JPH10276014A

JPH10276014A - 非可逆回路素子

Info

Publication number: JPH10276014A
Application number: JP7862997A
Authority: JP
Inventors: Koji Ichikawa; 耕司市川; Kyozo Ogawa; 共三小川; Yasunori Yamane; 康典山根; Akinori Misawa; 彰規三沢
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】とくに薄型でかつマイクロ波の漏洩が少ない
移動体通信機器用の集中定数型・表面実装型の非可逆回
路素子を提供する。【解決手段】マイクロ波フェライト円板の外周側に磁
石を配置し、かつ２枚のヨークを介して上記磁石の磁場
を上記マイクロ波フェライト円板に印加し、かつ上記２
枚のヨークとアースとに電気的に接続する導電体を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を用い
た移動体通信機器の部品である非可逆回路素子、特には
小型、集中定数型のアイソレータやサーキュレータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】数１００ＭＨｚから十数ＧＨｚの周波数
帯を利用した移動体通信機器すなわちＰＨＳ（パーソナ
ル・ハンデイ・ホン）や携帯電話には、アイソレータや
サーキュレータといった非可逆回路素子を用いる例が多
い。この素子は順方向のマイクロ波は低損失で通過せし
め、逆方向のマイクロ波は阻止せしめる機能を有する。
また、他の電子部品同様にできるだけ薄型であることが
求められている。

【０００３】通常の集中定数型非可逆回路素子では、磁
石、マイクロ波フェライト、中心導体、容量素子、抵抗
素子およびその他の部材がヨークを兼ねた鉄製のケース
の中に装着されている。この鉄製のケースはマイクロ波
の素子外への漏洩を緩和する機能も併せ持つものであ
る。また通常上記マイクロ波フェライトと上記磁石とは
積み重なるように配置されている。この場合、マイクロ
波フェライトと磁石との配置に関する限りでは、素子の
薄型化に有利とは言えない。

【０００４】そこで素子の薄型化を目的として、上記マ
イクロ波フェライトの外周側に磁石の配置を変えて両者
を水平配置する方法が提案されている。例えば特開昭６
１ー１２５２０２号公報に記載のサーキュレータは、分
布定数型非可逆回路素子である点や産業分野が異なるも
のの、マイクロ波フェライトと磁石の配置を水平配置と
することで素子の薄型化をめざしている。

【０００５】この例において、磁石の磁場を効率的にマ
イクロ波フェライトに印加するためには、磁石の同極同
士を結ぶヨークを上下に２枚配置する。さらにこの２枚
のヨークは互いに充分離れていなくてはならない。さも
ないと、磁石の発生する磁束の多くがヨークと空間のみ
を経由して対極に至り、マイクロ波フェライトには充分
な磁場が印加されないからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような、マイク
ロ波フェライトと磁石とを水平配置した構造では、上下
に配置された２枚のヨークは広い隙間をもっているた
め、この隙間からマイクロ波の素子外への漏洩を生じ易
いという問題があった。

【０００７】また上記ヨークは、磁石に直接接して配置
するので磁気回路の磁気抵抗あるいはパーミアンスを調
整することが容易でないという問題もあった。さらに磁
石を正確な位置に配置することも不便な構造であった。

【０００８】このような状況に鑑み、数百ＭＨｚ〜十数
ＧＨｚのマイクロ波を用いた移動体通信機器用の集中定
数型非可逆回路素子に関し、とりわけマイクロ波フェラ
イトと磁石を水平配置した薄型のアイソレータやサーキ
ュレータに関して、本発明が解決しようとする課題は以
下の通りである。

【０００９】すなわち、薄型構造であって、かつ素子外
へのマイクロ波の漏洩を生じにくい非可逆回路素子を提
供すること、磁気回路の磁気抵抗あるいはパーミアンス
の正確な設定が容易にできる非可逆回路素子を提供する
こと、および磁石の位置を容易かつ正確に設定できる非
可逆回路素子を提供することである。さらに当然なが
ら、製品ばらつきが少なく、高性能の非可逆回路素子を
提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め鋭意研究の結果、本発明者らは、著しく構成を改善し
た非可逆回路素子に想到したものである。すなわち第１
の発明は、マイクロ波フェライト円板の外周側に磁石を
配置し、かつ２枚のヨークを介して上記磁石の磁場を上
記マイクロ波フェライト円板に印加し、かつ上記２枚の
ヨークとアースとに電気的に接続する導電体を備え、か
つ上記２枚のヨークの内少なくとも１方と上記磁石との
間に上記導電体を配置した非可逆回路素子である。

