JPS604602B2 - 改良形広帯域アイソレータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ＲＦ回路のためのアィソレータ（ｉｓｏｌ
ａｂｒｓ）の分野に関するものであり、又、更に詳細に
は、集合形に構成された回路機構と“パッケージ”（ｐ
ａｃｋａｇｅ）を有するアィソレータに関するものであ
る。

アィソレーション装置には、２つの形式が開発されてお
り、信号を一方向に通過させるために使われて来た。

すなわち、終端サーキユレータ（ｔｅｒｍｉｎａにｄｃ
ｉｒｃｕｌａｔｏ岱）と、共鳴フィンレータと名づけら
れるものである。サーキユレータは、代表的には、３個
またはそれ以上のボートを有し、第１のボートから入っ
て第２のボートへ出、又は第２のボートから入って第３
のボートへ出る信号間の信号減衰は、最小であるが、第
２のボートと第１のボートとの間における信号減衰は大
である。このの様に、各ボートのィンダクタンスを適当
にとることによって、非可逆性の装置が与えられている
。共鳴アィソレータも又、フェライト材の回転磁気共鳴
を利用した２個のボートを持つ装置として知られるが、
これらは、回転磁気材の共振点における非常に狭い周波
数帯城でのみ有効なアィソレータである。フェライトの
回転磁気共鳴は、温度に対し非常に鋭敏である。従って
、この形式のアィソレータでは、共振周波数の変化を防
ぐために、フェライトにおいて消費される電力損失を、
注意深く制御する必要がある。又これは、フェライトの
温度が、キューリー点を越えて上昇し、フェライトが、
単に常磁性材化することを防ぐためにも又、同様に必要
なことである。本発明と同じ譲受人に対して譲渡された
、米国特許第４０１６５１ぴ号‘こおいて、広帯域アィ
ソレータが開示されている。この特許出願においては、
１端を接地された２個の導電体（ｃｏＭ比ｔｏｒ）又は
、ループが、その主軸を互に垂直に静磁界内に置かれて
いる。又その磁界内にはループまたはラインに隣接して
、１個乃至は２個のフェライトディスクが置かれていて
、磁界はそのディスクの面と、導電体の軸に対し垂直で
ある。電磁シールド箱がその導電体とディスクを包み、
高透磁率の帰路が構成される。一方向性化（皿ｉｌａｔ
ｅ蝋ｌｉｚｉｎｇ）抵抗要素が、その入出力端間に結合
されている。本質的に非リアクティブであるこの抵抗要
素は、広帯域な応答特性を与えるものである。しかし、
更に高い周波数に対しての広帯域アィソレータの実用的
な型では、付加要因を考慮しなければならない。

例えば、ループ又はラインの自由空間ィンダクタンスは
、無視出来ず、このため、抵抗要素をネットワーク内の
理想的なポイントに配置することが出来ない。又、ルー
プ又は、ライン間の容量も認め得るほどになるので、こ
れも考慮されなければならない。“パッケージ”又は、
シールド箱のネットワークにおける効果はもはや無視出
来ない。例えば、接地回路は、多分ィンダクタンスをも
つ様になるので、もはや、良好な接地が満足されないか
らである。そこで、理想的な構造は、切り取られ、必要
な回路要素を与えるように形成され、かつ外部要素を必
要としない固体導電ブロックであると思われる。本発明
の目的は、最小の外部部品で、安価で、組立容易な要素
を用いて、更に高いＵＨＦ周波数のための広帯域アィソ
レータを提供することである。

この目的及び他の目的は、薄いシート材を多層に積み重
ねることによって、銅の如き導電材の固体ブロックと等
価物を造り出すことによる、本発明に従って構成された
アィソレー外こよって達成される。

各シートは、写真石版（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｆ
ｉｃ）の製版法の如き方法によって、適当な空洞を形成
すべくエッチングされる。

絹強豪層は、一定のシートの一定部分に形成されるが、
これも又、写真石版の製版法によるものである。フェラ
イトディスク及び一方向性化抵抗は、（シート材の）積
み重ねの中に封入（ｃａｐｔｉｖａｔｅ）されている。
本発明によるァィソレータ１０の物理的な構造は、第１
図と第２図を比較することによって、極めて良く理解出
来るであろう。

