WO2018037654A1 - 非可逆回路素子、フロントエンド回路および通信装置 - Google Patents

非可逆回路素子、フロントエンド回路および通信装置 Download PDF

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WO2018037654A1
WO2018037654A1 PCT/JP2017/020138 JP2017020138W WO2018037654A1 WO 2018037654 A1 WO2018037654 A1 WO 2018037654A1 JP 2017020138 W JP2017020138 W JP 2017020138W WO 2018037654 A1 WO2018037654 A1 WO 2018037654A1
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yoke
ferrite
permanent magnet
pair
side surfaces
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PCT/JP2017/020138
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English (en)
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Inventor
聖吾 日野
Original Assignee
株式会社村田製作所
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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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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 nonreciprocal circuit element, a front-end circuit including the nonreciprocal circuit element, and a communication device.
  • Non-reciprocal circuit elements such as isolators and circulators have a characteristic of allowing signals to pass only in a predetermined specific direction and not substantially passing in the reverse direction.
  • an irreversible circuit element a configuration using the irreversibility of ferrite is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the nonreciprocal circuit element described in Patent Document 1 is arranged so as to sandwich a ferrite element and a center conductor, a pair of magnets arranged outside the side surface of the ferrite, and the ferrite and the pair of magnets from above and below. And two yokes.
  • a through hole is provided in one yoke to make the magnetic flux reaching the ferrite uniform, thereby improving the electrical characteristics of the nonreciprocal circuit element.
  • an object of the present invention is to provide a non-reciprocal circuit element that can increase the magnetic flux density of a ferrite element.
  • a nonreciprocal circuit device is provided between a first yoke, a second yoke facing the first yoke, and the first yoke and the second yoke.
  • a permanent magnet and a ferrite element and a ferrite including a central conductor and provided between the first yoke and the second yoke, and the first yoke, the second yoke, the permanent magnet and the ferrite are stacked.
  • the ferrite is thinner than the permanent magnet, and the permanent magnet is arranged outside the side surface of the ferrite.
  • the distance between the pair of side surfaces in a region having a pair of side surfaces facing each other and interposing the ferrite is D1
  • the distance between the pair of side surfaces in the region where the ferrite is not interposed is D2.
  • the nonreciprocal circuit element has a portion in which the distance between the pair of side surfaces of the permanent magnet in the region where the ferrite is not interposed is smaller than the distance between the pair of side surfaces of the permanent magnet in the region where the ferrite is interposed. Therefore, the distance between the ferrite element and the permanent magnet can be reduced accordingly. Therefore, the magnetic resistance in the region where no ferrite is interposed can be reduced, and the magnetic flux density of the ferrite element can be increased.
  • the ferrite may be disposed at a distance from the second yoke, and the region where no ferrite is interposed may be located on the second yoke side with respect to the ferrite.
  • the region where the ferrite is not interposed that is, the region having a portion where the distance between the pair of side surfaces of the permanent magnet is small is located on the second yoke side, thereby reducing the magnetic resistance on the second yoke side.
  • the magnetic flux density of the ferrite element can be increased.
  • the distance between the pair of side surfaces may be reduced from the first yoke side toward the second yoke side.
  • the distance between the pair of side surfaces of the permanent magnet is reduced from the first yoke side toward the second yoke side, so that the magnetic resistance on the second yoke side is reduced, and the magnetic flux of the ferrite element is reduced.
  • the density can be increased.
  • the permanent magnet has an inward projecting portion in which the distance between the pair of side surfaces is minimized in a region where the ferrite is not interposed, and the distance between the pair of side surfaces is directed from the first yoke side toward the inward projecting portion. It may become smaller as it goes to the inwardly projecting portion from the second yoke side.
  • the distance between the pair of side surfaces of the permanent magnet is reduced toward the inward protruding portion, thereby reducing the magnetic resistance in the inward protruding portion in the region where no ferrite is interposed, Magnetic flux density can be increased.
  • the permanent magnet is in contact with the second yoke and cuts the first yoke, the second yoke, the permanent magnet and the ferrite along the direction in which the first yoke, the second yoke, the permanent magnet and the ferrite are stacked.
  • D3 ⁇ D1 when the distance between the pair of side surfaces at the contact point between the permanent magnet and the second yoke is D3, D3 ⁇ D1 may be satisfied.
  • the magnetic path from the contact to the ferrite via the second yoke Can be shortened. Therefore, the magnetic flux in the magnetic path is not easily weakened, and the electrical characteristics of the nonreciprocal circuit element can be improved.
  • the second yoke may have a convex portion arranged on the upper side of the ferrite and protruding toward the ferrite side.
  • the second yoke since the second yoke has the convex portion protruding toward the ferrite side, the distance between the second yoke and the ferrite is reduced, and the magnetic resistance can be reduced. Thereby, the magnetic flux density of a ferrite element can be enlarged.
