WO2009128534A1 - 非可逆回路及び非可逆回路素子、並びにそれらに用いる中心導体組立体 - Google Patents

非可逆回路及び非可逆回路素子、並びにそれらに用いる中心導体組立体 Download PDF

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WO2009128534A1
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center conductor
central conductor
inductance element
conductor
substrate
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PCT/JP2009/057768
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Inventor
靖 岸本
Original Assignee
日立金属株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/32—Non-reciprocal transmission devices
    • H01P1/38—Circulators
    • H01P1/383—Junction circulators, e.g. Y-circulators
    • H01P1/387—Strip line circulators

Definitions

  • the present invention relates to a non-reciprocal circuit called an isolator, a non-reciprocal circuit element, and a central conductor assembly thereof, which are used for microwave communication equipment such as a mobile phone.
  • the isolator has a function of passing a forward signal but blocking a backward signal, and is used to remove a backward signal in a communication device.
  • a communication device For example, mobile phones use radiation from the metal part of the housing to increase the apparent antenna volume and improve radiation efficiency, but the impedance changes due to the strong influence of the nearby human body, and the output signal May be reflected by the antenna to generate a backflow signal.
  • an isolator is disposed between the antenna and the power amplifier.
  • Such an isolator is a permanent material that applies a magnetic material (microwave ferrite) such as garnet, a plurality of central conductors arranged so as to intersect with the magnetic material, and a DC magnetic field for generating a rotational resonance magnetic field in the magnetic material. And a magnet.
  • a magnetic material microwave ferrite
  • garnet a magnetic material
  • central conductors arranged so as to intersect with the magnetic material
  • DC magnetic field for generating a rotational resonance magnetic field in the magnetic material.
  • magnet a magnet.
  • FIG. 2 shows an equivalent circuit of a non-reciprocal circuit element called a 2-port isolator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-15430
  • FIG. 28 shows a configuration of the non-reciprocal circuit element.
  • the two-port isolator is connected between the first input / output port P1, the second input / output port P2, and both the input / output ports P1 and P2, and forms a first parallel resonant circuit.
  • the second parallel resonant circuit connected between the element Lin and the first capacitance element Ci, the resistance element R connected in parallel with the first parallel resonant circuit, and the second input / output port P2 and the ground.
  • the frequency at which the isolation (reverse attenuation) is maximized is set in the first parallel resonant circuit, and the frequency at which the insertion loss is minimized is set in the second parallel resonant circuit.
  • the first inductance element Lin and the second inductance element Lout are a first center conductor Lin and a second center conductor made of strip-shaped conductors that intersect on the main surface side of the ferrite plate to which a DC magnetic field is applied by the permanent magnet 30. Consists of Lout.
  • a component having a magnetic body and first and second center conductors is called a center conductor assembly 4.
  • the first capacitance element Ci and the second capacitance element Cf are configured by electrode patterns in the ceramic multilayer substrate 10. Electrode pads 15 and connection pads 17 and 18 are provided on the main surface of the ceramic multilayer substrate 10. The electrode pad 15 is connected to the terminal electrode P2 of the second central conductor Lout formed on the side surface of the ceramic multilayer substrate 10 via the via hole electrode and the side electrode. The connection pad 17 is connected to the terminal electrode P1 of the first central conductor Lin formed on the side surface of the ceramic multilayer substrate 10 via the via hole electrode and the side surface electrode. The connection pad 18 is connected to the ground electrode GND through the via hole electrode and the side electrode.
  • first capacitance element Ci and the second capacitance element Cf a multilayer chip capacitor or a single plate capacitor formed on the upper and lower surfaces of the dielectric substrate may be used.
  • the permanent magnet 30, the central conductor assembly 4, and the ceramic multilayer substrate 10 are accommodated in upper and lower cases 22 and 25 made of magnetic metal.
  • isolators with external dimensions of 3.2 mm x 3.2 mm x 1.2 mm or 3.2 mm x 2.5 mm x 1.2 mm are widely used, but more compact isolators are required, such as 2.0 mm x 2.0 mm x 1.1 mm. It came to be. Along with such miniaturization, it is also necessary to miniaturize the central conductor assembly constituting the 2-port isolator.
  • the center conductor assembly has various configurations, for example, a center conductor assembly in which a copper foil is wound around a ferrite plate, and a plurality of dielectric sheets on which an electrode pattern serving as a center conductor is printed as shown in FIG.
  • a central conductor assembly (disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-232818) or the like having a laminated structure formed by laminating and integrally firing has been proposed.
  • an impedance matching circuit is also provided at the input / output port of the nonreciprocal circuit.
  • FIG. 27 shows an example in which a matching circuit 90 is provided on the first input / output port P1 side.
  • a capacitance element Cz is connected when the input impedance is inductive, and an inductance element is connected when the impedance is capacitive.
  • the number of parts increases, and there arises a problem that miniaturization of the nonreciprocal circuit element is hindered.
  • an object of the present invention is to provide a center conductor assembly that can adjust impedance without increasing the number of components and eliminate impedance deviation without providing a separate matching circuit.
  • Another object of the present invention is to provide a small non-reciprocal circuit and a non-reciprocal circuit device having such a central conductor assembly and having excellent electrical characteristics such as insertion loss.
  • the first inductance element is disposed between the first input / output port and the second input / output port, and the second input / output port and the ground port are provided.
  • the first center conductor constituting the first inductance element and the second center conductor constituting the second inductance element are integrally formed on the magnetic material substrate,
  • the second central conductor intersects the first central conductor via a magnetic layer or a dielectric layer on the main surface side of the substrate, At least one end of the second center conductor is bent so that a high-frequency current flowing therethrough is in a forward direction or a reverse direction with respect to the high-frequency current flowing in the first center conductor.
  • the input of the non-reciprocal circuit or non-reciprocal circuit element is made by bending the end of the second center conductor so that the high-frequency current flows substantially in the forward or reverse direction with respect to the high-frequency current flowing through the first center conductor.
  • impedance it is possible to increase inductivity or increase capacitance.
  • the first inductance element is disposed between the first input / output port and the second input / output port, and the second input / output port is connected to the ground port.
  • the first center conductor constituting the first inductance element and the second center conductor constituting the second inductance element are integrally formed on the magnetic material substrate,
  • the second center conductor is a coil of 1.5 turns or more formed by connecting a plurality of strip conductors formed on the main surface side of the substrate and at least one strip conductor formed on the back surface side in series.
  • the plurality of strip-shaped conductors of the second central conductor intersect the first central conductor via a magnetic layer or a dielectric layer on the main surface side of the substrate.
  • the inductance can be increased.
  • the first inductance element is disposed between the first input / output port and the second input / output port, and the second input / output port and the ground port are disposed.
  • the first center conductor constituting the first inductance element and the second center conductor constituting the second inductance element are integrally formed on the magnetic material substrate,
  • the second center conductor is a coil of 1.5 turns or more formed by connecting a plurality of strip conductors formed on the main surface side of the substrate and at least one strip conductor formed on the back surface side in series.
  • the plurality of strip conductors on the main surface side of the substrate intersects the first central conductor via a magnetic layer or a dielectric layer, At least one end of each of the plurality of strip-shaped conductors of the second central conductor on the main surface side of the substrate has a high-frequency current flowing therethrough in a forward direction with respect to the high-frequency current flowing through the first central conductor. Or it is bent so that it may become a reverse direction.
  • first to third central conductor assemblies it is preferable that a part of the first central conductor is formed on the main surface side of the substrate and the other part is formed in the substrate.
  • the first inductance element preferably has a smaller inductance than the second inductance element.
  • the end portions of the first center conductor and the second center conductor are preferably connected to terminal electrodes formed on the bottom surface by via holes or electrodes formed on the side surfaces of the substrate, respectively.
  • the non-reciprocal circuit of the present invention includes the center conductor assembly, a permanent magnet that applies a DC magnetic field to the center conductor assembly, a first capacitance that constitutes the first inductance element and the first parallel resonant circuit.
  • An element, a second inductance element, and a second capacitance element constituting a second parallel resonant circuit are provided.
  • a nonreciprocal circuit device includes a first conductor that constitutes the center conductor assembly, a permanent magnet that applies a DC magnetic field to the center conductor assembly, the first inductance element, and a first parallel resonant circuit.
  • a first parallel resonant circuit having a first inductance element and a first capacitance element is disposed between the first input / output port and the second input / output port, and the second input / output port and the ground port
  • the first center conductor constituting the first inductance element and the second center conductor constituting the second inductance element are integrally formed on the magnetic material substrate, Crossing the second central conductor with the first central conductor via a magnetic layer or dielectric layer on the main surface side of the substrate; Bending at least one end of the second center conductor so that the high-frequency current flowing therethrough is in the forward direction or the reverse direction with respect to the high-frequency current flowing through the first center conductor.
  • the impedance at the resonance frequency of the parallel resonance circuit is adjusted.
  • the end of the second center conductor on the ground port side is a forward direction with respect to the high-frequency current flowing through the first center conductor.
  • the end on the second input / output port side is bent so that the high-frequency current flowing therethrough is in the opposite direction to the high-frequency current flowing through the first central conductor.
  • the impedance can be moved in a counterclockwise direction along an isoconductance curve of the Smith chart, and (b) the high-frequency current flowing through the end of the second center conductor on the ground port side is the first center Bending to be opposite to the high-frequency current flowing through the conductor, or the high-frequency current flowing through the end of the second input / output port side through the first central conductor When bent so as to be in the forward direction with respect to the current, the impedance at the resonance frequency can be moved in the clockwise direction along the isoconductance curve of the Smith chart.