ここで第１図は第２図に示された個個の要素の完全な組
立品である。第１図において見られるブロック１１は、
第２図の薄板又は、シート１１Ａから１１Ｅまでを積属
し、４・ナット１２及びボルト１３によって、互に整列
され固定される。シート１１は、平面部材であり、これ
は０．００５インチの銅シートから、写真石版製版法に
よって形成されることが望ましい。ナット１２とボルト
１３は、ブロック１１に‐おけるシートを整列し、強固
な密着状態に保つための手段の単なる一例にすぎないこ
とに留意すべきである。２個のマグネット１５が、シー
ト１１のブロックの最上部及び最底部に隣接して配置さ
れるが、その磁気構造は、磁界がシート１ １Ａから１
１Ｅまでの各々の平面に対して、本質的に垂直であるご
ときものである。

この２個のマグネットは、アィソレータの作動を満足さ
せるために、充分な断面積の均一な磁界を与えるサイズ
であらねばならない。銅又は鉄製の保持器１６は、高透
磁力を持つ帰路を与えるために、構造物の周りに置くと
よい。４個のくさび１７はテフロンの商品名で知られる
ような、弾性を有する低損失な材質であることが望まし
い。これらは、リード２０，２１，２２が互に短絡する
ことを防ぎ、折れ曲り、振動、及び溶接熱による危険か
らアィソレータとりードを保護することを助ける。又こ
れらは、、入力及び出力が所望の伝送ラインとして見え
るように寸法を定められるが、この場合では、５００の
ストリップ伝送ラインとして見えるように寸法を定めら
れている。個々の薄板又はシート１１Ａ−１１Ｅは第２
図において明確に理解されよう。

２枚の固いシート１１Ａがその長上部と最下部に使われ
て、ブロックのシールドを完全なものにする。

２枚のシート１１Ｂと１１Ｃはその中央にあり、これに
は、ライン２３及び２４、抵抗接触領域２５、キャパシ
タンス２６（第３図）とキャバシタンス２７及び２８の
一部、抵抗３０及び３１、ィンダクタンス３３及び３４
、接地帰路の一部、接地リード２０、入力リードおよび
出力リード２１及び２２、が共に含まれている。

シート１１８及び１１Ｃは第５図に関連して詳細に記述
されるであろう。シート１１Ｄの各々のグループは２個
の窓を有している。大窓３７は、２個のフェライトディ
スク３８のうちの１個に密接して適合した寸法にあり、
又、小慈４０は、縦長の抵抗４１に適合させてある。第
２図に示されるシート１１０のグループは、各々が６枚
のシートからなる２組のサプグループを含むが、シート
１１Ｄのサブグループのし、ずれの一方も、より厚い材
料で形成される１枚のシートで置き換え得ることに留意
すべきである。いかなる場合においても、窓４０の数は
抵抗４１の厚さによって決定される。この実施例では、
抵抗４１は１／８Ｗの抵抗であり、約６５ミルの厚さを
持ち、シート１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄにおける１４個の
窓について封入されている。シート１ １Ｅの各々のグ
ループは窓３７のみを有する。この実施例では、フェラ
イトディスク３８は、４０ミルの厚さを持ち、各々がシ
ート１１Ｄと１１８における８個の窓３７からなる１グ
ループの中に収容されている。第２図にて示される要素
は、予め乾燥された後、乾いた雰囲気の中で、組立てら
れるべきであり、又、最高の信頼性を得るために、何か
適当な耐湿用密閉剤を使用してシールされるべきである
。第３図にアィソレータの等価回路を示す。

又、その回路要素は第５図において、検討されるであろ
う。第４図はそれぞれ順方向損失（幻ｒ肌ｒｄｌｏｓｓ
）と逆方向損失（ｒｅｖｅｒｓｅｌｏｓｓ）の代表的な
曲線４２及び４３を示すが、それは広帯域特性と、その
最大損失差約４母ｂを示している。第５図において、２
枚の中央のシート１１８及び１１Ｃが示されている。又
、これはよりよく明確化する為拡大されている。各シー
トは窓３７に類似した窓４４を含み、また中央を横切る
導電体又は、誘導性のライン２３及び２４のうちの１つ
を持っている。各々のその誘導性ライン２３及び２４は
、１個のィンダクタンスと電流源であると考えてよい。
エッチングによるシート１１Ｂ及び１１Ｃは、同一物で
あり又、その絶縁領域（後述する）も又同一であるが、
シートの一枚は、組み立ての際に、裏返し‘こ置かれ、
完全な組み上りにおいては、ライン２３をライン２４に
対して直交して位置せしめる。ライン２３及び２４は、
絶縁用のコーティングが施された領域４５によって互に
絶縁され、これは、そのラインの一方又は両方に適用さ
れる。望ましい絶縁材としては、リストン２１１型（Ｒ
ｉｓｔｏｎ，Ｔｙｐｅ２１１）の商品名で知られるフオ
トレジスト（ｐｈｏわｒｅｓｉｓｔ）がある。領域４５
及び後述の他の絶縁領域は、写真的にエッチングされた
領域として区分し得るので、製造コストを大中に低減出
来る一方、製造工程においても、高精度を保持出来るも
のである。ライン２３及び２４の各々の中央領域はト窓
４６を持っていて、これは、電流が各々のラインの端に
集中されるので、ィンダクタンスを僅か増加させるだけ
で、線間結合容量を大いに減４・させる。

