JP3663396B2 - 非可逆回路素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンテナ共用器等に適用されるサーキュレータ、アイソレータ等の非可逆回路素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の非可逆回路素子の構成を図６，図７に基づいて説明すると、従来の非可逆回路素子は、コ字状の第１のヨーク５１と、この第１のヨーク５１内に配置された磁石５２と、この磁石５２の下部に配置された円板状のフェライト部材５３と、１２０度の間隔でフェライト部材５３に取り付けられ、一部が互いに交叉した状態となった金属板からなる３個の中心導体５４、５５，５６と、フェライト部材５３を保持する保持部材５７と、コ字状の第２のヨーク５８とで構成されている。
【０００３】
また、保持部材５７の孔５７ａには、中心導体５４、５５，５６を取り付けたフェライト部材５３が挿入されると共に、このフェライト部材５３上に磁石５２を配置した状態で、上下から第１，第２のヨーク５１，５８を被せる。
そして、第１，第２のヨーク５１，５８で磁石５２，フェライト部材５３、及び保持部材５７を挟持した状態で、コ字状が互い違いに配置された第１，第２のヨーク５１，５８を結合して、第１，第２のヨーク５１，５８とで磁気閉回路が形成された構成となっている。
【０００４】
また、図７に示すように、３個の中心導体５４、５５，５６は、薄い金属板で形成されて、それぞれコンデンサＣが接続され、入力用、或いは出力用の第１導体部５４ａ、５５ａ、５６ａと、この第１導体部５４ａ、５５ａ、５６ａに繋がれた接地側の第２導体部５４ｂ、５５ｂ、５６ｂとで構成されていると共に、３個の中心導体５４，５５，５６のそれぞれは、第１導体部５４ａ、５５ａ、５６ａ、及び第２導体部５４ｂ、５５ｂ、５６ｂがフェライト部材５３上に位置した状態となっている。
【０００５】
そして、例えば、中心導体５４の第１導体５４ａに信号を入力すると、第２導体５４ｂに電流Ｉが流れ、すると、第２導電部５４ｂ側に磁束が発生すると共に、この磁束は、第２導体部５４ｂと第２導体部５５ｂ間に位置するフェライト部材５３を磁路Ｇとして、第２導体部５５ｂに作用する。
その結果、中心導体５５の第２導体部５５ｂに電流Ｉが発生して、第１導体部５５ａから出力されるようになる。
【０００６】
また、磁束が第２導体部５４ｂと第２導体部５５ｂ間に位置するフェライト部材５３を磁路Ｇとして通過した時、その間に位置する中心導体５６の第１導体部５６ａには、不要な電流が発生して、伝達すべきエネルギーが伝達の過程で大きく失われ、その結果、挿入損失が大きくなると共に、アイソレーションが劣化する。
【０００７】
また、中心導体５５から入力して、中心導体５６から出力する場合、及び中心導体５６から入力して、中心導体５４から出力する場合も、前記と同様の原理によって、挿入損失が大きくなると共に、アイソレーションが劣化する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の非可逆回路素子は、中心導体５４、５５，５６の第１導体部５４ａ、５５ａ、５６ａ、及び第２導体部５４ｂ、５５ｂ、５６ｂがフェライト部材５３上に位置した状態となっているため、第１導体部５４ａ、５５ａ、５６ａの下部に位置するフェライト部材５３の存在によって、伝達すべきエネルギーが伝達の過程で大きく失われ、その結果、挿入損失が大きくなると共に、アイソレーションが劣化するという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は挿入損失が少なく、アイソレーションの良好な非可逆回路素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の解決手段として、平板状のフェライト部材と、このフェライト部材上に位置し、誘電体を挟んで上下方向の異なる面に設けられて、上下方向に一部が交叉する第１，第２，第３の中心導体とを備え、これ等の中心導体は、前記交叉した位置から一端に向かって直線状に延びる入力用、或いは出力用の第１導体部と、この第１導体部に繋がり、他端側が接地される第２導体部とを有し、前記第１，第２，第３の中心導体の前記交叉部の近傍から前記一端にわたって前記第１導体部と対向する前記フェライト部材の箇所には、前記第１導体部と対向しない切り欠き部が設けられると共に、前記第２導体部が前記フェライト部材上に位置した構成とした。
【００１１】