  • the permanent magnet may have an opening that penetrates the one main surface and the other main surface that are the outer edges of the magnetic pole, and the side surface may be an inner surface of the opening.
  • the magnetic resistance in the opening of the permanent magnet can be reduced, and the magnetic flux density of the ferrite element can be increased.
  • the ferrite may have three central conductors
  • the first yoke may have three input / output terminals connected to the three central conductors.
  • a front end circuit includes the non-reciprocal circuit device, a transmission-side circuit connected to one of three input / output terminals, and three One of the input / output terminals, the receiving side circuit connected to an input / output terminal different from the input / output terminal connected to the transmission side circuit, and one of the three input / output terminals, And an antenna terminal connected to a different input / output terminal from each input / output terminal connected to the transmission side circuit and the reception side circuit.
  • a communication device includes a signal processing circuit that processes a high-frequency signal and the front end circuit.
  • the communication quality can be improved by providing the nonreciprocal circuit element having a large magnetic flux density of the ferrite element.
  • the nonreciprocal circuit element, the front end circuit, and the communication device of the present invention can increase the magnetic flux density of the ferrite element.
  • FIG. 1A is an equivalent circuit of the non-reciprocal circuit device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1B is a perspective view of the non-reciprocal circuit device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1B is a perspective view of the non-reciprocal circuit device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the nonreciprocal circuit device according to the first embodiment.
  • 3 is a cross-sectional view of the non-reciprocal circuit device taken along line III-III shown in FIG. 1B.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the non-reciprocal circuit device according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the non-reciprocal circuit device according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a non-reciprocal circuit device according to a modification of the third embodiment.
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing a communication apparatus according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is an
  • Non-reciprocal circuit elements shown in the following embodiments are surface-mount elements, and are mounted on, for example, mobile phone base stations.
  • the nonreciprocal circuit element passes a transmission signal from the transmission side circuit to the antenna and passes a reception signal received by the antenna to the reception circuit. That is, the non-reciprocal circuit element has a characteristic that allows a signal to pass only in a predetermined specific direction and does not substantially pass the reverse direction.
  • FIG. 1A is an equivalent circuit of the nonreciprocal circuit device 1 according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 1B is a perspective view of the non-reciprocal circuit device 1.
  • the nonreciprocal circuit device 1 is a lumped constant type three-port circulator having the equivalent circuit shown in FIG. 1A. That is, the first center conductor 121 (L1), the second center conductor 122 (L2), and the third center conductor 123 (L3) are attached to the rectangular microwave ferrite element 41 to which the DC magnetic field B is applied by the permanent magnet 30. Each of the first central conductors 121 is arranged in an insulated state so as to intersect at a predetermined angle. One end of the first central conductor 121 is the first port P101, one end of the second central conductor 122 is the second port P102, and one end of the third central conductor 123 is the third. Port P103 is set.
  • each of the central conductors 121, 122, 123 is connected to GND (ground).
  • Capacitance elements C1, C2, and C3 are connected in parallel to the central conductors 121, 122, and 123, respectively.
  • a capacitive element Cs1 is connected between the first port P101 and the transmission terminal TX
  • a capacitive element Cs2 is connected between the second port P102 and the reception terminal RX
  • the third port P103 and the antenna terminal are connected.
  • a capacitive element Cs3 is connected to the ANT.
  • the capacitive elements C1, C2, and C3 are for adjusting the resonance frequency
  • the capacitive elements Cs1, Cs2, and Cs3 are for matching impedances.
  • the nonreciprocal circuit device 1 having the above equivalent circuit includes a ferrite element 40 (magnetic field) having a ferrite element 41 and a central conductor 42 (corresponding to the central conductors 121, 122, and 123) as shown in FIG. 1B.
  • the rotor ), the substantially permanent magnet 30 surrounding the side surface of the ferrite 40, the first yoke 10 disposed on the mounting surface side of the ferrite 40, and the second yoke 20 disposed on the top surface side. It is configured.
  • one end (port P101) of the first center conductor 121 is an external connection electrode 141
  • the other end is an external connection electrode 142
  • one end (port P102) of the second center conductor 122 is The external connection electrode 143
  • the other end is the external connection electrode 144
  • one end (port P103) of the third central conductor 123 is the external connection electrode 145
  • the other end is the external connection electrode 146.
  • the nonreciprocal circuit device 1 When the nonreciprocal circuit device 1 is incorporated in a transmission / reception circuit unit (front end circuit) such as a mobile phone, the first port P101 (electrode 141) is connected to the transmission side (TX) and the second port P102 (electrode 143) is connected to the receiving side (RX), and the third port P103 (electrode 145) is connected to the antenna side (ANT).
  • TX transmission side
  • RX receiving side
  • ANT antenna side
  • the operation of the nonreciprocal circuit element 1 (3-port circulator) in the front-end circuit is as follows. That is, the high frequency signal input from the first port P101 (transmission circuit) is output from the third port P103 (ANT), and the high frequency signal input from the third port P103 (ANT) is the second port P102 (reception circuit). ). The high frequency signal of the second port P102 is not attenuated by the front end circuit and transmitted to the first port P101.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the non-reciprocal circuit device 1.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of the nonreciprocal circuit device 1 shown in FIG. 1B.
