JP3384367B2 - 非可逆回路素子及び通信機装置 - Google Patents
非可逆回路素子及び通信機装置Info
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- JP3384367B2 JP3384367B2 JP26701199A JP26701199A JP3384367B2 JP 3384367 B2 JP3384367 B2 JP 3384367B2 JP 26701199 A JP26701199 A JP 26701199A JP 26701199 A JP26701199 A JP 26701199A JP 3384367 B2 JP3384367 B2 JP 3384367B2
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- 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
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- H01P1/32—Non-reciprocal transmission devices
- H01P1/38—Circulators
- H01P1/383—Junction circulators, e.g. Y-circulators
- H01P1/387—Strip line circulators
Description
高周波帯域で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。
信号の伝送方向(順方向)には減衰量が極めて小さく、
逆方向には極めて大きい特性を有しており、携帯電話等
の通信機器の送受信回路部等に採用されている。最近の
移動通信機器では小型化、低コスト化が進行しており、
これらの機器に使用される非可逆回路素子においても小
型化、低コスト化が要求されている。この小型化、低コ
スト化を達成するために四角形板状の磁性体を用いた非
可逆回路素子が提案されている。
場合、各ポートの特性バランスを保つために、磁性体を
長方形状とし、3つの中心導体のうち1本を磁性体の長
辺と平行に配置し、各中心導体の交差角度が120度と
なるように他の2つの中心導体を各辺に傾斜させて配置
している。例えば、特開平8−23212には磁性体の
長辺と短辺の比を2:√3となるように設定し、かつ長
辺と平行に1つの中心導体を配置して、各中心導体を同
一長とした非可逆回路素子が提案されている。
電話等の移動通信機器においては、小型化とともにより
長い通話時間を達成するために低消費電力化の要求が強
く、非可逆回路素子の挿入損失の改善(低損失化)がさ
らに強く要求されている。また、携帯電話に用いられる
非可逆回路素子は、特定のポート間の挿入損失が重視さ
れ、他のポート間の挿入損失はそれほど重視されないた
め、各ポート間の特性バランスを保つことよりも、特定
のポート間の挿入損失をより低減することが要求されて
いる。
と、一般に通過帯域幅が狭帯域化するとともに挿入損失
が劣化するという傾向があり、上記従来の構成の非可逆
回路素子においては、各ポート間の特性バランスを保つ
ことはできるが、要求される挿入損失を得ることが困難
であった。
することができる小型かつ安価な非可逆回路素子及びそ
れを用いた通信機装置を提供することにある。
に、本発明に係る非可逆回路素子は、直流磁界が印加さ
れる磁性体に、3つの中心導体を電気的絶縁状態でかつ
交差させて配置してなる非可逆回路素子において、前記
磁性体を長辺及び短辺を有する平面視長方形とし、前記
3つの中心導体のうち1つの中心導体を短辺と平行に配
置し、かつ前記短辺と平行に配置した中心導体のポート
に終端抵抗を接続したことを特徴とする。
短辺と平行に配置した中心導体以外の2つの中心導体の
ポート間の挿入損失を低減することができる。これは、
短辺と平行に配置した中心導体よりも、他の2つの中心
導体の長さが長くなるため、この2つの中心導体間の結
合が強くなるためである。
の2つの中心導体の交差角度θを120度<θ<180
度に設定することにより、さらに挿入損失を低減するこ
とができる。これは、交差角度θを120度よりも大き
くすることにより、2つの中心導体間の結合が強くなる
ためである。
出して形成され、該アース部上に配置された磁性体上に
折り曲げて構成した構造の場合には、短辺と平行に配置
した中心導体以外の2つの中心導体の交差角度θは12
0度<θ≦140度に設定される。これは、交差角度を
140度よりも大きくすると、短辺と平行な中心導体以
外の2つの中心導体同士が磁性体の端部で重なるので、
折り曲げ配置ができなくなるためである。
徴を有するアイソレータを備えて構成される。これによ
り、通信機装置の低消費電力化を図ることができる。