  • a first parallel resonant circuit having a first inductance element and a first capacitance element is disposed between the first input / output port and the second input / output port, and the second input / output port and the ground port
  • the first center conductor constituting the first inductance element and the second center conductor constituting the second inductance element are integrally formed on the magnetic material substrate,
  • a plurality of strip conductors of the second central conductor are crossed with the first central conductor via a magnetic layer or a dielectric layer on the main surface side of the substrate, and thereby the resonance of the second parallel resonant circuit
  • the impedance at the frequency is adjusted.
  • the center conductor assembly of the present invention in which at least one end of the second center conductor is bent so that the high-frequency current flowing therethrough is forward or reverse with respect to the high-frequency current flowing through the first center conductor.
  • the impedance deviation can be reduced without using a separate matching circuit, and excellent electrical characteristics such as insertion loss can be obtained.
  • the second central conductor is formed by connecting a plurality of strip conductors formed on the main surface side of the substrate and at least one strip conductor formed on the back surface side in series of 1.5 turns or more. By adopting a coil shape, the inductance can be increased, thereby contributing to the downsizing of the central conductor assembly.
  • FIG. 1 It is a disassembled perspective view which shows the nonreciprocal circuit device by one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the equivalent circuit of the nonreciprocal circuit device by one Embodiment of this invention. It is a disassembled perspective view which shows the external appearance of the center conductor assembly by one Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the internal structure of the center conductor assembly by one Embodiment of this invention. It is a schematic diagram which shows the direction of the high frequency current in the nonreciprocal circuit device by one Embodiment of this invention. It is a top view which shows one model of a center conductor assembly. FIG.
  • FIG. 6 (a) is an impedance characteristic diagram obtained by high-frequency three-dimensional electromagnetic field simulation for the central conductor assembly model of FIG. It is a top view which shows another model of a center conductor assembly.
  • FIG. 7 (a) is an impedance characteristic diagram obtained by high-frequency three-dimensional electromagnetic field simulation for the center conductor assembly model in FIG. It is a top view which shows another model of a center conductor assembly.
  • FIG. 9 (a) is an impedance characteristic diagram obtained by high-frequency three-dimensional electromagnetic field simulation for the center conductor assembly model in FIG. It is a top view which shows another model of a center conductor assembly.
  • FIG. 9 (a) is an impedance characteristic diagram obtained by high-frequency three-dimensional electromagnetic field simulation for the center conductor assembly model of FIG.
  • FIG. 10 (a) is an impedance characteristic diagram obtained by high-frequency three-dimensional electromagnetic field simulation for the center conductor assembly model in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view showing a central conductor assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view showing a central conductor assembly according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view showing a central conductor assembly according to still another embodiment of the present invention.
  • 6 is a Smith chart showing S11 impedance characteristics of non-reciprocal circuit devices of Example 1 and Comparative Example 1.
  • 6 is a Smith chart showing S22 impedance characteristics of non-reciprocal circuit devices of Example 1 and Comparative Example 1.
  • 6 is a graph showing insertion loss characteristics and input (P1) side V.S.W.R characteristics of non-reciprocal circuit elements of Example 1 and Comparative Example 1.
  • 6 is a graph showing isolation characteristics and output (P2) side V.S.W.R characteristics of non-reciprocal circuit elements of Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. It is a perspective view which shows the external appearance of the center conductor assembly by another embodiment of this invention. It is a disassembled perspective view which shows the internal structure of the center conductor assembly by another embodiment of this invention.
  • 6 is a Smith chart showing impedance characteristics of the non-reciprocal circuit device of Example 2.
  • 6 is a Smith chart showing impedance characteristics of the non-reciprocal circuit device of Example 3.
  • 10 is a Smith chart showing impedance characteristics of the nonreciprocal circuit device of Example 4.
  • 6 is a graph showing insertion loss characteristics of non-reciprocal circuit devices of Examples 2 to 4.
  • 5 is a graph showing return loss characteristics of non-reciprocal circuit devices of Examples 2 to 4. It is a figure which shows the equivalent circuit of the conventional nonreciprocal circuit element.
  • It is a disassembled perspective view which shows the conventional nonreciprocal circuit device.
  • It is a disassembled perspective view which shows the internal structure of the conventional center conductor assembly.
  • FIG. 1 shows the structure of a nonreciprocal circuit device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows an equivalent circuit thereof.
  • the nonreciprocal circuit element includes a central conductor assembly 4, a ceramic multilayer substrate (capacitor multilayer body) 5 on which the central conductor assembly 4 is mounted, a resistor R mounted on the ceramic multilayer substrate 5, and a central conductor assembly. 4 includes a permanent magnet 3 that applies a DC magnetic field, and upper and lower metal cases 1 and 2 that also serve as magnetic yokes.
  • FIG. 3 shows the appearance of the center conductor assembly 4, and
  • FIG. 4 shows the internal structure of the center conductor assembly 4.
  • FIG. FIG. 5 shows the direction of high-frequency current flow when a power source is connected to the input side (P1 side) of this nonreciprocal circuit device and a matching load is connected to the output side (P2 side).
  • the center conductor assembly 4 includes a first center conductor composed of the first lines 165a and 165b, the second lines 167a and 167b, and the third lines 160a and 160b, and a second center conductor composed of one line. With 150.
  • the central conductor assembly 4 is laminated in the order of the layers S1 to S3, and each line formed in the layers S2 and S3 is formed of a strip-shaped conductor. On the layer S3, the first lines 165a and 165b and the second lines 167a and 167b are arranged symmetrically on both sides of the second central conductor 150.
  • the third lines 160a and 160b formed on the layer S2 are connected to one end of the first lines 165a and 165b and the second line 167a via via holes (indicated by black circles in the figure) provided in the layer S3. It is connected to one end of 167b.
  • the first center conductor and the second center conductor intersect via the magnetic layer. If only the layer S3 is formed of a dielectric, the first center conductor and the second center conductor intersect via the dielectric layer.
  • the first central conductor is composed of two parallel lines 165a and 165b, 167a and 167b, and 160a and 160b, and the second central conductor is composed of one line 150.
  • the inductance obtained by the first center conductor is smaller than the inductance obtained by the second center conductor, so that the impedance is adjusted and excellent electrical characteristics can be obtained.
  • first to third lines 165a and 165b, 167a and 167b, and 160a and 160b are parallel to each other and orthogonal to the second central conductor 150, but this is not a limitation. Modifications can be made as appropriate within the scope of the effects of the invention.
  • the input impedance is capacitive, and when it exceeds 90 °, the input impedance is inductive.
  • the range of the crossing angle is preferably 80 ° to 110 °.
  • the first feature of the present invention is that at least one end of the second central conductor 150 constituting the second inductance element Lout is bent. As shown in FIG. 5, the current from the power source passes through the first center conductor constituting the first inductance element Lin and flows through the second center conductor constituting the second inductance element Lout.
  • the second center conductor is bent in an L shape, and the bent end extends in parallel to the first center conductor and in the forward direction with the current flowing through the first center conductor. is doing.
  • the formation method of the central conductor is not limited, and examples thereof include a method of printing a conductor paste on a magnetic layer, a method of etching after forming a conductor layer on both surfaces of a flexible heat-resistant insulating sheet such as polyimide.
  • the magnetic material used for the central conductor assembly 4 may be any material that functions as a non-reciprocal circuit against a DC magnetic field from a permanent magnet.
  • Preferred examples of the magnetic material include microwave ferrite having a garnet structure such as yttrium-iron-garnet (YIG).
  • YIG yttrium-iron-garnet
  • ferrite having a spinel structure such as Ni-based ferrite can also be used.
  • part of Y may be replaced with Gd, Ca, V, etc.
  • part of Fe may be replaced with Al, Ga, etc.
  • the permanent magnet 3 that applies a DC magnetic field to the center conductor assembly 4 is fixed to the inner surface of the upper case 1 with an adhesive or the like.
  • the permanent magnet 3 is preferably a ferrite magnet [for example, (Sr / Ba) O ⁇ nFe 2 O 3 ] from the viewpoint of cost and compatibility of temperature characteristics with microwave ferrite.
  • (Sr / Ba) RO.n (FeM) 2 O 3 (R is at least one element of rare earth elements including Y, and a part of Sr and / or Ba is substituted, and M is Co, Mn, Ni And at least one element selected from the group consisting of Zn and a part of Fe is substituted), having a magnetoplumbite-type crystal structure, R element and / or
  • the ferrite magnet added in the pulverization step after calcination in the state of the M element has a high magnetic flux density and enables further miniaturization of the nonreciprocal circuit element.
  • the magnetic properties of ferrite magnets include residual magnetic flux density Br of 430 mT or more, especially 440 mT or more, coercive force iHc of 340 kA / m or more, and maximum energy product (BH) max of 35 kJ / m 3 or more. Is preferred.
  • the ceramic multilayer substrate 5 can be manufactured by the LTCC (Low-Temperature-Cofireable Ceramics) method.
  • LTCC Low-Temperature-Cofireable Ceramics
  • a conductive sheet mainly composed of Ag, Cu or the like is printed on a dielectric sheet made of ceramics that can be fired at a low temperature to form a desired conductor pattern, and the obtained dielectric sheet with a plurality of conductor patterns Are laminated and fired.
  • a ceramic that can be sintered at low temperature is used for the ceramic multilayer substrate 5
  • a metal having high electrical conductivity can be used for the electrode pattern, and loss due to electrical resistance can be suppressed.
  • a dielectric material having a high Q value is used, a non-reciprocal circuit device with extremely small loss can be obtained.
  • the Smith charts show the results of evaluating the influence of the bent portion 151 formed at the end of the second central conductor 150 on the nonreciprocal circuit element using high-frequency three-dimensional electromagnetic field simulation.
