板状のシールド部に網状の第1〜第3中心導体27〜2
9を一体形成し、上記シールド部上にマイクロ波用フェ
ライト30を配設し、該フェライト30の上面に上記各
中心導体27〜29を互いに電気的絶縁状態で、かつ1
20度の角度ごとに交差させて折り曲げ配置した構造と
なっている。また各中心導体27〜29の外部接続部2
7a〜29aは段状に折り曲げ形成されて外方に突出し
ている。
【0019】上記整合用容量基板23は誘電体基板31
の中央部に挿入孔31aを形成し、該基板31上面の挿
入孔31aの周縁部に第1〜第3コンデンサ電極C1〜
C3を厚膜印刷により形成するとともに、この第3コン
デンサ電極C3に厚膜印刷により終端抵抗膜Rを接続形
成して構成されている。
【0020】なお、上記各コンデンサ電極C1〜C3及
び終端抵抗膜Rは、図14に示すようにチップ状に形成
しても良い。このチップコンデンサC1´〜C3´は誘
電体チップの上下表面にAg厚膜からなる電極を形成し
たものである。また図中Sは上記チップ抵抗R´の実装
用スペーサであり、これは絶縁体チップの上下表面に電
極を形成してなるものである。
【0021】上記誘電体基板31の挿入孔31a内には
フェライト素子24が挿入配置されており、これにより
上記フェライト30の下面は各中心導体27〜29のシ
ールド部を介して下ヨーク22の底壁22a上に接続さ
れている。
【0022】また上記各コンデンサ電極C1〜C3には
上記各中心導体27〜29の外部接続部27a〜29a
が接続されており、さらにこの第1,第2中心導体2
7,28の接続部27a,28aの先端部27b,28
bは上記端子基板21の入出力用端子電極32a,32
bに接続されている。
【0023】そして、図1ないし図3に示すように、上
記端子基板21は、本実施例の特徴をなす薄板基板を積
層して構成されている。
【0024】上記端子基板21は、第1,第2薄板基板
34,35間に接着用プリプレグ薄板基板33を介在さ
せて積層し、これを熱圧着して一体形成されたもので、
これらの基板33〜35には誘電体,セラミック,ガラ
スエポキシ,BTレジン,あるいはガラス・テフロン等
の材料が使用されている。
【0025】上記第1,第2基板34,35上面の略中
央部には薄板基板33を挟んで対向するアース電極36
a,36bが形成されており、この上部のアース電極3
6a上には下ヨーク22の下面が当接している。また上
記第1基板34上面の左右一側縁部及び第2基板35上
面,下面の左右一側縁部にはそれぞれ上記アース電極3
6a,36bを導出するアース用端子電極37a,37
bが形成されており、この端子電極37a,37b同士
は側面電極38により接続されている。
【0026】また、上記第1基板34上面の左右他側縁
部,及び第2基板35下面の左右他側縁部にはそれぞれ
上述の入出力用端子電極32a,32bが形成されてお
り、該端子電極32a,32b同士は側面電極39によ
り接続されている。
【0027】そして上記第1薄板基板34の下面にはマ
イクロストリップライン40がパターン形成されてい
る。このストリップライン40は線路長が1/4・λg
の整数倍となる線路からなるもので、これの一端40a
は上記側面電極38を介してアース用端子電極37bに
接続されており、また上記ストリップライン40の他端
40bはスルーホール電極41を介して該基板34上面
のランド電極42に導出されている。さらにこのランド
電極42と上記容量基板23の終端抵抗膜Rとは鉤状に
折り曲げ形成された金属板43を介して接続されてお
り、これにより本実施例の広帯域化用整合回路が構成さ
れている。ここで、上記ストリップライン40の一端4
0a側はアースに接続することなく、オープンにしても
よい。
【0028】次に本実施例の作用効果について説明す
る。本実施例のアイソレータ20によれば、1/4・λ
gの電気長を有するマイクロストリップライン40が形
成された第1薄板基板34,端子電極32a,32bが
形成された第2薄板基板35,及びプリプレグ薄板基板
33を積層して端子基板21を構成したので、I.L.