逆回路素子の構成を図1〜図4を参照して説明する。本
実施形態の非可逆回路素子は、図1に示すような平面視
長方形の角板状の磁性体55に3つの中心導体51,5
2,53を配置した磁性組立体5を有している。中心導
体51,52,53は、銅等の金属導体板を打ち抜き加
工して形成されたものであり、図2の展開図で示すよう
に、共通のアース端となるアース部54で連接一体化さ
れ、アース部54から外方に突出して設けられている。
磁性体55を載置し、磁性体55を包み込むように各中
心導体51〜53を磁性体55の上面に絶縁シート(図
示省略)を介在させて互いに120度の交差角度θをな
すように折り曲げて配置している。各中心導体51〜5
3の先端部にあたる各ポート部P1〜P3は他の部材と
の接続に適した形状とされ、磁性体55の外周から外方
に突出するように構成されている。このような構成にお
いては、各中心導体51〜53の磁性体55の上面に対
応する部分が特性を決定するための実効的な長さとして
機能する。
53を磁性体55の短辺Bと平行にかつ長辺Aの中央部
(両短辺間の中央部)に配置している。すなわち、短辺
Bと平行に配置された中心導体53の実効的な長さは他
の中心導体51,52の実効的な長さよりも短くなるよ
うに形成されている。なお、本実施形態では磁性体55
の長辺Aと短辺Bの比を10:9として形成している。
回路素子の一例を図3及び図4に示す。図3は全体構造
を示す分解斜視図、図4は永久磁石及び上ヨークを除い
た状態での平面図である。本実施形態の非可逆回路素子
は、磁性体55の短辺Bと平行な中心導体53のポート
部P3に終端抵抗Rを接続してアイソレータとしてお
り、ポート部P1からポート部P2方向を順方向とし、
ポート部P2からポート部P1方向を逆方向としてい
る。
箱状の上ヨーク2の内面に永久磁石3を配置するととも
に、該上ヨーク2に同じく磁性体金属からなる概略コ字
状の下ヨーク8を装着して磁気閉回路を形成し、下ヨー
ク8内の底面8a上に端子ケース7を配設し、該端子ケ
ース7内に磁性組立体5、整合用コンデンサC1〜C
3、終端抵抗Rを配設し、磁性組立体5に永久磁石3に
より直流磁界を印加して構成されている。
り、矩形枠状の側壁7aに底壁7bを一体形成した構造
のもので、入出力端子71、72、アース端子73がそ
の一部を樹脂内に埋設して設けられ、底壁7bの略中央
部には挿通孔7cが形成され、挿通孔7cの周縁部には
所定の箇所に複数の凹部が形成されている。
合用コンデンサC1〜C3、終端抵抗Rが配置され、挿
通孔7c内には磁性組立体5が挿入配置され、磁性組立
体5の上部に永久磁石3が配設されている。
下ヨーク8の底面8aに接続されている。各整合用コン
デンサC1〜C3の下面電極、及び終端抵抗Rの一端側
の電極はそれぞれアース端子73、73に接続されてい
る。各整合用コンデンサC1〜C3の上面電極にはそれ
ぞれ各中心導体51〜53のポート部P1〜P3が接続
され、終端抵抗Rの他端側はポート部P3に接続されて
いる。
用いることにより、磁性体の材料コスト、製造コストを
低減して低コスト化を図るとともに磁性組立体の小型化
を実現し、かつ端子ケースへの各構成部材の配置におい
ても、磁性体周囲の面積利用効率を高めることができ、
全体の小型化を実現している。
参照して説明する。図5は実施形態の構成と従来の構成
での挿入損失(順方向の減衰量)の周波数特性を示す図
である。第1実施形態例の磁性体の寸法は、長辺3.0
mm、短辺2.7mm、厚み0.5mmである。従来例
の磁性体の寸法は、長辺3.1mm、短辺2.7mm、
厚み0.5mm(長辺と短辺の比を2:√3としたも
の)であり、終端抵抗Rが接続される中心導体を長辺と
平行に配置して構成したものである。なお、アイソレー
タの外形寸法は、いずれも5mm×5mm、高さ(厚
み)2.0mmであり、中心周波数は924.5MHz
である。
失は、第1実施形態のものでは約0.40dBとなり従
来のもの(約0.45dB)に比べ大幅に低減されてい
る。また通過帯域幅(例えば、挿入損失0.75dBで
の帯域幅)も従来のものに比べ大幅に広くなっている。
このように、平面視長方形の磁性体55を用い、かつ終
端抵抗Rが接続された中心導体53を磁性体55の短辺
と平行に配置することにより、信号入出力ポートP1,
P2間の挿入損失を低減することができる。すなわち、
本実施形態のアイソレータでは、小型化を実現するとと
もに挿入損失を低減している。
立体の構成を図6に示す。本実施形態の磁性組立体5
は、平面視長方形の角板状の磁性体55を用い、磁性体
55の短辺と平行に中心導体53を配置し、他の2つの
中心導体51,52をその交差角度θが130度となる
ように配置している。また、中心導体53は、中心導体
51,52の交差角度を2等分するように配置され、中
心導体53,51の交差角度θ1と中心導体53,52
