JP3665776B2 - 非可逆回路素子及びそれを用いた通信機装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の通信機装置に使用されるアイソレータ、サーキュレータ等の非可逆回路素子及びそれを用いた通信機装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集中定数型のアイソレータは、信号を伝送方向に損失なく通過させ、逆方向への信号の通過を阻止する機能を備えた高周波部品であり、携帯電話等の移動通信装置の送信回路部に使用されている。このようなアイソレータの一例として、図１０に示す構成のものがある。
図１０に示す従来のアイソレータ１００は、イットリウム鉄ガーネットフェライト（ＹＩＧ)からなる磁性体１０４と中心導体１０５とからなる磁性組立体１１０と、中心導体１０５に接続される容量素子基板１２０と、永久磁石１３０とを、磁性ヨークを兼ねる金属製上ケース１４１及び下ケース１４２内に収納し、磁性組立体１１０に永久磁石で直流バイアス磁界を印加できる構成とされてなるものである。この従来のアイソレータ１００は、携帯電話等の小型の移動通信装置に使用される場合、５ｍｍ角程度の大きさとされている。
【０００３】
中心導体１０５は磁性体１０４の下面に添わせて設けられた共通電極（図示略）と、この共通電極から放射状に３方向に延出形成されて磁性体１０４の表面側に巻き掛けられた第１の中心導体１０６と第２の中心導体１０７と第３の中心導体１０８とから構成されている。前述の各中心導体１０６〜１０８は、アース部となる上記共通電極において連設一体化されている。なお、図面では省略されているが、中心導体１０６、１０７、１０８どうしは絶縁シートにより磁性体１０４の表面側において個々に絶縁されている。
容量素子基板１２０には、後述の各ポート部に対応する整合用コンデンサが設けられている。
また、先の３つの中心導体１０６、１０７、１０８の先端部側は磁性体１０４の側方に突出するように配置されて各ポート部とされている。そして、各ポート部に上記整合用コンデンサが接続され、ポート部の１つに先の整合用コンデンサを介して終端抵抗が接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のアイソレータにおいては、磁性体１０４を構成するＹＩＧは、使用温度範囲（具体的には−３５℃〜＋８５℃の範囲）では飽和磁束密度（４πＭｓ）が２４％〜３４％変化（−３５℃のときの飽和磁束密度に対して８５°℃のときの飽和磁束密度が２４％〜３４％低下）しており、特に高温になると飽和磁束密度の低下率が大きく、一方、永久磁石１３０は使用温度範囲で残留磁束密度（Ｂｒ）が２１％〜２２％しか変化（−３５℃のときの残留磁束密度に対して８５℃のときの残留磁束密度が２１％〜２２％低下）していない。
【０００５】
しかし、従来のアイソレータにおいては、磁性体１０４の飽和磁束密度の温度特性と永久磁石１０３は残留磁束密度の温度特性の差が大きいことから、温度が低いところでは磁性体１０４に適正な直流バイアス磁界がかかっているが、温度が高くなると磁性体１０４の飽和磁束密度の低下割合が大きくなり、これによって永久磁石１０３の残留磁束密度が相対的に高くなり、上記磁性ヨーク（上ケース１４１及び下ケース１４２）と永久磁石１０３とで構成される磁気回路から磁性体１０４に直流バイアス磁界が強くかかる傾向がでてくる。このような傾向がでてくると、それに起因してアイソレーションのピークが目標値からずれて、アイソレーションの周波数特性が変化してしまい、挿入損失が大きくなり、信号の伝達効率が低下するという問題があった。
なお、上ケース１４１及び下ケース１４２の材質は、ＳＰＣＣ等のほぼ純鉄に近い材料が用いられている。このＳＰＣＣはキュリー点（Ｔｃ）が７２７℃（１０００Ｋ）程度であるが、Ｔｃが１０００Ｋ程度の材料は上記のような使用温度範囲では飽和磁束密度（４πＭｓ）が１．０％程度しか変化しないため、磁性体１０４の飽和磁束密度の温度特性と永久磁石１０３の残留磁束密度の温度特性の差を補償できない。
【０００６】
本発明は以上の背景に基づいてなされたもので、温度特性を向上させることで、挿入損失を抑制して信号の伝達効率に優れた非可逆回路素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、温度特性を向上させることで、挿入損失を抑制して信号の伝達効率に優れた非可逆回路素子を用いることにより、温度安定性が高い通信機装置を提供することを他の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の非可逆回路素子は、フェライトからなる磁性体の一面側に共通電極が配置され、この共通電極外周部から３方向に延出形成された３つの中心導体が、前記フェライトに配置された磁性組立体と、前記の各中心導体に対応して設けられるとともに対応する中心導体に接続される容量素子と、前記磁性体に直流バイアス磁界を印加する永久磁石とが、磁性ヨークを兼ねる金属製の上ケースと下ケースとの間に収納されてなり、
前記上ケース又は下ケースの飽和磁束密度及び前記永久磁石の残留磁束密度は負の温度係数を有し、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において前記永久磁石の残留磁束密度の温度係数の絶対値よりも前記上ケース又は下ケースの飽和磁束密度の温度係数の絶対値が大きくなるように、前記上ケース又は下ケースが下記組成式で示される磁性材料から形成されていることを特徴とする。
（Ｆｅ １−ａ Ｃｏ ａ ） １００−ｂ Ｎｉ ｂ
但し、組成比を示すａ、ｂは原子％で、０≦ａ≦０．１、２８≦ｂ≦４１である。
【０００８】
かかる非可逆回路素子によれば、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲（使用温度範囲）において使用温度が高い場合には上記永久磁石の残留磁束密度の低下割合は小さく、上記磁性体の飽和磁束密度の低下割合が大きくなっても、上記金属製の上ケース又は下ケースに備えられた上記磁性材料の飽和磁束密度の低下割合は大きくなるので、上記永久磁石と磁性ヨーク（上ケース及び下ケース）とで構成される磁気回路から上記磁性体にかけられる直流バイアス磁界は上記磁性材料の作用によって少なくなるので、上記永久磁石の残留磁束密度が相対的に高くなることによるバイアス磁界への影響を防止でき、上記フェライトからなる磁性体に適正な直流バイアス磁界を印加することができる。一方、使用温度が低い場合には上記磁性体の飽和磁束密度の低下割合が小さく（飽和磁束密度の変化率が小さく）、また、上記磁性材料の飽和磁束密度の低下割合も小さい（飽和磁束密度の変化率が小さい）ので、永久磁石の残留磁束密度が相対的に高くなることがなく、上記フェライトからなる磁性体に適正な直流バイアス磁界を印加することができる。
【０００９】
即ち、本発明の非可逆回路素子によれば、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において永久磁石の残留磁束密度の温度係数と、フェライトからなる磁性体の飽和磁束密度の温度係数の差が大きくても、この温度係数の差は上記磁性ヨークを兼ねる金属製の上ケース又は下ケースに用いた磁性材料によって補償されるので、使用温度によって磁性体に直流バイアス磁界が強くかかることを防止でき、アイソレーションのピークがずれることが改善され、アイソレーションの周波数特性が変化するのを防止できる。
【００１０】
従って、本発明の非可逆回路素子は、温度特性を向上させることができ、これにより挿入損失の温度変化を低減して信号の伝達効率を向上することができる。
また、本発明の非可逆回路素子は、上記のように金属製の上ケース又は下ケースを上記の磁性材料から構成することで、上記永久磁石と上記磁性体の温度係数の差を補償することができるので、上記永久磁石や上記磁性体として温度係数の差が大きいものを使用することができ、永久磁石や磁性体の材料選択性が広がる。
また、本発明の非可逆回路素子は、５ｍｍ角以下に小型化されたものであっても上記のような効果を得ることができる。
【００１１】
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記磁性材料のキュリー点は４００℃未満であることが好ましく、１００℃以上３００℃以下であることがより好ましい。キュリー点が４００℃未満の磁性材料は、−３５℃〜＋８５℃付近での飽和磁束密度の温度係数が−０．１９％／℃以下と変化が大きくなるので、永久磁石の残留磁束密度変化が相対的に高くなることに起因してバイアス磁界変化が大きくなるのを効果的に防ぐことができる。
キュリー点が１００℃以上３００℃以下の磁性材料は、−３５℃〜＋８５℃付近で飽和磁束密度が大きく変化する（−０．５２％／℃〜−０．１９％／℃）ので、このような磁性材料を用いると、非可逆回路素子を−３５℃〜＋８５℃付近で使用する場合に、永久磁石の残留磁束密度の温度係数と、フェライトからなる磁性体の飽和磁束密度の温度係数の差が大きくても、この温度係数の差は上記磁性材料によって効果的に補償できる。
【００１２】
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記磁性ヨークを兼ねる金属製の上ケース又は下ケースに用いる磁性材料が（Ｆｅ１−ａＣｏａ）１００−ｂＮｉｂなる組成のものであれば、キュリー点が１００℃以上３００℃以下を示すことができる。ＣｏをＦｅの１０％以下の範囲で置換されていてもよく、Ｃｏが添加されることにより磁歪の低減効果が得られる。
【００１３】
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記磁性材料が前記上ケースと下ケースのうち前記永久磁石からの距離が近い方のケースに用いられていることが、使用温度が高い場合に上記磁性体の飽和磁束密度の低下割合が大きくなっても、上記永久磁石と磁性ヨークとを含む磁気回路に上記磁性材料の作用が及び易く、上記磁気回路から上記磁性体にかけられる直流バイアス磁界が小さくなり、上記永久磁石の残留磁束密度が相対的に高くなることによるバイアス磁界への影響を防止する効果を向上できる。
【００１４】
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記金属製の上ケース又は下ケースにおいて、上記磁性材料からなる部分以外の材料は、純鉄又はＳＰＣＣ等のほぼ純鉄に近い材料が用いられることが好ましい。
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記永久磁石の材料は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において前記フェライトからなる磁性体の飽和磁束密度の温度係数の絶対値より残留磁束密度の温度係数の絶対値が２０％以上小さい硬磁性材料が用いられることが、本発明の効果を顕著に発揮できる点で好ましい。
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記金属製の上ケース又は下ケースの表面に、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉのうち少なくとも１種の金属メッキが施されていてもよい。
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記金属製の上ケース又は下ケースの厚みは、１２０μｍ以下であることが、小型化及び軽量化できる点で好ましい。
【００１５】
また、本発明の通信機装置は、前記のいずれかの構成の本発明の非可逆回路素子を備えたことを特徴とする。
本発明の通信機装置によれば、温度特性を向上させることにより、挿入損失の温度特性を抑制して信号の伝達効率に優れた本発明の非可逆回路素子が備えられたことで、温度安定性が高い通信機装置を提供できる。また、本発明の非可逆回路素子は、５ｍｍ角以下に小型化されたものであっても、温度特性が優れ、挿入損失の温度変化を抑制して信号の伝達効率に優れたものであるので、その結果としてこの非可逆回路素子を備えた本発明の通信機装置によれば、小型で、温度安定性が高い通信機装置を提供できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
（非可逆回路素子の第１の実施の形態）
図１〜図３は本発明に係る非可逆回路素子をアイソレータとして適用した第１の実施の形態を示すものである。
この実施形態のアイソレータ１は、磁性ヨークを兼ねる金属製上ケース２と金属製下ケース３とで構成される磁気閉回路内に、後述の磁性体基板５に直流バイアス磁界を印加する永久磁石（磁石部材）４と、フェライト等の強磁性体からなる磁性体基板（磁性体）５と、中心導体６、７、８と、これら中心導体６、７、８を接続した共通電極１０と、磁性体基板５の周囲に配置されたコンデンサ基板（容量素子）１１、１２と、終端抵抗１３とを備えて構成されている。