特性への影響を回避しながらアイソレーション特性の広
帯域化を図ることができ、これにより反射波を確実に吸
収でき、不要波の進入を防止できる。ちなみに本実施例
では、周波数帯域を1.5〜2倍程度まで拡大できる。
【0029】また本実施例では、上記薄板基板34を端
子基板21内に内蔵して一体化したので、従来から使用
していた端子基板の寸法,容積,及び重量とほとんど同
じにでき、上述の整合回路を別途搭載する場合に比べて
部品の小型化,軽量化に対応できる。
【0030】さらに本実施例では、上記ストリップライ
ン40の線路長を上記電気長となるように設定するだけ
でよいので、上述の集中定数で整合回路素子を構成する
場合に比べてばらつきの少ない高精度の広帯域化回路を
構成することができる。これによって電気的調整の簡易
化,又は無調整化を図ることができ、ひいてはコストを
低減でき、部品の低価格化に貢献できる。
【0031】なお、上記実施例では、3枚の薄板基板3
3〜35を熱圧着して端子基板21を形成した場合を例
にとって説明したが、本発明は例えばグリーンシートに
各電極をパターン形成し、該電極とグリーンシートとを
一体焼結して端子基板を形成してもよい。
【0032】また、上記実施例では、集中定数型の3ポ
ートサーキュレータに終端器を接続してなるアイソレー
タを例にとって説明したが、本発明はこれに限られるも
のではなく、導波管型の非可逆回路素子にも勿論適用で
きる。
【0033】さらに上記実施例では端子基板をヨーク本
体の外部に搭載した場合を例にとったが、本発明はヨー
ク本体内に端子基板を収容した構造にも勿論適用でき
る。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、集中定数
型の非可逆回路素子において、電気長が1/4・λgと
なるトリップラインを薄板基板に形成し、該薄板基板を
非可逆回路素子の端子基板の内部に積層したので、アイ
ソレーション特性の広帯域化を図りながら、部品の小型
化,軽量化に対応できるとともに、低価格化に貢献でき
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるアイソレータの端子基
板を示す斜視図である。
【図2】上記実施例の端子基板の断面図である。
【図3】上記実施例の端子基板の分解斜視図である。
【図4】上記実施例のアイソレータの分解斜視図であ
る。
【図5】上記実施例のアイソレータの斜視図である。
【図6】本発明の成立過程を説明するためのアイソレー
タの分解斜視図である。
【図7】本発明の成立過程を説明するためのアイソレー
タの斜視図である。
【図8】本発明の成立過程を説明するためのアイソレー
タの分解斜視図である。
【図9】本発明の成立過程を説明するためのアイソレー
タの斜視図である。
【図10】本発明の成立過程を説明するためのアイソレ
ータの斜視図である。
【図11】本発明の成立過程を説明するためのアイソレ
ータの動作を示す図である。
【図12】本発明の成立過程を説明するためのアイソレ
ータの動作を示す図である。
【図13】一般的なアイソレータの動作を示す図であ
る。
【図14】上記実施例のアイソレータの変形例の斜視図
である。
【符号の説明】
20 アイソレータ(非可逆回路素子) 21 端子基板 27〜29 中心導体 30 フェライト 33〜35 薄板基板 40 ストリップライン R 終端抵抗膜(終端器)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭57−64902(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01P 1/383 H01P 1/36

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流磁界が印加されるフェライトに、複
    数の中心導体を互いに電気的絶縁状態で、かつ交差させ
    て配置し、上記中心導体の何れか1つのポートに終端器
    を接続し、該終端器に整合回路を接続してアイソレーシ
    ョン特性広帯域化を図るようにした集中定数型の非可
    逆回路素子であって、上記整合回路に電気長が1/4・
    λg(λgは線路内波長)の整数倍となる線路を用い、
    かつ該線路がストリップラインとして薄板基板に形成さ
    れたものであり、さらにこの薄板基板が該非可逆回路素
    子を構成する端子基板内部に積層されていることを特徴
    とする非可逆回路素子。
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