KR100431143B1 - 비가역 회로 소자 - Google Patents

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KR100431143B1
KR100431143B1 KR10-2000-0066420A KR20000066420A KR100431143B1 KR 100431143 B1 KR100431143 B1 KR 100431143B1 KR 20000066420 A KR20000066420 A KR 20000066420A KR 100431143 B1 KR100431143 B1 KR 100431143B1
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Abstract

본 발명의 비가역 회로 소자는 자성 부재; 및 이 자성 부재에 DC 자계를 인가하는 자석;을 포함하며, 상기 자성 부재는 강자성 공진 반치폭이 약 200A/m이하이다.

Description

비가역 회로 소자{Nonreciprocal Circuit Element}
본 발명은 비가역 회로 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로파 대역에서 사용되는 서큘레이터 및 아이솔레이터 등의 비가역 회로 소자에 관한 것이다.
일반적으로, 휴대 전화 등의 이동 통신 기기에 사용되는 집중 정수형 아이솔레이터(lumped constant isolators)는, 신호를 전송 방향으로만 통과시키고 반대방향으로의 신호를 저지하는 기능을 갖는다. 이동 통신 기기에서 소형화 및 경량화가 요구됨에 따라서, 집중 정수형 아이솔레이터도 소형화 및 경량화가 요청되고 있다.
그러나, 종래의 집중 정수형 아이솔레이터의 부품 사이즈를 작게 한 경우, 아이솔레이터에서 중요한 특성인 저 삽입 손실 특성이 나빠진다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 소형화 및 경량화의 요구에 부응하는 비가역 회로 소자를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 집중 정수형 아이솔레이터를 나타내는 조립도이다.
(도면의 주요 부분에 있어서의 부호의 설명)
10: 집중 정수형 아이솔레이터 12: 상부 초크
14: 하부 초크 16: 케이스
18: 커패시터 20: 저항기
22: 자성 가넷 24: 영구 자석
26: 중심 도체
본 발명에 따른 비가역 회로 소자는, 자성 부재; 및 이 자성 부재에 DC 자계를 인가하는 자석;을 갖는다. 비가역 회로 소자는 자성 부재의 강자성 공진 반치폭이 약 200A/m이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 비가역 회로 소자에 있어서, 자성 부재는 단결정 재료로 이루어지는 것이 바람직하며, 자성 가넷 단결정 재료로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 비가역 회로 소자는 강자성 공진 반치폭이 약 200A/m이하인 자성 부재를 사용하므로, 저 삽입 손실 특성을 유지하면서 소형화 및 경량화를 달성할 수 있다.
본 발명을 예시하기 위하여, 바람직한 형태의 도면을 나타내었으나, 본 발명은 도시된 구체적인 배치 및 수단에 한정되는 것이 아니라는 것을 알 것이다.
(바람직한 실시형태의 설명)
이하에, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하겠다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 한 양태에 따른 집중 정수형 아이솔레이터의 조립도이다. 집중 정수형 아이솔레이터(10)는 상부 요크(12) 및 하부 요크(14)를 포함한다. 상부 요크(12)와 하부 요크(14) 사이에는, 수지로 이루어지는 하우징(16)이 제공된다. 하우징(16)에는, 3개의 커패시터(18), 저항기(20), 자성 재료로서의 자성 가넷(22) 및 영구 자석(24)이 수납된다. 여기서, 자성 가넷(22)의 표면에는, 서로 전기적으로 분리된 3개의 중심 도체(26)가 서로 120도의 각도를 이루도록 적층된다. 3개의 중심 도체(26)중에서, 2개의 중심 도체(26)는 임피던스 매칭을 위하여 2개의 커패시터(18)에 접속되는데, 상기 2개의 중심 도체(26) 각각은 2개의 커패시터(18)중의 하나에 접속되며, 한쪽 단부에 있어서, 한 중심 도체는 입력 단자가 되고, 다른 중심 도체는 출력 단자가 된다. 각각의 다른쪽 단부는 접지된다. 나머지 중심 도체(26)는 커패시터(18)중의 하나 및 저항기(20)에 접속되어, 이 중심 도체(26)가 아이솔레이터로서 동작한다. 다른 단부는 접지된다. 도 1에 도시된 집중 정수형 아이솔레이터(10)는 1.6㎜×1.6㎜×0.6㎜의 칫수를 갖도록 형성된다.