このアイソレータ１の全体大きさは、３ｍｍ〜７ｍｍ角程度のものであり、小型化の点で５ｍｍ角以下とされるのが好ましい。このアイソレータ１は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲内で使用されるものである。
【００１７】
上ケース２と下ケース３は４角形状の箱型に形成されている。
上ケース２は側面視コ字型で、側面視コ字型の下ケース３に嵌め込み自在の大きさとされており、上ケース２と下ケース３の互いの開口部分を嵌め合わせることで両者を一体として箱型の磁気閉回路を構成することができるように構成されている。
上ケース２と下ケース３のうち永久磁石４からの距離が近い方のケース、本実施形態では上ケース２は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において永久磁石４の残留磁束密度の温度係数の絶対値よりも飽和磁束密度（４πＭｓ）の温度係数（α４πＭｓ）の絶対値が大きい磁性材料から形成されている。即ち、上ケース２を形成する磁性材料の−３５℃以上＋８５℃の温度範囲における飽和磁束密度の温度係数の絶対値が、永久磁石４の−３５℃以上＋８５℃の温度範囲における残留磁束密度の温度係数の絶対値より大きい。
本実施形態での永久磁石４の材質は残留磁束密度が負の温度係数を有するものであり、また、上ケース２の材質は飽和磁束密度が負の温度係数を有するものである。
本実施形態での永久磁石４の材質は、後述するように−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において残留磁束密度の温度係数が−０．１６％／℃〜−０．２％／℃程度の硬磁性材料が用いられているので、上ケース２の材質としては−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において飽和磁束密度の温度係数が−０．１９％／℃〜−０．５２％／℃のものが用いられる。
なお、飽和磁束密度（４πＭｓ）の温度係数（α４πＭｓ）は、以下の式で定義される。
α４πＭｓ＝Δ４πＭｓ／（４πＭｓ・ΔＴ）
（式中、Δ４πＭｓは温度差ΔＴにおける４πＭｓの変化量である。）
従って、飽和磁束密度の温度係数の絶対値は、以下の式で定義される。
｜α４πＭｓ｜＝｜Δ４πＭｓ／（４πＭｓ・ΔＴ）｜
（式中、Δ４πＭｓは温度差ΔＴにおける４πＭｓの変化量である。）
【００１８】
上ケース２に用いる上記磁性材料は、キュリー点が４００℃未満のものであることが好ましい。キュリー点が４００℃未満の磁性材料は、−３５℃〜＋８５℃付近での飽和磁束密度の温度係数が−０．１９％／℃以下と変化が大きくなるので、永久磁石の残留磁束密度変化が相対的に高くなることに起因してバイアス磁界変化が大きくなるのを効果的に防ぐことができる。
また、上ケース２に用いる上記磁性材料は、キュリー点が１００℃以上３００℃以下のものことがより好ましい。キュリー点が１００℃以上３００℃以下の磁性材料は、−３５℃〜＋８５℃付近で飽和磁束密度が大きく低下する（−０．５２％／℃〜−０．２０％／℃）ので、このような磁性材料を用いると、アイソレータ１を−３５℃〜＋８５℃付近で使用する場合に、永久磁石４の残留磁束密度の温度係数と、磁性体基板５の飽和磁束密度の温度係数の差が大きくても、この温度係数の差は上記磁性材料によって効果的に補償できる。また、上ケース２に用いる上記磁性材料のキュリー点は、さらに好ましくは１００℃以上２３０℃以下であると良い。
【００１９】
上記のような温度特性を有する磁性材料の具体例としては、（Ｆｅ１−ａＣｏａ）１００−ｂＮｉｂ なる組成式で示されるものを挙げることができる。このＦｅ−Ｎｉ系又はＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系の磁性材料において、キュリー点はＮｉの含有量に依存するため、上記組成式においてＮｉの組成比を示すｂが２８原子％以上４１原子％以下であれば、キュリー点が１００℃以上３００℃以下を示すことができる。Ｎｉの含有量が４１原子％を越えるとキュリー点が高くなり温度係数の補償効果が小さくなり、２８原子％未満になるとキュリー点が低くなりすぎて温度係数の補償効果が大きすぎる状態となってしまう。また、Ｎｉの組成比を示すｂは、より好ましくは３１原子％以上３６原子％以下とすると良い。
Ｆｅ又はＦｅとＣｏの含有量は、５９原子％以上７２原子％以下とされる。
ＣｏはＦｅの１０％以下の範囲で置換されていてもよく、Ｃｏが添加されることにより磁歪の低減効果が得られる。Ｃｏの添加量が１０％を越える（上記組成式においてＣｏの組成比を示すａが０．１を越える）と、コスト高となり不利である。
【００２０】
下ケース３は、ＳＰＣＣ等のほぼ純鉄に近い材料から形成されている。
なお、これら上下のケース２、３の表裏面にはＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉのうち少なくとも１種の金属メッキなどの導電層が被覆形成されていることが好ましい。
上ケース２の厚みは、１００〜２５０μｍ程度のものであり、小型化及び軽量化の点で１２０μｍ以下が好ましい。
下ケース３の厚みは、１００〜２００μｍ程度のものであり、小型化及び軽量化の点で１２０μｍ以下が好ましい。
なお、これらのケース２、３の形状はこの実施形態の如くコ字型に限るものではなく、複数のケースで箱型の閉磁器回路を構成するものであれば、任意の形状で差し支えない。
【００２１】
前記の如く嵌め合わされた上ケース２と下ケース３が囲む空間には、換言すると上ケース２と下ケース３からなる閉磁気回路内には、先の磁性体基板５と３本の中心導体６、７、８とこれら中心導体６、７、８を接続した共通電極１０とからなる磁性組立体１５が収納されている。従って、本実施形態のアイソレータは磁性組立体１５を有している。
磁性体基板５は、フェライトなどの強磁性体からなり、図２に示すように平面視横長の略長方形板状とされている。より詳細には、相対向する横長の２つの長辺５ａ、５ａと、これらの長辺５ａ、５ａに直角向きの短辺５ｂ、５ｂと、長辺５ａ、５ａの両端部側に位置して各長辺５ａに対して１５０゜の角度で傾斜し（長辺５ａの延長線に対しては３０°の傾斜角度で傾斜し）、個々に先の短辺５ｂに接続する４つの傾斜辺５ｄとから構成される平面視横長の略長方形状とされている。従って磁性体基板５の平面視４つのコーナ部には、それぞれ長辺５ａに対する１５０°傾斜（短辺５ｂに対して１２０°傾斜）の傾斜面（受面）５ｄが形成されている。
この磁性体基板５は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において飽和磁束密度の温度係数が−０．２５％／℃程度のものであり、従って、上記温度範囲において飽和磁化の温度変化が−２４％〜−３２％程度のものである。このような特性を示すフェライトの具体例としては、Ｙ３Ｆｅ４．３７Ａｌ０．５７Ｏ１２ 、Ｙ３Ｆｅ４．１０５Ａｌ０．８３Ｏ１２等を挙げることができる。
【００２２】
また、この磁性体基板５においては、その横方向、即ち長手方向の幅と、その縦方向、即ち長手方向に直交する方向の幅との比、即ち縦横比が２５％（１：４）以上、８０％（４：５）以下の範囲、即ち平面視横長であることが好ましい。なお、ここで、図１に示すものは平面視横長の磁性体基板５であるが、図１を９０゜回転させた横方向から見ると、磁性体基板５は縦長形状となる。よって本発明では、磁性体基板５は横長形状でも縦長形状でも全く等価のものと考える。
【００２３】
先の３本の中心導体６、７、８と共通電極１０は図３の展開図に示すように一体化されてなり、３本の中心導体６、７、８と共通電極１０とを主体として電極部１６が構成されている。この共通電極１０は、平面視先の磁性体基板５とほぼ相似形状の金属板からなる本体部１０Ａから構成されている。即ち、本体部１０Ａは相対向する２つの長辺部１０ａ、１０ａと、これらの長辺部１０ａ、１０ａに直角向きの短辺部１０ｂ、１０ｂと、長辺部１０ａ、１０ａの両端部側に位置して各長辺部１０ａに対して１５０°の角度で傾斜し、先の短辺部１０ｂに対しては１２０°の傾斜角度で接続する４つの傾斜部１０ｄとから構成される平面視略長方形（矩形状）とされている。
【００２４】
そして、先の共通電極１０の４つのコーナ部の傾斜部１０ｄのうち、一方の長辺部側の２つの傾斜部１０ｄから第１の中心導体６と第２の中心導体７が延出形成されている。まず、先の２つの傾斜部１０ｄの一方から、第１の基部導体６ａと第１の中央部導体６ｂと第１の先端部導体６ｃからなる第１の中心導体６が延出形成される一方、先の傾斜部１０ｄの他方から、第２の基部導体７ａと第２の中央部導体７ｂと第２の先端部導体７ｃとからなる第２の中心導体７が延出形成されている。
基部導体６ａ、７ａはいずれも傾斜部１０ｄを延長するように傾斜部１０ｄと同じ幅に形成されていて、基部導体６ａ、７ａはそれらの中心軸線Ａ、Ａどうしがなす角度θ１が図３に示すように６０°程度とされている。
【００２５】
第１の中央部導体６ｂは、平面視波形あるいはジクザグ状のものであり、基部導体側端部６Ｄと、先端部導体側端部６Ｆと、これらの間の中央部６Ｅの３つの部分からなる。第２の中央部導体７ｂも第１の中央部導体６ｂと同様の形状であり、基部導体側端部７Ｄと、先端部導体側端部７Ｆと、これらの間の中央部７Ｅの３つの部分からなる。第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂを上記のような形状とすることで、中心導体の実質的な導体長を長くして第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂのインダクタンスを大きくし、非可逆回路素子としての低周波化と小型化を両立させることができる。
基部導体側端部６Ｄ、７Ｄは、図３に示すようにそれらの中心軸線Ｂ、Ｂどうしがなす角度θ３が上記角度θ１と同程度の角度以上とされており、即ち、基部導体側端部６Ｄ、７Ｄが徐々に外側に広がるような角度とされている。
中央部６Ｅ、７Ｅは、図３に示すようにそれらの中心軸線Ｂ、Ｂどうしが徐々に近接するように形成されている。
先端部導体側端部６Ｆ、７Ｆは、図３に示すようにそれらの中心軸線Ｂ、Ｂどうしがなす角度θ３が上記角度θ１より大きい角度とされており、即ち、先端部導体側端部６Ｆ、７Ｆが徐々に外側に広がるような角度とされている。
更に先端部導体６ｃ、７ｃは、図３に示すようにそれらの中心軸線Ｃ、Ｃどうしがなす角度θ２が１５０゜程度の角度以上とされており、即ち、先端部導体６ｃ、７ｃが徐々に外側に広がるような角度とされている。
【００２６】
次に、第１の中心導体６の幅方向中央部には、共通電極１０の外周部から基部導体６ａと中央部導体６ｂを通過し先端部導体６ｃの基端部まで到達するスリット部１８が形成され、このスリット部１８を形成することにより中央部導体６ｂが２本の分割導体６ｂ１、６ｂ２に分割され、基部導体６ａも２本の分割導体６ａ１、６ａ２に分割されている。
第２の中心導体７の幅方向中央部にも上記スリット部１８と同様のスリット部１９が形成され、このスリット部１９を形成することにより中央部導体７ｂが２本の分割導体７ｂ１、７ｂ２に分割され、基部導体７ａも２本の分割導体７ａ１、７ａ２に分割されている。
スリット部１８の共通電極１０側の端部は、接続導体６ａを通過して共通電極１０の外周部から若干深い位置まで到達することで凹部１８ａを形成し、第１の中心導体６の線路長を若干長くしているとともに、スリット部１９の共通電極１０側の端部も接続導体７ａを通過して共通電極１０の外周部まで到達することで凹部１９ａを形成し、第２の中心導体７の線路長を若干長くしている。なお、凹部１８ａ、凹部１９ａは必要に応じて設ければ良く、なくても良い。
【００２７】
一方、共通電極１０の他方の長辺部１０ａ側の中央部に第３の中心導体８が延設されている。この第３の中心導体８は共通電極１０から突出形成された第３の基部導体８ａと第３の中央部導体８ｂと第３の先端部導体８ｃとから構成されている。第３の基部導体８ａは、共通電極１０の長辺側中央部からほぼ直角に延出形成された２本の短冊状の分割導体８ａ１、８ａ２からなり、２本の分割導体８ａ１、８ａ２の間にはスリット２０が形成されている。
第３の中央部導体８ｂは、平面視Ｌ字型に湾曲して形成されており、先の分割導体８ａ１に接続する平面視Ｌ字状の分割導体８ｂ１と先の分割導体８ａ２に接続する平面視Ｌ字状の分割導体８ｂ２とからなり、第３の中央部導体８ｂをこのように湾曲して形成することにより中心導体の実質的な導体長を長くしてインダクタンスを大きくし、非可逆回路素子としての低周波化と小型化を両立させることができる。
【００２８】
更に、これらの分割導体８ｂ１、８ｂ２の先端側はＬ字型の第３の先端部導体８ｃに一体化されている。この第３の先端部導体８ｃは、先の分割導体８ｂ１、８ｂ２を一体化して先の分割導体８ａ１、８ａ２と同じ方向に向けて延出形成された接続部８ｃ１とこの接続部８ｃ１に対してほぼ直角方向に延出形成された接続部８ｃ２とから構成されている。
