JP5924131B2 - 非可逆回路装置、及び、通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、非可逆回路装置、及び、通信装置に関し、より具体的には非可逆回路装置の終端抵抗器の放熱構造に関する。

アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路装置は、例えば、携帯電話や無線機等の移動体通信装置、及び、その基地局で使用される通信装置等に組み込まれるものであって、種々のタイプのものが知られている。例えば、特許文献１には、磁気回転子及び永久磁石を、ヨーク部材を兼ねるケース部の内部に収納した非可逆回路装置が開示されている。

ところで、この種の非可逆回路装置をアイソレータとして用いる場合、反射波を吸収するための終端抵抗器が必要となる。ここで、終端抵抗器は、反射波のエネルギーを吸収する際に熱を発生させることとなる。この熱は、終端抵抗器の劣化および故障の原因となるから、前記劣化を防止し、非可逆回路装置の信頼性を確保するには、終端抵抗器で発生する熱を効率よく放熱することが求められる。

しかし、特許文献１では、上述した要請に応えることができない。すなわち、特許文献１に開示されているように、終端抵抗器の一端をケース部の内壁に密着させ、発生した熱をケース部側に放出させる構造では、ケース部の内部に熱がこもって拡散し難く、放熱効率が悪い。

特開平１１−１８６８１３号公報

本発明の課題は、終端抵抗器の効率的な放熱構造を実現し、終端抵抗器の熱劣化を防止しうる非可逆回路装置、及び、通信装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る非可逆回路装置は、ケース部と、磁気回転子組立体と、終端抵抗器とを含む。磁気回転子組立体は、ケース部に収納されている。

本発明に係る非可逆回路装置は、上述した非可逆回路装置の基本的な構成に加え、終端抵抗器で発生する熱の放熱構造に工夫を加えた点に特徴の一つがある。すなわち、本発明に係る非可逆回路装置は放熱部を含み、放熱部は、ケース部の構成材料よりも熱伝導率の高い材料で構成され、ケース部に取り付けられており、終端抵抗器は、放熱部に取り付けられている。

上述したように、本発明に係る非可逆回路装置を構成する放熱部は、ケース部の構成材料よりも熱伝導率の高い材料で構成されており、終端抵抗器は、放熱部に取り付けられているから、終端抵抗器において発生する熱を、放熱部によって効率的に放熱することができる。従って、終端抵抗器の効率的な放熱構造を実現し、終端抵抗器の熱劣化を防止しうる非可逆回路装置を提供することができる。

また、放熱部は、ケース部に取り付けられている。換言すれば、放熱部と、ケース部とは、別体であるから、ケース部を構成すべき材料選定の制限を受けることなく、放熱効率などの観点から、熱伝導率の高い材料を自由に選択することができる。従って、終端抵抗器の効率的な放熱構造を実現し、終端抵抗器の熱劣化を防止しうる非可逆回路装置を提供することができる。

以上述べたように、本発明によれば、終端抵抗器の効率的な放熱構造を実現し、終端抵抗器の熱劣化を防止しうる非可逆回路装置、及び、通信装置を提供することができる。

本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。

本発明の一実施形態に係る非可逆回路装置の斜視図である。 図１に示した非可逆回路素子の内部構造を分解して示す斜視図である。 図の非可逆回路装置を構成するケース部の部分の内部構造を分解して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る通信装置のブロック図である。

図１乃至４において同一符号は、同一又は対応部分を示すものとする。図に示す非可逆回路素子は、例えば、携帯電話や無線機等の移動体通信機器、及び、その基地局で使用される通信機器等に用いられる分布定数型アイソレータの構成例を示したものであって、磁気回転子組立体１、ケース部３、蓋部４を含む。

磁気回転子組立体１は、第１永久磁石１２、シールド板１３、第１フェライト基板１４、中心導体１５、第２フェライト基板１６、第１非磁性シート１７、第２永久磁石１８及び第２非磁性シート１９が、この順序で積み重ねられ、好ましくは導電性接合剤等（図示しない）によって一体化されている。もっとも、磁気回転子組立体１の構成については、特に限定はなく、従来より知られているもののみならず、これから提案されることのあるものにも、本発明は広く適用できる。

シールド板１３は、厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度の銅板または鉄板を打ち抜いた導体板で構成されており、接地電極の強化、及び、安定化のために用いられる。図に示すシールド板１３は、例えば、板面の直径が数十ｍｍの円板形状であって、第１永久磁石１２の下面と略同様の大きさの寸法に設定されている。