실시예 1에서는, 도 1에 도시된 집중 정수형 아이솔레이터(10)에 있어서의자성 가넷(22)으로서, 여러가지 강자성 공진 반치폭을 갖는 단결정 재료(Y3Fe5O12)로부터, 직경 0.5㎜ 및 두께 0.2㎜의 슬라이스를 절단해낸다. 상기 단결정은 부유 대역 방법(floating zone method)에 의하여 성장된다. 표 1은 실시예 1에 있어서 1GHz에서의 강자성 공진 반치폭 및 삽입 손실간의 관계를 나타낸다.
시료 번호 강자성 공진 반치폭(A/m) 삽입 손실(dB)
1 60 0.9
2 120 1.2
3 160 1.5
4 200 2.0
5* 240 2.4
표 1에 나타낸 바와 같이, 강자성 공진 반치폭이 200A/m(약 2.5Oe) 이하인 시료 1 내지 4는 삽입 손실이 2.0dB 이하이며, 따라서 아이솔레이터로서 사용하기에 바람직하다. 그러나, 강자성 공진 반치폭이 200A/m보다 큰 시료 5는 삽입 손실이 2.0dB보다 커서, 아이솔레이터로서 사용하기에 바람직하지 않다.
*표시를 한 시료 번호는 본 발명의 범위외의 것이고, 다른 것은 본 발명의 범위내의 것이다.
실시예 2
실시예 2에서는, 도 1에 도시된 집중 정수형 아이솔레이터(10)에 있어서의 자성 가넷(22)으로서, 여러가지 강자성 공진 반치폭을 갖는 단결정 재료(Y3Fe5O12)로부터, 직경 0.5㎜ 및 두께 0.2㎜의 슬라이스를 절단해낸다. 상기 단결정은 플럭스 방법(flux method)에 의하여 성장된다. 표 2는 실시예 2에 있어서 1GHz에서의 강자성 공진 반치폭 및 삽입 손실간의 관계를 나타낸다.
시료 번호 강자성 공진 반치폭(A/m) 삽입 손실(dB)
6 80 1.1
7 140 1.6
8 180 1.9
9* 260 2.6
표 2에 나타낸 바와 같이, 플럭스 방법에 의하여 성장된 자성 가넷 단결정에 관한 경우에도, 강자성 공진 반치폭이 200A/m 이하인 시료 6 내지 8은 삽입 손실이 2.0dB 이하이며, 따라서 아이솔레이터로서 사용하기에 바람직하다. 그러나, 강자성 공진 반치폭이 200A/m보다 큰 시료 9는 삽입 손실이 2.0dB보다 커서, 아이솔레이터로서 사용하기에 바람직하지 않다.
*표시를 한 시료 번호는 본 발명의 범위외의 것이고, 다른 것은 본 발명의 범위내의 것이다.
실시예 3
실시예 3에서는, 도 1에 도시된 집중 정수형 아이솔레이터(10)에 있어서의 자성 가넷(22)으로서, 여러가지 강자성 공진 반치폭을 갖는 단결정 재료(Y3Fe5O12)로부터, 직경 0.5㎜, 자성 가넷 단결정 재료의 두께 0.1㎜ 및 비자성 가넷 단결정 재료의 두께 0.1㎜를 갖는 슬라이스를 절단해낸다. 상기 단결정은 액상 에피택셜 성장법(liquid phase epitaxial growth method)에 의하여 성장된다. 표 3은 실시예 3에 있어서 1GHz에서의 강자성 공진 반치폭 및 삽입 손실간의 관계를 나타낸다.
시료 번호 강자성 공진 반치폭(A/m) 삽입 손실(dB)
10 30 0.7
11 80 0.9
12 200 2.0
13* 260 2.5
표 3에 나타낸 바와 같이, 액상 에피택셜 성장법에 의하여 성장된 자성 가넷 단결정에 관한 경우에도, 강자성 공진 반치폭이 200A/m 이하인 시료 10 내지 12는 삽입 손실이 2.0dB 이하이며, 따라서 아이솔레이터로서 사용하기에 바람직하다. 그러나, 강자성 공진 반치폭이 200A/m보다 큰 시료 13은 삽입 손실이 2.0dB보다 커서, 아이솔레이터로서 사용하기에 바람직하지 않다.
*표시를 한 시료 번호는 본 발명의 범위외의 것이고, 다른 것은 본 발명의 범위내의 것이다.