  • a to C in the center conductor assembly correspond to connection points A to C in the equivalent circuit of FIG. 2, a dotted line indicates the connection state, and an arrow indicates the direction of the current i.
  • Fig. 6 (a) shows a conventional model (designed to match at 1.95) GHz) where the second center conductor 150 is not bent
  • Fig. 6 (b) shows the impedance characteristics of S11 and S22. Indicates.
  • FIG. 7 (a) the end of the second center conductor 150 on the connection point C (ground) side is parallel to the first center conductor, and the high-frequency current flowing therethrough is changed to the current flowing through the first center conductor.
  • FIG. 7B shows the impedance characteristics of S11 and S22.
  • FIG. 7B shows the model bent in the forward direction.
  • FIG. 8 (a) shows the end of the second center conductor 150 on the connection point C (ground) side parallel to the first center conductor, and the high-frequency current flowing therethrough is changed to the current flowing through the first center conductor.
  • FIG. 8 (b) shows the impedance characteristics of S11 and S22.
  • FIG. 9 (a) shows the end of the second central conductor 150 on the connection point B (second input / output port P2) side parallel to the first central conductor, and the high-frequency current flowing therethrough is the first A model bent so as to be in the opposite direction to the current flowing through the center conductor is shown, and FIG. 9B shows the impedance characteristics of S11 and S22.
  • FIG. 9 (a) shows the end of the second central conductor 150 on the connection point B (second input / output port P2) side parallel to the first central conductor, and the high-frequency current flowing therethrough is the first A model bent so as to be in the opposite direction to the current flowing through the center conductor is shown
  • FIG. 9B shows the im
  • FIG. 10 (a) the end of the second center conductor 150 on the connection point B (second input / output port P2) side is parallel to the first center conductor and the high-frequency current flowing therethrough is the first A model bent so as to be in the forward direction with respect to the current flowing through the central conductor is shown, and FIG. 10B shows the impedance characteristics of S11 and S22.
  • Is bent in a forward direction with respect to the current in the first central conductor, or the second high-frequency current flowing through the end of the second central conductor 150 on the second input / output port P2 side is the first In order to the current in the center conductor of When bent so that the direction, it was found that it is possible to move the impedance at the resonance frequency in the clockwise direction equal conductance curve of the Smith chart. It has also been found that the longer the bent portion 151, the larger the amount of change in impedance.
  • the impedance is more capacitive, and if it is backward, the impedance is more inductive.
  • the end of the second central conductor 150 is bent in an L shape so as to be parallel to the first central conductor with the same width, but the width of the bent portion 151 and the first central conductor are You may change the angle with respect to.
  • the bent portion 151 of the second center conductor 150 is obtuse with respect to the first center conductor, and in the example shown in FIG. 12, the bent portion 151 of the second center conductor 150 is J-shaped.
  • the bent portion 151 of the second central conductor 150 is wide. In these cases, if the current direction of the bent portion 151 is a forward direction with respect to the current direction in the first central conductor, the impedance is more capacitive, and if the current direction is the opposite direction, the impedance is more inductive.
  • first center conductor is constituted by a continuous band electrode formed inside the center conductor assembly 4, or both the first center conductor and the second center conductor 150 are inside the center conductor assembly 4. Similar results are obtained when formed.
  • the change in impedance decreases as the distance between the first center conductor and the end 150 of the second center conductor increases in the thickness direction.
  • the change in impedance is remarkably reduced.
  • the bent portion 151 may be formed at both ends of the second central conductor 150.
  • the change in impedance becomes larger than when only one end is bent, As the center conductor 150 becomes longer, the inductance increases. Also, as shown in FIG. 14, if one end side of the second central conductor 150 is bent in the forward direction and the other end side is bent in the reverse direction, the inductance is increased while suppressing a change in impedance. can do. Further, if the lengths of the bent portions 151 and 151 are made different at both ends, not only the inductance can be increased, but also the impedance can be adjusted.
  • the second feature of the present invention is that the second central conductor 150 is connected in series with a plurality of strip conductors formed on the main surface side of the substrate and at least one strip conductor formed on the back surface side.
  • a plurality of strip-shaped conductors of the second central conductor 150 intersect the first central conductor via the magnetic layer or the dielectric layer on the main surface side of the substrate. It is. With this configuration, the inductance can be increased and the central conductor assembly 4 can be further reduced in size.
  • there are two strip conductors on the main surface side of the second central conductor 150 and one strip conductor on the back surface side but this is not restrictive. Increasing the number of strip conductors on the main surface side and the back surface side increases the number of turns of the coil and increases the inductance.
  • Example 1 This nonreciprocal circuit device has the basic configuration shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 4, the first and second central conductor lines are formed on a rectangular substrate (magnetic layer) made of a magnetic material (microwave ferrite). And the laminated central conductor assembly 4 (the second central conductor 150 intersects the first central conductor in an electrically insulated state on the main surface), and capacitors Ci and Cf are formed inside.
  • the equivalent circuit of the non-reciprocal circuit element includes a first inductance element Lin, a second inductance element Lout, a first inductance element Lin, and a first parallel resonance circuit that constitutes a first parallel resonance circuit.
  • a first capacitance element Ci Between the first capacitance element Ci, the second inductance element Cout constituting the second inductance element Lout and the second parallel resonant circuit, and between the first input / output port P1 and the second input / output port P2. And a connected resistance element R.
  • Fig. 15 shows the appearance of the center conductor assembly 4.
  • This center conductor assembly 4 is composed of the center conductor assembly shown in FIG. 3 except for the bending direction of the end of the second center conductor 150, the position of the terminal electrode 200a (FIG. 4), and the position of the via hole connected to the terminal electrode 200a. It is the same as a solid. Therefore, the bending direction of the end portion of the second center conductor 150 is opposite to the high-frequency current flowing through the first center conductor.
  • the center conductor assembly 4 has a structure formed by laminating magnetic layers on which a strip conductor for the center conductor is formed.
  • the manufacturing method of the center conductor assembly 4 is as follows. First, a raw material for garnet ferrite consisting of Y 2 O 3 , Bi 2 O 3 , CaCO 3 , Fe 2 O 3 , In 2 O 3 , Al 2 O 3 and V 2 O 5 was wet-mixed in a ball mill and obtained. The slurry was dried, calcined at 850 ° C., and wet pulverized with a ball mill to obtain polycrystalline magnetic ceramic powder.
  • the composition of the magnetic ceramic powder was (Y 1.45 Bi 0.85 Ca 0.7 ) (Fe 3.95 In 0.3 Al 0.4 V 0.35 ) O 12 (atomic ratio).
  • the magnetic ceramic powder is mixed with an organic binder (for example, polyvinyl butyral), a plasticizer (for example, butyl phthalyl butyl glycolate), and an organic solvent (for example, ethanol or butanol) with a ball mill.
  • a green sheet of ceramic (garnet ferrite) powder was formed.
  • the green sheets were made into three types with thicknesses after sintering of 15 ⁇ m, 25 ⁇ m and 50 ⁇ m, respectively. Two green sheets with a thickness of 50 ⁇ m were used for the layer S1, a green sheet with a thickness of 25 ⁇ m was used for the layer S2, and a green sheet with a thickness of 15 ⁇ m was used for the layer S3.
  • a conductive paste such as Ag, Cu or the like is printed in a predetermined pattern to form the first and second central conductor electrode patterns, and the via holes are filled with the conductive paste. Formed.
  • the green sheets on which the electrode patterns were formed were stacked and thermocompression bonded, and slits were provided in a predetermined size with a steel blade, and then fired to produce an aggregate substrate having a plurality of central conductor assemblies. The aggregate substrate was divided along the slits to obtain individual central conductor assemblies.
  • the external dimensions of the obtained central conductor assembly 4 were 1.4 mm ⁇ 1.1 mm ⁇ 0.16 mm.
  • Each line of the first central conductor has a width of 0.16 mm and a thickness of 10 ⁇ m, and the pitch of the first to third lines (center-to-center distance) is 0.36 mm, and the third line 160 and the second central conductor
  • the distance from 150 was 15 ⁇ m.
  • the length of the first central conductor including the via hole was 0.94 mm.
  • the second central conductor 150 had a width of 0.12 mm, a thickness of 10 ⁇ m, and a length of 1.24 mm (including via holes).
  • the end of the second central conductor 150 was bent in parallel with the first central conductor so that the high-frequency current flowing therethrough was in the opposite direction to the current flowing through the first central conductor.
  • the length of the bent portion 151 (the distance between the center line of the second central conductor 150 and the center of the via hole of the bent portion 151) was 0.15 mm.
  • La-Co substitution type ferrite magnet (YBM-9BE made by Hitachi Metals, residual magnetic flux density Br: 430 to 450 mT, intrinsic coercive force iHc: 382 to 414 kA / m) was used.
  • the ceramic multilayer substrate 5 was made of a laminated body in which dielectric ceramic sheets having electrode patterns formed thereon were laminated and sintered integrally, and capacitance electrodes constituting capacitors Ci and Cf were formed inside.
  • the electrodes 501 to 503 connected to the terminal electrodes 200a to 200d of the central conductor assembly 4 are formed on the upper surface of the multilayer substrate, and the resin case 7 formed integrally with the metal lower case 2 is provided on the back surface. I / O terminals and ground terminals to connect with mounting terminals IN, OUT, and GND are provided.
  • the ceramic multilayer substrate 5 and the central conductor assembly 4 are arranged in order in the resin case 7, and are electrically connected, and further the permanent magnet 3 and the metal upper case 1 are arranged, and 2.0 mm A non-reciprocal circuit element of ⁇ 2.0 mm ⁇ 1.1 mm was obtained.