【００１１】また第２の発明は請求項１において、上記
導電体を銅で構成した非可逆回路素子である。

【００１２】また第３の発明は請求項１において、上記
導電体を導電性の樹脂で構成した非可逆回路素子であ
る。

【００１３】また第４の発明は請求項１において、上記
磁石をフェライト磁石とし、かつ上記導電体を当該磁石
の表面に形成された導電性の厚膜層、および当該磁石と
ヨークとの間に配置された銅製の板で形成した非可逆回
路素子である。

【００１４】また第５の発明は請求項１において、上記
磁石を金属磁石とし、かつ当該磁石とヨークとの間に銅
製または導電性樹脂製の板を配置して形成した非可逆回
路素子である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明においては、マイクロ波フ
ェライトと磁石とをいわゆる水平配置する。さらに同方
向に磁化された磁石のＮ極同士およびＳ極同士を橋架け
するように各々ヨークを固着する。このヨークは軟磁性
であり、通常は最も安価な鉄で足りる。このヨークと磁
石の間には非磁性の導電体を配置してもよい。この非磁
性の導電体は例えば銅や導電性の樹脂である。その他の
導電体でもよいことは言うまでもない。

【００１６】上記固着の方法は例えばハンダ付けであ
る。この固着には電気的に絶縁しない限り、どんな方法
を採用してもよくたとえば接着剤を用いたりネジ止めと
してもよいし、溶接によってもよいし、あるいは複数の
手段を併用してもよい。

【００１７】上記２枚のヨークは導電体を介して電気的
に接続され、さらにアースにも電気的に接続される。こ
の接続にあたっては、上記非磁性の導電体を利用した接
続であってもよいし、上記磁石が良導体であるすなわち
金属磁石である場合には、これを上記導電体の一部に勘
定してもよい。要は２枚のヨークとアースとを電気的に
接続することである。

【００１８】従って、上記磁石がフェライト磁石のよう
な高抵抗素子である場合には、当然当該磁石の表面に導
電性の厚膜層を形成したものも同様に扱える。この厚膜
層は印刷、メッキ、塗布ほかの方法で形成でき、その材
料も左記方法に応じて選定できる。例えば銀ペーストの
印刷、導電性塗料の塗布でもよい。

【００１９】上記導電体による上記電気的な接続は、単
に接続するだけでも有効である。しかし、さらに効果を
高めるためには、ヨークの部分や入出力端子の周辺を除
くできるだけ広い範囲に亘って上記導電体を設け、これ
とアースや両ヨークとはできるだけ広い範囲に亘ってハ
ンダ付け等の手法で接続されることが望ましい。

【００２０】一方マイクロ波フェライト周辺の構造につ
いての概要は以下の通りである。この部分の構造は、従
来型の集中定数型で移動体通信用の非可逆回路素子の構
造と基本的には変わらない。すなわち、絶縁基板に下の
ヨークを接着し、下のヨークに銅製のアース板をハンダ
付けし、さらに中心導体の接地部をハンダ付けする。そ
の上にマイクロ波フェライトを樹脂で接着し、上記中心
導体の一つの端子を、上記マイクロ波フェライトを包む
ように折り曲げる。続いて上記中心導体の他の一つの端
子を同様に折り曲げ先の端子との間に絶縁フィルムを挟
む。同様の手順を繰り返して残った端子を折り込む。

【００２１】これらの端子は、上記絶縁基板に設けられ
た入出力外部端子に接続するとともに、各端子と上記ア
ース板との間には整合用のチップコンデンサを挿入し接
続する。チップコンデンサに代えてセラミックの誘電体
基板を用いる方法もある。

【００２２】上記入出力端子が３個であって、その内の
１個は抵抗素子を介してアース板に接続するように配置
すれば、残った２個を入力端子、出力端子とするアイソ
レータが作成できる。

【００２３】このようにして作成した非可逆回路素子は
上記磁石の発生磁力を調整することで目的の周波数に合
致した部品に仕上がる。ただし目的の周波数帯への大ま
かな設定は適切なマイクロ波フェライト材料の選定によ
って行う。

【００２４】上記マイクロ波フェライトは通常ガーネッ
ト型結晶構造のＧｄ置換型ＹＩＧを用いた円板（以下単
にガーネットと記述する。）であるが、形状材料ともこ
れに限定する必要はない。一般には、比較的低周波側で
はＧｄ置換型ＹＩＧ、比較的高周波側ではＡｌ置換型Ｎ
ｉ系フェライト（スピネル型結晶構造である）が採用さ
れる。特殊な形状としては三角形に変形した円板を用い
ることもある。