상술한 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 강자성 부재의 강자성 공진 반치폭은 조성비에 의해서만 결정되는 것은 아니다. 예를 들면, 강자성 재료가 다결정인 경우에, 강자성 공진 반치폭은 강자성 부재의 소결 밀도에 의존할 수 있다. 강자성 부재가 단결정인 경우, 강자성 부재의 결정성 및 표면 상태는 강자성 반치폭에 영향을 미친다. 따라서, 자성 부재가 200A/m이하의 강자성 공진 반치폭을 갖도록 강자성 공진 반치폭을 조정하는 것이 중요하다. 강자성 공진 반치폭이 약 200A/m이하인 한, 자성 부재는 Y의 일부를 Bi 또는 Y이외의 희토류 원소로 대체하고, Fe의 일부를 Ga, Al, In 또는 Sc로 대체한 Y3Fe5O12이어도 된다.
미마츠 데이터 시스템에 의해 출판된 "고주파 디바이스 부품 및 기기설계"(1997)의 8페이지에는 현재 시판되고 있는 집중 정수형 아이솔레이터의 자성 부재로서 사용되는 자성 가넷에 관한 강자성 공진 반치폭의 예가 나타나 있다. 이에 따르면, 398A/m이 최저값이다.
또한, 일본국 특허공개 10-23308호에는, 강자성 공진 반치폭이 작고 비가역 회로 소자에 적합한 다결정 세라믹 자성 재료가 개시되어 있다. 이 문서에 따르면, 가장 작은 강자성 공진 반치폭이 16Oe(1280A/m)인데, 이는 본 발명에서 사용된 값보다 훨씬 크다. 또한, 이 문서에서의 강자성 부재는 직경 25㎜, 두께 1.5㎜의 디스크 형상을 갖는다.
상술한 각 실시예는 1GHz 대역에서의 집중 정수형 아이솔레이터의 견지에서 설명되었으나, 본 발명은 다른 주파수 대역에도 적용가능하며, 또한 서큘레이터와 같이, 아이솔레이터 이외의 다른 형태의 비가역 회로 소자에도 적용가능하다. 또한, 본 발명에 따른 비가역 회로 소자의 전체 구조는 도 1에 도시된 구조에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 개시하였으나, 여기에 개시된 원리를 실행하기 위한 여러가지 모드가 하기의 청구범위의 범위내에서 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 청구범위를 벗어나지 않는 한 한정되지 않는다는 것을 알 것이다.
본 발명의 비가역 회로 소자에 따르면, 소형화 및 경량화가 가능하며, 저삽입 손실을 갖는다.

Claims (8)

  1. 자성 부재; 및
    상기 자성 부재에 DC 자계를 인가하는 자석;을 포함하여 구성되는 비가역 회로 소자로서,
    상기 자성 부재는 강자성 공진 반치폭이 약 200A/m이하인 것을 특징으로 하는 비가역 회로 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자성 부재는 단결정 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 비가역 회로 소자.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 단결정 재료는 Bi, Ga, Al, In, Sc 및 희토류 원소 중의 적어도 하나를 선택적으로 함유한 Y3Fe5O12를 포함하는 것을 특징으로 하는 비가역 회로 소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 자성 부재는 자성 가넷 단결정 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 비가역 회로 소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 강자성 공진 반치폭이 약 180A/m 이하인 것을 특징으로 하는 비가역 회로 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 비가역 회로 소자는 아이솔레이터인 것을 특징으로 하는 비가역 회로 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 비가역 회로 소자는 집중 정수형 아이솔레이터인 것을 특징으로 하는 비가역 회로 소자.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 비가역 회로 소자는 서큘레이터인 것을 특징으로 하는 비가역 회로 소자.
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