  • the operating center frequency of this nonreciprocal circuit device was 1.95 GHz.
  • Comparative Example 1 The nonreciprocal circuit device of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as Example 1 except that the bent portion 151 was not provided on the second central conductor 150 of the central conductor assembly.
  • FIGS. FIG. 16 shows the S11 impedance characteristic
  • FIG. 17 shows the S22 impedance characteristic
  • 18 shows insertion loss characteristics and V.S.W.R characteristics on the input (P1) side
  • FIG. 19 shows isolation and V.S.W.R characteristics on the output (P2) side.
  • the non-reciprocal circuit device of Example 1 was larger than that of Comparative Example 1. From the above results, it can be seen that the bent portion 151 of the second center conductor 150 in the center conductor assembly greatly affects the impedance characteristics, the insertion loss characteristics, and the isolation characteristics.
  • Example 2 The nonreciprocal circuit device of Example 2 has the same basic configuration and external dimensions as those of Example 1, but its center conductor assembly 4 had the appearance shown in FIG. 20 and the internal structure shown in FIG. A green sheet having a thickness of 50 ⁇ m was used for the layers S1 and S2, a green sheet having a thickness of 25 ⁇ m was used for the layer S3, and a green sheet having a thickness of 15 ⁇ m was used for the layer S4.
  • the second center conductor of the center conductor assembly 4 is a plurality (two) formed on the main surface side so as to function as a 1.5-turn coil.
  • the strip-shaped conductors 150a and 150b and the single strip-shaped conductor 150c formed on the back surface are connected by via holes. The ends of the strip conductors 150a and 150b were bent so as to be parallel to and opposite to the first central conductor.
  • This center conductor assembly had the same outer dimensions as in Example 1.
  • Each line of the first central conductor has a width of 0.12 mm and a thickness of 10 ⁇ m, and the pitch of the first to third lines (inter-center distance) is 0.28 mm, and the third line 160 and the second central conductor The distance from 150 was 15 ⁇ m.
  • the length of the first central conductor including the via hole was 1.04 mm.
  • Each of the strip conductors 150a and 150b of the second central conductor had a width of 0.12 mm, a thickness of 10 ⁇ m, and a length of 1.28 mm (including via holes).
  • the length of the bent portion 151 (between the center line of each second central conductor and the center of the via hole in the bent portion) was 0.12 mm.
  • Example 3 A nonreciprocal circuit device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the same central conductor assembly as in Example 2 except that the ends of the lines 150a and 150b of the second central conductor were not bent.
  • Example 4 As shown in FIG. 14, (a) the second center conductor 150 is formed by a single line having a width of 0.12 mm and a thickness of 10 ⁇ m, and (b) one end portion of the second center conductor 150 is disposed there. Bend so that the direction of the high-frequency current flowing through the first central conductor is opposite to the direction of the high-frequency current flowing through the first center conductor, and (c) the other end of the ground port is A central conductor assembly was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the bending was performed so as to be in the forward direction with respect to the direction of the high-frequency current flowing through the conductor, and (d) the length of each bent portion was 0.12 mm . Using this central conductor assembly, a non-reciprocal circuit device was produced. The capacitor formed in the ceramic multilayer substrate 5 had a higher capacity than that of Example 2.
  • Figures 22 to 24 show the S11 impedance characteristics and S22 impedance characteristics of Examples 2 to 4, respectively.
  • FIGS. 25 and 26 show insertion loss characteristics and input (P1) side return loss characteristics of Examples 2 to 4, respectively.
  • the nonreciprocal circuit device of Example 2 and Example 3 in which the second center conductor 150 is configured by a 1.5-turn coil is provided with a bent portion, but the second center conductor 150 is configured by a single line.
  • the insertion loss and return loss characteristics are better than those of 4 non-reciprocal circuit devices.
  • the nonreciprocal circuit device of Example 2 in which the second central conductor 150 is configured by a 1.5-turn coil and the bent portion 151 is provided showed the best insertion loss characteristic and return loss characteristic.

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Abstract

　第一の入出力ポートと第二の入出力ポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置され、第二の入出力ポートとアースポートとの間に第二のインダクタンス素子が配置された非可逆回路に使用される中心導体組立体であって、前記第一のインダクタンス素子を構成する第一の中心導体と前記第二のインダクタンス素子を構成する第二の中心導体が、磁性材基板に一体的に形成されており、前記第二の中心導体は、前記基板の主面側で磁性体層又は誘電体層を介して前記第一の中心導体と交差するとともに、その少なくとも一方の端部は、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して順方向又は逆方向となるように、屈曲している中心導体組立体。