第１永久磁石１２は、板面の直径が数十ｍｍの円板状体であって、第１フェライト基板１４、中心導体１５及び第２フェライト基板１６で構成される磁気回転子に磁界を印加している。

第１フェライト基板１４は、イットリウム／鉄／ガーネット（ＹＩＧ）等の軟磁性材料が好適であって、直径が数十ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ程度の円板状に形成される。第２フェライト基板１６は、イットリウム／鉄／ガーネット（ＹＩＧ）等の軟磁性材料が好適であって、直径が数十ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ程度の円板状に形成される。

中心導体１５は、好ましくは、厚さが０．１〜１．０ｍｍ程度の銅板を加工した導体板あって、基体部１５０と、基体部１５０の外周に突設させた第１〜第３のリード端子１５１〜１５３を有する。基体部１５０は、直径が数十ｍｍの円形状に成形されており、第１フェライト基板１４、及び、第２フェライト基板１６の板面と略同程度の大きさを持つ。第１〜第３リード端子１５１〜１５３は、基体部１５０から突出する。リード端子１５２及び１５３には、ピン端子１５４，１５５が組み合わされる。

もっとも、上述した材質、寸法、形状等は、単なる例示であって、本発明の限定要素ではない。

磁気回転子組立体１は、ケース部３に収納され、ケース部３とともに磁気回路を構成している。ケース部３は、有底の略筒状体、又は、略容器状体であって、その内部に磁気回転子組立体１を収納するための空間である収納部３０を有する。ケース部３の内部形状は、全体として、略円筒形形状である。ケース部３は、好ましくは、鉄等の磁性金属材料で構成されることにより、収納部３０に収納された磁気回転子組立体１に対するヨークとして機能させることができる。

ケース部３は、複数（実施例では３つ）の側壁３１〜３３と、底面部分を構成する基板部３４とにより画定された収納部３０を有している。側壁３１〜３３のそれぞれは、基板部３４の周縁から、互いに間隔を隔てて、同一円周上で立ち上がり、立ち上り両端面の少なくとも一つに、円周方向に沿って切欠かれた凹部３５１〜３５３を有している。

隣接する側壁３１〜３３の端縁が、相互に向かい合う部分には、磁気回転子組立体１の一部（第１〜第３のリード端子１５１〜１５３など）を、収納部３０から外部に導出するための開口部３６１〜３６３が形成されている。

一方、蓋部４は、その主要部をなす蓋面部４１が、全体として、円板状であって、ケース部３と組み合わされることにより、収納部３０を閉塞する蓋として用いられている。即ち、蓋部４の形状は、その本来的な用途から、ケース部３の内部形状に追従して決定されるもので、実施の形態では、略円筒形形状のケース部３を用いているゆえに、円板状に形成されている。蓋部４は、好ましくは、鉄等の磁性金属材料で構成することにより、ケース部３とともに、磁気回転子組立体１に対するヨークとして機能させることができる。

蓋部４の蓋面部４１は、ケース部３の開放端面に嵌入可能な差し渡し寸法、及び、輪郭形状を有する。端的に言えば、蓋面部４１は、開放端面の内径よりも若干縮小した形状を有する。この構成によると、蓋面部４１を、ケース部３の開放端面に嵌入させることにより、蓋面部４１の厚みの分だけ非可逆回路素子の低背化を図ることができる。好ましくは、蓋面部４１の上面側が、ケース部３の上端面と、ほぼ同一平面を構成するようにする。

蓋面部４１は、その外周形状が円形状であり、その円形状外周面に、凸部４２１〜４２３が突設されている。凸部４２１〜４２３は、ケース部３の凹部３５１〜３５３に嵌合されるもので、凹部３５１〜３５３に対応する間隔、及び、幅（厚み）をもって、複数備えられている。凸部４２１〜４２３は、蓋面部４１の外周面を単に径方向に突出させた単純な形状を有する。凸部４２１〜４２３は、磁気回転子組立体１と接する一端面が、蓋面部４１の一方の主面と一致し、反対側の端面が、蓋面部４１の他の主面側から段差をもって落ち込み、蓋面板４１の主面と平行な面となっている。