次に、共通電極１０の一方の長辺部１０ａ側において、第３の中心導体８の分割導体８ａ１、８ａ２の間の部分には、共通電極１０の長辺部１０ａを一部切り欠く形で凹部１０ｅが形成され、この凹部１０ｅを形成することで第３の中心導体８の線路長が若干長くされている。なお、この凹部１０ｅも、先の凹部１８ａ、１９ａと同じく、必要に応じて設ければ良い。
【００２９】
前記の如く構成された電極部１６は、その共通電極１０の本体部１０Ａを磁性体基板５の裏面側（一面側）に添わせ、第１の中心導体６と第２の中心導体７と第３の中心導体８とを磁性体基板５の表面側（他面側）に折り曲げて磁性体基板５に装着され、磁性体基板５とともに磁性組立体１５を構成している。
即ち、第１の中心導体６の分割導体６ａ１、６ａ２を磁性体基板５の１つの傾斜面５ｄの縁に沿って折り曲げ、第２の中心導体７の分割導体７ａ１、７ａ２を磁性体基板５の他の１つの傾斜面５ｄの縁に沿って折り曲げ、第３の中心導体８の分割導体８ａ１、８ａ２を磁性体基板５の長辺５ａの縁に沿って折り曲げ、第１の中心導体６の中央部導体６ａを磁性体基板５の表面（他面）に沿って添わせ、第２の中心導体７の中央部導体７ｂを磁性体基板５の表面（他面）に沿って添わせ、更に第３の中心導体８の中央部導体８ｂを磁性体基板５の表面部の中央部分に沿って添わせることで電極部１６が磁性体基板５に装着されて磁性組立体１５とされている。
【００３０】
第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂは上記構成とされているので、上記のように磁性体基板５の表面（他面）に沿って添わせると、該磁性体基板５の表面上で第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂが交差している。図１には、中央部６Ｅ、７Ｅが重複している場合を図示した。
第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂの交差部３５の両中央部導体の重複部分の長さＬ３は、磁性体基板５の表面（他面）に重なる中央部導体部分の長さＬ４の１０％以上、好ましくは２０％以上とされている。図１には、交差部３５の両中央部導体の重複部分の長さＬ３が磁性体基板５の表面に重なる中央部導体部分の長さＬ４の約７５％である場合を図示した。
なお、第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂの重複部分の長さＬ３の上限としては、第１と第２の中心導体６、７の形状等を変更、例えば、第１と第２の基部導体６ａ、７ａの中心軸線Ａ、Ａどうしがなす角度θ１や第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂの各部分の中心軸線Ｂ、Ｂどうしがなす角度θ３を変更することにより、磁性体基板５の表面に重なる中央部導体部分の長さＬ４の１００％まで可能である。
【００３１】
また、第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂの重複部分が交差する場合、その交差角度が３０度以下であることが好ましく、さらに好ましくは１５度以下である。
また、第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂの重複部分の第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂは交差せず、略平行であることがさらに好ましい。
図１には、中央部６Ｅ、７Ｅの中心軸線Ｂ、Ｂが平行である場合を図示した。なお、図１（Ａ）では略したが、磁性体基板５と第１の中心導体６と第２の中心導体７と第３の中心導体８との間には各々に絶縁シートＺが介在されて各中心導体６、７、８は個々に電気的に絶縁されている。
【００３２】
次に、磁性組立体１５は下ケース３の底部中央側に配置され、下ケース３の底部側の磁性組立体１５の両側部分には平面視細長で先の磁性体基板５の半分程度の厚さの板状のコンデンサ基板（容量素子）１１、１２が収納され、コンデンサ基板１２の一側部側には終端抵抗１３が収納されている。
そして、先の第１の中心導体６の先端部導体６ｃを先のコンデンサ基板１１の一側端部に形成されている電極部１１ａに電気的に接続し、先の第２の中心導体７の先端部導体７ｃを先のコンデンサ基板１１の他側端部に形成されている電極部１１ｂに電気的に接続し、先の第３の中央部導体８の先端部導体８ｃをコンデンサ基板１２と終端抵抗１３に電気的に接続して磁性組立体１５にコンデンサ基板１１、１２と終端抵抗１３とが接続されている。なお、終端抵抗１３を接続しなければ、サーキュレータとして作用する。
【００３３】
先端部導体７ｃの部分が接続されたコンデンサ基板１１の端部側に非可逆回路素子１としての第１ポートＰ１が形成され、先端部導体６ｃの部分が接続されたコンデンサ基板１１の端部側に非可逆回路素子１としての第２ポートＰ２が形成され、先端部導体８ｃの部分が接続された終端抵抗１３の端部側がアイソレータ１としての第３ポートＰ３とされている。
【００３４】
また、下ケース３と上ケース２との間の空間部において磁性組立体１５はその空間部の厚さの半分程を占有する厚さに形成されているので、磁性組立体１５よりも上ケース２側の空間部分には、図１Ｂに示すスペーサ部材３０が収納され、該スペーサ部材３０に永久磁石４が設置されている。この永久磁石４の材質は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において残留磁束密度の温度係数が−０．１６％／℃〜−０．２％／℃であり、従って上記温度範囲において残留磁束密度の温度係数の絶対値が０．１６％／℃〜０．２％／℃程度の硬磁性材料が用いられている。また、この永久磁石４の材質は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において磁性体基板５の飽和磁束密度の温度係数の絶対値より残留磁束密度の温度係数の絶対値が２０％以上小さい硬磁性材料が用いられる。上記のような温度特性を有する硬磁性材料しては、フェライト磁石等が挙げられる。
【００３５】
先のスペーサ部材３０は、上ケース２の内部に収納可能な大きさの平面視矩形板状の基板部３１と、この基板部３１の底部側の４隅の各コーナ部分に形成された脚部３１ａとからなり、基板部３１において脚部３１ａ…が形成されていない側の面（上面）に円型の収納凹部３１ｂが形成され、該収納凹部３１ｂの底面側には基板部３１を貫通する矩形型の透孔（図示略）が形成されている。
【００３６】
そして、先の収納凹部３１ｂに円盤状の永久磁石４が嵌め込まれ、この永久磁石４を備えた状態のスペーサ部材３０がそれらの４つの脚部３０ａで先のコンデンサ基板１１、１２とこれらに接続されている第１の先端部導体６ｃ、７ｃ、並びに、終端抵抗１３とこれに接続されている先端部導体８ｃの先端部を下ケース３の底部側に押さえ付け、スペーサ部材３０の底部により磁性組立体１５を下ケース３の底面側に押さえ付けた状態でケース２、３の間に収納されている。
アイソレータ１は、上記のようにして第１の中心導体６と第２の中心導体７がいずれも磁性体基板５の表面側に折り畳まれたので、入力側の中心導体から磁性体基板５に入力された信号を出力側に伝搬させることができる。
【００３７】
本実施の形態のアイソレータ１は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において永久磁石４の残留磁束密度の温度係数の絶対値よりも飽和磁束密度の温度係数の絶対値が大きい磁性材料から上ケース２を構成したので、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において使用温度が高い場合に永久磁石４の残留磁束密度の低下割合は小さく、磁性体基板５の飽和磁束密度の低下割合が大きくなっても、上ケース２を構成する磁性材料の飽和磁束密度の低下割合は大きくなるので、永久磁石４と上下のケース２、３とで構成される磁気回路から磁性体基板５にかけられる直流バイアス磁界は上記磁性材料の作用によって少なくなり、永久磁石４の残留磁束密度が相対的に高くなることによるバイアス磁界への影響を防止でき、磁性体基板５に適正な直流バイアス磁界を印加することができる。
一方、使用温度が低い場合には磁性体基板５の飽和磁束密度の低下割合が小さく、また、上記磁性材料の飽和磁束密度の低下割合も小さいので、永久磁石４の残留磁束密度が相対的に高くなることがなく、磁性体基板５に適正な直流バイアス磁界を印加することができる。
従って、本実施形態のアイソレータ１によれば、温度特性を向上させたものであるので、使用温度によって磁性体基板５に直流バイアス磁界が強くかかることを防止でき、アイソレーションのピークがずれることが改善され、アイソレーションの周波数特性が変化するのを防止できるので、これにより広い温度範囲で挿入損失を低減して信号の伝達効率を向上することができる。
【００３８】
図４Ａは、先の実施の形態のアイソレータ１が組み込まれる携帯電話装置（通信機装置）の回路構成の一例を示すもので、この例の回路構成においては、アンテナ４０にアンテナ共用器（ディプレクサ）４１が接続され、アンテナ共用器４１の出力側にローノイズアンプ（増幅器）４２と段間フィルタ４８と選択回路（混合回路）４３を介して受信回路（ＩＦ回路）４４が接続され、アンテナ共用器４１の入力側に先の実施の形態のアイソレータ１とパワーアンプ（増幅器）４５と選択回路（混合回路）４６を介して送信回路（ＩＦ回路）４７が接続され、選択回路４３、４６に分配トランス４９を介して局部発振器４９ａに接続されて構成されている。
先の構成のアイソレータ１は図４Ａに示すような携帯電話装置の回路に組み込まれて使用され、アイソレータ１からアンテナ共振器４１側への信号は低損失で通過させるが、その逆方向の信号は損失を大きくして遮断するように作用する。これにより、増幅器４５側のノイズ等の不要な信号を増幅器４５側に逆入力させないという作用を奏する。
【００３９】
図４Ｂは図１から図３に示した構成のアイソレータ１の動作原理を示すものである。図４Ｂに示す回路に組み込まれているアイソレータ１は、符号▲１▼で示す第１ポートＰ１側から符号▲２▼で示す第２ポートＰ２方向への信号は伝えるが、符号▲２▼の第２ポートＰ２側から符号▲３▼の第３ポートＰ３側への信号は終端抵抗１３により減衰させて吸収し、終端抵抗１３側の符号▲３▼で示す第３ポートＰ３側から符号▲１▼で示す第１ポートＰ１側への信号は遮断する。
従って、本実施形態のアイソレータ１が回路に組み込まれた携帯電話装置は、温度安定性が高く、信頼性が優れるという利点がある。
【００４０】
（非可逆回路素子の第２の実施の形態）
図５は本発明に係る非可逆回路素子をアイソレータとして適用した第２の実施の形態を示すもので、この実施形態のアイソレータ７０は、磁性ヨークを兼ねる上ケース７１と下ケース７２とからなる閉磁気回路の内部に、換言すると、上ケース７１と下ケース７２の間に、４角板状の永久磁石７５とスペーサ部材７６と磁性組立体１９５とコンデンサ基板（容量素子）５８、５９、６０と終端抵抗６１とこれらを収容する樹脂ケース６２とを収容して構成されている。上ケース７１は、先の実施形態の上ケース２と同じ材質のものから形成されている。下ケース７２は、先の実施形態の下ケース３と同じ材質のものから形成されている。永久磁石７５は、先の実施形態の永久磁石４と同じ材質のものから形成されている。
【００４１】
磁性組立体９５は先の第１の実施の形態と同等の電極部１６が平面視略長方形状の磁性体基板６５に巻き付けられて構成されている。この磁性体基板６５は先の実施形態の横長の磁性体基板５とほぼ同じ形状であるが若干正方形状に近い長方形板状とされている。この磁性体基板６５は、先の実施形態の磁性体基板５と同じ材質のものから形成されている。
【００４２】
磁性体基板６５に巻き付けられた電極部１６は、第１の中心導体６の先端部導体を先のコンデンサ基板５９の一側端部に形成されている電極部（図示略）に電気的に接続し、第２の中心導体７の先端部導体を先のコンデンサ基板５８の他側端部に形成されている電極部（図示略）に電気的に接続し、第３の中央部導体８の先端部導体をコンデンサ基板６０と終端抵抗６１に電気的に接続して磁性組立体６５にコンデンサ基板５８、５９、６０と終端抵抗６１とが接続されている。図７に示す構造のアイソレータ７０においても先の実施の形態のアイソレータ１と同等の効果を得ることができる。
【００４３】
なお、上記の実施形態においては、上下のケース内に収納される磁性組立体に備えられる３つの中心導体６、７、８が図１乃至図３、図５に示したような形状である場合について説明したが、３つの中心導体は、共通電極外周部から３方向に延出形成され、磁性体基板を包むように上記磁性体基板の他面側に折り曲げたときに各中心導体が上記他面側で相互に所定の角度でもって交差するものであれば、他の形状のものであってもよい。