Description

非可逆回路及び非可逆回路素子、並びにそれらに用いる中心導体組立体
　本発明は、携帯電話等のマイクロ波通信機器等に使用されるアイソレータと呼ばれる非可逆回路、非可逆回路素子及びその中心導体組立体に関する。
　アイソレータは順方向の信号を通過させるが逆方向の信号を遮断する機能を有し、通信機器内での逆流信号を除去するのに用いられる。例えば携帯電話では、筐体の金属部分からの放射を利用して見かけ上のアンテナ体積を増して放射効率を向上しているが、近接する人体の影響を強く受けてインピーダンスが変動し、出力信号の一部がアンテナで反射して逆流信号が生じることがある。このような逆流信号が直接パワーアンプに入力すると電力効率が低下したりノイズが発生したりするため、アンテナとパワーアンプとの間にアイソレータを配置している。このようなアイソレータは、ガーネット等の磁性体（マイクロ波フェライト）と、これに交差するように配置された複数本の中心導体と、磁性体内に回転共鳴磁界を生じさせるための直流磁界を加える永久磁石とを備えている。
　図2は特開2004-15430号に開示された2ポートアイソレータと呼ばれる非可逆回路素子の等価回路を示し、図28はその非可逆回路素子の構成を示す。この2ポートアイソレータは、第一の入出力ポートP1と、第二の入出力ポートP2と、両入出力ポートP1，P2の間に接続され、第一の並列共振回路を構成する第一のインダクタンス素子Lin及び第一のキャパシタンス素子Ciと、第一の並列共振回路と並列に接続された抵抗素子Rと、第二の入出力ポートP2とアースとの間に接続され、第二の並列共振回路を構成する第二のインダクタンス素子Lout及び第二のキャパシタンス素子Cfとを有する。2ポートアイソレータでは、第一の並列共振回路でアイソレーション（逆方向減衰）が最大となる周波数が設定され、第二の並列共振回路で挿入損失が最小となる周波数が設定される。
　第一のインダクタンス素子Lin及び第二のインダクタンス素子Loutは、永久磁石30により直流磁界が印加されるフェライト板の主面側で交差する帯状導体よりなる第一の中心導体Lin及び第二の中心導体Loutにより構成される。磁性体と第一及び第二の中心導体とを有する部品は中心導体組立体4と呼ばれる。
　この例では、第一のキャパシタンス素子Ci及び第二のキャパシタンス素子Cfはセラミック多層基板10内の電極パターンにより構成されている。セラミック多層基板10の主面には電極パッド15及び接続パッド17，18が設けられている。電極パッド15は、ビアホール電極及び側面電極を介して、セラミック多層基板10の側面に形成された第二の中心導体Loutの端子電極P2と接続している。接続パッド17は、ビアホール電極及び側面電極を介して、セラミック多層基板10の側面に形成された第一の中心導体Linの端子電極P1と接続している。接続パッド18は、ビアホール電極及び側面電極を介して、グランド電極GNDと接続している。第一のキャパシタンス素子Ci及び第二のキャパシタンス素子Cfとして、多層チップコンデンサや、誘電体基板の上下面に形成した単板コンデンサを使用する場合もある。永久磁石30、中心導体組立体4及びセラミック多層基板10は、磁性金属からなる上下のケース22、25に収容されている。
　携帯電話の小型化及び多機能化による部品点数の増加に伴い、アイソレータの小型化も強く求められている。現在では外形寸法が3.2 mm×3.2 mm×1.2 mm又は3.2 mm×2.5 mm×1.2 mmのアイソレータが広く採用されているが、さらに例えば2.0 mm×2.0 mm×1.1 mmのように小型のアイソレータも要求されるようになった。このような小型化に伴い、2ポートアイソレータを構成する中心導体組立体も小型化する必要がある。
　中心導体組立体として従来から様々の構成のもの、例えばフェライト板に銅箔を巻き付けた中心導体組立体や、図29に示すように中心導体となる電極パターンを印刷した複数枚の誘電体シートを積層し、一体的に焼成してなる積層体構造の中心導体組立体（特開平9-232818号に開示）等が提案されている。
　2.0 mm×2.0 mmの小型のアイソレータを得るためには、中心導体組立体の外形寸法を1.5 mm×1.2 mm程度まで小さくする必要がある。中心導体組立体の小型化に伴い磁性体の体積が減少するとともに、中心導体が短くなるので、中心導体のインダクタンスも小さくなる。このため、所望の周波数で共振させるにはキャパシタンス素子の容量を大きくしなければならないが、非可逆回路素子の小型化のために困難である。その結果、外部回路のインピーダンスに対して入出力インピーダンスがずれて不整合が生じ、挿入損失の劣化、通過帯域幅の縮小等の問題が起こるおそれがある。
　インピーダンスのずれに対応するために、非可逆回路の入出力ポートにインピーダンス整合回路を設けることも行われている。図27は第一の入出力ポートP1側に整合回路90を設けた例を示す。入力インピーダンスが誘導性を示す場合にはキャパシタンス素子Czを接続し、インピーダンスが容量性を示す場合にはインダクタンス素子を接続する。しかし、別途整合回路を設けると部品点数が増加し、非可逆回路素子の小型化が阻害されるという問題が生じる。
　従って本発明の目的は、部品点数を増大することなくインピーダンスを調整し、もって別途整合回路を設けることなくインピーダンスのずれをなくすことができる中心導体組立体を提供することである。
　本発明の別の目的は、かかる中心導体組立体を具備し、優れた挿入損失等の電気的特性を有する小型の非可逆回路及び非可逆回路素子を提供することである。
　本発明の第一の中心導体組立体は、第一の入出力ポートと第二の入出力ポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置され、第二の入出力ポートとアースポートとの間に第二のインダクタンス素子が配置された非可逆回路に使用されるもので、
　前記第一のインダクタンス素子を構成する第一の中心導体と前記第二のインダクタンス素子を構成する第二の中心導体が、磁性材基板に一体的に形成されており、
　前記第二の中心導体は、前記基板の主面側で磁性体層又は誘電体層を介して前記第一の中心導体と交差しており、
　前記第二の中心導体の少なくとも一方の端部は、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して順方向又は逆方向となるように、屈曲していることを特徴とする。
　第一の中心導体を流れる高周波電流に対してほぼ順方向又は逆方向に高周波電流が流れるように前記第二の中心導体の端部を屈曲させることにより、非可逆回路又は非可逆回路素子の入力インピーダンスについて、誘導性を強めたり容量性を強めたりすることができる。
　本発明の第二の中心導体組立体は、第一の入出力ポートと第二の入出力ポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置され、第二の入出力ポートとアースポートとの間に第二のインダクタンス素子が配置された非可逆回路に使用されるもので、
　前記第一のインダクタンス素子を構成する第一の中心導体と、前記第二のインダクタンス素子を構成する第二の中心導体は、磁性材基板に一体的に形成されており、
　前記第二の中心導体は、前記基板の主面側に形成された複数本の帯状導体と、裏面側に形成された少なくとも一本の帯状導体とを直列に接続してなる1.5ターン以上のコイル状であり、
　前記第二の中心導体の複数本の帯状導体は前記基板の主面側で磁性体層又は誘電体層を介して前記第一の中心導体と交差していることを特徴とする。
　第二の中心導体を、主面側の複数本の帯状導体と、裏面側の少なくとも一本の帯状導体を直列に接続してなる1.5ターン以上のコイル状にすると、インダクタンスを大きくすることができる。
　本発明の第三の中心導体組立体は、第一の入出力ポートと第二の入出力ポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置され、第二の入出力ポートとアースポートとの間に第二のインダクタンス素子が配置された非可逆回路に使用されるもので、
　前記第一のインダクタンス素子を構成する第一の中心導体と、前記第二のインダクタンス素子を構成する第二の中心導体が、磁性材基板に一体的に形成されており、
　前記第二の中心導体は、前記基板の主面側に形成された複数本の帯状導体と、裏面側に形成された少なくとも一本の帯状導体とを直列に接続してなる1.5ターン以上のコイル状であり、
　前記基板の主面側における前記複数本の帯状導体は磁性体層又は誘電体層を介して前記第一の中心導体と交差しており、
　前記基板の主面側における前記第二の中心導体の複数本の帯状導体の各々の少なくとも一方の端部は、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して順方向又は逆方向となるように、屈曲していることを特徴とする。
　第一～第三の中心導体組立体において、前記第一の中心導体の一部は前記基板の主面側に形成されており、他の部分は前記基板内に形成されているのが好ましい。
　前記第一のインダクタンス素子は前記第二のインダクタンス素子よりインダクタンスが小さいのが好ましい。前記第一の中心導体と前記第二の中心導体の端部はそれぞれビアホール又は基板側面に形成された電極により底面に形成された端子電極に導通しているのが好ましい。
　本発明の非可逆回路は、上記中心導体組立体と、前記中心導体組立体に直流磁界を印加する永久磁石と、前記第一のインダクタンス素子と第一の並列共振回路を構成する第一のキャパシタンス素子と、前記第二のインダクタンス素子と第二の並列共振回路を構成する第二のキャパシタンス素子とを備えたことを特徴とする。
　本発明の非可逆回路素子は、上記中心導体組立体と、前記中心導体組立体に直流磁界を印加する永久磁石と、前記第一のインダクタンス素子と第一の並列共振回路を構成する第一のキャパシタンス素子と、前記第二のインダクタンス素子と第二の並列共振回路を構成する第二のキャパシタンス素子とを備え、前記第一及び第二のキャパシタンス素子は多層基板に内蔵されており、前記中心導体組立体は前記多層基板の主面に実装されていることを特徴とする。
　第一の入出力ポートと第二の入出力ポートとの間に第一のインダクタンス素子及び第一のキャパシタンス素子を備えた第一の並列共振回路が配置され、第二の入出力ポートとアースポートとの間に第二のインダクタンス素子及び第二のキャパシタンス素子とを備えた第二の並列共振回路が配置された非可逆回路のインピーダンスを調整する本発明の第一の方法は、
　前記第一のインダクタンス素子を構成する第一の中心導体と前記第二のインダクタンス素子を構成する第二の中心導体とを磁性材基板に一体的に形成し、
　前記第二の中心導体を前記基板の主面側で磁性体層又は誘電体層を介して前記第一の中心導体と交差させ、
　前記第二の中心導体の少なくとも一方の端部を、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して順方向又は逆方向となるように屈曲し、もって前記第二の並列共振回路の共振周波数におけるインピーダンスを調整することを特徴とする。