ケース部３に備えられた複数の側壁３１〜３３のそれぞれは、同一円周上で立ち上がり、立ち上り両端面の少なくとも一つに、円周方向に沿って切欠かれた凹部３５１〜３５３を有しており、蓋部４は、円形状の外周面に突設された凸部４２１〜４２３を有しているから、凹凸嵌合に当たって、凹部３５１〜３５３に凸部４２１〜４２３の先端部を挿入し、蓋部４またはケース部３を、相対的に回転させることにより、ケース部３と蓋部４との間に凹凸嵌合を形成することができる。

ところで、既に説明したところではあるが、この種の非可逆回路装置をアイソレータとして用いる場合、反射波を吸収するための終端抵抗器３８を必要とする。終端抵抗器３８は、反射波のエネルギーを吸収する際に熱を発生させることが知られている。この熱は、終端抵抗器３８の劣化および故障の原因となるから、劣化を防止し、非可逆回路装置の信頼性を確保するには、終端抵抗器３８で発生する熱を効率よく放熱することが求められる。

本発明は、上述した要請に応え、終端抵抗器３８の効率的な放熱構造を実現する点に特徴の一つがある。すなわち、図１乃至図３の非可逆回路装置は、終端抵抗器３８と、放熱部５とを含み、終端抵抗器３８は、放熱部５に取り付けられている。より詳細に説明すると、ケース部３の底面部分を構成する基板部３４は、突出部３９を含む。突出部３９は、開口部３１から、収納部３０の外部に突出し、突出する部分の面内において厚み方向に貫通する貫通孔３９０を有している。

放熱部５は、ケース部３、及び、基板部３４の構成材料よりも熱伝導率の高い材料で構成される。具体的に、放熱部５は、ベリリウム（Ｂｅ）、又は、銅（Ｃｕ）を主成分とする金属材料で構成することができるが、放熱効率、及び、材料コストの観点からは、銅（Ｃｕ）が好ましい。

放熱部５は、ケース部３に取り付けられている。図２及び図３の放熱部５は、プレート状体、板状体、又は、チップ状体であって、貫通孔３９０内にはめ込まれている。すなわち、放熱部５の平面形状は、貫通孔３９０の開口形状に追従して決定されるもので、本実施形態では、貫通孔３９０の開口が長方形形状であるがゆえに、平面からみて長方形形状に形成されている。また、放熱部５の厚みは、好ましくは基板部３４の厚みに追従して決定される。

放熱部５は、好ましくは導電性接合剤等（図示しない）によって突出部３９および基板部３４と一体化されている。

終端抵抗器３８は、放熱部５の面領域内に取り付けられ、取り付けられた状態で、放熱部５の一面と、終端抵抗器３８の他面とが直接接触している。もっとも、厳密に言えば、好ましくは導電性接合剤等（図示しない）によって一体化されている。

図１乃至図３を参照して説明したように、非可逆回路装置を構成する放熱部５は、ケース部３の構成材料よりも熱伝導率の高い材料で構成されており、終端抵抗器３８は、放熱部５に取り付けられているから、終端抵抗器３８において発生する熱を、放熱部５によって効率的に放熱することができる。

さらに言えば、放熱部５は、ケース部３に取り付けられている。換言すれば、放熱部５と、ケース部３とは、別体であるから、放熱部５には、ケース部３を構成すべき材料選定の制限を受けることなく、放熱効率、及び、材料コストの観点から、熱伝導率が高く、材料コストが安価な材料を自由に選択することができる。すなわち、従来より、この種のケース部３は、ヨーク部材を兼ねるため、鉄等の磁性金属材料で構成されているところ、基板部３４の面上に終端抵抗器３８を直接搭載した場合、その放熱効率は、同磁性金属材料が持つ熱伝導率の範囲に制限されることとなる。これに対し、本発明は、放熱部５と、ケース部３とは、別体であるから、放熱部５に、ケース部３の構成材料よりも熱伝導率の高い材料、具体的には、銅（Ｃｕ）や、ベリリウム（Ｂｅ）などを主成分とする材料を用いることが可能となる。従って、終端抵抗器３８の効率的な放熱構造を実現し、終端抵抗器３８の熱劣化を防止しうる非可逆回路装置を提供することができる。

基板部３４は、収納部３０の外部に突出する突出部３９に貫通孔３９０を有しており、且つ、この貫通孔３９０内に放熱部５がはめ込まれている。このはめ込み構造には、大きく分けて２つの利点がある。