  • the nonreciprocal circuit device 1 includes a first yoke 10, a second yoke 20 facing the first yoke 10, and a permanent magnet 30 and a ferrite 40 provided between the first yoke 10 and the second yoke 20. I have. That is, the nonreciprocal circuit device 1 has a laminated structure including the first yoke 10, the second yoke 20, the permanent magnet 30 and the ferrite 40.
  • the first yoke 10 is a flat terminal yoke, and includes three input / output terminals 11 and a ground terminal 12 that is disposed close to the input / output terminals 11 with a space therebetween.
  • the input / output terminal 11 is a part for inputting and outputting a high-frequency signal
  • the ground terminal 12 is a part grounded to a reference potential.
  • An insulating part 13 is provided between the input / output terminal 11 and the ground terminal 12.
  • the material of the input / output terminal 11 and the ground terminal 12 for example, iron (Fe) is used. In order to improve electrical characteristics, for example, silver plating may be applied to the exposed surfaces of the input / output terminal 11 and the ground terminal 12.
  • a material of the insulating part 13 for example, an epoxy resin is used.
  • the first yoke 10 is formed, for example, by integrally molding the insulating portion 13, the input / output terminal 11, and the ground terminal 12, and then slicing.
  • the second yoke 20 is a flat yoke and, together with the first yoke 10, applies a magnetic shunting action to the magnetic field formed by the permanent magnet 30.
  • iron is used as the material of the second yoke 20.
  • silver plating may be applied to the surface of the second yoke 20.
  • the ferrite 40 has a flat ferrite element 41 and a central conductor 42 provided on the ferrite element 41.
  • the ferrite 40 is thinner than the permanent magnet 30, is in contact with the first yoke 10, and is disposed at a distance from the second yoke 20.
  • the ferrite 40 is applied with a DC magnetic field from the permanent magnet 30.
  • the ferrite element 41 is a member having magnetism.
  • the ferrite element 41 may be formed of a material mainly composed of zinc, nickel, copper, manganese, cobalt, magnesium, lithium, for example.
  • the ferrite element 41 may be formed of a material containing iron oxide as a main component and containing at least one of zinc, nickel, and copper.
  • Each of the center conductors 42 is a so-called internal conductor (also referred to as a center electrode) of the nonreciprocal circuit element 1 and can be formed on the ferrite element 41 as a thin film conductor, a thick film conductor, or a conductor foil.
  • a metal or alloy mainly containing silver is used as the material of the central conductor 42.
  • the three central conductors 42 are drawn out to the first yoke 10 side, and are connected to the three input / output terminals 11 and the ground terminal 12 using a conductive bonding material such as solder.
  • the permanent magnet 30 is annular, and one main surface 30a, which is the outer edge of one magnetic pole (N pole), is joined to the first yoke 10 via an adhesive, and the other is the outer edge of the other magnetic pole (S pole).
  • the main surface 30b is joined to the second yoke 20 via an adhesive.
  • the N pole and the S pole may be reversed.
  • the permanent magnet 30 has an opening 35 penetrating the one main surface 30a and the other main surface 30b which are the outer edges of the magnetic poles. Opening 35 has a stepped shape, and includes a large opening located on the other main surface 30b side and a small opening located on the one main surface 30a side. The height dimension of the large opening is larger than the thickness dimension of the ferrite 40, and the ferrite 40 is accommodated in the large opening.
  • a surface of the ferrite 40 on which the central conductor 42 is formed is a first main surface, a surface opposite to the first main surface is a second main surface, and the first main surface and the second main surface are combined.
  • the permanent magnets 30 are arranged around the side surfaces of the ferrite 40.
  • the permanent magnet 30 has a pair of side surfaces 31 that are disposed outside the side surfaces of the ferrite 40 and face each other.
  • the side surface 31 is an inner surface of the opening 35, and includes a pair of side surfaces 31a formed on the other main surface 30b side and a pair of side surfaces 31b formed on the one main surface 30a side.
  • the distance between the pair of side surfaces 31b is smaller than the distance between the pair of side surfaces 31a.
  • the ferrite 40 is disposed between the pair of side surfaces 31a.
  • the nonreciprocal circuit device 1 includes a first yoke 10, a second yoke 20, a permanent magnet 30 along the direction in which the first yoke 10, the second yoke 20, the permanent magnet 30 and the ferrite 40 are stacked.
  • the opening 35 of the permanent magnet 30 has a region A1 where the ferrite 40 is interposed and a region A2 where the ferrite 40 is not interposed.
  • the region A1 in which the ferrite 40 is interposed is a region including the ferrite 40 in the height direction of the opening 35, and the region A2 in which the ferrite 40 is not interposed is a region located on the second yoke 20 side with respect to the ferrite 40.