【００２５】次に本発明の実施例につき、図を参照しな
がら詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を説明す
るためのアイソレータの要部の正面図である。本図にお
いては発明に直接関係しない部分、すなわち中心導体、
絶縁フィルムおよびチップコンデンサについては記載を
省略して図面を簡明化している。中心導体はマイクロ波
フェライト（ガーネット）１と第１の導電体１５との間
に中心導体の接地部、マイクロ波フェライト（ガーネッ
ト）１とシリコンゴム１６との間に中心導体の３つの端
子が実際には配置されている。

【００２６】

【実施例】

（実施例１）実施例１では、マイクロ波フェライトとし
ては円板状のガーネット１を用いた。その周辺の構造
は、以下の通りである。厚さおよそ０．３ｍｍの絶縁基
板２に厚さおよそ０．２ｍｍの下のヨーク１１を接着
し、下のヨーク１１に銅で形成した第１の導電体１５を
ハンダ付けし、さらに中心導体の接地部をハンダ付けし
た。

【００２７】ここで第１の導電体１５は、アース板の機
能をも兼ね、よってアース板は省略している。また、下
のヨーク１１や以下に述べる第１の導電体１５の形状を
変更し、かつ以下に述べる入出力外部端子３をはめ込ん
だ絶縁性樹脂製の部品を導入することによって、上記絶
縁基板２は省略することもできる。

【００２８】ガーネット１を樹脂で接着し、上記中心導
体の一つの端子を、ガーネット１を包むように折り曲げ
た。続いて上記中心導体の他の一つの端子を同様に折り
曲げ先の端子との間に絶縁フィルムを挟み、同様の手順
を繰り返して残った端子も折り込んだ。上記絶縁フィル
ムの材料はポリイミドを用いた。

【００２９】中心導体のこれらの端子は、絶縁基板２に
別途設けた入出力外部端子３にハンダ付けで接続した。
第１の導電体１５には整合用のチップコンデンサの一方
の端子をハンダ付けで接続し、他方の端子には上記中心
導体の一つの端子を接続した。同様にして他の一つの端
子にも２つめのチップコンデンサを接続し、残った３つ
めの端子にはチップ抵抗を接続してアイソレータとし
た。

【００３０】第１の導電体１５は上記ガーネット１の直
径内外の幅で厚さはおよそ０．１ｍｍの銅板を用いた。
この第１の導電体１５の両端は予め内側に折り曲げてお
いたものである。その折り曲げた部分に接着剤を塗布し
た磁石１３を１個ずつはめ込み、これを固定した。磁石
１３はその高さがガーネット１の厚さの２倍程度、幅が
ガーネット１の半径程度、長さがガーネット１の直径程
度のバリウムフェライトを採用した。

【００３１】さらに磁石１３と第１の導電体１５の両端
近くの外側上面上に、第２の導電体１４として厚さおよ
そ０．２ｍｍの銅板を置き、その上に上のヨーク１２を
乗せて、上記第１の導電体１５と第２の導電体１４と上
のヨーク１２とを溶接とハンダを併用して接続した。

【００３２】中心導体と上のヨーク１２との間には薄い
シリコンゴム１６を挟んで中心導体のたわみ防止に供し
た。また、上記ヨーク１１、１２には鉄、絶縁基板２に
はガラスエポキシを用いた。

【００３３】同様にして１０個のアイソレータを作成
し、評価した。まず製品厚さはおよそ１．６ｍｍであ
り、従来型の同規格の製品比で２／３〜１／２の厚さで
ある。但しここで言う製品厚さは、上のヨーク１２の外
側から下のヨーク１１の外側迄である。絶縁基板２など
は本発明に関与しないし省略も可能だから勘定しない。

【００３４】ネットワークアナライザで評価した挿入損
失、定在波比（反射損失）、逆方向阻止率（アイソレー
ション）等の性能は、従来型の同規格の製品と平均値で
は同程度であるものの、ばらつきが極めて少なく、品質
の大幅な底上げができた。

【００３５】設定周波数を変更するために、上記アイソ
レータを電磁石で挟み外部から磁場を与えて磁石１３の
磁力を調整したところ極めて容易にしかも正確に減磁等
ができた。