また、第２の解決手段として、前記フェライト部材は、中心から３方向に延びる延在部と、この延在部間に設けられた前記切り欠き部を有して、Ｙ字状に形成され、前記延在部の中心部に前記第１，第２，第３の中心導体の前記交叉部が位置した状態で、前記第１，第２，第３の中心導体の前記第１導体部が前記切り欠き部に位置すると共に、前記第１，第２，第３の中心導体の前記第２導体部が前記延在部上に位置した構成とした。
【００１２】
また、第３の解決手段として、前記切り欠き部は約１２０度の角度で形成された構成とした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の非可逆回路素子の図面を説明すると、図１は本発明の非可逆回路素子の分解斜視図、図２は本発明の非可逆回路素子の要部の断面図、図３は本発明の非可逆回路素子の要部の拡大断面図、図４は本発明の非可逆回路素子に係り、その要部を説明するための説明図、図５は本発明の非可逆回路素子をサーキュレータに適用した等価回路図である。
【００１４】
次に、本発明の非可逆回路素子の構成を図１〜図４に基づいて説明すると、コ字状の磁性板（鉄板等）からなる第１のヨーク１は、四角状の上板１ａと、この上板１ａの対向する辺から下方に折り曲げられた対向する一対の側板１ｂとを有する。
【００１５】
合成樹脂の成型品からなる直方体の支持部材１１は、互い分離した二つの部材、或いは一つの部材で構成されると共に、この支持部材１１は、中心部に設けられた円筒状の空洞部１１ａと、空洞部１１ａの下部側に設けられた切り欠き部１１ｂとを有する。
そして、この支持部材１１は、第１のヨーク１内に取り付けられると共に、支持部材１１は、成型加工によって第１のヨーク１と一体に形成されている。
【００１６】
バネ性ある金属材からなる端子部材１２は、接触部１２ａと、この接触部１２ａに連結部１２ｂを介して連結された接続部１２ｃと、この接続部１２ｃの一端から折り曲げられた折り曲げ部１２ｄとを有する。
【００１７】
複数個の端子部材１２は、支持部材１１の下部に成型加工によって埋設されて取り付けられており、この端子部材１２が支持部材１１に取り付けられた際、接触部１２ａが切り欠き部１１ｂの位置から中心方向に延びて配置されると共に、接続部１２ｃは、支持部材１１の下面から露出し、且つ、折り曲げ部１２ｄは、支持部材１１の側面から露出した状態で配置されている。
【００１８】
円板状の磁石２は、支持部材１１の空洞部１１ａ内に挿入されて配置され、磁石２の外周面が支持部材１１によって支持されて、位置決めされた構成となっている。
【００１９】
コ字状の磁性板（鉄板等）からなる第２のヨーク３は、四角状の底板３ａと、この底板３ａの対向する辺から上方に折り曲げられた対向する一対の側板３ｂとを有する。
そして、この第２のヨーク３は、その一対の側板３ｂが第１のヨーク１の一対の側板１ｂと結合されて、磁気閉回路が形成されると共に、支持部材１１が第２のヨーク３内に位置した状態となる。
【００２０】
ＹＩＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ ｉｒｏｎ ｇａｒｎｅｔ）等からなるＹ字状のフェライト部材４は、中心から等間隔で３方向に延びる延在部４ａと、この延在部４ａ間に位置し、約１２０度の角度で設けられたＶ字状の切り欠き部４ｂとを有し、このフェライト部材４は、第２のヨーク３の底板３ａ上に載置された状態で、取り付けられている。
【００２１】
また、チップ型のコンデンサＣ１は、板状のセラミック等からなる絶縁体２１と、この絶縁体２１の対向する平坦な二つの外面に設けられた銀等からなる第１，第２の電極部２２，２３とで構成され、そして、互いに対向する第１，第２の電極部２２，２３との間で容量が形成されている。
【００２２】
そして、３個のチップ型のコンデンサＣ１は、第１の電極部２２が第２のヨーク３の底板３ａに半田付けされ、第２のヨーク３に取り付けられると共に、第２のヨーク３に接地された構成となっている。
【００２３】
銅等の薄い導電板からなる第１，第２，第３の中心導体５，６、７は、それぞれ両端部に設けられた一対の折り曲げ部５ａ、６ａ、７ａと、一方の折り曲げ部５ａ、６ａ、７ａの端部に設けられた接続部５ｂ、６ｂ、７ｂと、他方の折り曲げ部５ａ、６ａ、７ａの端部において折り曲げ形成された端子部５ｃ、６ｃ、７ｃと、端子部５ｃ、６ｃ、７ｃ側に位置する入力用、或いは出力用の第１導体部５ｄ、６ｄ、７ｄと、接続部５ｂ、６ｂ、７ｂ側に位置する第２導体部５ｅ、６ｅ、７ｅとを有する。
【００２４】