　上記非可逆回路のインピーダンス調整方法において、(a) 前記第二の中心導体のアースポート側の端部を、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して順方向となるように屈曲するか、第二の入出力ポート側の端部を、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して逆方向となるように屈曲すると、共振周波数におけるインピーダンスをスミスチャートの等コンダクタンス曲線に沿って反時計方向に移動させることができ、(b) 前記第二の中心導体のアースポート側の端部を、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して逆方向となるように屈曲するか、第二の入出力ポート側の端部を、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して順方向となるように屈曲すると、共振周波数におけるインピーダンスをスミスチャートの等コンダクタンス曲線に沿って時計方向に移動させることができる。
　第一の入出力ポートと第二の入出力ポートとの間に第一のインダクタンス素子及び第一のキャパシタンス素子を備えた第一の並列共振回路が配置され、第二の入出力ポートとアースポートとの間に第二のインダクタンス素子及び第二のキャパシタンス素子とを備えた第二の並列共振回路が配置された非可逆回路のインピーダンスを調整する本発明の第二の方法は、
　前記第一のインダクタンス素子を構成する第一の中心導体と前記第二のインダクタンス素子を構成する第二の中心導体とを磁性材基板に一体的に形成し、
　前記第二の中心導体を、前記基板の主面側に形成された複数本の帯状導体と、裏面側に形成された少なくとも一本の帯状導体とを直列に接続してなる1.5ターン以上のコイル状とし、
　前記第二の中心導体の複数本の帯状導体を前記基板の主面側で磁性体層又は誘電体層を介して前記第一の中心導体と交差させ、もって前記第二の並列共振回路の共振周波数におけるインピーダンスを調整することを特徴とする。
　第二の中心導体の少なくとも一方の端部を、そこを流れる高周波電流が第一の中心導体を流れる高周波電流に対して順方向又は逆方向となるように屈曲した本発明の中心導体組立体を用いると、非可逆回路素子を小型化しても、別途整合回路を用いることなくインピーダンスのずれを小さくすることができ、優れた挿入損失等の電気的特性が得られる。また、第二の中心導体を、前記基板の主面側に形成された複数本の帯状導体と、裏面側に形成された少なくとも一本の帯状導体とを直列に接続してなる1.5ターン以上のコイル状とすることにより、インダクタンスを大きくすることができ、もって中心導体組立体の小型化に寄与する。
本発明の一実施形態による非可逆回路素子を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による非可逆回路素子の等価回路を示す図である。 本発明の一実施形態による中心導体組立体の外観を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による中心導体組立体の内部構造を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による非可逆回路素子における高周波電流の方向を示す模式図である。 中心導体組立体の一モデルを示す平面図である。 図6(a) の中心導体組立体モデルに対して高周波三次元電磁界シミュレーションにより求めたインピーダンス特性図である。 中心導体組立体の別のモデルを示す平面図である。 図7(a) の中心導体組立体モデルに対して高周波三次元電磁界シミュレーションにより求めたインピーダンス特性図である。 中心導体組立体のさらに別のモデルを示す平面図である。 図8(a) の中心導体組立体モデルに対して高周波三次元電磁界シミュレーションにより求めたインピーダンス特性図である。 中心導体組立体のさらに別のモデルを示す平面図である。 図9(a) の中心導体組立体モデルに対して高周波三次元電磁界シミュレーションにより求めたインピーダンス特性図である。 中心導体組立体のさらに別のモデルを示す平面図である。 図10(a) の中心導体組立体モデルに対して高周波三次元電磁界シミュレーションにより求めたインピーダンス特性図である。 本発明の別の実施形態による中心導体組立体を示す平面図である。 本発明のさらに別の実施形態による中心導体組立体を示す平面図である。 本発明のさらに別の実施形態による中心導体組立体を示す平面図である。 本発明のさらに別の実施形態による中心導体組立体の外観を示す斜視図である。 本発明のさらに別の実施形態による中心導体組立体の外観を示す斜視図である。 実施例1及び比較例1の非可逆回路素子のS11インピーダンス特性を示すスミスチャートである。 実施例1及び比較例1の非可逆回路素子のS22インピーダンス特性を示すスミスチャートである。 実施例1及び比較例1の非可逆回路素子の挿入損失特性と入力（P1）側V.S.W.R特性を示すグラフである。 実施例1及び比較例1の非可逆回路素子のアイソレーション特性と出力（P2）側V.S.W.R特性を示すグラフである。 本発明のさらに別の実施形態による中心導体組立体の外観を示す斜視図である。 本発明のさらに別の実施形態による中心導体組立体の内部構造を示す分解斜視図である。 実施例2の非可逆回路素子のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。 実施例3の非可逆回路素子のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。 実施例4の非可逆回路素子のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。 実施例2～4の非可逆回路素子の挿入損失特性を示すグラフである。 実施例2～4の非可逆回路素子のリターンロス特性を示すグラフである。 従来の非可逆回路素子の等価回路を示す図である。 従来の非可逆回路素子を示す分解斜視図である。 従来の中心導体組立体の内部構造を示す分解斜視図である。
　図1は本発明の一実施形態による非可逆回路素子の構造を示し、図2はその等価回路を示す。この非可逆回路素子は、中心導体組立体4と、中心導体組立体4を実装するセラミック多層基板（コンデンサ積層体）5と、セラミック多層基板5に搭載された抵抗体Rと、中心導体組立体4に直流磁界を印加する永久磁石3と、磁性ヨークを兼ねた上下の金属ケース1，2とを具備する。図3は中心導体組立体4の外観を示し、図4は中心導体組立体4の内部構造を示す。図5は、この非可逆回路素子の入力側（P1側）に電源をつなぎ、出力側（P2側）に整合負荷を繋いだ場合の高周波電流の流れの方向を示す。
　中心導体組立体4は、第一の線路165a、165b、第二の線路167a、167b及び第三の線路160a、160bからなる第一の中心導体と、一本の線路からなる第二の中心導体150とを備えている。中心導体組立体4は層S1～S3の順で積層され、層S2、S3に形成された各線路は帯状導体で形成されている。層S3上で、第一の線路165a、165b及び第二の線路167a、167bは第二の中心導体150の両側に対称に配置されている。層S2上に形成された第三の線路160a、160bは、層S3に設けられたビアホール（図中黒丸に示す）を介して、第一の線路165a、165bの一端及び第二の線路167a、167bの一端と接続している。その結果、第一の中心導体と第二の中心導体とは磁性体層を介して交差する。また層S3だけを誘電体で形成すると、第一の中心導体と第二の中心導体とは誘電体層を介して交差することになる。
　この例では、第一の中心導体は2本の並列線路165aと165b、167aと167b、及び160aと160bからなり、第二の中心導体は1本の線路150からなる。このような構成により、第一の中心導体により得られるインダクタンスを第二の中心導体により得られるインダクタンスより小さく、もってインピーダンスを調整し、優れた電気的特性が得られる。
　図示の例では、第一～第三の線路165aと165b、167aと167b、及び160aと160bはそれぞれ平行であり、かつ第二の中心導体150と直交しているが、限定的ではなく、本発明の効果が得られる範囲内で適宜変更可能である。
　第一の中心導体と第二の中心導体との交差角度θ（図３）が90°未満であると入力インピーダンスは容量性を示し、90°超であると入力インピーダンスは誘導性を示す。このようなインピーダンスの変化を加えることによりインピーダンスの調整しろを大きくできるが、交差角度を変える場合には印加磁界の調整も必要となり、非可逆回路として動作させるのに必要な磁界が得られない場合もある。そのため、交差角度の範囲は80°～110°とするのが好ましい。
　本発明の第一の特徴は、第二のインダクタンス素子Loutを構成する第二の中心導体150の少なくとも一方の端部を屈曲させた点にある。図5に示すように、電源からの電流は、第一のインダクタンス素子Linを構成する第一の中心導体を通り、第二のインダクタンス素子Loutを構成する第二の中心導体を流れる。この実施形態では、第二の中心導体はＬ字状に屈曲しており、屈曲した端部は、第一の中心導体と平行に、かつ第一の中心導体を流れる電流と順方向に延在している。
　中心導体の形成方法は限定的ではなく、例えば、磁性体層に導体ペーストを印刷する方法、ポリイミド等の可撓性耐熱絶縁シートの両面に導体層を形成した後エッチングする法等が挙げられる。
　中心導体組立体4に用いる磁性体は、永久磁石からの直流磁界に対して非可逆回路としての機能を果たすものであれば良い。好ましい磁性材として、イットリウム－鉄－ガーネット（YIG）等のようなガーネット構造を有するマイクロ波フェライトが挙げられるが、使用周波数によってはNi系フェライト等のスピネル構造を有するフェライトを用いることもできる。YIGの場合、Yの一部をGd，Ca，V等で置換しても良く、またFeの一部をAl，Ga等で置換しても良い。また第一及び第二の中心導体を印刷する場合、中心導体と同時焼成可能なように、YIGに所定量のBiを添加しても良い。
　中心導体組立体4に直流磁界を印加する永久磁石3は、上ケース1の内面に接着剤等により固定される。永久磁石3は、コスト及びマイクロ波フェライトとの温度特性の相性の観点から、フェライト磁石[例えば(Sr/Ba)O・nFe2O3]が好ましい。さらに(Sr/Ba)RO・n(FeM)2O3（RはYを含む希土類元素の少なくとも1種の元素で、Sr及び／又はBaの一部を置換し、MはCo、Mn、Ni及びZnからなる群から選ばれた少なくとも1種の元素で、Feの一部を置換している）により表される組成を有し、マグネトプランバイト型結晶構造を有し、R元素及び／又はM元素が化合物の状態で仮焼後の粉砕工程で添加されたフェライト磁石は、高い磁束密度を有し、非可逆回路素子の更なる小型化を可能にする。フェライト磁石の磁気特性としては、残留磁束密度Brが430 mT以上、特に440 mT以上であり、保持力iHcが340 kA/m以上であり、最大エネルギー積(BH)maxが35 kJ/m3以上であるのが好ましい。
　セラミック多層基板5はLTCC（Low-Temperature-Cofireable Ceramics）法により作製することができる。この方法では、低温焼成可能なセラミックスからなる誘電体シート上に、Ag，Cu等を主体とする導電ペーストを印刷して所望の導体パターンを形成し、得られた複数の導体パターン付き誘電体シートを積層し、焼成する。セラミック多層基板5に低温焼結可能なセラミックスを用いると、電極パターンに導電率の高い金属を使用することができ、もって電気抵抗による損失を抑えることができる。その上、高いQ値を有する誘電体材料を用いれば、極めて損失の小さい非可逆回路素子が得られる。
　第二の中心導体150の端部に形成する屈曲部151が非可逆回路素子に与える影響を、高周波三次元電磁界シミュレーションを用いて評価した結果をスミスチャート（図6～図10）に示す。中心導体組立体中のA～Cは、図2の等価回路における接続点A～Cに対応し、点線は接続状態を示し、矢印は電流iの方向を示す。
