JPH11308013A

JPH11308013A - 集中定数型非可逆回路素子

Info

Publication number: JPH11308013A
Application number: JP11290698A
Authority: JP
Inventors: Hideto Mikami; 秀人三上; Manabu Yoshimoto; 学由本; Toshihiko Tanaka; 俊彦田中; Yoichi Takahashi; 洋一高橋
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】極めて単純な構造で、広帯域化を計ると共に
高調波の高減衰を得ることができる集中定数型非可逆回
路素子を提供する。【解決手段】互いに絶縁状態で所定角度で重ねられた
複数の中心導体、該中心導体に密接して配置される磁性
体、該磁性体に直流磁界を印加する永久磁石を基本構造
とし、磁性ヨークに収納されて構成され、入力側および
／または出力側の前記中心導体の他端に、インダクタと
コンデンサを直列に接続し、広帯域化を計るとともに高
調波の高減衰を得ることができる集中定数型非可逆回路
素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話などのマ
イクロ波通信機器などに使用されるサーキュレータ、ア
イソレータなどの集中定数型非可逆回路素子に関し、特
に、広帯域化を計りかつ２倍波、３倍波の高調波を抑制
することができる集中定数型非可逆回路素子に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、サーキュレータ、アイソレータな
どの集中定数型非可逆回路素子は、特定方向にのみ電力
を伝送し、逆方向には伝送しない特性を有し、マイクロ
波通信機器に使用されている。この集中定数型非可逆回
路素子は、互いに絶縁状態で、１２０度間隔で重ねられ
た３つの中心導体を磁性体上に配置し、その磁性体に直
流磁界を印加する永久磁石を有し、これらを磁性ヨーク
となるケース内に収納して、構成されている。

【０００３】従来の一例の集中定数型非可逆回路素子の
分解斜視図を図７に示す。この従来例は、集中定数型ア
イソレータであり、上ケース１と下ケース２の間に、円
板状ガーネット７からなる磁性体上に３つの中心導体８
を互いに絶縁状態で重ね、この中心導体部をセラミック
基板３の透孔に配置し、セラミック基板３とともに下ケ
ース２上に配置している。このとき、各中心導体８の一
端は下ケースに接地される。また、各中心導体８の他端
は、セラミック基板３上に形成された静電容量形成電極
４に接続されている。一つの静電容量形成用電極４ａ
は、ダミー抵抗５を介して接地電極６に接続され、終端
されている。また、磁性体に直流磁界を印加する永久磁
石９が上ケース１に配置され、この上ケース１と下ケー
ス２を接合させて、集中定数型アイソレータが構成され
ている。

【０００４】この上ケース１と下ケース２は、磁性体で
あり、磁性ヨークとして働き、永久磁石の磁力をガーネ
ット７からなる磁性体に印加する磁気回路を構成してい
る。また、３つの中心導体のうち、２つの中心導体８の
一端は延長されて突出し、入出力端子として用いられ
る。また、この中心導体は、円形の板状体から突出する
３つの中心導体からなり、その板状体上に磁性体を配置
し、その磁性体を包み込むように折り返されて、重ねら
れ、構成されている。

【０００５】この集中定数型非可逆回路素子は、携帯電
話などのマイクロ波通信機器において使用される場合、
高調波成分を抑制するローパスフィルタなどが入力端子
側、又は出力端子側に接続されて使用される場合が多
い。このローパスフィルタとしては、集中定数型非可逆
回路素子が実装される基板上に、構成されることが多か
った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】たとえば、携帯電話
は、近年すさまじい勢いで普及し、その小型化も急速に
進んでいる。そして、その携帯電話に使用される集中定
数型非可逆回路素子も小型化が要求されている。また、
小型化のみならず、低コストであることが要求されてい
る。また、加入者数の増加による周波数帯の拡張に対応
するため、構成部品に対して従来よりも広帯域をカバ−
する性能が要求されている。