また、上記の実施の形態においては、上ケースを−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において永久磁石の残留磁束密度の温度係数の絶対値よりも飽和磁束密度の温度係数の絶対値が大きい磁性材料から形成した場合について説明したが、上ケースの少なくとも一部が上記磁性材料から形成されていてもよい。また、下ケースの方が永久磁石からの距離が近い場合は、下ケースの少なくとも一部が上記磁性材料から形成されていてもよい。
【００４４】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
（実験例１）
アイソレータを構成する永久磁石に用いる材料の残留磁束密度と磁性体基板に用いる材料の飽和磁束密度の温度依存性についてそれぞれ調べた。永久磁石に用いる材料は、フェライト磁石を使用した。磁性体基板に用いる材料としてはＹ３Ｆｅ４．３７Ａｌ０．５７Ｏ１２を使用した。
ここでの飽和磁束密度の温度特性は、−３５℃〜＋８５℃の範囲で雰囲気温度を変更したときの各材料の飽和磁束密度Ｂｓ（永久磁石材料については残留磁束密度Ｂｒ）を測定し、飽和磁束密度の変化率（永久磁石材料については残留磁束密度の変化率）を調べた。その結果を図６に示す。図６は、永久磁石材料と磁性体基板材料の温度依存性を示すグラフであり、横軸のＴは雰囲気温度（℃）、縦軸の変化（％）は、雰囲気温度が２５℃のときの飽和磁束密度Ｂｓ２５の値に対する各温度での飽和磁束密度Ｂｓの値の変化率（Ｂｓ／Ｂｓ２５％）（永久磁石材料については雰囲気温度が２５℃のときの残留磁束磁束密度の値に対する各温度での残留磁束密度の値の変化率（Ｂｒ／Ｂｒ２５％）であり、▲１▼線は永久磁石材料の残留磁束密度の温度特性、▲２▼線は磁性体基板材料の飽和磁束密度の温度特性を示している。
【００４５】
図６に示す結果から磁性体基板材料のＹ３Ｆｅ４．３７Ａｌ０．５７Ｏ１２は−３５℃〜＋８５℃の範囲における飽和磁束密度は３５％低下（−３５℃のときのＢｓ／Ｂｓ２５（％）に対して８５℃のときのＢｓ／Ｂｓ２５（％）は３５％低下）しており、一方、永久磁石材料のフェライト磁石は−３５℃〜＋８５℃の範囲における残留磁束密度は２１．６％低下しており（−３５℃のときのＢｓ／Ｂｓ２５ （％）に対して８５℃のときのＢｓ／Ｂｓ２５（％）は２１．６％低下）しており、−３５℃〜＋８５℃の範囲では磁性体基板材料と永久磁石材料の温度特性の差が大きいことがわかる。
【００４６】
（実験例２）
上ケース２の厚さｔを０．２ｍｍ、材質をＦｅ６９Ｎｉ３１とし、下ケース３の厚さｔを０．１ｍｍ、材質を純鉄とし、永久磁石４の材質をフェライト磁石とし、磁性体基板５の材質をＹ３Ｆｅ４．３７Ａｌ０．５７Ｏ１２とし、コンデンサ基板１１、１２としては日本タングステン単板型コンデンサ（ＣａＴｉＯ３系）を使用し、目標アイソレーション周波数ピークを０．９ＧＨｚにした以外は図１乃至図３に示したアイソレータ１と同様のアイソレータを作製し、実施例１とした。
この実施例１のアイソレータの永久磁石４の残留磁束密度の温度係数は−０．１８％／℃、従って温度係数の絶対値は０．１８％／℃、下ケース３の飽和磁束密度は−１．０％変化（−３５℃のときの飽和磁束密度に対して８５°℃のときの飽和磁束密度が１．０％低下）、飽和磁束密度の温度係数は−０．０１％／℃、従って温度係数の絶対値は０．０１％／℃、磁性体基板５の飽和磁束密度の温度係数は−０．２５％／℃、従って、温度係数の絶対値は０．２５％／℃ 、上ケース２の飽和磁束密度（４πＭｓ）は−６２％変化（−３５℃のときの飽和磁束密度に対して８５°℃のときの飽和磁束密度が６２％低下）しており、飽和磁束密度の温度係数は−０．５２％／℃、従って、温度係数の絶対値は０．５２％／℃であった。
【００４７】
上ケース２の厚さｔを０．１５ｍｍとした以外は上記実施例１と同様のアイソレータを作製し、実施例２とした。この実施例２のアイソレータの上ケース２の飽和磁束密度の温度係数は−０．５２％／℃、従って、温度係数の絶対値は０．５２％／℃であった。
上ケース２の厚さｔを０．２ｍｍ、材質をＦｅ６８Ｎｉ３２とし、下ケース３の厚さｔを０．１ｍｍ、材質を純鉄とした以外は上記実施例１と同様のアイソレータを作製し、実施例３とした。
上ケース２の厚さｔを０．２ｍｍ、材質をＦｅ６７．７Ｎｉ３２．３とし、下ケース３の厚さｔを０．１ｍｍ、材質を純鉄とした以外は上記実施例１と同様のアイソレータを作製し、実施例４とした。
【００４８】
上ケース２の厚さｔを０．１ｍｍ、材質を純鉄とし、下ケース３の厚さｔを０．１ｍｍ、材質を純鉄とした以外は上記実施例１と同様のアイソレータを作製し、比較例１とした。この比較例１の上下ケース２、３の飽和磁束密度の温度係数は−０．０１％／℃、従って温度係数の絶対値は０．０１％／℃であった。
上ケース２の厚さｔを０．１ｍｍ、材質をＦｅ５８Ｎｉ４２（４２アロイ材）とし、下ケース３の厚さｔを０．１ｍｍ、材質を純鉄とした以外は上記実施例１と同様のアイソレータを作製し、比較例２とした。この比較例２のアイソレータの上ケース２の飽和磁束密度の温度係数は−０．１１％／℃、従って、温度係数の絶対値は０．１１％／℃であった。
【００４９】
次に、作製した実施例１〜４、比較例１〜２のアイソレータのアイソレーション周波数の温度特性について調べた。
ここでのアイソレーション周波数の温度特性は、−３５℃〜８５℃の範囲で雰囲気温度を変更したときの各アイソレータのアイソレーション周波数Ｆのピークの測定し、アイソレーション周波数ピークの変化量ΔＦを調べた。その結果を表１と図７に示す。図７のグラフの横軸のＴは雰囲気温度（℃）、縦軸のΔＦは雰囲気温度が２５℃のときのアイソレーション周波数ピークの値と各温度でのアイソレーション周波数ピークの値の差である。
【００５０】
【表１】
【００５１】
図７と表１に示す結果から上下のケース共純鉄から形成した比較例１のアイソレータは、ΔＦが−２３．０〜＋３０．０の間で変化しており、上ケースをＦｅ５８Ｎｉ４２から形成した比較例２のアイソレータは、ΔＦが−２３．５〜＋２８．３の間で変化しており、比較例１〜２のものはアイソレーション周波数ピークの温度特性が悪いことがわかる。
これに対して上ケースをＦｅ６９Ｎｉ３１から形成した実施例２のアイソレータは、ΔＦが−８．６〜０の間で変化しており、比較例１〜２のものに比べてΔＦが小さく、アイソレーション周波数ピークの温度特性が優れており、また、実施例２のものより上ケースの厚みを厚くした実施例１はΔＦが−５．１〜０間で変化しており、実施例２のものよりアイソレーション周波数ピークの温度特性がさらに優れていることがわかる。
また、図７と表１に示す結果から実施例３のアイソレータの８５℃でのΔＦは＋５．５であり、実施例４のアイソレータの８５℃でのΔＦは＋７．８であり、比較例１〜２のものに比べてΔＦが小さく、アイソレーション周波数ピークの温度特性が優れていることがわかる。
【００５２】
（実験例３）
上記で作製した実施例１のアイソレータを２５℃と８５℃で使用したときのアイソレーションの周波数特性をそれぞれ測定した。その結果を図８に示す。ここでのアイソレーションの周波数特性はアイソレータ部を試験槽に入れ、２５℃及び８５℃にそれぞれ安定した後にネットワークアナライザで測定した。
図８に示す結果から実施例１のアイソレータは、２５℃で使用したときの周波数ピークは９２６ＭＨｚ付近にあり、８５℃で使用したときも同様に周波数ピークは９２６ＭＨｚ（０．９２６ＧＨｚ）付近にあることから使用温度が変化してもアイソレーション周波数ピークのずれが小さいことがわかる。従って、実施例１のアイソレータは、温度特性が向上しており、挿入損失の温度変化も抑制できている。また同様に信号の伝達効率を向上できることがわかる。
【００５３】
（実験例４）
Ｆｅ１００−ｂＮｉｂなる組成の磁性材料のＮｉ量（原子％）とキュリー点Ｔｃ（℃）と飽和磁束密度Ｂｓ（Ｔ）の温度変化との関係を調べた。その結果を表２と図９に示す。図９は、Ｆｅ１００−ｂＮｉｂなる組成の磁性材料のＮｉ量と飽和磁束密度の温度変化との関係を示すグラフである。
【００５４】
【表２】
【００５５】
表２と図９からＦｅ１００−ｂＮｉｂなる組成の磁性材料においてＮｉの含有量が４２原子％未満、例えば、Ｎｉの含有量が４１原子％であればキュリー点Ｔｃが４００℃未満以下を示し、また、Ｎｉの含有量が３１原子％以上４１原子％以下であればキュリー点Ｔｃが１００℃以上４００℃未満を示すと考えられる。また、Ｎｉの含有量が３１原子％以上３６原子％以下であればキュリー点Ｔｃが１００℃以上２３０℃以下を示すことがわかる。
また、Ｔｃが１００℃以上４００℃未満を示す各磁性材料の−３５℃〜８５℃の飽和磁束密度の変化量は、約−６１．８％以上約−１３．７％未満になっており、Ｔｃが４００℃のＦｅ５８Ｎｉ４２なる組成の磁性材料（比較例２）ではバイアス磁界の補正効果が小さくなっていることがわかる。従って、バイアス磁界の補正効果を得る上では、より好ましくはＴｃが２３０℃以下を示す磁性材料を用いることが良いことがわかる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の非可逆回路素子においては、磁性ヨークを兼ねる金属製の上ケース又は下ケースは、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において永久磁石の残留磁束密度の温度係数の絶対値よりも飽和磁束密度の温度係数の絶対値が大きい磁性材料から形成されたことにより、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において永久磁石の残留磁束密度の温度係数と、フェライトからなる磁性体の飽和磁束密度の温度係数の差が大きくても、この温度係数の差は上記磁性ヨークを兼ねる金属製の上ケース又は下ケースに用いた磁性材料によって補償され、使用温度によって磁性体に直流バイアス磁界が強くかかることを防止できるので、温度特性が向上したものとなり、これによってアイソレーションの温度変化が改善され、信号の伝達効率に優れた非可逆回路素子を提供できる。
また、本発明の通信機装置によれば、温度特性を向上させることにより、挿入損失の温度変化を抑制して信号の伝達効率に優れた本発明の非可逆回路素子が備えられたことで、温度安定性が高い通信機装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａは本発明の第１の実施の形態に係るアイソレータの一部分を取り除いた状態を示す平面図、図１Ｂは同アイソレータの断面図である。
【図２】 図２は本発明に係るアイソレータに用いられる磁性体基板の一例を示す平面図。
【図３】 図３は本発明に係るアイソレータに用いられる電極部の展開図である。
【図４】 図４Ａはこの種のアイソレータが備えられる電気回路の一例を示す図、図４Ｂはアイソレータの動作原理を示す図である。
【図５】 図５は本発明に係るアイソレータの他の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図６】 図６は永久磁石材料と磁性体基板材料の温度依存性を示すグラフである。
【図７】 図７は実施例１〜４、比較例１〜２のアイソレータのアイソレーション周波数の温度特性を示すグラフである。
【図８】 図８は実施例１のアイソレータのアイソレーションの周波数特性を示すグラフである。
【図９】 図９はＦｅ１００−ｂＮｉｂなる組成の磁性材料のＮｉ量と飽和磁束密度の温度変化との関係を示すグラフである。
【図１０】 図１０は従来のアイソレータの例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１，７０…アイソレータ（非可逆回路素子）、２，７１…上ケース（磁性ヨークを兼ねる金属製ケース）、３，７２…下ケース（磁性ヨークを兼ねる金属製ケース）、４，７５…永久磁石、５，６５…磁性体基板（磁性体）、６…第１の中心導体、７…第２の中心導体、８…第３の中心導体、１１，１２，５８，５９，６０…コンデンサ基板（容量素子）、１５，９５…磁性組立体、１６…電極部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の通信機装置に使用されるアイソレータ、サーキュレータ等の非可逆回路素子及びそれを用いた通信機装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集中定数型のアイソレータは、信号を伝送方向に損失なく通過させ、逆方向への信号の通過を阻止する機能を備えた高周波部品であり、携帯電話等の移動通信装置の送信回路部に使用されている。このようなアイソレータの一例として、図１０に示す構成のものがある。