　図6(a) は第二の中心導体150に屈曲部を設けない従来のモデル（1.95 GHzで整合するように設計されている）を示し、図6(b) はそのS11及びS22のインピーダンス特性を示す。図7(a) は第二の中心導体150の接続点C（グランド）側の端部を、第一の中心導体と平行に、かつそこを流れる高周波電流が第一の中心導体を流れる電流に対して順方向となるように屈曲したモデルを示し、図7(b) はそのS11及びS22のインピーダンス特性を示す。図8(a) は第二の中心導体150の接続点C（グランド）側の端部を、第一の中心導体と平行に、かつそこを流れる高周波電流が第一の中心導体を流れる電流に対して逆方向となるように屈曲したモデルを示し、図8(b) はそのS11及びS22のインピーダンス特性を示す。図9(a) は第二の中心導体150の接続点B（第二の入出力ポートP2）側の端部を、第一の中心導体と平行に、かつそこを流れる高周波電流が第一の中心導体を流れる電流に対して逆方向となるように屈曲したモデルを示し、図9(b) はそのS11及びS22のインピーダンス特性を示す。図10(a) は第二の中心導体150の接続点B（第二の入出力ポートP2）側の端部を、第一の中心導体と平行に、かつそこを流れる高周波電流が第一の中心導体を流れる電流に対して順方向となるように屈曲したモデルを示し、図10(b) はそのS11及びS22のインピーダンス特性を示す。
　シミュレーションの結果、(a) 第一の中心導体を流れる高周波電流の方向に対し、第二の中心導体150のアースポート側端部を、そこを流れる高周波電流が第一の中心導体中の電流と逆方向となるように屈曲するか、第二の中心導体150の第二の入出力ポートP2側の端部を、そこを流れる高周波電流が第一の中心導体中の電流と逆方向となるように屈曲すると、共振周波数におけるインピーダンスをスミスチャートの等コンダクタンス曲線の反時計方向に移動させることができ、かつ(b) 第二の中心導体150のアースポート側の端部を、そこを流れる高周波電流が第一の中心導体中の電流に対して順方向となるように屈曲するか、第二の中心導体150の第二の入出力ポートP2側の端部を、そこを流れる高周波電流が第一の中心導体中の電流に対して順方向となるように屈曲すると、共振周波数におけるインピーダンスをスミスチャートの等コンダクタンス曲線の時計方向に移動させることができることが分かった。また、屈曲部151が長い程、インピーダンスの変化量は大きくなることも分った。これから明らかなように、第二の中心導体150のいずれの端部に屈曲部151を設けても、第一の中心導体を流れる電流に対して第二の中心導体150の屈曲部151を流れる電流が順方向であれば、インピーダンスは容量性が強まり、逆方向であればインピーダンスは誘導性が強まる。
　このような変化は、第二の中心導体150の屈曲部151を流れる電流により生じる磁界が、第一の中心導体による高周波磁界に作用し、中心導体組立体4中に発生する磁束分布を変化させることにより生じるものと推察される。
　これらの例では第二の中心導体150の端部が同じ幅のまま第一の中心導体と平行になるようにL字状に屈曲されているが、屈曲部151の幅及び第一の中心導体に対する角度を変化させても良い。図11に示す例では第二の中心導体150の屈曲部151は第一の中心導体に対して鈍角であり、図12に示す例では第二の中心導体150の屈曲部151はJ字状であり、図13に示す例では第二の中心導体150の屈曲部151は幅広である。これらの場合も、屈曲部151の電流方向が第一の中心導体における電流方向に対して順方向であればインピーダンスは容量性が強まり、逆方向であればインピーダンスは誘導性が強まる。
　また、第一の中心導体を中心導体組立体4の内部に形成した連続帯状電極により構成した場合や、第一の中心導体及び第二の中心導体150の両方を中心導体組立体4の内部に形成した場合も、同様の結果が得られる。
　なお、第一の中心導体と第二の中心導体の端部150との距離が厚さ方向に大きくなるにつれてインピーダンスの変化は小さくなる。例えば、第二の中心導体150の屈曲端部をセラミック多層基板5の裏面に形成すると、インピーダンスの変化は著しく小さくなる。
　屈曲部151は第二の中心導体150の両端に形成しても良い。第二の中心導体150の各端部が第一の中心導体を流れる電流に対して順方向となるように屈曲する場合、インピーダンスの変化は一端側のみを屈曲させる場合より大きくなるとともに、第二の中心導体150が長くなる分だけインダクタンスも大きくなる。また図14に示すように、第二の中心導体150の一端側を順方向となるように屈曲し、他端側を逆方向となるように屈曲すれば、インピーダンスの変化を抑えつつインダクタンスを大きくすることができる。また屈曲部151，151の長さを両端で異ならせれば、インダクタンスを大きくできるだけでなく、インピーダンスの調整を行うこともできる。
　本発明の第二の特徴は、第二の中心導体150が、基板の主面側に形成された複数本の帯状導体と、裏面側に形成された少なくとも一本の帯状導体とを直列に接続してなる1.5ターン以上のコイル状であり、第二の中心導体150の複数本の帯状導体が基板の主面側で磁性体層又は誘電体層を介して第一の中心導体と交差することである。この構成により、インダクタンスを大きくでき、中心導体組立体4をいっそう小型化できる。典型的には、第二の中心導体150の主面側の帯状導体が2本で、裏面側の帯状導体が1本であるが、限定的ではない。主面側及び裏面側の帯状導体を多くすることにより、コイルのターン数が増大し、インダクタンスは大きくなる。
実施例1
　この非可逆回路素子は図1に示す基本構成を有し、図4に示すように磁性材（マイクロ波フェライト）からなる矩形状基板（磁性体層）に第一及び第二の中心導体用線路を形成し、積層してなる中心導体組立体4（第二の中心導体150は主面上で第一の中心導体と電気的絶縁状態で交差する）と、内部にコンデンサCi及びCfが形成され、表面に電極パターン501～503が形成され、抵抗素子Rを実装したセラミック多層基板5と、セラミック多層基板5を収容する下ケース7と、マイクロ波フェライトに直流磁界を印加する永久磁石3と、永久磁石3を収容し、下ケース7と係合する上ケース1とを具備する。
　図2に示すように、この非可逆回路素子の等価回路は、第一のインダクタンス素子Linと、第二のインダクタンス素子Loutと、第一のインダクタンス素子Linと第一の並列共振回路を構成する第一のキャパシタンス素子Ciと、第二のインダクタンス素子Loutと第二の並列共振回路とを構成する第二のキャパシタンス素子Cfと、第一の入出力ポートP1と第二の入出力ポートP2の間に接続された抵抗素子Rとを具備する。
　中心導体組立体4の外観を図15に示す。この中心導体組立体4は、第二の中心導体150の端部の屈曲方向、端子電極200a（図4）の位置、及び端子電極200aと接続するビアホールの位置以外、図3に示す中心導体組立体と同じである。従って、第二の中心導体150の端部の屈曲方向は第一の中心導体を流れる高周波電流に対して逆方向である。
　中心導体組立体4は、中心導体用の帯状導体を形成した磁性体層を積層してなる構造を有する。中心導体組立体4の製造方法は以下の通りである。まず、Y2O3、Bi2O3、CaCO3、Fe2O3、In2O3、Al2O3及びV2O5からなるガーネットフェライト用原料をボールミルで湿式混合し、得られたスラリーを乾燥した後850℃で仮焼し、ボールミルで湿式粉砕し、多結晶磁性セラミック粉末を得た。磁性セラミック粉末の組成は、(Y1.45Bi0.85Ca0.7)(Fe3.95In0.3Al0.4V0.35)O12（原子比）であった。磁性セラミック粉末に有機バインダー（例えばポリビニルブチラール）、可塑剤（例えばブチルフタリルブチルグリコレート）、及び有機溶剤（例えばエタノール又はブタノール）をボールミルで混合し、粘度を調整した後、ドクターブレード法により磁性セラミック（ガーネットフェライト）粉末のグリーンシートを成形した。グリーンシートは、焼結後の厚さがそれぞれ15μm，25μm及び50μmの三種類とした。層S1には厚さ50μmのグリーンシートを2枚用い、層S2には厚さ25μmのグリーンシートを用い、層S3には厚さ15μmのグリーンシートを用いた。
　各グリーンシート上に、Ag、Cu等の導電性ペーストを所定のパターンに印刷して第一及び第二の中心導体用電極パターンを形成するとともに、スルーホールに導電性ペーストを充填してビアホールを形成した。電極パターンを形成したグリーンシートを積層して熱圧着し、所定のサイズに鋼刃によりスリットを設けた後、焼成して、複数の中心導体組立体を有する集合基板を作製した。集合基板をスリットに沿って分割し、個々の中心導体組立体を得た。
　得られた中心導体組立体4の外形寸法は1.4 mm×1.1 mm×0.16 mmであった。第一の中心導体の各線路は幅0.16 mm及び厚さ10μmであり、第一～第三の線路のピッチ（中心間距離）は0.36 mmであり、第三の線路160と第二の中心導体150との間隔は15μmであった。ビアホールを含む第一の中心導体の長さは0.94 mmであった。また第二の中心導体150は幅0.12 mm、厚さ10μm、及び長さ1.24 mm（ビアホールを含む）であった。第二の中心導体150の端部を第一の中心導体と平行に、かつそこを流れる高周波電流が第一の中心導体を流れる電流に対して逆方向となるように屈曲した。屈曲部151の長さ（第二の中心導体150の中心線と屈曲部151のビアホールの中心との間の距離）は0.15 mmであった。
　中心導体組立体4に直流磁界を印加する永久磁石3として、1.8 mm×1.5 mm×0.35 mmのLa-Co置換型フェライト磁石（日立金属株式会社製YBＭ-9BＥ、残留磁束密度Br：430～450 mT、固有保磁力iHc：382～414 kA/m）を用いた。
　セラミック多層基板5は、電極パターンを形成した誘電体セラミックシートを積層し、一体的に焼結した積層体からなり、内部にコンデンサCi，Cfを構成する容量電極を形成した。多層基板の上面に、中心導体組立体4の端子電極200a～200dと接続する電極501～503を形成し、裏面に、金属製下ケース2と一体的に成形された樹脂ケース7に設けられた実装端子IN，OUT，GNDと接続する入出力端子及びグランド端子を設けた。
　図1に示すように、樹脂ケース7内に順にセラミック多層基板5及び中心導体組立体4を配置して、電気的に接続し、さらに永久磁石3及び金属製上ケース1を配置し、2.0 mm×2.0 mm×1.1 mmの非可逆回路素子を得た。この非可逆回路素子の動作中心周波数は1.95 GHzであった。
比較例1
　比較例1の非可逆回路素子は、中心導体組立体の第二の中心導体150に屈曲部151を設けない以外、実施例1と同様に作製した。
　実施例1及び比較例1の非可逆回路素子の挿入損失及びアイソレーションの測定結果を図16～図19に示す。図16はS11インピーダンス特性を示し、図17はS22インピーダンス特性を示す。図18は挿入損失特性と入力（P1）側のV.S.W.R特性を示し、図19はアイソレーションと出力（P2）側のV.S.W.R特性を示す。比較例1の入出力インピーダンスは容量性が強く現れているが、実施例1では補正されていることが分かる。実施例1の非可逆回路素子は0.4 dBと小さな挿入損失を示したが、比較例1の非可逆回路素子は約0.55 dBと大きな挿入損失を示した。アイソレーションに関しては、実施例1の非可逆回路素子は比較例1のものと比べて大きかった。以上の結果から、中心導体組立体における第二の中心導体150の屈曲部151がインピーダンス特性、挿入損失特性及びアイソレーション特性に大きく影響を及ぼすことが分かる。