【００３６】さらに上記１０個のアイソレータは任意に
選んだ５個について、その第１の導電体１５の最外部を
慎重に切り取り、上下のヨーク１１、１２の電気的接続
を切断した（比較例１とする）。

【００３７】上記実施例１と比較例１とにつき携帯電話
に実装し、受話部でのマイクロ波の漏洩を調べたとこ
ろ、実施例１は比較例１との対比で、少なくとも２０ｄ
Ｂ（デシベル）以上の漏洩防止効果が認められた。な
お、この測定にあたっては上記受話部近傍にダイポール
型の簡易アンテナを固定し、上記ネットワークアナライ
ザで観測測定した。

【００３８】（実施例２）比較例１のアイソレータの第
１の導電体１５を、線径０．５５ｍｍの銅の導線で左右
１個所ずつ接続、すなわち上下のヨーク１１、１２を電
気的に接続した。この結果、マイクロ波の漏洩は実施例
１より５ｄＢ内外劣るものの、比較例１より２０ｄＢ弱
優れており、マイクロ波の漏洩防止の効果が確認でき
た。

【００３９】（実施例３）実施例１の第２の導電体１４
を導電性樹脂におきかえたものを作成し評価したとこ
ろ、実施例１の場合と同様の結果を得た。

【００４０】（実施例４）比較例１のアイソレータと同
じ構造で、磁石１３のところをバリウムフェライトに代
えてバリウムフェライトの外周表面に導電塗料を塗布し
たものと、磁石１３のところをＳｍＣｏ系磁石としたも
のとをそれぞれ作成し評価したところ、いずれも実施例
１の場合と同様の結果を得た。なお、上記導電塗料とし
ては実験的に水銀アマルガムを用いた。

【００４１】（実施例５）比較例１と同じ構造で磁石１
３の部分のみ次のように変更した。すなわち、導電性樹
脂で広く磁石の回りを包んだものを用意し、これを磁石
１３の部分に配置し、これを評価したところ、実施例１
の場合と同様の結果を得た。

【００４２】（実施例６）実施例１と同じ構造で第２の
導電体１４の部分のみ、厚さ０．４ｍｍのものに置き換
えたアイソレータを作成した。これを評価したところ、
製品寸法が僅かに増加したものの、その他の効果に関し
ては実施例１の場合と同様の結果を得た。ただしこのア
イソレータの適正な周波数帯は低周波側にシフトした。
磁気抵抗の増大に伴い、ガーネットへの印加磁界が減少
したためであると考えられる。

【００４３】

【発明の効果】上述の結果を纏めると本願発明の効果は
以下の通りである。すなわち、磁石の配置決めが容易
で、かつ薄型構造で、かつ素子外へのマイクロ波の漏洩
を生じにくい非可逆回路素子が得られた。また磁気回路
の磁気抵抗あるいはパーミアンスの正確な設定が容易に
できる非可逆回路素子が容易に得られた。これは磁石と
ヨークとの間隔を容易かつ正確に設定できたことにも因
っている。

【００４４】さらに、製品ばらつきが少なく、結果とし
て高性能の非可逆回路素子が得られた。この効果が、生
産コストの低減に有効であることは言うまでもない。ま
た、漏洩マイクロ波が低減できたことは、携帯電話等の
人体や周辺機器に対する安全性の面からも、極めて重大
な効果であることを指摘したい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に関る要部の正面図である。

【符号の説明】

１ガーネット（マイクロ波フェライト）１１、１２ヨーク１３磁石１４、１５導電体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三沢彰規鳥取県鳥取市南栄町70番地２号日立金属株式会社鳥取工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波フェライト円板の外周側に磁
石を配置し、かつ２枚のヨークを介して上記磁石の磁場
を上記マイクロ波フェライト円板に印加し、かつ上記２
枚のヨークとアースとに電気的に接続する導電体を備
え、かつ上記２枚のヨークの内少なくとも１方と上記磁
石との間に上記導電体が配置されていることを特徴とす
る非可逆回路素子。
【請求項２】導電体が銅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。
【請求項３】導電体が導電性の樹脂であることを特徴
とする請求項１に記載の非可逆回路素子。
【請求項４】磁石はフェライト磁石であって、かつ導
電体は当該磁石の表面に形成された導電性の厚膜層およ
び当該磁石とヨークとの間に配置された銅製または導電
性樹脂製の板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。
【請求項５】磁石は金属磁石であって、かつ当該磁石
とヨークとの間に銅製または導電性樹脂製の板を配置し
たことを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子。