  • the permanent magnet 30 has D2 ⁇ It has a part which becomes D1.
  • the predetermined cross section is a cross section when the nonreciprocal circuit element 1 is cut along a plane along the stacking direction of the first yoke 10, the second yoke 20, and the permanent magnet 30.
  • the distance D2 between the pair of side surfaces 31 in the region A2 has a portion that is smaller than the distance D1 between the pair of side surfaces 31 in the region A1, only that much.
  • the distance between the ferrite element 41 and the permanent magnet 30 can be reduced. Therefore, the magnetic resistance in the region A2 can be reduced, and the magnetic flux density of the ferrite element 41 can be increased.
  • the distance D2 in the region A2 has a portion that is smaller than the distance D1 in the region A1
  • the volume of the permanent magnet 30 can be increased compared to other permanent magnets having the same outer dimensions, The magnetic flux density of the ferrite element 41 can be increased.
  • the first yoke 10, the second yoke 20 and the permanent magnet 30 are cut along the direction in which the first yoke 10, the permanent magnet 30 and the second yoke 20 are stacked.
  • the distance between the pair of side surfaces 31 at the contact point 32 between the permanent magnet 30 and the second yoke 20 is D3, the relationship is D3 ⁇ D1.
  • the contact 32 is directed to the ferrite element 41 through the second yoke 20.
  • the length of the magnetic path can be shortened. Therefore, the magnetic flux in the magnetic path is not easily weakened, and the electrical characteristics of the nonreciprocal circuit element 1 can be improved.
  • the manufacturing method of the nonreciprocal circuit device 1 includes a first step of bonding the ferrite 40 to the first yoke 10 and a second step of bonding the permanent magnet 30 to the first yoke 10 after the first step. And a step of joining the second yoke 20 to the permanent magnet 30.
  • the ferrite 40 is joined to the surface of the first yoke 10 using a solder material or the like (first step). At that time, the three input / output terminals 11 of the first yoke 10 and the three central conductors 42 of the ferrite 40 are electrically connected to the ground terminal 12 of the first yoke 10 and the three central conductors 42 of the ferrite 40.
  • the permanent magnet 30 is joined to the surface of the first yoke 10 using an adhesive or the like (second step).
  • the mounting is performed so that the ferrite 40 is positioned in the opening 35 of the permanent magnet 30.
  • the permanent magnet 30 is mounted so that the other main surface 30 b faces the first yoke 10 and the ferrite 40 is accommodated in the large opening of the opening 35.
  • the opening 35 is formed in advance by die pressing, sand blasting, laser processing, or the like.
  • the second yoke 20 is joined to the one main surface 30a of the permanent magnet 30 using an adhesive or the like.
  • the nonreciprocal circuit device 1 according to the present embodiment is formed.
  • the permanent magnet 30 is mounted after the ferrite 40 is joined to the first yoke 10, so that mounting defects can be reduced. Specifically, when mounting the permanent magnet 30, the other main surface 30 b side having a large opening is mounted toward the ferrite 40, so that the permanent magnet 30 and the ferrite 40 are difficult to contact with each other, resulting in mounting failure. Can be suppressed.
  • the nonreciprocal circuit device 1 is provided between the first yoke 10, the second yoke 20 facing the first yoke 10, and the first yoke 10 and the second yoke 20.
  • a permanent magnet 30 and a ferrite 40 including a ferrite element 41 and a central conductor 42 and provided between the first yoke 10 and the second yoke 20 are provided.
  • the permanent magnet 30 and the ferrite 40 are cut in a cross-sectional view along the direction in which the first yoke 10, the second yoke 20, the permanent magnet 30 and the ferrite 40 are stacked.
  • the ferrite 40 is thinner than the permanent magnet 30.
  • the permanent magnet 30 is disposed outside the side surface of the ferrite 40 and has a pair of side surfaces 31 facing each other. Further, when the distance between the pair of side surfaces 31 in the region A1 where the ferrite 40 is interposed is D1, and the distance between the pair of side surfaces 31 in the region A2 where the ferrite 40 is not interposed is D2, the permanent magnet 30 has D2 ⁇ It has a part which becomes D1.
  • the distance D2 between the pair of side surfaces 31 in the region A2 has a portion that is smaller than the distance D1 between the pair of side surfaces 31 in the region A1, only that much.
  • the distance between the ferrite element 41 and the permanent magnet 30 can be reduced. Therefore, the magnetic resistance in the region A2 can be reduced, and the magnetic flux density of the ferrite element 41 can be increased.
  • the distance D2 in the region A2 has a portion that is smaller than the distance D1 in the region A1
  • the volume of the permanent magnet 30 can be increased compared to other permanent magnets having the same outer dimensions, The magnetic flux density of the ferrite element 41 can be increased.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the nonreciprocal circuit device 1A according to the second exemplary embodiment.