そして、第１，第２，第３の中心導体５，６、７は、それぞれ絶縁材からなる誘電体８を挟んで、上下方向の異なる面に配置され、且つ、互いに１２０度の間隔を置いて配設されると共に、上下方向において一部が交叉した状態となっている。
また、これ等の第１，第２，第３の中心導体５，６、７は、誘電体８を介してフェライト部材４上に載置される。
【００２５】
この時、第１，第２，第３の中心導体５，６，７の端子部５ｃ、６ｃ、７ｃは、それぞれがチップ型のコンデンサＣ１の第２の電極部２３上に半田付けされて、電気的に接続され、また、接続部５ｂ、６ｂ、７ｂは、第２のヨーク３の底板３ａに半田付けされて、接地状態で電気的に接続される。
【００２６】
即ち、入力用、或いは出力用の第１導体部５ｄ、６ｄ、７ｄ側には、コンデンサＣ１が接続され、また、接地用の第２導体部５ｅ、６ｅ、７ｅ側が接地された構成となっている。
また、フェライト部材４上に配置された第１，第２，第３の中心導体５，６、７は、図４に示すように、第１導体部５ｄ、６ｄ、７ｄが切り欠き部４ｂ上に位置すると共に、第２導体部５ｅ、６ｅ、７ｅが延在部４ａ上に位置した状態となっている。
【００２７】
この時、図４に示すように、延在部４ａの幅は、第２導体部５ｅ、６ｅ、７ｅの幅より若干広くなって、第２導体部５ｅ、６ｅ、７ｅの両側より延在部４ａがはみ出した状態になると共に、切り欠き部４ｂの奥部は、第１，第２，第３の中心導体５，６，７の交叉部の近傍まで形成された状態となっている。
【００２８】
なお、フェライト部材４に設けられた切り欠き部４ｂは、Ｖ字状のもので説明したが、Ｕ字状等の形状に形成しても良く、要は、第１導体部の下部の一部、或いは、大部分と対向する位置に切り欠き部を設ければ良い。
【００２９】
支持部材１１を取り付けた第１のヨーク１と第１，第２，第３の中心導体５，６，７を保持した第２のヨーク３とが組み合わされて、第１，第２，第３の中心導体５，６，７が組み込みされた際、第２の電極部２３上に位置する端子部５ｃ、６ｃ、７ｃには、端子部材１２の接触部１２ａが弾接状態で接触する。
この時、端子部材１２の接続部１２ｃの下面は、第２のヨーク３の底板３ａの下面と略面一の状態となっている。
【００３０】
そして、第１，第２，第３の中心導体５，６，７上には、第１のヨーク１に位置決めされた磁石２が配置され、この状態で、第１，第２のヨーク１，３の側板１ｂ、３ｂ同士が結合されると、第１，第２のヨーク１，３間で磁石２，フェライト部材４等を挟持すると、サーキュレータ、或いはアイソレータからなる非可逆回路素子が形成される。
【００３１】
また、このような構成を有する非可逆回路素子は、ここでは図示しないが、導電パターンを有する回路基板上に搭載されて、面実装されるようになっている。
そして、非可逆回路素子が搭載された際、第２のヨーク３の底板３ａの下面と端子部材１２の接続部１２ｃの下面が回路基板上に面一状態で載置されて、半田付けされ、接続部１２ｃは、配線用の導電パターンに半田付けされると共に、第２のヨーク３の底板３ａが接地用の導電パターンに半田付けされる。
【００３２】
この時、端子部材１２は、接続部１２ｃと共に、露出状態の折り曲げ部１２ｄが半田付けされるため、端子部材１２の導電パターンへの半田付けを確実にすることができる。
【００３３】
このような構成を有する本発明の非可逆回路素子は、図４に示すように、例えば、第１の中心導体５の第１導体５ｄに信号を入力すると、第２導体５ｅに電流Ｉが流れ、すると、第２導電部５ｅ側に磁束が発生すると共に、この磁束は、Ｖ字状の延在部４ａを磁路Ｇとして、第２の中心導体６の第２導体部６ｅに作用する。
その結果、第２の中心導体６の第２導体部６ｅに電流Ｉが発生して、第１導体部６ｄから出力されるようになる。
【００３４】
また、磁束がＶ字状の延在部４ａを磁路Ｇとして通過した時、その間に位置する第３の中心導体７の第１導体部７ｄでは、電流の発生が少なくなって、エネルギーの伝達が大きくなり、その結果、挿入損失が少なくなると共に、アイソレーションが良好となる。
【００３５】
また、第２の中心導体６から入力して、第３の中心導体７から出力する場合、及び第３の中心導体７から入力して、第１の中心導体５から出力する場合も、前記と同様の原理によって、挿入損失が少なくなると共に、アイソレーションが良好となる。
【００３６】