図１０に示す従来のアイソレータ１００は、イットリウム鉄ガーネットフェライト（ＹＩＧ)からなる磁性体１０４と中心導体１０５とからなる磁性組立体１１０と、中心導体１０５に接続される容量素子基板１２０と、永久磁石１３０とを、磁性ヨークを兼ねる金属製上ケース１４１及び下ケース１４２内に収納し、磁性組立体１１０に永久磁石で直流バイアス磁界を印加できる構成とされてなるものである。この従来のアイソレータ１００は、携帯電話等の小型の移動通信装置に使用される場合、５ｍｍ角程度の大きさとされている。
【０００３】
中心導体１０５は磁性体１０４の下面に添わせて設けられた共通電極（図示略）と、この共通電極から放射状に３方向に延出形成されて磁性体１０４の表面側に巻き掛けられた第１の中心導体１０６と第２の中心導体１０７と第３の中心導体１０８とから構成されている。前述の各中心導体１０６〜１０８は、アース部となる上記共通電極において連設一体化されている。なお、図面では省略されているが、中心導体１０６、１０７、１０８どうしは絶縁シートにより磁性体１０４の表面側において個々に絶縁されている。
容量素子基板１２０には、後述の各ポート部に対応する整合用コンデンサが設けられている。
また、先の３つの中心導体１０６、１０７、１０８の先端部側は磁性体１０４の側方に突出するように配置されて各ポート部とされている。そして、各ポート部に上記整合用コンデンサが接続され、ポート部の１つに先の整合用コンデンサを介して終端抵抗が接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のアイソレータにおいては、磁性体１０４を構成するＹＩＧは、使用温度範囲（具体的には−３５℃〜＋８５℃の範囲）では飽和磁束密度（４πＭｓ）が２４％〜３４％変化（−３５℃のときの飽和磁束密度に対して８５°℃のときの飽和磁束密度が２４％〜３４％低下）しており、特に高温になると飽和磁束密度の低下率が大きく、一方、永久磁石１３０は使用温度範囲で残留磁束密度（Ｂｒ）が２１％〜２２％しか変化（−３５℃のときの残留磁束密度に対して８５℃のときの残留磁束密度が２１％〜２２％低下）していない。
【０００５】
しかし、従来のアイソレータにおいては、磁性体１０４の飽和磁束密度の温度特性と永久磁石１０３は残留磁束密度の温度特性の差が大きいことから、温度が低いところでは磁性体１０４に適正な直流バイアス磁界がかかっているが、温度が高くなると磁性体１０４の飽和磁束密度の低下割合が大きくなり、これによって永久磁石１０３の残留磁束密度が相対的に高くなり、上記磁性ヨーク（上ケース１４１及び下ケース１４２）と永久磁石１０３とで構成される磁気回路から磁性体１０４に直流バイアス磁界が強くかかる傾向がでてくる。このような傾向がでてくると、それに起因してアイソレーションのピークが目標値からずれて、アイソレーションの周波数特性が変化してしまい、挿入損失が大きくなり、信号の伝達効率が低下するという問題があった。
なお、上ケース１４１及び下ケース１４２の材質は、ＳＰＣＣ等のほぼ純鉄に近い材料が用いられている。このＳＰＣＣはキュリー点（Ｔｃ）が７２７℃（１０００Ｋ）程度であるが、Ｔｃが１０００Ｋ程度の材料は上記のような使用温度範囲では飽和磁束密度（４πＭｓ）が１．０％程度しか変化しないため、磁性体１０４の飽和磁束密度の温度特性と永久磁石１０３の残留磁束密度の温度特性の差を補償できない。
【０００６】
本発明は以上の背景に基づいてなされたもので、温度特性を向上させることで、挿入損失を抑制して信号の伝達効率に優れた非可逆回路素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、温度特性を向上させることで、挿入損失を抑制して信号の伝達効率に優れた非可逆回路素子を用いることにより、温度安定性が高い通信機装置を提供することを他の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の非可逆回路素子は、フェライトからなる磁性体の一面側に共通電極が配置され、この共通電極外周部から３方向に延出形成された３つの中心導体が、前記フェライトに配置された磁性組立体と、前記の各中心導体に対応して設けられるとともに対応する中心導体に接続される容量素子と、前記磁性体に直流バイアス磁界を印加する永久磁石とが、磁性ヨークを兼ねる金属製の上ケースと下ケースとの間に収納されてなり、
前記上ケース又は下ケースの飽和磁束密度及び前記永久磁石の残留磁束密度は負の温度係数を有し、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において前記永久磁石の残留磁束密度の温度係数の絶対値よりも前記上ケース又は下ケースの飽和磁束密度の温度係数の絶対値が大きくなるように、前記上ケース又は下ケースが下記組成式で示される磁性材料から形成されていることを特徴とする。
（Ｆｅ １−ａ Ｃｏ ａ ） １００−ｂ Ｎｉ ｂ
但し、組成比を示すａ、ｂは原子％で、０≦ａ≦０．１、２８≦ｂ≦４１である。
【０００８】
かかる非可逆回路素子によれば、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲（使用温度範囲）において使用温度が高い場合には上記永久磁石の残留磁束密度の低下割合は小さく、上記磁性体の飽和磁束密度の低下割合が大きくなっても、上記金属製の上ケース又は下ケースに備えられた上記磁性材料の飽和磁束密度の低下割合は大きくなるので、上記永久磁石と磁性ヨーク（上ケース及び下ケース）とで構成される磁気回路から上記磁性体にかけられる直流バイアス磁界は上記磁性材料の作用によって少なくなるので、上記永久磁石の残留磁束密度が相対的に高くなることによるバイアス磁界への影響を防止でき、上記フェライトからなる磁性体に適正な直流バイアス磁界を印加することができる。一方、使用温度が低い場合には上記磁性体の飽和磁束密度の低下割合が小さく（飽和磁束密度の変化率が小さく）、また、上記磁性材料の飽和磁束密度の低下割合も小さい（飽和磁束密度の変化率が小さい）ので、永久磁石の残留磁束密度が相対的に高くなることがなく、上記フェライトからなる磁性体に適正な直流バイアス磁界を印加することができる。
【０００９】
即ち、本発明の非可逆回路素子によれば、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において永久磁石の残留磁束密度の温度係数と、フェライトからなる磁性体の飽和磁束密度の温度係数の差が大きくても、この温度係数の差は上記磁性ヨークを兼ねる金属製の上ケース又は下ケースに用いた磁性材料によって補償されるので、使用温度によって磁性体に直流バイアス磁界が強くかかることを防止でき、アイソレーションのピークがずれることが改善され、アイソレーションの周波数特性が変化するのを防止できる。
【００１０】
従って、本発明の非可逆回路素子は、温度特性を向上させることができ、これにより挿入損失の温度変化を低減して信号の伝達効率を向上することができる。
また、本発明の非可逆回路素子は、上記のように金属製の上ケース又は下ケースを上記の磁性材料から構成することで、上記永久磁石と上記磁性体の温度係数の差を補償することができるので、上記永久磁石や上記磁性体として温度係数の差が大きいものを使用することができ、永久磁石や磁性体の材料選択性が広がる。
また、本発明の非可逆回路素子は、５ｍｍ角以下に小型化されたものであっても上記のような効果を得ることができる。
【００１１】
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記磁性材料のキュリー点は４００℃未満であることが好ましく、１００℃以上３００℃以下であることがより好ましい。キュリー点が４００℃未満の磁性材料は、−３５℃〜＋８５℃付近での飽和磁束密度の温度係数が−０．１９％／℃以下と変化が大きくなるので、永久磁石の残留磁束密度変化が相対的に高くなることに起因してバイアス磁界変化が大きくなるのを効果的に防ぐことができる。
キュリー点が１００℃以上３００℃以下の磁性材料は、−３５℃〜＋８５℃付近で飽和磁束密度が大きく変化する（−０．５２％／℃〜−０．１９％／℃）ので、このような磁性材料を用いると、非可逆回路素子を−３５℃〜＋８５℃付近で使用する場合に、永久磁石の残留磁束密度の温度係数と、フェライトからなる磁性体の飽和磁束密度の温度係数の差が大きくても、この温度係数の差は上記磁性材料によって効果的に補償できる。
【００１２】
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記磁性ヨークを兼ねる金属製の上ケース又は下ケースに用いる磁性材料が（Ｆｅ１−ａＣｏａ）１００−ｂＮｉｂなる組成のものであれば、キュリー点が１００℃以上３００℃以下を示すことができる。ＣｏをＦｅの１０％以下の範囲で置換されていてもよく、Ｃｏが添加されることにより磁歪の低減効果が得られる。
【００１３】
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記磁性材料が前記上ケースと下ケースのうち前記永久磁石からの距離が近い方のケースに用いられていることが、使用温度が高い場合に上記磁性体の飽和磁束密度の低下割合が大きくなっても、上記永久磁石と磁性ヨークとを含む磁気回路に上記磁性材料の作用が及び易く、上記磁気回路から上記磁性体にかけられる直流バイアス磁界が小さくなり、上記永久磁石の残留磁束密度が相対的に高くなることによるバイアス磁界への影響を防止する効果を向上できる。
【００１４】
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記金属製の上ケース又は下ケースにおいて、上記磁性材料からなる部分以外の材料は、純鉄又はＳＰＣＣ等のほぼ純鉄に近い材料が用いられることが好ましい。
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記永久磁石の材料は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において前記フェライトからなる磁性体の飽和磁束密度の温度係数の絶対値より残留磁束密度の温度係数の絶対値が２０％以上小さい硬磁性材料が用いられることが、本発明の効果を顕著に発揮できる点で好ましい。
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記金属製の上ケース又は下ケースの表面に、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉのうち少なくとも１種の金属メッキが施されていてもよい。
また、本発明の非可逆回路素子においては、前記金属製の上ケース又は下ケースの厚みは、１２０μｍ以下であることが、小型化及び軽量化できる点で好ましい。
【００１５】
また、本発明の通信機装置は、前記のいずれかの構成の本発明の非可逆回路素子を備えたことを特徴とする。
本発明の通信機装置によれば、温度特性を向上させることにより、挿入損失の温度特性を抑制して信号の伝達効率に優れた本発明の非可逆回路素子が備えられたことで、温度安定性が高い通信機装置を提供できる。また、本発明の非可逆回路素子は、５ｍｍ角以下に小型化されたものであっても、温度特性が優れ、挿入損失の温度変化を抑制して信号の伝達効率に優れたものであるので、その結果としてこの非可逆回路素子を備えた本発明の通信機装置によれば、小型で、温度安定性が高い通信機装置を提供できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
（非可逆回路素子の第１の実施の形態）
図１〜図３は本発明に係る非可逆回路素子をアイソレータとして適用した第１の実施の形態を示すものである。
この実施形態のアイソレータ１は、磁性ヨークを兼ねる金属製上ケース２と金属製下ケース３とで構成される磁気閉回路内に、後述の磁性体基板５に直流バイアス磁界を印加する永久磁石（磁石部材）４と、フェライト等の強磁性体からなる磁性体基板（磁性体）５と、中心導体６、７、８と、これら中心導体６、７、８を接続した共通電極１０と、磁性体基板５の周囲に配置されたコンデンサ基板（容量素子）１１、１２と、終端抵抗１３とを備えて構成されている。
このアイソレータ１の全体大きさは、３ｍｍ〜７ｍｍ角程度のものであり、小型化の点で５ｍｍ角以下とされるのが好ましい。このアイソレータ１は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲内で使用されるものである。
【００１７】
上ケース２と下ケース３は４角形状の箱型に形成されている。
上ケース２は側面視コ字型で、側面視コ字型の下ケース３に嵌め込み自在の大きさとされており、上ケース２と下ケース３の互いの開口部分を嵌め合わせることで両者を一体として箱型の磁気閉回路を構成することができるように構成されている。