  • the opening 35 of the permanent magnet 30 has a tapered shape.
  • the permanent magnet 30 of the non-reciprocal circuit element 1A is annular and has an opening 35 that penetrates one main surface 30a and the other main surface 30b. Opening 35 is tapered, and has a large opening located on the other main surface 30b side and a small opening located on the one main surface 30a side. A ferrite 40 is accommodated in the opening 35. That is, as shown in the sectional view of FIG. 4, the permanent magnet 30 has a pair of side surfaces 31 that are disposed outside the side surfaces of the ferrite 40 and face each other. The distance between the pair of side surfaces 31 decreases from the first yoke 10 side toward the second yoke 20 side.
  • 1 A of nonreciprocal circuit elements of this Embodiment are the 1st yoke 10, the 2nd yoke 20, the permanent magnet 30, and the 1st yoke 10, the 2nd yoke 20, and the permanent magnet along the direction where the ferrite 40 is stacked.
  • the opening 35 of the permanent magnet 30 has a region A1 where the ferrite 40 is interposed and a region A2 where the ferrite 40 is not interposed.
  • the permanent magnet 30 When the distance between the pair of side surfaces 31 in the region A1 where the ferrite 40 is interposed is D1, and the distance between the pair of side surfaces 31 in the region A2 where the ferrite 40 is not interposed is D2, the permanent magnet 30 has D2 ⁇ It has a part which becomes D1.
  • the distance D2 between the pair of side surfaces 31 in the region A2 has a portion that is smaller than the distance D1 between the pair of side surfaces 31 in the region A1, only that much.
  • the distance between the ferrite element 41 and the permanent magnet 30 can be reduced. Therefore, the magnetic resistance in the region A2 can be reduced, and the magnetic flux density of the ferrite element 41 can be increased.
  • the distance D2 in the region A2 has a portion that is smaller than the distance D1 in the region A1
  • the volume of the permanent magnet 30 can be increased compared to other permanent magnets having the same outer dimensions, The magnetic flux density of the ferrite element 41 can be increased.
  • the first yoke 10, the second yoke 20, the permanent magnet 30 and the ferrite are arranged along the direction in which the first yoke 10, the second yoke 20, the permanent magnet 30 and the ferrite 40 are stacked.
  • the section 40 is cut and viewed in cross section, when the distance between the pair of side surfaces 31 at the contact point 32 between the permanent magnet 30 and the second yoke 20 is D3, the relationship is D3 ⁇ D1.
  • the magnetism from the contact 32 toward the ferrite 40 via the second yoke 20 is achieved.
  • the length of the path can be shortened. Therefore, the magnetic flux in the magnetic path is not easily weakened, and the electrical characteristics of the nonreciprocal circuit element 1A can be improved.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the nonreciprocal circuit device 1B according to the third exemplary embodiment.
  • the non-reciprocal circuit element 1B has a shape in which the opening 35 of the permanent magnet 30 is constricted. Further, the second yoke 20 has a convex portion 21 protruding toward the ferrite 40 side.
  • the permanent magnet 30 of the non-reciprocal circuit element 1B is annular and has an opening 35 that penetrates the one main surface 30a and the other main surface 30b. Opening 35 has a constricted shape, and has a large opening located on one main surface 30a side and the other main surface 30b side, and a small opening located between one main surface 30a and the other main surface 30b. Yes.
  • a ferrite 40 is accommodated in the opening 35. That is, as shown in the sectional view of FIG. 5, the permanent magnet 30 has a pair of side surfaces 31 that are disposed outside the side surfaces of the ferrite 40 and face each other.
  • the side surface 31 is an inner side surface of the opening 35, and includes a pair of side surfaces 31d formed on the other main surface 30b side and a pair of side surfaces 31e formed on the one main surface 30a side.
  • the ferrite 40 is disposed between the pair of side surfaces 31d.
  • the first yoke 10, the second yoke 20, the permanent magnet 30 and the ferrite 40 are cut along the direction in which the first yoke 10, the second yoke 20, the permanent magnet 30 and the ferrite 40 are stacked.
  • the opening 35 of the permanent magnet 30 has a region A1 where the ferrite 40 is interposed and a region A2 where the ferrite 40 is not interposed.
  • the permanent magnet 30 has D2 ⁇ It has a part which becomes D1.
  • the distance D2 between the pair of side surfaces 31 in the region A2 has a portion that is smaller than the distance D1 between the pair of side surfaces 31 in the region A1, so The magnetic resistance can be reduced and the magnetic flux density of the ferrite element 41 can be increased. Further, since the distance D2 in the region A2 has a portion that is smaller than the distance D1 in the region A1, the volume of the permanent magnet 30 can be increased compared to other permanent magnets having the same outer dimensions, The magnetic flux density of the ferrite element 41 can be increased.
  • the permanent magnet 30 of the nonreciprocal circuit element 1B has an inward projecting portion 33 in which the distance D2 between the pair of side surfaces 31 is minimized in the region A2 where the ferrite 40 is not interposed.