【０００７】従来の非可逆回路素子を広帯域化するため
の回路構成として、図８に示す等価回路が知られてい
る。この従来例では、全ての入出力端に直列共振回路５
１、５２、５３を接続している。これにより、双峰特性
が得られ、広帯域化することができる。尚、この従来例
では、共振回路５３の他端は終端抵抗Ｒで終端されてい
る。

【０００８】このように、従来の集中定数型非可逆回路
素子では、広帯域化するために、各入出力端、つまり全
ての中心導体に対し、共振回路を接続しており、構成部
品が多く、小型化、低コスト化に対し不利な構造であっ
た。また、高調波成分を抑制するためにも、非可逆回路
素子の実装基板上に、ローパスフィルタを接続する構造
であり、小型化、低コスト化に対し不利な構造であっ
た。

【０００９】本発明は、集中定数型非可逆回路素子に広
帯域化しかつ高調波成分を減衰させる機能を付加し、集
中定数型非可逆回路素子の外部で接続されるローパスフ
ィルタを無くし、全体の小型化を達成できる集中定数型
非可逆回路素子を提供することを目的とし、しかも、極
めて単純な構造で、広帯域化をはかると同時に高調波の
高減衰を得ることができる集中定数型非可逆回路素子を
提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに絶縁状
態で所定角度で重ねられた複数の中心導体、該中心導体
に密接して配置される磁性体、該磁性体に直流磁界を印
加する永久磁石を基本構造とし、磁性ヨークに収納され
て構成される集中定数型非可逆回路素子において、前記
各中心導体は、一端が接地され、他端に一端が接地され
た整合コンデンサが接続されており、更に入力側のみ、
または出力側のみ、または入力側及び出力側のみにおい
て、前記中心導体の他端に、インダクタとコンデンサの
直列回路を接続し、広帯域化を計りかつ高調波の高減衰
を得ることができる集中定数型非可逆回路素子である。

【００１１】また本発明は、前記インダクタとコンデン
サの直列回路において、インダクタとコンデンサの順を
変えても同様に広帯域化を計りかつ高調波の高減衰を得
ることができる集中定数型非可逆回路素子である。

【００１２】また本発明は、前記インダクタとして、フ
レキシブル基板上に形成したコイル、またプリント基板
上に形成したコイル、またチップインダクタ、また銅線
で作製されたコイルを用いることができる。

【００１３】また本発明は、前記インダクタおよびコン
デンサとして、一体の積層チップ型を用いることができ
る。

【００１４】また本発明は、前記インダクタおよびコン
デンサの一部または全部は、実装する基板上に外付けと
することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明では、集中定数型非可逆回
路素子のみでなく、その入力側又は出力側に接続される
ローパスフィルタを合わせて小型化することを検討し
た。また、簡易な回路で広帯域化できないかを検討し
た。そして、磁性ヨークに収納され、ワンパッケージ化
された集中定数型非可逆回路素子内において、入力側の
み、又は出力側のみ、又は入力側及び出力側のみの中心
導体の端部に直列にインダクタおよびコンデンサを接続
することにより、広帯域化と高調波の高減衰を得ること
を可能としたものである。

【００１６】本発明において、中心導体の端部に接続さ
れるインダクタとコンデンサの直列回路は、従来のよう
に、全ての中心導体に共振回路を接続する構造とは異な
り、選択的にインダクタとコンデンサの直列回路を接続
するのみであり、部品点数を削減できる。しかも、本発
明では、高調波の高減衰を得ることができ、従来のよう
なローパスフィルタの接続を不要とするものである。

【００１７】つまり、本発明では、インダクタとコンデ
ンサの直列回路が広帯域化を計り、しかも高調波の高減
衰を得る作用を有している。

【００１８】本発明のインダクタとコンデンサの直列回
路のインダクタは、例えば、フレキシブル基板上あるい
はプリント基板上に銅箔のパタ−ンでコイルを形成し、
用いることができる。また、このインダクタは、チップ
インダクタでも良いし、銅線を用いて構成しても良い。