実施例2
　実施例2の非可逆回路素子は実施例1と同じ基本構成及び外形寸法を有するが、その中心導体組立体4は図20に示す外観及び図21に示す内部構造を有した。層S1及び層S2には厚さ50μmのグリーンシートを用い、層S3には厚さ25μmのグリーンシートを用い、層S4には厚さ15μmのグリーンシートを用いた。
　動作中心周波数が900 MHzと実施例1より低いため、中心導体組立体4の第二の中心導体は、1.5ターンのコイルとして機能するように、主面側に形成された複数本（2本）の帯状導体150a、150bと、裏面に形成された一本の帯状導体150cとをビアホールで接続することにより形成した。帯状導体150a，150bの端部は、第一の中心導体と平行にかつ逆方向となるように屈曲した。
　この中心導体組立体は、実施例1と同じ外形寸法を有した。第一の中心導体の各線路は幅0.12 mm及び厚さ10μmであり、第一～第三の線路のピッチ（中心間距離）は0.28 mmであり、第三の線路160と第二の中心導体150との間隔は15μmであった。ビアホールを含む第一の中心導体の長さは1.04 mmであった。第二の中心導体の各帯状導体150a，150bは、幅0.12 mm、厚さ10μm、及び長さ1.28 mm（ビアホールを含む）であった。屈曲部151の長さ（各第二の中心導体の中心線から屈曲部のビアホールの中心との間で）は0.12 mmであった。
実施例3
　第二の中心導体の線路150a，150bの端部を屈曲しない以外実施例2と同じ中心導体組立体を用いて、実施例1と同様にして非可逆回路素子を作製した。
実施例4
　図14に示すように、(a) 第二の中心導体150を幅0.12 mm及び厚さ10μmの一本の線路により形成し、(b) 第二の中心導体150の一方の端部を、そこを流れる高周波電流が第一の中心導体を流れる高周波電流の方向に対して逆方向となるように屈曲し、(c) アースポート側の他端部を、そこを流れる高周波電流が第一の中心導体を流れる高周波電流の方向に対して順方向となるように屈曲し、かつ(d) 各屈曲部の長さを0.12 mmとした以外実施例1と同様にして、中心導体組立体を作製した。この中心導体組立体を用いて、非可逆回路素子を作製した。セラミック多層基板5内に形成したコンデンサは実施例2のものより高容量とした。
　図22～24はそれぞれ実施例2～4のS11インピーダンス特性及びS22インピーダンス特性を示す。図25及び図26はそれぞれ実施例2～4の挿入損失特性及び入力（P1）側のリターンロス特性を示す。第二の中心導体150を1.5ターンのコイルで構成した実施例2及び実施例3の非可逆回路素子は、屈曲部を設けたが第二の中心導体150を一本の線路で構成した実施例4の非可逆回路素子より良好な挿入損失特性及びリターンロス特性を示した。中でも、第二の中心導体150を1.5ターンのコイルで構成するとともに、屈曲部151を設けた実施例2の非可逆回路素子は、最良の挿入損失特性及びリターンロス特性を示した。

Claims (15)

  1. 第一の入出力ポートと第二の入出力ポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置され、第二の入出力ポートとアースポートとの間に第二のインダクタンス素子が配置された非可逆回路に使用される中心導体組立体であって、
    　前記第一のインダクタンス素子を構成する第一の中心導体と、前記第二のインダクタンス素子を構成する第二の中心導体が、磁性材基板に一体的に形成されており、
    　前記第二の中心導体は、前記基板の主面側で磁性体層又は誘電体層を介して前記第一の中心導体と交差しており、
    　前記第二の中心導体の少なくとも一方の端部は、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して順方向又は逆方向となるように、屈曲していることを特徴とする中心導体組立体。
  2. 請求項1に記載の中心導体組立体において、前記第一の中心導体の一部及び前記第二の中心導体は前記基板の主面側に形成されており、前記第一の中心導体の他の部分は前記基板内に形成されていることを特徴とする中心導体組立体。
  3. 請求項1又は2に記載の中心導体組立体において、前記第一のインダクタンス素子は前記第二のインダクタンス素子よりインダクタンスが小さいことを特徴とする中心導体組立体。
  4. 請求項1～3のいずれかに記載の中心導体組立体において、前記第一の中心導体と前記第二の中心導体の端部はそれぞれビアホール又は基板側面に形成された電極により底面に形成された端子電極に導通していることを特徴とする中心導体組立体。
  5. 第一の入出力ポートと第二の入出力ポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置され、第二の入出力ポートとアースポートとの間に第二のインダクタンス素子が配置された非可逆回路に使用される中心導体組立体であって、
    　前記第一のインダクタンス素子を構成する第一の中心導体と、前記第二のインダクタンス素子を構成する第二の中心導体は、磁性材基板に一体的に形成されており、
    　前記第二の中心導体は、前記基板の主面側に形成された複数本の帯状導体と、裏面側に形成された少なくとも一本の帯状導体とを直列に接続してなる1.5ターン以上のコイル状であり、
    　前記第二の中心導体の複数本の帯状導体は前記基板の主面側で磁性体層又は誘電体層を介して前記第一の中心導体と交差していることを特徴とする中心導体組立体。
  6. 請求項5に記載の中心導体組立体において、前記第一の中心導体の一部は前記基板の主面側に形成されており、他の部分は前記基板内に形成されていることを特徴とする中心導体組立体。
  7. 請求項5又は6に記載の中心導体組立体において、前記第一のインダクタンス素子は前記第二のインダクタンス素子よりインダクタンスが小さいことを特徴とする中心導体組立体。
  8. 請求項5～7のいずれかに記載の中心導体組立体において、前記第一の中心導体と前記第二の中心導体の端部はそれぞれビアホール又は基板側面に形成された電極により底面に形成された端子電極に導通していることを特徴とする中心導体組立体。
  9. 第一の入出力ポートと第二の入出力ポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置され、第二の入出力ポートとアースポートとの間に第二のインダクタンス素子が配置された非可逆回路に使用される中心導体組立体であって、
    　前記第一のインダクタンス素子を構成する第一の中心導体と、前記第二のインダクタンス素子を構成する第二の中心導体が、磁性材基板に一体的に形成されており、
    　前記第二の中心導体は、前記基板の主面側に形成された複数本の帯状導体と、裏面側に形成された少なくとも一本の帯状導体とを直列に接続してなる1.5ターン以上のコイル状であり、
    　前記基板の主面側における前記複数本の帯状導体は磁性体層又は誘電体層を介して前記第一の中心導体と交差しており、
    　前記基板の主面側における前記第二の中心導体の複数本の帯状導体の各々の少なくとも一方の端部は、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して順方向又は逆方向となるように、屈曲していることを特徴とする中心導体組立体。
  10. 請求項1～9のいずれかに記載の中心導体組立体を具備する非可逆回路であって、前記中心導体組立体に直流磁界を印加する永久磁石と、前記第一のインダクタンス素子と第一の並列共振回路を構成する第一のキャパシタンス素子と、前記第二のインダクタンス素子と第二の並列共振回路を構成する第二のキャパシタンス素子とを備えたことを特徴とする非可逆回路。
  11. 請求項1～9のいずれかに記載の中心導体組立体を具備する非可逆回路素子であって、前記中心導体組立体に直流磁界を印加する永久磁石と、前記第一のインダクタンス素子と第一の並列共振回路を構成する第一のキャパシタンス素子と、前記第二のインダクタンス素子と第二の並列共振回路を構成する第二のキャパシタンス素子とを備え、前記第一及び第二のキャパシタンス素子は多層基板に内蔵されており、前記中心導体組立体は前記多層基板の主面に実装されていることを特徴とする非可逆回路素子。
  12. 第一の入出力ポートと第二の入出力ポートとの間に第一のインダクタンス素子及び第一のキャパシタンス素子を備えた第一の並列共振回路が配置され、第二の入出力ポートとアースポートとの間に第二のインダクタンス素子及び第二のキャパシタンス素子とを備えた第二の並列共振回路が配置された非可逆回路のインピーダンスを調整する方法であって、
    　前記第一のインダクタンス素子を構成する第一の中心導体と前記第二のインダクタンス素子を構成する第二の中心導体とを磁性材基板に一体的に形成し、
    　前記第二の中心導体を前記基板の主面側で磁性体層又は誘電体層を介して前記第一の中心導体と交差させ、
    　前記第二の中心導体の少なくとも一方の端部を、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して順方向又は逆方向となるように屈曲し、もって前記第二の並列共振回路の共振周波数におけるインピーダンスを調整することを特徴とする方法。
  13. 請求項12に記載の非可逆回路のインピーダンス調整方法において、前記第二の中心導体のアースポート側の端部を、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して順方向となるように屈曲するか、第二の入出力ポート側の端部を、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して逆方向となるように屈曲し、もって共振周波数におけるインピーダンスをスミスチャートの等コンダクタンス曲線に沿って反時計方向に移動させることを特徴とする方法。
  14. 請求項12に記載の非可逆回路のインピーダンス調整方法において、前記第二の中心導体のアースポート側の端部を、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して逆方向となるように屈曲するか、第二の入出力ポート側の端部を、そこを流れる高周波電流が前記第一の中心導体を流れる高周波電流に対して順方向となるように屈曲し、もって共振周波数におけるインピーダンスをスミスチャートの等コンダクタンス曲線に沿って時計方向に移動させることを特徴とする方法。
  15. 第一の入出力ポートと第二の入出力ポートとの間に第一のインダクタンス素子及び第一のキャパシタンス素子を備えた第一の並列共振回路が配置され、第二の入出力ポートとアースポートとの間に第二のインダクタンス素子及び第二のキャパシタンス素子とを備えた第二の並列共振回路が配置された非可逆回路のインピーダンスを調整する方法であって、
    　前記第一のインダクタンス素子を構成する第一の中心導体と前記第二のインダクタンス素子を構成する第二の中心導体とを磁性材基板に一体的に形成し、
    　前記第二の中心導体を、前記基板の主面側に形成された複数本の帯状導体と、裏面側に形成された少なくとも一本の帯状導体とを直列に接続してなる1.5ターン以上のコイル状とし、
    　前記第二の中心導体の複数本の帯状導体を前記基板の主面側で磁性体層又は誘電体層を介して前記第一の中心導体と交差させ、もって前記第二の並列共振回路の共振周波数におけるインピーダンスを調整することを特徴とする方法。
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