また、図５は、本発明の非可逆回路素子をサーキュレータに適用した等価回路図を示し、第１，第２，第３の中心導体５，６，７のそれぞれの一端側に入出力端子となる端子部５ｃ、６ｃ、７ｃが設けられ、また、それぞれの他端側である接続部５ｂ、６ｂ、７ｂが接地されると共に、第１，第２，第３の中心導体５，６，７の端子部５ｃ、６ｃ、７ｃには、接地されたチップ型のコンデンサＣ１が接続された構成となっている。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の非可逆回路素子は、平板状のフェライト部材と、このフェライト部材上に位置し、誘電体を挟んで上下方向の異なる面に設けられて、上下方向に一部が交叉する第１，第２，第３の中心導体とを備え、これ等の中心導体は、入力用、或いは出力用の第１導体部と、この第１導体部に繋がった接地側に位置する第２導体部とを有し、フェライト部材には、第１導体部と対向する箇所に切り欠き部が設けられた状態で、第２導体部がフェライト部材上に位置した構成とした。このような構成によって、磁束がＶ字状の延在部を磁路Ｇとして通過した時、その間に位置する中心導体の第１導体部では、電流の発生が少なくなって、エネルギーの伝達が大きくなり、その結果、挿入損失が少なくなると共に、アイソレーションが良好となる。
【００３８】
また、フェライト部材がＹ字状に形成され、第１，第２，第３の中心導体の第１導体部が切り欠き部に位置すると共に、第１，第２，第３の中心導体の第２導体部がフェライト部材上に位置したため、第１導体部のフェライト部材への対向部分を少なくできて、挿入損失が一層少なくなると共に、アイソレーションが良好となる。
【００３９】
また、切り欠き部は約１２０度の角度で形成されたため、第１導体部のフェライト部材への対向部分を更に少なくできて、挿入損失が一層少なくなると共に、アイソレーションが良好となる。
【００４０】
また、切り欠き部が中心導体の交叉部の近傍まで形成されたため、第１導体部のフェライト部材への対向部分を更に少なくできて、挿入損失が一層少なくなると共に、アイソレーションが良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非可逆回路素子の分解斜視図。
【図２】本発明の非可逆回路素子の要部の断面図。
【図３】本発明の非可逆回路素子の要部の拡大断面図。
【図４】本発明の非可逆回路素子に係り、その要部を説明するための説明図。
【図５】本発明の非可逆回路素子をサーキュレータに適用した等価回路図。
【図６】従来の非可逆回路素子の分解斜視図。
【図７】従来の非可逆回路素子に係り、その要部を説明するための説明図。
【符号の説明】
１ 第１のヨーク
１ａ 上板
１ｂ 側板
１１ 支持部材
１１ａ 空洞部
１１ｂ 切り欠き部
１２ 端子部材
１２ａ 接触部
１２ｂ 連結部
１２ｃ 接続部
１２ｄ 折り曲げ部
２ 磁石
３ 第２のヨーク
３ａ 底板
３ｂ 側板
４ フェライト部材
４ａ 延在部
４ｂ 切り欠き部
５ 第１の中心導体
５ａ 折り曲げ部
５ｂ 接続部
５ｃ 端子部
５ｄ 第１導体部
５ｅ 第２導体部
６ 第２の中心導体
６ａ 折り曲げ部
６ｂ 接続部
６ｃ 端子部
６ｄ 第１導体部
６ｅ 第２導体部
７ 第３の中心導体
７ａ 折り曲げ部
７ｂ 接続部
７ｃ 端子部
７ｄ 第１導体部
７ｅ 第２導体部
８ 誘電体
Ｃ１ チップ型のコンデンサ
２１ 絶縁体
２２ 第１の電極部
２３ 第２の電極部

Claims (3)

1. 平板状のフェライト部材と、このフェライト部材上に位置し、誘電体を挟んで上下方向の異なる面に設けられて、上下方向に一部が交叉する第１，第２，第３の中心導体とを備え、これ等の中心導体は、前記交叉した位置から一端に向かって直線状に延びる入力用、或いは出力用の第１導体部と、この第１導体部に繋がり、他端側が接地される第２導体部とを有し、前記第１，第２，第３の中心導体の前記交叉部の近傍から前記一端にわたって前記第１導体部と対向する前記フェライト部材の箇所には、前記第１導体部と対向しない切り欠き部が設けられると共に、前記第２導体部が前記フェライト部材上に位置したことを特徴とする非可逆回路素子。
2. 前記フェライト部材は、中心から３方向に延びる延在部と、この延在部間に設けられた前記切り欠き部を有して、Ｙ字状に形成され、前記延在部の中心部に前記第１，第２，第３の中心導体の前記交叉部が位置した状態で、前記第１，第２，第３の中心導体の前記第１導体部が前記切り欠き部に位置すると共に、前記第１，第２，第３の中心導体の前記第２導体部が前記延在部上に位置したことを特徴とする請求項１記載の非可逆回路素子。
3. 前記切り欠き部は約１２０度の角度で形成されたことを特徴とする請求項１、又は２記載の非可逆回路素子。

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