【００１９】本発明のインダクタとコンデンサの直列回
路のコンデンサの他端は、例えば入力又は出力端子と接
続され、インダクタと共に磁性ヨ−ク内に収納される。
このコンデンサは、例えば誘電体の薄板の両面に電極を
設けた単板コンデンサを用いることができる。また、こ
のコンデンサはチップコンデンサでも良いし、誘電体基
板の一部に電極パタ−ンを設けて構成してもよい。

【００２０】このインダクタとコンデンサは、一体の積
層チップで構成しても良い。

【００２１】このインダクタとコンデンサの接続順序は
逆でも良い。

【００２２】このインダクタとコンデンサはアイソレ−
タの入力側と出力側の両方に接続することが望ましい
が、入力側または出力側のみに接続しても良い。

【００２３】このインダクタとコンデンサの一部または
全部は、アイソレ−タが実装される基板上に外付けにし
ても良い。

【００２４】

【実施例】本発明に係る第１実施例の分解斜視図を図１
に示す。また、この実施例の等価回路図を図２に示す。
この実施例は、集中定数型アイソレータである。この実
施例は、下ケース１１上に樹脂ケース１２が配置され
る。この樹脂ケース１２は、各部品挿入用の穴等が形成
され、外部に臨む部分に外部接続端子１３が処要数形成
され、その外部接続端子１３の他端は、樹脂ケース１２
の内部で、部品接続用に露出している。その樹脂ケース
１２の部品挿入用の穴に中心導体部１４、コンデンサ１
５、１６、１７、１８、１９、抵抗２０が配置される。

【００２５】この中心導体部１４は、ガーネットからな
る磁性体２１を包み込むように、３つの中心導体２２が
折り込まれている。この中心導体２２は、このガーネッ
トからなる磁性体２１の一面上で、各中心導体は間に絶
縁シートを挟んで互いに絶縁され、所定角度で交差して
いる。この中心導体部１４は、樹脂ケース１２の中央の
穴部に配置され、各中心導体２２の端部は、コンデンサ
１５、１６、１７に接続される。このコンデンサ１５、
１６、１７は上面と下面に電極が形成され、その上面の
電極に中心導体が接続され、下面の電極は接地される。
一つの中心導体２２ａは、コンデンサ１５に接続される
とともに、抵抗２０に接続される。この抵抗２０は、接
地され、この端子は終端される。また一つの中心導体２
２ｂは、コンデンサ１６に接続されるとともに、チップ
インダクタ２３が接続される。この中心導体２２ｂの接
続部分の拡大平面図を図３に示す。中心導体２２ｂの端
部は、コンデンサ１６上に配置され、接続される。更に
そこにチップインダクタ２３の一端２３ａが配置され、
接続される。そして、そのチップインダクタ２３の他端
２３ｂは、外部接続端子１３に導通した電極部１３ａ上
に配置されたコンデンサ１８に接続される。このコンデ
ンサ１８、１９は上面と下面に電極が形成され、その上
面の電極にチップインダクタが接続され、下面の電極は
外部接続端子１３に導通した電極部に接続される。もう
一つの中心導体２２ｃの端部も同様に、コンデンサ１７
上に配置され接続されるとともに、チップインダクタ２
４の一端に接続され、インダクタの他端はコンデンサ１
９に接続される。

【００２６】さらに、樹脂モールド２５で永久磁石２６
を位置決めし、上ケース２７を被せて、集中定数型アイ
ソレータを構成した。この実施例では、従来の構造に対
し、入力側および出力側にチップインダクタ２３、２
４、およびコンデンサ１８、１９を直列に接続した構造
であり、従来と同サイズで集中定数型アイソレータを構
成することができた。