  • the distance D2 between the pair of side surfaces 31 decreases from the first yoke 10 side toward the inward projecting portion 33, and decreases from the second yoke 20 toward the inward projecting portion 33.
  • the inward projecting portion 33 is provided on an axis located in the middle between the one main surface 30a and the other main surface 30b of the permanent magnet 30, and the permanent magnet 30 is centered on the axis located in the middle. Is vertically symmetrical.
  • the distance D2 between the pair of side surfaces 31 decreases toward the inward projecting portion 33 located in the region A2, and accordingly, the ferrite element 41 and the permanent magnet are correspondingly increased.
  • the distance to 30 can be reduced. Therefore, the magnetic resistance in the region A2 can be reduced, and the magnetic flux density of the ferrite element 41 can be increased.
  • the permanent magnet 30 is vertically symmetric, it is not necessary to distinguish between the upper and lower sides when the permanent magnet 30 is mounted on the first yoke 10, and the production efficiency can be improved.
  • a convex portion 21 is formed on the second yoke 20 of the nonreciprocal circuit device 1B.
  • the convex portion 21 protrudes to a region A ⁇ b> 2 where the ferrite 40 is not interposed and faces the ferrite 40.
  • the second yoke 20 since the second yoke 20 has the convex portion 21 protruding to the ferrite 40 side, the distance between the second yoke 20 and the ferrite element 41 is reduced, and the magnetic resistance can be reduced. Thereby, the magnetic flux density of the ferrite element 41 can be increased.
  • the side surface of the convex portion 21 of the second yoke 20 has a shape along the side surface 31 e of the permanent magnet 30, and the second yoke 20 and the permanent magnet 30 include the side surface of the convex portion 21 and the side surface 31 e of the permanent magnet 30. Are arranged so as to maintain a predetermined interval.
  • the convex part 21 of the 2nd yoke 20 is made into the shape along the side surface 31e of the permanent magnet 30, and it arrange
  • the production efficiency when combined with the yoke 20 can be improved.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a non-reciprocal circuit device 1C according to a modification of the third embodiment.
  • the non-reciprocal circuit device 1 ⁇ / b> C has a recess 22 on the top surface of the second yoke 20. By providing the concave portion 22 in the second yoke 20, the nonreciprocal circuit element 1C can be reduced in weight.
  • the distance D2 between the pair of side surfaces 31 in the region A2 has a portion that is smaller than the distance D1 between the pair of side surfaces 31 in the region A1. Can be reduced, and the magnetic flux density of the ferrite element 41 can be increased. Further, since the distance D2 in the region A2 has a portion that is smaller than the distance D1 in the region A1, the volume of the permanent magnet 30 can be increased compared to other permanent magnets having the same outer dimensions, The magnetic flux density of the ferrite element 41 can be increased.
  • the present invention can be realized not only as the above-described non-reciprocal circuit element, but also as a front-end circuit and a communication device including such a non-reciprocal circuit element. Therefore, hereinafter, a communication apparatus including the above-described non-reciprocal circuit element (that is, a communication apparatus incorporating a front-end circuit including the non-reciprocal circuit element) will be described.
  • FIG. 7 is a functional block diagram of the communication device 3 including the nonreciprocal circuit element 1 described in the first embodiment.
  • the communication device 3 is a base station of a mobile phone, for example, including a front-end circuit 2 having a nonreciprocal circuit element 1, an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) 200, and an antenna element 300. . Note that the communication device 3 may not include the antenna element 300.
  • the front end circuit 2 is provided at the front end of the communication device 3 and propagates a transmission signal or a reception signal between the RFIC 200 and the antenna element 300.
  • the front end circuit 2 further includes a transmission side circuit such as a PA (Power Amplifier) 202, variable filters 206a and 206b, and a BPF (Band Pass Filter). ) 203a and 203b and a receiving circuit such as LNA (Low Noise Amplifier) 204.
  • the front end circuit 2 is provided with a transmission terminal Ptx to which a transmission signal is input, an antenna terminal Pant to which the transmission signal is output and a reception signal is input, and a reception terminal Prx that outputs the reception signal.
  • the front end circuit 2 may not include the variable filters 206a and 206b, and may include a matching circuit other than the above or a transmission or reception filter.
  • the non-reciprocal circuit device 1 has a first port Port1, a second port Port2, and a third port Port3 corresponding to the three input / output terminals 11.
  • the first port Port1 is connected to the transmission side circuit (PA202 here) via the variable filter 206a and the BPF 203a
  • the second port Port2 is connected to the reception circuit (here LNA204) via the variable filter 206b and the BPF 203b.
  • the third port Port 3 is connected to the antenna terminal Pant via the tuner 205.
  • the first port Port1 is connected to the transmission terminal Ptx via the PA 202
  • the second port Port2 is connected to the reception terminal Prx via the LNA 204.
