JP3944833B2 - 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、携帯電話等の通信機器に使用されるアイソレータなどの非可逆回路素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非可逆回路素子は携帯電話等の通信機器の急速な小型化、薄型化に伴って、自身も小型化、薄型化が強く要求されてきた。又、挿入損失も低損失化が強く求められてきた。
【０００３】
図５にアイソレータの一例を分解斜視図で示す。このアイソレータは、上ケース１０、磁石２０、中心導体組立体、平板コンデンサ４１、４２、４３、ダミー抵抗４５、樹脂ケース５０、下ケース６０から構成されている。組立体は、円板状のシールド板から放射状に３つの中心導体３１、３２、３３が突出した構造の導電板を用意し、その導電板の円板状部にフェライト円板３５を配置する。そして、３つの中心導体を折り曲げて重ねる。このとき、各中心導体は絶縁されて重ねられ、構成される。
【０００４】
樹脂ケース５０は、中央に、組立体用の円形状の凹部１３ａを有し、その周囲に容量素子用の凹部１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを有する。この容量素子用の凹部１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの底部及び組立体用の凹部１３ａには、接続電極が形成されている。そして、この接続電極は、一体の０．１ｍｍ程度の導体板で構成されており、底面側では露出し、かつ側面部の外部端子を構成している。
【０００５】
この樹脂ケース５０の容量素子用の凹部１３ｂ、１３ｃ、１３ｄにそれぞれ容量素子４１、４３、４２が挿入される。この容量素子は、その上下面に電極が形成された平板コンデンサであり、下面の電極と凹部の底部に形成された接続電極と半田接続される。また、抵抗素子４５が配置される。
【０００６】
次いで、樹脂ケース５０の組立体用の円形状の凹部１３ａに、上記した組立体２０を配置する。このとき、中心導体部分の円板状のシールド板は、接続電極と半田接続される。これにより、中心導体の一端はアース接続される。中心導体３２の一端は、容量素子４２の上面の電極と抵抗素子４５の一方の端子電極に接続される。また、中心導体３１の一端は、容量素子４１の上面の電極と端子電極部に接続される。また、中心導体３３の一端は、容量素子４３の上面の電極と端子電極部に接続される。
【０００７】
そして、下ケース６０上に樹脂ケース５０が配置される。下ケース６０は、樹脂ケース５０の底部の凹部に合致する構造となっている。そして、下ケース６０と接続電極の裏面とが、はんだ接続される。また、この樹脂ケース５０の外部端子により面実装を可能としている。そして、フェライト円板３５に直流磁界を印加する永久磁石２０を上ケース１０に位置決めし、上ケース１０と下ケース６０を嵌合させて、アイソレータを構成している。
尚、上記抵抗素子を無くし、他の中心導体と同様に外部端子を付けるとサーキュレータとなる。また、上記コンデンサ、端子電極部と中心導体端部との接続は、例えば半田付けにより行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特に携帯電話等に採用される送受信系回路では、消費電力が小さいほど電池寿命を延長できることから、用いられるデバイスは電力消費を抑えるために低挿入損失であることが望ましい。従って、送受信系回路に採用される非可逆回路素子もできるだけ低挿入損失であることが重要となる。
そこで本発明では、小型で、かつ低挿入損失の非可逆回路素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フェライト板と、該フェライト板の主面に対向して設けられ直流磁界を印加する磁石と、前記フェライト板の主面側に電気的に絶縁状態で、かつ交差するように配置された３本の中心導体とを備え、前記中心導体のそれぞれの一端を互いに電気的に接続して共通端とし、他端に整合回路を接続して入出力端とし、前記中心導体の一つの入出力端に抵抗を接続した非可逆回路素子であって、
前記中心導体のそれぞれは、共通端側の前記フェライト板の端面から中心導体の交差部に至る共通端側長さ（Ｌａ１，Ｌｂ１，Ｌｃ１）がそれぞれ実質的に等しく、
抵抗を接続しない中心導体は、前記交差部から入出力端側の前記フェライト板の端面に至る入出力端側長さ（Ｌａ２，Ｌｂ２）が、前記共通端側長さよりも長く、かつ入出力端に抵抗を接続した中心導体の出力端側長さ（Ｌｃ２）よりも長い非可逆回路素子である。
本発明においては、入出力端に抵抗を接続した中心導体の出力端側長さ（Ｌｃ２）が、前記共通端側長さ以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明者は、非可逆回路素子の低損失化を鋭意研究した結果、フェライト板の体積を出来るだけ大きくするとともに、中心導体との組み合わせにおいて、前記中心導体を共通端側で前記フェライト板の端面から中心導体の交差部に至る長さがそれぞれ実質的に等しくなるようになし、さらに、抵抗を接続しない中心導体の前記交差部から入出力端側の前記フェライト板の端面に至る長さを、前記中心導体の共通端側で前記フェライト板の端面から中心導体の交差部に至る長さよりも長く、かつ入出力端に抵抗を接続した中心導体の前記交差部から入出力端側の前記フェライト板の端面に至る長さよりも長くなるような、フェライト板の形状として中心導体に対するフェライトの充填率を高め、中心導体の相互インダクタンスを大きく、かつ、バランス良くすることで入出力間の結合が強まって非可逆回路素子の挿入損失を低減できることを知見した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例に係る非可逆回路素子について、図を基に以下詳細に説明する。