【００２７】この実施例では、３．９ｍｍφのガーネッ
ト、５．５ｍｍφの永久磁石を用い、７ｍｍ角、高さ２
ｍｍの小型、薄型集中定数型アイソレータであり、８８
９〜９６０ＭＨｚ（ｆ０：９２４．５ＭＨｚ）帯用のア
イソレータを構成し、表１に示す特性を得た。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示すように、本発明の実施例では、
挿入損失はやや増加するもののＶＳＷＲを広帯域化し、
かつ、中心周波数（ｆ０）の２倍波の減衰量および３倍
波の減衰量を大幅に向上させることが出来ている。この
表１の比較例は、実施例のチップインダクタ２３、２
４、コンデンサ１８、１９を接続しない構造の場合であ
る。

【００３０】本発明に係る第２実施例の分解斜視図を図
４に示す。この実施例は、図１に示した実施例とほぼ同
構造であり、インダクタとしてチップインダクタの代わ
りにポリイミドシ−ト上に貼り付けられた銅箔でインダ
クタパタ−ンを形成したフレキシブル基板２８を用いた
ものである。インダクタの各端部にはスル−ホ−ルが設
けられ表面のパタ−ンと裏面の端子が導通する構造とな
っている。中心導体２２ｂの端部をコンデンサ１６に接
続するとともに、フレキシブル基板２８に接続したもの
である。この中心導体２２ｂの接続部分の拡大平面図を
図５に示す。中心導体２２ｂの端部は、コンデンサ１６
上に配置され、接続される。更にその端部にフレキシブ
ル基板上に形成されたインダクタの一端２８ａがスル−
ホ−ルを介して接続され、そのインダクタの他端２８ｂ
は外部接続端子１３に導通している電極部１３ａの上に
接続されたコンデンサ１８の一端とスル−ホ−ルを介し
て接続される。

【００３１】また本発明に係る第３実施例の分解斜視図
を図６に示す。この実施例は、図１に示した実施例とほ
ぼ同構造であり、インダクタとコンデンサを一体に積層
した積層チップ２９、３０を用いたものである。

【００３２】本発明の実施例によれば、単に入力側の
み、または出力側のみ、または入力側及び出力側のみに
インダクタとコンデンサを直列に接続することにより、
広帯域化を計るとともに、２倍波、３倍波といった高調
波を抑制することが出来、従来別部品として付加されて
いたローパスフィルタといった部品を排除出来、集中定
数型非可逆回路素子の高機能化と、マイクロ波装置の小
型化を達成することができる。また、本発明のインダク
タは、種々の構成を採用することができる。

【００３３】上記実施例では、入出力端側にインダクタ
とコンデンサを接続したが、入力端側あるいは出力端側
のいずれか一方のみに接続しても良い。また、上記実施
例では、アイソレータで説明したが、サーキュレータで
あっても同様である。

【００３４】上記実施例では、インダクタとコンデンサ
の直列回路を集中定数型非可逆回路素子内に配置する構
造について説明したが、そのインダクタ、コンデンサの
一部ないし全部を集中定数型非可逆回路素子が実装され
る基板上に形成することでも同様の効果を得ることがで
きる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、集中定数型非可逆回路
素子において、入力側および／または出力側の中心導体
にインダクタとコンデンサを直列に接続することによ
り、広帯域化を計るとともに高調波の高減衰を得ること
ができる集中定数型非可逆回路素子を得ることができ
る。ひとつのパッケージである集中定数型非可逆回路素
子に高調波の高減衰を得ることができる機能を加えたの
で、従来２つの部品が必要だったものを１つの部品で達
成することができる。また集中定数型非可逆回路素子と
しても従来と同サイズで、しかも簡単な構造で達成され
るものであり、機器の小型化、低コスト化に極めて有益
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の分解斜視図である。