  • PA 202 is, for example, a power amplification module that amplifies a transmission signal (high-frequency transmission signal) input from the transmission terminal (TX in the drawing) of the RFIC 200 to the transmission terminal Ptx of the front end circuit 2.
  • the BPF 203a passes the transmission signal output from the nonreciprocal circuit element 1 after filtering it in a predetermined use frequency band. Further, the BPF 203b passes the received signal input from the antenna terminal Pant after filtering in the use frequency band.
  • the LNA 204 is, for example, a low noise amplification module that amplifies the reception signal (high frequency reception signal) output from the nonreciprocal circuit element 1.
  • Such a front-end circuit 2 amplifies and filters the transmission signal input to the transmission terminal Ptx and outputs it from the antenna terminal Pant, and filters and amplifies the reception signal input to the antenna terminal Pant from the reception terminal Prx. Output.
  • the transmission signal passes through the Tx path of the nonreciprocal circuit element 1, and the reception signal passes through the Rx path of the nonreciprocal circuit element 1.
  • the RFIC 200 is a circuit that is connected to the transmission terminal Ptx and the reception terminal Prx of the front-end circuit 2 and processes the transmission signal or the reception signal. For example, the RFIC 200 up-converts a transmission signal input from a baseband signal processing circuit (not shown) and outputs it from a transmission terminal (TX in the figure), and inputs from the front end circuit 2 to a reception terminal (RX in the figure). The received signal is down-converted and output to the baseband signal processing circuit (BBIC) 201.
  • BBIC baseband signal processing circuit
  • the antenna element 300 is connected to the antenna terminal Pant of the front end circuit 2, and transmits a transmission signal and receives a reception signal.
  • the shape or the like of the antenna element 300 is not particularly limited, and may be appropriately designed according to the use frequency band of the communication device 3.
  • the communication quality can be improved by providing the nonreciprocal circuit element 1 having a high magnetic flux density of the ferrite element 41.
  • the pair of side surfaces 31 facing each other is configured by using the annular permanent magnets 30.
  • the present invention is not limited to this, and the two permanent magnets facing each other are arranged to face each other.
  • a pair of side surfaces may be configured.
  • a spacer may be provided between the first yoke 10 and the permanent magnet 30 or between the permanent magnet 30 and the second yoke 20.
  • the central conductor 42 provided in the ferrite 40 may be a lumped constant type or a distributed constant type.
  • the side surface 31 is configured by one or a plurality of straight lines, but the side surface 31 may be curved.
  • non-reciprocal circuit element may have a plurality of ports of four or more ports.
  • the nonreciprocal circuit device may be a two-port isolator having an input port and an output port.
  • the ferrite 40 of the nonreciprocal circuit device may have the structure shown in FIG. Specifically, the ferrite 40 is formed by laminating insulator layers 111, 112, 113, 114 mainly composed of glass, various conductors, and various electrodes on the top surface side and the mounting surface side of the rectangular microwave ferrite 40. Therefore, the ferrite 40 is also provided with a plurality of through-hole conductors and a plurality of electrodes for connecting various conductors provided on the top surface side and the mounting surface side in a coil shape.
  • the conductors 121a, 121b, and 121c forming the first central conductor 121 (L1) are formed on the insulator layer 112, and the conductors 121d and 121e are formed between the insulator layer 113 and the ferrite element 41.
  • An end portion of the conductor 121a is an external lead portion 141a
  • an end portion of the conductor 121c is an external lead portion 142a.
  • the other end of the conductor 121a is connected to one end of the conductor 121d through the conductor 121f
  • the other end of the conductor 121d is connected to one end of the conductor 121b through the conductor 121g.
  • the other end of the conductor 121b is connected to one end of a conductor 121e through a conductor 121h, and the other end of the conductor 121e is connected to one end of a conductor 121c through a conductor 121i.
  • the conductors 122a, 122b, and 122c forming the second central conductor 122 (L2) are formed between the insulator layer 111 and the ferrite element 41, and the conductors 122d and 122e are formed on the lower surface of the insulator layer 114.
  • An end portion of the conductor 122a is an external lead portion 143a
  • an end portion of the conductor 122c is an external lead portion 144a.
  • the other end of the conductor 122a is connected to one end of the conductor 122d through the conductor 122f, and the other end of the conductor 122d is connected to one end of the conductor 122b through the conductor 122g.
  • the other end of the conductor 122b is connected to one end of the conductor 122e through the conductor 122h
  • the other end of the conductor 122e is connected to one end of the conductor 122c through the conductor 122i.
  • the conductors 123a, 123b and 123c forming the third central conductor 123 (L3) are formed between the insulator layers 111 and 112, and the conductors 123d and 123e are formed between the insulator layers 113 and 114.
  • the end portion of the conductor 123a is an external lead portion 146a, and the end portion of the conductor 123c is an external lead portion 145a.