の交差角度θ2をともに115度に設定している。他の
構成は図1で示した第1実施形態のものと同様であり、
その説明を省略する。
図5を参照して説明する。なお、図5に示す第2実施形
態例の特性は、図3及び図4に示す第1実施形態のアイ
ソレータと同様の構造のものである。
失は第2実施形態のものでは約0.35dBとなり、第
1実施形態のものに比べさらに低減されている。また、
通過帯域幅も第1実施形態のものに比べ大幅に広くなっ
ている。このように、磁性体55の短辺と平行に配置さ
れた中心導体53以外の信号入出力ポートに対応する2
つの中心導体51,52の交差角度θを130度に設定
することにより、信号入出力ポートP1,P2間の挿入
損失をさらに低減することができる。
52の交差角度θを130度に設定した場合を例にとっ
て説明したが、この交差角度θを120度よりも大きく
することで、挿入損失を低減できることが確認されてい
る。しかし、上記実施形態のように金属導体板からなる
各中心導体を磁性体に折り曲げて配置した構造の場合に
は、交差角度θを140度よりも大きくすると短辺と平
行な中心導体以外の2つの中心導体同士が磁性体の端部
で重なり、折り曲げ配置ができなくなるため、実質的に
中心導体51,52の交差角度θは140度以下に設定
される。
る各中心導体を磁性体に折り曲げて配置した構造のもの
で説明したが、磁性体及び中心導体の構造はこれに限る
ものではなく、中心導体を磁性体の内部または表面に電
極膜で形成した構造のものであってもよい。この場合、
磁性体の短辺に平行な中心導体以外の2つの中心導体の
交差角度θは、理論上180度未満のいずれかの値に設
定することができる。しかし、交差角度θが150度を
超えると必要とするアイソレーション(逆方向の減衰
量)が得られないので、実用上、交差角度θは150度
以下に設定される。
例にとって説明したが、ポート部P3に終端抵抗Rを接
続することなく、ポート部P3を第3の入出力ポートと
して構成したサーキュレータにも本発明を適用すること
ができる。この場合、磁性体の短辺と平行に配置した中
心導体以外の2つの中心導体のポート間の挿入損失を低
減することができる。
装置の構成を図7に示す。この通信機装置は、送信用フ
ィルタTX及び受信用フィルタRXからなるデュプレク
サDPXのアンテナ端にアンテナANTが接続され、送
信用フィルタTXの入力端とと送信回路との間にアイソ
レータISOが接続され、受信用フィルタRXの出力端
に受信回路が接続されて構成されている。送信回路から
の送信信号はアイソレータISOを経由し、送信用フィ
ルタTXを通してアンテナANTから発信される。ま
た、アンテナANTで受信された受信信号は受信用フィ
ルタRXを通して受信回路に入力される。
実施形態及び第2実施形態のアイソレータを使用するこ
とができる。本発明に係る挿入損失を低減したアイソレ
ータを用いることにより、通信機装置の消費電力を低減
することができる。
逆回路素子によれば、磁性体を長辺及び短辺を有する平
面視長方形状とし、3つの中心導体のうち1つの中心導
体を短辺と平行に配置したので、磁性体の短辺と平行に
配置した中心導体以外の2つの中心導体のポート間の挿
入損失を低減することができる。
の2つの中心導体の交差角度θを120度よりも大きく
設定することにより、さらに挿入損失を低減することが
できる。
することにより、消費電力を低減した通信機装置を得る
ことができる。
る。
示す分解斜視図である。
び上ヨークを除いた状態での平面図である。
挿入損失の周波数特性を示す図である。
る。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 直流磁界が印加される磁性体に、3つの
中心導体を電気的絶縁状態でかつ交差させて配置してな
る非可逆回路素子において、 前記磁性体を長辺及び短辺を有する平面視長方形とし、
前記3つの中心導体のうち1つの中心導体を短辺と平行
に配置し、かつ前記短辺と平行に配置した中心導体のポ
ートに終端抵抗を接続したことを特徴とする非可逆回路
素子。 - 【請求項2】 前記短辺と平行に配置した中心導体以外
の2つの中心導体の交差角度θを120度<θ<180
度に設定したことを特徴とする請求項1に記載の非可逆
回路素子。 - 【請求項3】 前記各中心導体は共通のアース部から突
出して形成され、該アース部上に配置された前記磁性体
上に折り曲げて構成されており、前記短辺と平行に配置
した中心導体以外の2つの中心導体の交差角度θを12
0度<θ≦140度に設定したことを特徴とする請求項
1に記載の非可逆回路素子。 - 【請求項4】 請求項1、請求項2または請求項3に記
載の非可逆回路素子を備えたことを特徴とする通信機装
置。
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