上ケース２と下ケース３のうち永久磁石４からの距離が近い方のケース、本実施形態では上ケース２は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において永久磁石４の残留磁束密度の温度係数の絶対値よりも飽和磁束密度（４πＭｓ）の温度係数（α４πＭｓ）の絶対値が大きい磁性材料から形成されている。即ち、上ケース２を形成する磁性材料の−３５℃以上＋８５℃の温度範囲における飽和磁束密度の温度係数の絶対値が、永久磁石４の−３５℃以上＋８５℃の温度範囲における残留磁束密度の温度係数の絶対値より大きい。
本実施形態での永久磁石４の材質は残留磁束密度が負の温度係数を有するものであり、また、上ケース２の材質は飽和磁束密度が負の温度係数を有するものである。
本実施形態での永久磁石４の材質は、後述するように−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において残留磁束密度の温度係数が−０．１６％／℃〜−０．２％／℃程度の硬磁性材料が用いられているので、上ケース２の材質としては−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において飽和磁束密度の温度係数が−０．１９％／℃〜−０．５２％／℃のものが用いられる。
なお、飽和磁束密度（４πＭｓ）の温度係数（α４πＭｓ）は、以下の式で定義される。
α４πＭｓ＝Δ４πＭｓ／（４πＭｓ・ΔＴ）
（式中、Δ４πＭｓは温度差ΔＴにおける４πＭｓの変化量である。）
従って、飽和磁束密度の温度係数の絶対値は、以下の式で定義される。
｜α４πＭｓ｜＝｜Δ４πＭｓ／（４πＭｓ・ΔＴ）｜
（式中、Δ４πＭｓは温度差ΔＴにおける４πＭｓの変化量である。）
【００１８】
上ケース２に用いる上記磁性材料は、キュリー点が４００℃未満のものであることが好ましい。キュリー点が４００℃未満の磁性材料は、−３５℃〜＋８５℃付近での飽和磁束密度の温度係数が−０．１９％／℃以下と変化が大きくなるので、永久磁石の残留磁束密度変化が相対的に高くなることに起因してバイアス磁界変化が大きくなるのを効果的に防ぐことができる。
また、上ケース２に用いる上記磁性材料は、キュリー点が１００℃以上３００℃以下のものことがより好ましい。キュリー点が１００℃以上３００℃以下の磁性材料は、−３５℃〜＋８５℃付近で飽和磁束密度が大きく低下する（−０．５２％／℃〜−０．２０％／℃）ので、このような磁性材料を用いると、アイソレータ１を−３５℃〜＋８５℃付近で使用する場合に、永久磁石４の残留磁束密度の温度係数と、磁性体基板５の飽和磁束密度の温度係数の差が大きくても、この温度係数の差は上記磁性材料によって効果的に補償できる。また、上ケース２に用いる上記磁性材料のキュリー点は、さらに好ましくは１００℃以上２３０℃以下であると良い。
【００１９】
上記のような温度特性を有する磁性材料の具体例としては、（Ｆｅ１−ａＣｏａ）１００−ｂＮｉｂ なる組成式で示されるものを挙げることができる。このＦｅ−Ｎｉ系又はＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系の磁性材料において、キュリー点はＮｉの含有量に依存するため、上記組成式においてＮｉの組成比を示すｂが２８原子％以上４１原子％以下であれば、キュリー点が１００℃以上３００℃以下を示すことができる。Ｎｉの含有量が４１原子％を越えるとキュリー点が高くなり温度係数の補償効果が小さくなり、２８原子％未満になるとキュリー点が低くなりすぎて温度係数の補償効果が大きすぎる状態となってしまう。また、Ｎｉの組成比を示すｂは、より好ましくは３１原子％以上３６原子％以下とすると良い。
Ｆｅ又はＦｅとＣｏの含有量は、５９原子％以上７２原子％以下とされる。
ＣｏはＦｅの１０％以下の範囲で置換されていてもよく、Ｃｏが添加されることにより磁歪の低減効果が得られる。Ｃｏの添加量が１０％を越える（上記組成式においてＣｏの組成比を示すａが０．１を越える）と、コスト高となり不利である。
【００２０】
下ケース３は、ＳＰＣＣ等のほぼ純鉄に近い材料から形成されている。
なお、これら上下のケース２、３の表裏面にはＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉのうち少なくとも１種の金属メッキなどの導電層が被覆形成されていることが好ましい。
上ケース２の厚みは、１００〜２５０μｍ程度のものであり、小型化及び軽量化の点で１２０μｍ以下が好ましい。
下ケース３の厚みは、１００〜２００μｍ程度のものであり、小型化及び軽量化の点で１２０μｍ以下が好ましい。
なお、これらのケース２、３の形状はこの実施形態の如くコ字型に限るものではなく、複数のケースで箱型の閉磁器回路を構成するものであれば、任意の形状で差し支えない。
【００２１】
前記の如く嵌め合わされた上ケース２と下ケース３が囲む空間には、換言すると上ケース２と下ケース３からなる閉磁気回路内には、先の磁性体基板５と３本の中心導体６、７、８とこれら中心導体６、７、８を接続した共通電極１０とからなる磁性組立体１５が収納されている。従って、本実施形態のアイソレータは磁性組立体１５を有している。
磁性体基板５は、フェライトなどの強磁性体からなり、図２に示すように平面視横長の略長方形板状とされている。より詳細には、相対向する横長の２つの長辺５ａ、５ａと、これらの長辺５ａ、５ａに直角向きの短辺５ｂ、５ｂと、長辺５ａ、５ａの両端部側に位置して各長辺５ａに対して１５０゜の角度で傾斜し（長辺５ａの延長線に対しては３０°の傾斜角度で傾斜し）、個々に先の短辺５ｂに接続する４つの傾斜辺５ｄとから構成される平面視横長の略長方形状とされている。従って磁性体基板５の平面視４つのコーナ部には、それぞれ長辺５ａに対する１５０°傾斜（短辺５ｂに対して１２０°傾斜）の傾斜面（受面）５ｄが形成されている。
この磁性体基板５は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において飽和磁束密度の温度係数が−０．２５％／℃程度のものであり、従って、上記温度範囲において飽和磁化の温度変化が−２４％〜−３２％程度のものである。このような特性を示すフェライトの具体例としては、Ｙ３Ｆｅ４．３７Ａｌ０．５７Ｏ１２ 、Ｙ３Ｆｅ４．１０５Ａｌ０．８３Ｏ１２等を挙げることができる。
【００２２】
また、この磁性体基板５においては、その横方向、即ち長手方向の幅と、その縦方向、即ち長手方向に直交する方向の幅との比、即ち縦横比が２５％（１：４）以上、８０％（４：５）以下の範囲、即ち平面視横長であることが好ましい。なお、ここで、図１に示すものは平面視横長の磁性体基板５であるが、図１を９０゜回転させた横方向から見ると、磁性体基板５は縦長形状となる。よって本発明では、磁性体基板５は横長形状でも縦長形状でも全く等価のものと考える。
【００２３】
先の３本の中心導体６、７、８と共通電極１０は図３の展開図に示すように一体化されてなり、３本の中心導体６、７、８と共通電極１０とを主体として電極部１６が構成されている。この共通電極１０は、平面視先の磁性体基板５とほぼ相似形状の金属板からなる本体部１０Ａから構成されている。即ち、本体部１０Ａは相対向する２つの長辺部１０ａ、１０ａと、これらの長辺部１０ａ、１０ａに直角向きの短辺部１０ｂ、１０ｂと、長辺部１０ａ、１０ａの両端部側に位置して各長辺部１０ａに対して１５０°の角度で傾斜し、先の短辺部１０ｂに対しては１２０°の傾斜角度で接続する４つの傾斜部１０ｄとから構成される平面視略長方形（矩形状）とされている。
【００２４】
そして、先の共通電極１０の４つのコーナ部の傾斜部１０ｄのうち、一方の長辺部側の２つの傾斜部１０ｄから第１の中心導体６と第２の中心導体７が延出形成されている。まず、先の２つの傾斜部１０ｄの一方から、第１の基部導体６ａと第１の中央部導体６ｂと第１の先端部導体６ｃからなる第１の中心導体６が延出形成される一方、先の傾斜部１０ｄの他方から、第２の基部導体７ａと第２の中央部導体７ｂと第２の先端部導体７ｃとからなる第２の中心導体７が延出形成されている。
基部導体６ａ、７ａはいずれも傾斜部１０ｄを延長するように傾斜部１０ｄと同じ幅に形成されていて、基部導体６ａ、７ａはそれらの中心軸線Ａ、Ａどうしがなす角度θ１が図３に示すように６０°程度とされている。
【００２５】
第１の中央部導体６ｂは、平面視波形あるいはジクザグ状のものであり、基部導体側端部６Ｄと、先端部導体側端部６Ｆと、これらの間の中央部６Ｅの３つの部分からなる。第２の中央部導体７ｂも第１の中央部導体６ｂと同様の形状であり、基部導体側端部７Ｄと、先端部導体側端部７Ｆと、これらの間の中央部７Ｅの３つの部分からなる。第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂを上記のような形状とすることで、中心導体の実質的な導体長を長くして第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂのインダクタンスを大きくし、非可逆回路素子としての低周波化と小型化を両立させることができる。
基部導体側端部６Ｄ、７Ｄは、図３に示すようにそれらの中心軸線Ｂ、Ｂどうしがなす角度θ３が上記角度θ１と同程度の角度以上とされており、即ち、基部導体側端部６Ｄ、７Ｄが徐々に外側に広がるような角度とされている。
中央部６Ｅ、７Ｅは、図３に示すようにそれらの中心軸線Ｂ、Ｂどうしが徐々に近接するように形成されている。
先端部導体側端部６Ｆ、７Ｆは、図３に示すようにそれらの中心軸線Ｂ、Ｂどうしがなす角度θ３が上記角度θ１より大きい角度とされており、即ち、先端部導体側端部６Ｆ、７Ｆが徐々に外側に広がるような角度とされている。
更に先端部導体６ｃ、７ｃは、図３に示すようにそれらの中心軸線Ｃ、Ｃどうしがなす角度θ２が１５０゜程度の角度以上とされており、即ち、先端部導体６ｃ、７ｃが徐々に外側に広がるような角度とされている。
【００２６】
次に、第１の中心導体６の幅方向中央部には、共通電極１０の外周部から基部導体６ａと中央部導体６ｂを通過し先端部導体６ｃの基端部まで到達するスリット部１８が形成され、このスリット部１８を形成することにより中央部導体６ｂが２本の分割導体６ｂ１、６ｂ２に分割され、基部導体６ａも２本の分割導体６ａ１、６ａ２に分割されている。
第２の中心導体７の幅方向中央部にも上記スリット部１８と同様のスリット部１９が形成され、このスリット部１９を形成することにより中央部導体７ｂが２本の分割導体７ｂ１、７ｂ２に分割され、基部導体７ａも２本の分割導体７ａ１、７ａ２に分割されている。
スリット部１８の共通電極１０側の端部は、接続導体６ａを通過して共通電極１０の外周部から若干深い位置まで到達することで凹部１８ａを形成し、第１の中心導体６の線路長を若干長くしているとともに、スリット部１９の共通電極１０側の端部も接続導体７ａを通過して共通電極１０の外周部まで到達することで凹部１９ａを形成し、第２の中心導体７の線路長を若干長くしている。なお、凹部１８ａ、凹部１９ａは必要に応じて設ければ良く、なくても良い。
【００２７】
一方、共通電極１０の他方の長辺部１０ａ側の中央部に第３の中心導体８が延設されている。この第３の中心導体８は共通電極１０から突出形成された第３の基部導体８ａと第３の中央部導体８ｂと第３の先端部導体８ｃとから構成されている。第３の基部導体８ａは、共通電極１０の長辺側中央部からほぼ直角に延出形成された２本の短冊状の分割導体８ａ１、８ａ２からなり、２本の分割導体８ａ１、８ａ２の間にはスリット２０が形成されている。
第３の中央部導体８ｂは、平面視Ｌ字型に湾曲して形成されており、先の分割導体８ａ１に接続する平面視Ｌ字状の分割導体８ｂ１と先の分割導体８ａ２に接続する平面視Ｌ字状の分割導体８ｂ２とからなり、第３の中央部導体８ｂをこのように湾曲して形成することにより中心導体の実質的な導体長を長くしてインダクタンスを大きくし、非可逆回路素子としての低周波化と小型化を両立させることができる。
【００２８】
更に、これらの分割導体８ｂ１、８ｂ２の先端側はＬ字型の第３の先端部導体８ｃに一体化されている。この第３の先端部導体８ｃは、先の分割導体８ｂ１、８ｂ２を一体化して先の分割導体８ａ１、８ａ２と同じ方向に向けて延出形成された接続部８ｃ１とこの接続部８ｃ１に対してほぼ直角方向に延出形成された接続部８ｃ２とから構成されている。
次に、共通電極１０の一方の長辺部１０ａ側において、第３の中心導体８の分割導体８ａ１、８ａ２の間の部分には、共通電極１０の長辺部１０ａを一部切り欠く形で凹部１０ｅが形成され、この凹部１０ｅを形成することで第３の中心導体８の線路長が若干長くされている。なお、この凹部１０ｅも、先の凹部１８ａ、１９ａと同じく、必要に応じて設ければ良い。
【００２９】
前記の如く構成された電極部１６は、その共通電極１０の本体部１０Ａを磁性体基板５の裏面側（一面側）に添わせ、第１の中心導体６と第２の中心導体７と第３の中心導体８とを磁性体基板５の表面側（他面側）に折り曲げて磁性体基板５に装着され、磁性体基板５とともに磁性組立体１５を構成している。