ライン２３及び２４の自由空間ィンダクタンスが、ィン
ダクタンス３３及び３４を形成する。抵抗３０及び３１
（第３図）は、ライン２３及び２４の抵抗とラインから
のりードの長さにより組成され、領域４８の絶縁材がそ
れぞれのリード２１及び２２を絶縁する。絶縁領域４８
は２部分から成る。その１部分は、シート１１Ｂ及び１
１Ｃの内側にあって、抵抗接触領域２５からシートブロ
ックの端まで伸びており、他の１部分はそのシートの外
側にあり、ライン２３または２４の非接地端からそのブ
ロックの端まで伸びている。抵抗４１は極めて短かいり
ードを持ち、窓４０の中に保持され、その抵抗のリード
は、接触領域２５に対してシートｌＩＢと１１Ｃの間に
捕えられる。従って、絶縁領域５川ま、シート１１Ｂ及
び１１Ｃの各々において、シート１１Ｂ及び１１Ｃの相
手方の接触領域２５の反達側にあることが必要とされる
。換言すれば、アイソレータが完全に組み立てられたと
き、抵抗４１の一方のリードが、シート１１Ｂと１１Ｃ
のうちの１枚のみに接触し、又、他のりードは、残るシ
ートにのみ接触する。抵抗４１は、導電材の全ブロック
によって放熱されるので、その許容電力損失は、定格以
上に大きく拡大される。シート１１Ａ，１１Ｄ，１１Ｅ
，及び他のシートと電気的に接触しているシート１１Ｂ
及び１１Ｃの全領域は結合して、接地帰路とアィソレー
外こ対するシールドを形成する。キヤパシタンス２７及
び２８（第３図）は、絶縁されたりード２１及び２２と
、接地回路の隣接領域との間のキャバシタンスに起因す
るものである。このように、到達することは殆ど不可能
であるが理想に近いものである“鋼ブロック”（ｃｏｐ
ｐｅｒｂｌｏｃｋ）の等価物である、安価で容易に複製
出来るシートを用いて、高周波用アィソレータが提供さ
れた。勿論、この発明の種々の変形と修正が可能である
が、添付された特許請求の範囲の精神と範囲の中に入る
かぎり、すべてのこのようなものを包含すると考えるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアィソレータの組み立て後の全体の斜
視図である。 第２図は、第１図の実施例の分解図である。第３図は、
アィソレータの等価回路である。第４図は、代表的な、
順方向損失と逆方向損失の比較を示した周波数応答チャ
ートである。第５図は、第２図からの詳細図で、２枚の
重要なシートを示している。符号の説明 １０・・・ア
イソレータ、１１・・・シートのブロック、１１Ａ…最
上部及び最低部のシート、１ １Ｂ，１ １Ｃ…中央部
のシート、１ １Ｄ，１１Ｅ…中間部のシート、１２…
ナット、１３・・・ボルト、１５・・・マグネット、１
６・・・保持器（シールド箱）、１７・・・くさび、２
０・・・接地リード、２１…入力リード、２２…出力リ
ード、２３，２４…誘導性ライン、２５・・・抵抗接触
領域、２６，２７，２８・・・キャパシタンス、３０，
３１・・・抵抗、３３，３４…インダクタンス、３７…
窓、３８…フェライトディスク、４０…窓、４１・・・
抵抗、４２・・・順方向特性、４３・・・逆方向特性、
４４・・・窓、４５・・・絶縁領域、４６・・・窓、４
８，５０・・・絶縁領域。 ＃広野Ｚ 公立９，夕 〆立９夕 〃ュ【９，Ｚ 〃コご ．Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転磁気要素；抵抗器；各部材が主面（ｍａｊｏｒ
   ｐｌａｎｅ）において本質的に同一寸法を有し、導電
   性材質から形成され、少くともいくつかの部材がそこに
   形成された開口部を有して回転磁気要素と抵抗器を受け
   入れる、多数の本質的に平行な、密接したかつ平面の部
   材；平面部材のうちの２個に貼着され、該２個の部材の
   おのおのの一部を隣接する平面部材から絶縁するための
   絶縁部分：平面部材に隣接して配置され、平面部材の面
   に対して本質的に垂直な方向に静磁界を発生するための
   マグネツト、該磁界は回転磁気要素において本質的に均
   一なものであり、および平面部材のうちの２個は、回転
   磁気要素の間に誘導性ラインを具え、一方の誘導性ライ
   ンの軸は他方の誘導性ラインの軸に対して垂直であり、
   かつまたそこで平面部材の予じめ定められた部分が前記
   誘導性ラインに対する同調要素を包含し、抵抗器の第１
   の端部が前記２個の平面部材のうちの一方に電気的に接
   触し、抵抗器の第２の端部が前記２個の平面部材のうち
   の他方に接触する２個の平面部材とを含むアイソレーダ
   からなることを特徴とする高周波電子装置において使用