まず、第１の利点は、製品コストの低減が実現できる点にある。既に説明したように放熱効率のみを考えるのであれば、例えば、終端抵抗器３８が搭載される突出部３９（及び、基板部３４）すべてを、銅（Ｃｕ）や、ベリリウム（Ｂｅ）で構成することも考えられる。しかし銅（Ｃｕ）や、ベリリウム（Ｂｅ）は、一般に材料コストが高いため、突出部３９すべてに用いることは現実的ではない。そこで、本発明では、突出部３９（及び、基板部３４）において終端抵抗器３８の搭載面領域のみに、別体として準備した放熱部５を用いることにより、製品コストの低減が実現されている。

次に、第２の利点は、放熱効率の向上が実現できる点にある。すなわち、放熱部５を、突出部３９に取り付ける構成によると、ケース部３の内部に熱がこもって拡散し難くなる不具合は生じない。加えて、放熱部５は、貫通孔３９０にはめ込まれているから、貫通孔３９０の内面を通じて熱を逃がすことも可能となる。さらに、非可逆回路装置が、図示しない回路基板などに搭載された場合には、放熱部５の底面が回路基板などに接触するため、回路基板を通じて熱を逃がすことも可能となる。従って、放熱部５を、突出部３９の貫通孔３９０にはめ込む構成によると、放熱効率の向上が実現される。

本発明に係る本発明に係る非可逆回路素子は、通信機器に用いられる。この通信機器は、例えば、基地局として用いられるものであって、本発明に係る非可逆回路素子は、送信部などの必要な箇所用いられる。図４は、本発明に係る非可逆回路素子を用いた通信機器の一例を示すブロック図である。

図４に図示された通信機器は、例えば、移動通信システムにおける基地局に備えられるものであって、受信回路部６と、送信回路部７とを含み、両者は、送受信用アンテナ８に接続されている。受信回路部６は、受信用増幅回路６１と、受信された信号を処理する受信回路６２とを含んでいる。送信回路部７は、音声信号、映像信号などを生成する送信回路７１と、電力増幅回路７２とを含んでいる。上述した通信機器において、アンテナ８から受信回路部６、及び、送信回路部７に到る回路や、電力増幅回路の出力段に、本発明に係る非可逆回路素子９１、９２が用いられる。非可逆回路素子９１は、サーキュレータとして機能し、非可逆回路素子９２は終端抵抗器Ｒ０を有するアイソレータとして機能する。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種種の変形態様を採り得ることは自明である。

１ 磁気回転子組立体
３ ケース部
３０ 収納部
３４ 基板部
３８ 終端抵抗器
３９ 突出部
３９０ 貫通孔
５ 放熱部

Claims (4)

1. 磁気回転子組立体と、ケース部と、放熱部と、終端抵抗器とを含む非可逆回路装置であって、
   前記磁気回転子組立体は、前記ケース部に収納されており、
   前記ケース部は、有底筒状であって、筒状の収納部と、底面部分を構成する基板部とを有し、
   前記基板部は、前記収納部の外部に突出する突出部を含み、
   前記突出部は、貫通孔を有し、
   前記放熱部は、前記貫通孔内にはめ込まれており、
   前記放熱部は、前記ケース部の構成材料よりも熱伝導率の高い材料で構成され、
   前記終端抵抗器は、前記放熱部に取り付けられている、
   非可逆回路装置。
2. 請求項１に記載された非可逆回路装置であって、
   前記放熱部は、銅を主成分する材料で構成されている、
   非可逆回路装置。
3. 非可逆回路装置と、通信回路部とを含む通信装置であって、前記非可逆回路装置は、請求項１又は２に記載されたものでなり、前記通信回路部に接続されている、通信装置。
4. 磁気回転子組立体と、ケース部と、放熱部と、終端抵抗器とを含む非可逆回路装置であって、
   前記磁気回転子組立体は、前記ケース部に収納されており、
   前記ケース部は、有底筒状であって、筒状の収納部と、基板部とを有し、
   前記基板部は、前記収納部の底面を構成する底面部分と、前記底面部分から前記収納部の外部に突出する突出部とを有し、
   前記放熱部は、前記底面部分と接することなく前記突出部に固定されており、
   前記放熱部は、前記ケース部の構成材料よりも熱伝導率の高い材料で構成され、
   前記終端抵抗器は、前記放熱部に取り付けられている、
   非可逆回路装置。
   
   

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