即ち、第１の中心導体６の分割導体６ａ１、６ａ２を磁性体基板５の１つの傾斜面５ｄの縁に沿って折り曲げ、第２の中心導体７の分割導体７ａ１、７ａ２を磁性体基板５の他の１つの傾斜面５ｄの縁に沿って折り曲げ、第３の中心導体８の分割導体８ａ１、８ａ２を磁性体基板５の長辺５ａの縁に沿って折り曲げ、第１の中心導体６の中央部導体６ａを磁性体基板５の表面（他面）に沿って添わせ、第２の中心導体７の中央部導体７ｂを磁性体基板５の表面（他面）に沿って添わせ、更に第３の中心導体８の中央部導体８ｂを磁性体基板５の表面部の中央部分に沿って添わせることで電極部１６が磁性体基板５に装着されて磁性組立体１５とされている。
【００３０】
第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂは上記構成とされているので、上記のように磁性体基板５の表面（他面）に沿って添わせると、該磁性体基板５の表面上で第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂが交差している。図１には、中央部６Ｅ、７Ｅが重複している場合を図示した。
第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂの交差部３５の両中央部導体の重複部分の長さＬ３は、磁性体基板５の表面（他面）に重なる中央部導体部分の長さＬ４の１０％以上、好ましくは２０％以上とされている。図１には、交差部３５の両中央部導体の重複部分の長さＬ３が磁性体基板５の表面に重なる中央部導体部分の長さＬ４の約７５％である場合を図示した。
なお、第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂの重複部分の長さＬ３の上限としては、第１と第２の中心導体６、７の形状等を変更、例えば、第１と第２の基部導体６ａ、７ａの中心軸線Ａ、Ａどうしがなす角度θ１や第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂの各部分の中心軸線Ｂ、Ｂどうしがなす角度θ３を変更することにより、磁性体基板５の表面に重なる中央部導体部分の長さＬ４の１００％まで可能である。
【００３１】
また、第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂの重複部分が交差する場合、その交差角度が３０度以下であることが好ましく、さらに好ましくは１５度以下である。
また、第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂの重複部分の第１と第２の中央部導体６ｂ、７ｂは交差せず、略平行であることがさらに好ましい。
図１には、中央部６Ｅ、７Ｅの中心軸線Ｂ、Ｂが平行である場合を図示した。なお、図１（Ａ）では略したが、磁性体基板５と第１の中心導体６と第２の中心導体７と第３の中心導体８との間には各々に絶縁シートＺが介在されて各中心導体６、７、８は個々に電気的に絶縁されている。
【００３２】
次に、磁性組立体１５は下ケース３の底部中央側に配置され、下ケース３の底部側の磁性組立体１５の両側部分には平面視細長で先の磁性体基板５の半分程度の厚さの板状のコンデンサ基板（容量素子）１１、１２が収納され、コンデンサ基板１２の一側部側には終端抵抗１３が収納されている。
そして、先の第１の中心導体６の先端部導体６ｃを先のコンデンサ基板１１の一側端部に形成されている電極部１１ａに電気的に接続し、先の第２の中心導体７の先端部導体７ｃを先のコンデンサ基板１１の他側端部に形成されている電極部１１ｂに電気的に接続し、先の第３の中央部導体８の先端部導体８ｃをコンデンサ基板１２と終端抵抗１３に電気的に接続して磁性組立体１５にコンデンサ基板１１、１２と終端抵抗１３とが接続されている。なお、終端抵抗１３を接続しなければ、サーキュレータとして作用する。
【００３３】
先端部導体７ｃの部分が接続されたコンデンサ基板１１の端部側に非可逆回路素子１としての第１ポートＰ１が形成され、先端部導体６ｃの部分が接続されたコンデンサ基板１１の端部側に非可逆回路素子１としての第２ポートＰ２が形成され、先端部導体８ｃの部分が接続された終端抵抗１３の端部側がアイソレータ１としての第３ポートＰ３とされている。
【００３４】
また、下ケース３と上ケース２との間の空間部において磁性組立体１５はその空間部の厚さの半分程を占有する厚さに形成されているので、磁性組立体１５よりも上ケース２側の空間部分には、図１Ｂに示すスペーサ部材３０が収納され、該スペーサ部材３０に永久磁石４が設置されている。この永久磁石４の材質は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において残留磁束密度の温度係数が−０．１６％／℃〜−０．２％／℃であり、従って上記温度範囲において残留磁束密度の温度係数の絶対値が０．１６％／℃〜０．２％／℃程度の硬磁性材料が用いられている。また、この永久磁石４の材質は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において磁性体基板５の飽和磁束密度の温度係数の絶対値より残留磁束密度の温度係数の絶対値が２０％以上小さい硬磁性材料が用いられる。上記のような温度特性を有する硬磁性材料しては、フェライト磁石等が挙げられる。
【００３５】
先のスペーサ部材３０は、上ケース２の内部に収納可能な大きさの平面視矩形板状の基板部３１と、この基板部３１の底部側の４隅の各コーナ部分に形成された脚部３１ａとからなり、基板部３１において脚部３１ａ…が形成されていない側の面（上面）に円型の収納凹部３１ｂが形成され、該収納凹部３１ｂの底面側には基板部３１を貫通する矩形型の透孔（図示略）が形成されている。
【００３６】
そして、先の収納凹部３１ｂに円盤状の永久磁石４が嵌め込まれ、この永久磁石４を備えた状態のスペーサ部材３０がそれらの４つの脚部３０ａで先のコンデンサ基板１１、１２とこれらに接続されている第１の先端部導体６ｃ、７ｃ、並びに、終端抵抗１３とこれに接続されている先端部導体８ｃの先端部を下ケース３の底部側に押さえ付け、スペーサ部材３０の底部により磁性組立体１５を下ケース３の底面側に押さえ付けた状態でケース２、３の間に収納されている。
アイソレータ１は、上記のようにして第１の中心導体６と第２の中心導体７がいずれも磁性体基板５の表面側に折り畳まれたので、入力側の中心導体から磁性体基板５に入力された信号を出力側に伝搬させることができる。
【００３７】
本実施の形態のアイソレータ１は、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において永久磁石４の残留磁束密度の温度係数の絶対値よりも飽和磁束密度の温度係数の絶対値が大きい磁性材料から上ケース２を構成したので、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において使用温度が高い場合に永久磁石４の残留磁束密度の低下割合は小さく、磁性体基板５の飽和磁束密度の低下割合が大きくなっても、上ケース２を構成する磁性材料の飽和磁束密度の低下割合は大きくなるので、永久磁石４と上下のケース２、３とで構成される磁気回路から磁性体基板５にかけられる直流バイアス磁界は上記磁性材料の作用によって少なくなり、永久磁石４の残留磁束密度が相対的に高くなることによるバイアス磁界への影響を防止でき、磁性体基板５に適正な直流バイアス磁界を印加することができる。
一方、使用温度が低い場合には磁性体基板５の飽和磁束密度の低下割合が小さく、また、上記磁性材料の飽和磁束密度の低下割合も小さいので、永久磁石４の残留磁束密度が相対的に高くなることがなく、磁性体基板５に適正な直流バイアス磁界を印加することができる。
従って、本実施形態のアイソレータ１によれば、温度特性を向上させたものであるので、使用温度によって磁性体基板５に直流バイアス磁界が強くかかることを防止でき、アイソレーションのピークがずれることが改善され、アイソレーションの周波数特性が変化するのを防止できるので、これにより広い温度範囲で挿入損失を低減して信号の伝達効率を向上することができる。
【００３８】
図４Ａは、先の実施の形態のアイソレータ１が組み込まれる携帯電話装置（通信機装置）の回路構成の一例を示すもので、この例の回路構成においては、アンテナ４０にアンテナ共用器（ディプレクサ）４１が接続され、アンテナ共用器４１の出力側にローノイズアンプ（増幅器）４２と段間フィルタ４８と選択回路（混合回路）４３を介して受信回路（ＩＦ回路）４４が接続され、アンテナ共用器４１の入力側に先の実施の形態のアイソレータ１とパワーアンプ（増幅器）４５と選択回路（混合回路）４６を介して送信回路（ＩＦ回路）４７が接続され、選択回路４３、４６に分配トランス４９を介して局部発振器４９ａに接続されて構成されている。
先の構成のアイソレータ１は図４Ａに示すような携帯電話装置の回路に組み込まれて使用され、アイソレータ１からアンテナ共振器４１側への信号は低損失で通過させるが、その逆方向の信号は損失を大きくして遮断するように作用する。これにより、増幅器４５側のノイズ等の不要な信号を増幅器４５側に逆入力させないという作用を奏する。
【００３９】
図４Ｂは図１から図３に示した構成のアイソレータ１の動作原理を示すものである。図４Ｂに示す回路に組み込まれているアイソレータ１は、符号▲１▼で示す第１ポートＰ１側から符号▲２▼で示す第２ポートＰ２方向への信号は伝えるが、符号▲２▼の第２ポートＰ２側から符号▲３▼の第３ポートＰ３側への信号は終端抵抗１３により減衰させて吸収し、終端抵抗１３側の符号▲３▼で示す第３ポートＰ３側から符号▲１▼で示す第１ポートＰ１側への信号は遮断する。
従って、本実施形態のアイソレータ１が回路に組み込まれた携帯電話装置は、温度安定性が高く、信頼性が優れるという利点がある。
【００４０】
（非可逆回路素子の第２の実施の形態）
図５は本発明に係る非可逆回路素子をアイソレータとして適用した第２の実施の形態を示すもので、この実施形態のアイソレータ７０は、磁性ヨークを兼ねる上ケース７１と下ケース７２とからなる閉磁気回路の内部に、換言すると、上ケース７１と下ケース７２の間に、４角板状の永久磁石７５とスペーサ部材７６と磁性組立体１９５とコンデンサ基板（容量素子）５８、５９、６０と終端抵抗６１とこれらを収容する樹脂ケース６２とを収容して構成されている。上ケース７１は、先の実施形態の上ケース２と同じ材質のものから形成されている。下ケース７２は、先の実施形態の下ケース３と同じ材質のものから形成されている。永久磁石７５は、先の実施形態の永久磁石４と同じ材質のものから形成されている。
【００４１】
磁性組立体９５は先の第１の実施の形態と同等の電極部１６が平面視略長方形状の磁性体基板６５に巻き付けられて構成されている。この磁性体基板６５は先の実施形態の横長の磁性体基板５とほぼ同じ形状であるが若干正方形状に近い長方形板状とされている。この磁性体基板６５は、先の実施形態の磁性体基板５と同じ材質のものから形成されている。
【００４２】
磁性体基板６５に巻き付けられた電極部１６は、第１の中心導体６の先端部導体を先のコンデンサ基板５９の一側端部に形成されている電極部（図示略）に電気的に接続し、第２の中心導体７の先端部導体を先のコンデンサ基板５８の他側端部に形成されている電極部（図示略）に電気的に接続し、第３の中央部導体８の先端部導体をコンデンサ基板６０と終端抵抗６１に電気的に接続して磁性組立体６５にコンデンサ基板５８、５９、６０と終端抵抗６１とが接続されている。図７に示す構造のアイソレータ７０においても先の実施の形態のアイソレータ１と同等の効果を得ることができる。
【００４３】
なお、上記の実施形態においては、上下のケース内に収納される磁性組立体に備えられる３つの中心導体６、７、８が図１乃至図３、図５に示したような形状である場合について説明したが、３つの中心導体は、共通電極外周部から３方向に延出形成され、磁性体基板を包むように上記磁性体基板の他面側に折り曲げたときに各中心導体が上記他面側で相互に所定の角度でもって交差するものであれば、他の形状のものであってもよい。
また、上記の実施の形態においては、上ケースを−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において永久磁石の残留磁束密度の温度係数の絶対値よりも飽和磁束密度の温度係数の絶対値が大きい磁性材料から形成した場合について説明したが、上ケースの少なくとも一部が上記磁性材料から形成されていてもよい。また、下ケースの方が永久磁石からの距離が近い場合は、下ケースの少なくとも一部が上記磁性材料から形成されていてもよい。
【００４４】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
（実験例１）
アイソレータを構成する永久磁石に用いる材料の残留磁束密度と磁性体基板に用いる材料の飽和磁束密度の温度依存性についてそれぞれ調べた。永久磁石に用いる材料は、フェライト磁石を使用した。磁性体基板に用いる材料としてはＹ３Ｆｅ４．３７Ａｌ０．５７Ｏ１２を使用した。