   するための改良形広帯域２ポートアイソレータ。 ２ 回転磁気要素がフエライトデイスクからなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の改良形広帯域２
   ポートアイソレータ。 ３ 平面部材が銅シートから形成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の改良形広帯域２ポー
   トアイソレータ。 ４ 平面部材が写真石版製版法によって形成されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の改良形広帯域
   ２ポートアイソレータ。 ５ 絶縁部分の領域が写真石版製版法によって定められ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の改良形
   広帯域２ポートアイソレータ。 ６ 平面部材がアイソレータのための遮蔽を構成するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の改良形広帯
   域２ポートアイソレータ。 ７ 高透磁率の帰路が磁界に対して与えられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の改良形広帯域
   ２ポートアイソレータ。 ８ 回転磁気要素；第１および第２の端子を有する低抗
   器；各部材が導電性材質から構成され、かつその中で前
   記平面部材の第１のものが第１のインダクタンス、第１
   の接触部分および第１のキヤパシタンスの第１の部分を
   含み、かつ抵抗器を受けれるための第１の開口部と回転
   磁気要素の寸法と本質的に等しい寸法を有する第２の開
   口部とを有し、前記平面部材の第２のものが第２のイン
   ダクタンス、第２の接触部分および第２のキヤパシタン
   スの第１の部分を含み、かつ抵抗器を受け入れるための
   第１の開口部と回転磁気要素の寸法と本質的に等しい寸
   法を有する第２の開口部とを有し、第１のインダクタン
   スの軸が第２のインダクタンスの軸に垂直に位置してお
   り、抵抗手段の端子が第１と第２の平面部材の間に位置
   して、第１の端子が第１の平面部材の接触部分と電気的
   接触を有しかつ第２の端子が第２の平面部材の接触部分
   と電気的接触を有し、平面部材の他のものが回転磁気要
   素を受け入れるための第１の開口部を有し、該他の部材
   のうちの予じめ定められた部材がそこに抵抗器を受け入
   れるための第２の開口部を有する多数の本質的に平行な
   、密接したかつ平面の部材；第１および第２の平面部材
   の間に置かれた、第１のインダクタンスを第２のインダ
   クタンスから絶縁するための第１の絶縁部分；第１およ
   び第２の平面部材の間に置かれた、第１の接触部分を第
   ２の平面部材から絶縁しかつ第２の接触部分を第１の平
   面部材から絶縁するための第２の絶縁部分；第１および
   第２のキヤパシタンス手段の第１の部分を平面部材のう
   ちの他のものの隣接領域から絶縁するための第３の絶縁
   部分；前記平面部材に対する静電遮蔽を与えるための遮
   蔽；および前記平面部材の面に対して垂直な静磁界を与
   えるために置かれた磁気部材とを含むアイソレータから
   なることを特徴とする高周波電子装置において使用する
   ための改良形広帯域２ポートアイソレータ。 ９ 回転磁気要素がフエライトデイスクであることを特
   徴とする特許請求の範囲第８項記載の改良形広帯域２ポ
   ートアイソレータ。 １０ 平面部材が写真石版製版法によって形成されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の改良形広帯
   域２ポートアイソレータ。 １１ 絶縁部分が平面部材上に写真石版製版法によって
   形成されることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載
   の改良形広帯域２ポートアイソレータ。 １２ 平面部材が銅シートから形成されることを特徴と
   する特許請求の範囲第８項記載の改良形広帯域２ポート
   アイソレータ。 １３ 遮蔽が銅シートから形成されることを特徴とする
   特許請求の範囲第８項記載の改良形広帯域２ポートアイ
   ソレータ。 １４ 遮蔽が平面部材の部分から形成されることを特徴
   とする特許請求の範囲第８項記載の改良形広帯域２ポー
   トアイソレータ。