図１の（ａ）は中心導体組立体の上面図であり、（ｂ）はフェライト板の上面図であり、図２は中心導体組立体の分解斜視図であり、図３は本発明の一実施例に係る非可逆回路素子の分解斜視図である。
この非可逆回路素子の構造は、従来の非可逆回路素子と同一部分も多く、ここでは異なる部分の中心導体組立体について説明する。
【００１２】
本実施例の非可逆回路素子に用いる中心導体は、図２に示すようにパターン金属板のグランド電極板３６から所定の角度間隔で放射状に延出するように形成されている。グランド電極板３６の上にフェライト板３５が配設され、このフェライト板３５を包むように中心導体３１を折り曲げる。その上に絶縁シート３８１を介装して中心導体３２を折り曲げる。その上に絶縁シート３８２を介装して中心導体３３を折り曲げ、その上に絶縁シート３８３を貼着する。本発明では、中心導体交差部中心３４から前記フェライト板３５の端面まで中心導体３１，３２，３３の長さ（Ｌａ１，Ｌｃ１，Ｌｂ１）をＬａ１＝Ｌｂ１＝Ｌｃ１となるように等しくし、中心導体交差部中心３４から入出力端側のフェライト板３５の端面までの中心導体３１，３２，３３の長さ（Ｌａ２，Ｌｃ２，Ｌｂ２）を、Ｌａ２，Ｌｂ２＞Ｌｃ２となるようにし、かつＬａ２＞Ｌａ１、Ｌｂ２＞Ｌｂ１となるように、図２において上部が方形状で下部が円形状となるフェライト板３５を用いた。
【００１３】
このような中心導体組立体を用いて、図３に示す非可逆回路素子を作製した。この非可逆回路素子の寸法は、５．０ｍｍ×４．７ｍｍ×１．７ｍｍである。図５に本発明に係る非可逆回路素子と従来の非可逆回路素子との挿入損失の比較を示す。これにより、本発明においては１９５０ＭＨｚで０．３ｄＢ以下という低損失の非可逆回路素子が実現できることが分かる。また他の周波数帯についても本実施例と同様に挿入損失の低減を確認した。
【００１４】
また、前記フェライト板を図４（ｃ）に示すように円形状部の一部を切断したフェライト板とし、中心導体交差部中心３４から入出力端側のフェライト板３５の端面までの中心導体３２の長さＬｃ２を、中心導体交差部中心３４から前記フェライト板３５の端面まで中心導体３１，３２，３３の長さ（Ｌａ１，Ｌｂ１，Ｌｃ１）よりも短くすると、挿入損失特性に影響を与えずにアイソレーション特性を改善することが出来た。
フェライト板の他の態様を図４（ａ）（ｂ）に示す。図４（ａ）のフェライト板は平面視で台形状としたものであり、図４（ｂ）のフェライト板は平面視で矩形状であり一部を切り欠いて段差部３５１を形成したものである。これらのフェライト板は前記実施例と同様に、中心導体は、共通端側で前記フェライト板の端面から中心導体の交差部に至る長さがそれぞれ実質的に等しく、
抵抗を接続しない中心導体の前記交差部から入出力端側の前記フェライト板の端面に至る長さが、前記中心導体の共通端側で前記フェライト板の端面から中心導体の交差部に至る長さよりも長く、かつ入出力端に抵抗を接続した中心導体の前記交差部から入出力端側の前記フェライト板の端面に至る長さよりも長くなるように形成されている。
これらのフェライト板を用いて非可逆回路素子を作製して、挿入損失特性を確認したところ、前記実施例と同様に、従来の非可逆回路素子と比べて低損失となることを確認した。幾つかフェライト板の形状を例示したが、これに限定されるものではなく、本発明に従い、フェライト板を構成すれば挿入損失の小さな非可逆回路素子を得ることが出来る。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、小型で、かつ低挿入損失の非可逆回路素子を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係る非可逆回路素子に用いる中心導体組立品及びフェライト板の平面図である。
【図２】 本発明の一実施例に係る非可逆回路素子に用いる中心導体組立品の分解斜視図である。
【図３】 本発明の一実施例に係る非可逆回路素子の分解斜視図である。
【図４】 本発明の一実施例に係る非可逆回路素子に用いるフェライト板の他の態様を示す平面図である。
【図５】 本発明の一実施例に係る非可逆回路素子と従来の非可逆回路素子の挿入損失を比較した特性図である。
【図６】 従来の非可逆回路素子の分解斜視図である。
【符号の説明】
１０ 上ケース
２０ 磁石
３０ 中心導体組立品
３１ 中心導体
３２ 中心導体
３３ 中心導体
３４ 中心導体交差部中心
３５ フェライト板
３６ グランド電極板
５０ 樹脂ケース
６０ 下ケース

Claims (2)

1. フェライト板と、該フェライト板の主面に対向して設けられ直流磁界を印加する磁石と、前記フェライト板の主面側に電気的に絶縁状態で、かつ交差するように配置された３本の中心導体とを備え、前記中心導体のそれぞれの一端を互いに電気的に接続して共通端とし、他端に整合回路を接続して入出力端とし、前記中心導体の一つの入出力端に抵抗を接続した非可逆回路素子であって、
   前記中心導体のそれぞれは、共通端側の前記フェライト板の端面から中心導体の交差部に至る共通端側長さ（Ｌａ１，Ｌｂ１，Ｌｃ１）がそれぞれ実質的に等しく、
   抵抗を接続しない中心導体は、前記交差部から入出力端側の前記フェライト板の端面に至る入出力端側長さ（Ｌａ２，Ｌｂ２）が、前記共通端側長さよりも長く、かつ入出力端に抵抗を接続した中心導体の出力端側長さ（Ｌｃ２）よりも長いことを特徴とする非可逆回路素子。
2. 入出力端に抵抗を接続した中心導体の出力端側長さ（Ｌｃ２）が、前記共通端側長さ以下であることを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子。

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