ここでの飽和磁束密度の温度特性は、−３５℃〜＋８５℃の範囲で雰囲気温度を変更したときの各材料の飽和磁束密度Ｂｓ（永久磁石材料については残留磁束密度Ｂｒ）を測定し、飽和磁束密度の変化率（永久磁石材料については残留磁束密度の変化率）を調べた。その結果を図６に示す。図６は、永久磁石材料と磁性体基板材料の温度依存性を示すグラフであり、横軸のＴは雰囲気温度（℃）、縦軸の変化（％）は、雰囲気温度が２５℃のときの飽和磁束密度Ｂｓ２５の値に対する各温度での飽和磁束密度Ｂｓの値の変化率（Ｂｓ／Ｂｓ２５％）（永久磁石材料については雰囲気温度が２５℃のときの残留磁束磁束密度の値に対する各温度での残留磁束密度の値の変化率（Ｂｒ／Ｂｒ２５％）であり、▲１▼線は永久磁石材料の残留磁束密度の温度特性、▲２▼線は磁性体基板材料の飽和磁束密度の温度特性を示している。
【００４５】
図６に示す結果から磁性体基板材料のＹ３Ｆｅ４．３７Ａｌ０．５７Ｏ１２は−３５℃〜＋８５℃の範囲における飽和磁束密度は３５％低下（−３５℃のときのＢｓ／Ｂｓ２５（％）に対して８５℃のときのＢｓ／Ｂｓ２５（％）は３５％低下）しており、一方、永久磁石材料のフェライト磁石は−３５℃〜＋８５℃の範囲における残留磁束密度は２１．６％低下しており（−３５℃のときのＢｓ／Ｂｓ２５ （％）に対して８５℃のときのＢｓ／Ｂｓ２５（％）は２１．６％低下）しており、−３５℃〜＋８５℃の範囲では磁性体基板材料と永久磁石材料の温度特性の差が大きいことがわかる。
【００４６】
（実験例２）
上ケース２の厚さｔを０．２ｍｍ、材質をＦｅ６９Ｎｉ３１とし、下ケース３の厚さｔを０．１ｍｍ、材質を純鉄とし、永久磁石４の材質をフェライト磁石とし、磁性体基板５の材質をＹ３Ｆｅ４．３７Ａｌ０．５７Ｏ１２とし、コンデンサ基板１１、１２としては日本タングステン単板型コンデンサ（ＣａＴｉＯ３系）を使用し、目標アイソレーション周波数ピークを０．９ＧＨｚにした以外は図１乃至図３に示したアイソレータ１と同様のアイソレータを作製し、実施例１とした。
この実施例１のアイソレータの永久磁石４の残留磁束密度の温度係数は−０．１８％／℃、従って温度係数の絶対値は０．１８％／℃、下ケース３の飽和磁束密度は−１．０％変化（−３５℃のときの飽和磁束密度に対して８５°℃のときの飽和磁束密度が１．０％低下）、飽和磁束密度の温度係数は−０．０１％／℃、従って温度係数の絶対値は０．０１％／℃、磁性体基板５の飽和磁束密度の温度係数は−０．２５％／℃、従って、温度係数の絶対値は０．２５％／℃ 、上ケース２の飽和磁束密度（４πＭｓ）は−６２％変化（−３５℃のときの飽和磁束密度に対して８５°℃のときの飽和磁束密度が６２％低下）しており、飽和磁束密度の温度係数は−０．５２％／℃、従って、温度係数の絶対値は０．５２％／℃であった。
【００４７】
上ケース２の厚さｔを０．１５ｍｍとした以外は上記実施例１と同様のアイソレータを作製し、実施例２とした。この実施例２のアイソレータの上ケース２の飽和磁束密度の温度係数は−０．５２％／℃、従って、温度係数の絶対値は０．５２％／℃であった。
上ケース２の厚さｔを０．２ｍｍ、材質をＦｅ６８Ｎｉ３２とし、下ケース３の厚さｔを０．１ｍｍ、材質を純鉄とした以外は上記実施例１と同様のアイソレータを作製し、実施例３とした。
上ケース２の厚さｔを０．２ｍｍ、材質をＦｅ６７．７Ｎｉ３２．３とし、下ケース３の厚さｔを０．１ｍｍ、材質を純鉄とした以外は上記実施例１と同様のアイソレータを作製し、実施例４とした。
【００４８】
上ケース２の厚さｔを０．１ｍｍ、材質を純鉄とし、下ケース３の厚さｔを０．１ｍｍ、材質を純鉄とした以外は上記実施例１と同様のアイソレータを作製し、比較例１とした。この比較例１の上下ケース２、３の飽和磁束密度の温度係数は−０．０１％／℃、従って温度係数の絶対値は０．０１％／℃であった。
上ケース２の厚さｔを０．１ｍｍ、材質をＦｅ５８Ｎｉ４２（４２アロイ材）とし、下ケース３の厚さｔを０．１ｍｍ、材質を純鉄とした以外は上記実施例１と同様のアイソレータを作製し、比較例２とした。この比較例２のアイソレータの上ケース２の飽和磁束密度の温度係数は−０．１１％／℃、従って、温度係数の絶対値は０．１１％／℃であった。
【００４９】
次に、作製した実施例１〜４、比較例１〜２のアイソレータのアイソレーション周波数の温度特性について調べた。
ここでのアイソレーション周波数の温度特性は、−３５℃〜８５℃の範囲で雰囲気温度を変更したときの各アイソレータのアイソレーション周波数Ｆのピークの測定し、アイソレーション周波数ピークの変化量ΔＦを調べた。その結果を表１と図７に示す。図７のグラフの横軸のＴは雰囲気温度（℃）、縦軸のΔＦは雰囲気温度が２５℃のときのアイソレーション周波数ピークの値と各温度でのアイソレーション周波数ピークの値の差である。
【００５０】
【表１】
図７と表１に示す結果から上下のケース共純鉄から形成した比較例１のアイソレータは、ΔＦが−２３．０〜＋３０．０の間で変化しており、上ケースをＦｅ５８Ｎｉ４２から形成した比較例２のアイソレータは、ΔＦが−２３．５〜＋２８．３の間で変化しており、比較例１〜２のものはアイソレーション周波数ピークの温度特性が悪いことがわかる。
これに対して上ケースをＦｅ６９Ｎｉ３１から形成した実施例２のアイソレータは、ΔＦが−８．６〜０の間で変化しており、比較例１〜２のものに比べてΔＦが小さく、アイソレーション周波数ピークの温度特性が優れており、また、実施例２のものより上ケースの厚みを厚くした実施例１はΔＦが−５．１〜０間で変化しており、実施例２のものよりアイソレーション周波数ピークの温度特性がさらに優れていることがわかる。
また、図７と表１に示す結果から実施例３のアイソレータの８５℃でのΔＦは＋５．５であり、実施例４のアイソレータの８５℃でのΔＦは＋７．８であり、比較例１〜２のものに比べてΔＦが小さく、アイソレーション周波数ピークの温度特性が優れていることがわかる。
【００５２】
（実験例３）
上記で作製した実施例１のアイソレータを２５℃と８５℃で使用したときのアイソレーションの周波数特性をそれぞれ測定した。その結果を図８に示す。ここでのアイソレーションの周波数特性はアイソレータ部を試験槽に入れ、２５℃及び８５℃にそれぞれ安定した後にネットワークアナライザで測定した。
図８に示す結果から実施例１のアイソレータは、２５℃で使用したときの周波数ピークは９２６ＭＨｚ付近にあり、８５℃で使用したときも同様に周波数ピークは９２６ＭＨｚ（０．９２６ＧＨｚ）付近にあることから使用温度が変化してもアイソレーション周波数ピークのずれが小さいことがわかる。従って、実施例１のアイソレータは、温度特性が向上しており、挿入損失の温度変化も抑制できている。また同様に信号の伝達効率を向上できることがわかる。
【００５３】
（実験例４）
Ｆｅ１００−ｂＮｉｂなる組成の磁性材料のＮｉ量（原子％）とキュリー点Ｔｃ（℃）と飽和磁束密度Ｂｓ（Ｔ）の温度変化との関係を調べた。その結果を表２と図９に示す。図９は、Ｆｅ１００−ｂＮｉｂなる組成の磁性材料のＮｉ量と飽和磁束密度の温度変化との関係を示すグラフである。
【００５４】
【表２】
表２と図９からＦｅ１００−ｂＮｉｂなる組成の磁性材料においてＮｉの含有量が４２原子％未満、例えば、Ｎｉの含有量が４１原子％であればキュリー点Ｔｃが４００℃未満以下を示し、また、Ｎｉの含有量が３１原子％以上４１原子％以下であればキュリー点Ｔｃが１００℃以上４００℃未満を示すと考えられる。また、Ｎｉの含有量が３１原子％以上３６原子％以下であればキュリー点Ｔｃが１００℃以上２３０℃以下を示すことがわかる。
また、Ｔｃが１００℃以上４００℃未満を示す各磁性材料の−３５℃〜８５℃の飽和磁束密度の変化量は、約−６１．８％以上約−１３．７％未満になっており、Ｔｃが４００℃のＦｅ５８Ｎｉ４２なる組成の磁性材料（比較例２）ではバイアス磁界の補正効果が小さくなっていることがわかる。従って、バイアス磁界の補正効果を得る上では、より好ましくはＴｃが２３０℃以下を示す磁性材料を用いることが良いことがわかる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の非可逆回路素子においては、磁性ヨークを兼ねる金属製の上ケース又は下ケースは、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において永久磁石の残留磁束密度の温度係数の絶対値よりも飽和磁束密度の温度係数の絶対値が大きい磁性材料から形成されたことにより、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において永久磁石の残留磁束密度の温度係数と、フェライトからなる磁性体の飽和磁束密度の温度係数の差が大きくても、この温度係数の差は上記磁性ヨークを兼ねる金属製の上ケース又は下ケースに用いた磁性材料によって補償され、使用温度によって磁性体に直流バイアス磁界が強くかかることを防止できるので、温度特性が向上したものとなり、これによってアイソレーションの温度変化が改善され、信号の伝達効率に優れた非可逆回路素子を提供できる。
また、本発明の通信機装置によれば、温度特性を向上させることにより、挿入損失の温度変化を抑制して信号の伝達効率に優れた本発明の非可逆回路素子が備えられたことで、温度安定性が高い通信機装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａは本発明の第１の実施の形態に係るアイソレータの一部分を取り除いた状態を示す平面図、図１Ｂは同アイソレータの断面図である。
【図２】 図２は本発明に係るアイソレータに用いられる磁性体基板の一例を示す平面図。
【図３】 図３は本発明に係るアイソレータに用いられる電極部の展開図である。
【図４】 図４Ａはこの種のアイソレータが備えられる電気回路の一例を示す図、図４Ｂはアイソレータの動作原理を示す図である。
【図５】 図５は本発明に係るアイソレータの他の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図６】 図６は永久磁石材料と磁性体基板材料の温度依存性を示すグラフである。
【図７】 図７は実施例１〜４、比較例１〜２のアイソレータのアイソレーション周波数の温度特性を示すグラフである。
【図８】 図８は実施例１のアイソレータのアイソレーションの周波数特性を示すグラフである。
【図９】 図９はＦｅ１００−ｂＮｉｂなる組成の磁性材料のＮｉ量と飽和磁束密度の温度変化との関係を示すグラフである。
【図１０】 図１０は従来のアイソレータの例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１，７０…アイソレータ（非可逆回路素子）、２，７１…上ケース（磁性ヨークを兼ねる金属製ケース）、３，７２…下ケース（磁性ヨークを兼ねる金属製ケース）、４，７５…永久磁石、５，６５…磁性体基板（磁性体）、６…第１の中心導体、７…第２の中心導体、８…第３の中心導体、１１，１２，５８，５９，６０…コンデンサ基板（容量素子）、１５，９５…磁性組立体、１６…電極部。
Claims (5)
- フェライトからなる磁性体の一面側に共通電極が配置され、この共通電極外周部から３方向に延出形成された３つの中心導体が、前記フェライトに配置された磁性組立体と、前記の各中心導体に対応して設けられるとともに対応する中心導体に接続される容量素子と、前記磁性体に直流バイアス磁界を印加する永久磁石とが、磁性ヨークを兼ねる金属製の上ケースと下ケースとの間に収納されてなり、
前記上ケース又は下ケースの飽和磁束密度及び前記永久磁石の残留磁束密度は負の温度係数を有し、−３５℃以上＋８５℃の温度範囲において前記永久磁石の残留磁束密度の温度係数の絶対値よりも前記上ケース又は下ケースの飽和磁束密度の温度係数の絶対値が大きくなるように、前記上ケース又は下ケースが下記組成式で示される磁性材料から形成されていることを特徴とする非可逆回路素子。
（Ｆｅ １−ａ Ｃｏ ａ ） １００−ｂ Ｎｉ ｂ
但し、組成比を示すａ、ｂは原子％で、０≦ａ≦０．１、２８≦ｂ≦４１である。 - 前記磁性材料のキュリー点は４００℃未満であることを特徴とする請求項１記載の非可逆回路素子。
- 前記磁性材料のキュリー点は１００℃以上３００℃以下である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。
- 前記磁性材料は前記上ケースと下ケースのうち前記永久磁石からの距離が近い方のケースに用いられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の非可逆回路素子。
- 前記請求項１乃至４のいずれか一項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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