【図２】本発明に係る第１実施例の等価回路図である。

【図３】本発明に係る第１実施例の部分拡大平面図であ
る。

【図４】本発明に係る第２実施例の分解斜視図である。

【図５】本発明に係る第２実施例の部分拡大平面図であ
る。

【図６】本発明に係る第３実施例の分解斜視図である。

【図７】従来例の分解斜視図である。

【図８】従来の一例の等価回路図である。

【符号の説明】

１１下ケース１２樹脂ケース１３外部接続端子１４中心導体部１５、１６、１７、１８、１９コンデンサ２０抵抗２１ガーネット（磁性体）２２中心導体２３、２４チップインダクタ２５樹脂モールド２６永久磁石２７上ケース２８フレキシブル基板２９、３０ＬＣ積層チップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋洋一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】互いに絶縁状態でかつ所定角度で重ねら
れた複数の中心導体、該中心導体に密接して配置される
磁性体、該磁性体に直流磁界を印加する永久磁石を基本
構造とし、磁性ヨークに収納されて構成される集中定数
型非可逆回路素子において、前記各中心導体は、一端が
接地され、他端に一端が接地された整合コンデンサが接
続されており、更に入力側の前記中心導体の他端のみ
に、インダクタとコンデンサの直列回路を接続し、広帯
域化を計りかつ高調波の高減衰を得ることができる集中
定数型非可逆回路素子。
【請求項２】互いに絶縁状態でかつ所定角度で重ねら
れた複数の中心導体、該中心導体に密接して配置される
磁性体、該磁性体に直流磁界を印加する永久磁石を基本
構造とし、磁性ヨークに収納されて構成される集中定数
型非可逆回路素子において、前記各中心導体は、一端が
接地され、他端に一端が接地された整合コンデンサが接
続されており、更に出力側の前記中心導体の他端のみ
に、インダクタとコンデンサの直列回路を接続し、広帯
域化を計りかつ高調波の高減衰を得ることができる集中
定数型非可逆回路素子。
【請求項３】互いに絶縁状態でかつ所定角度で重ねら
れた複数の中心導体、該中心導体に密接して配置される
磁性体、該磁性体に直流磁界を印加する永久磁石を基本
構造とし、磁性ヨークに収納されて構成される集中定数
型非可逆回路素子において、前記各中心導体は、一端が
接地され、他端に一端が接地された整合コンデンサが接
続されており、更に入力側及び出力側の前記中心導体の
他端のみに、インダクタとコンデンサの直列回路を接続
し、広帯域化を計りかつ高調波の高減衰を得ることがで
きる集中定数型非可逆回路素子。
【請求項４】前記中心導体の他端に接続されたインダ
クタとコンデンサの直列回路において、前記中心導体側
にインダクタが接続されていることを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載の集中定数型非可逆回路素子。
【請求項５】前記中心導体の他端に接続されたインダ
クタとコンデンサの直列回路において、前記中心導体側
にコンデンサが接続されていることを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載の集中定数型非可逆回路素子。
【請求項６】前記インダクタとコンデンサの直列回路
が接続されない中心導体のうち、少なくとも１つの中心
導体の他端は抵抗に接続されて終端されていることを特
徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の集中定数型非
可逆回路素子。
【請求項７】前記インダクタは、フレキシブル基板上
に形成したコイルであることを特徴とする請求項１〜３
のいずれかに記載の集中定数型非可逆回路素子。
【請求項８】前記インダクタは、プリント基板上に形
成したコイルであることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれかに記載の集中定数型非可逆回路素子。
【請求項９】前記インダクタは、チップインダクタで
あることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
集中定数型非可逆回路素子。
【請求項１０】前記インダクタは、銅線で作製された
コイルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載の集中定数型非可逆回路素子。
【請求項１１】前記インダクタおよびコンデンサは、
一体の積層チップであることを特徴とする請求項１〜３
のいずれかに集中定数型非可逆回路素子。
【請求項１２】請求項１〜３のいずれかに記載の非可
逆回路素子において、前記直列回路のインダクタおよび
コンデンサの一部または全部は、非可逆回路素子を実装
する基板上に外付けとすることを特徴とする集中定数型
非可逆回路素子。