  • the other end of the conductor 123a is connected to one end of the conductor 123d through the conductor 123f, and the other end of the conductor 123d is connected to one end of the conductor 123b through the conductor 123g.
  • the other end of the conductor 123b is connected to one end of a conductor 123e through a conductor 123h, and the other end of the conductor 123e is connected to one end of a conductor 123c through a conductor 123i.
  • the external connection electrode 141 is formed by an external lead portion 141a that is an end portion of the conductor 121a and an electrode connected to the external lead portion 141a.
  • the external connection electrode 142 is formed by an external lead portion 142a that is an end portion of the conductor 121c and an electrode connected thereto.
  • the external connection electrode 143 is formed by an external lead portion 143a which is an end portion of the conductor 122a and an electrode connected thereto.
  • the external connection electrode 144 is formed by an external lead portion 144a that is an end portion of the conductor 122c and an electrode connected to the external lead portion 144a.
  • the external connection electrode 145 is formed by an external lead portion 145a that is an end portion of the conductor 123c and an electrode connected to the external lead portion 145a.
  • the external connection electrode 146 is formed by an external lead portion 146a that is an end portion of the conductor 123a and an electrode connected thereto.
  • the central conductors 121, 122, and 123 can be formed as a thin film conductor such as Ag or Cu, a thick film conductor, or a conductive foil, and it is preferable to use a photosensitive metal paste.
  • the insulator layers 111 to 114 are preferably made of a material having high insulation resistance such as photosensitive glass or polyimide.
  • the conductor layer and the insulating layer can be formed by photolithography, etching, printing, or the like.
  • the external connection electrodes 141 to 146 and the through-hole conductor are preferably coated with a conductive electrode material (paste) mainly composed of Ag and Cu and baked to form a Ni plating layer on the surface, Further, a plating layer of Au, Sn, Ag, Cu or the like is formed. It is not limited to plating, but may be a sputtering process or the like.
  • the capacitor elements C1, C2, C3, etc. use chip parts.
  • the ferrite 40 is disposed in a substantially frame-shaped permanent magnet 30, the first yoke 10 is disposed on the mounting surface side, and the second yoke 20 is disposed on the top surface side, thereby forming a nonreciprocal circuit element. Is done.
  • the present invention can be widely used in communication devices such as mobile phone base stations as non-reciprocal circuit elements arranged in the front end of the communication device.

Landscapes

  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Abstract

非可逆回路素子（１）は、第１ヨーク（１０）と第２ヨーク（２０）との間に設けられた永久磁石（３０）およびフェライト（４０）を備える。第１ヨーク（１０）、第２ヨーク（２０）、永久磁石（３０）およびフェライト（４０）が積み重ねられている方向に沿って、第１ヨーク（１０）、第２ヨーク（２０）、永久磁石（３０）およびフェライト（４０）を切断して断面視した場合に、フェライト（４０）は、永久磁石（３０）よりも厚さが薄く、永久磁石（３０）は、フェライト（４０）の側面の外側に配置され、互いに向き合う一対の側面（３１）を有している。永久磁石（３０）は、フェライト（４０）が介在する領域（Ａ１）における一対の側面（３１）間の距離をＤ１とし、フェライト（４０）が介在しない領域（Ａ２）における一対の側面（３１）間の距離をＤ２とした場合に、Ｄ２＜Ｄ１となる部分を有する。

Description

非可逆回路素子、フロントエンド回路および通信装置
　本発明は、非可逆回路素子、この非可逆回路素子を備えるフロントエンド回路および通信装置に関する。
　アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子は、予め定められた特定方向にのみ信号を通過させ、逆方向には実質的に通過させない特性を有している。このような非可逆回路素子として、フェライトの非可逆性を利用した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載された非可逆回路素子は、フェライト素子および中心導体を含むフェライトと、フェライトの側面の外側に配置された一対の磁石と、フェライトおよび一対の磁石を上下から挟むように配置された２枚のヨークとを備えている。この非可逆回路素子では、一方のヨークに貫通孔を設け、フェライトに到達する磁束を均一化させることで、非可逆回路素子の電気的特性を向上させている。
特開２００１－１１９２１１号公報
　しかしながら、特許文献１に記載されているような、フェライトの側面の外側に永久磁石が配置された構造の非可逆回路素子では、永久磁石とフェライト素子との間隔が広いと磁気抵抗が大きくなり、フェライト素子の磁束密度を大きくすることができないという問題がある。フェライト素子の磁束密度を大きくすることができない場合、非可逆回路素子の電気的特性を向上させることが困難となる。
　そこで、本発明は、フェライト素子の磁束密度を大きくすることができる非可逆回路素子を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る非可逆回路素子は、第１ヨークと、第１ヨークに対向する第２ヨークと、第１ヨークと第２ヨークとの間に設けられた永久磁石と、フェライト素子および中心導体を含み、第１ヨークと第２ヨークとの間に設けられたフェライトと、を備え、第１ヨーク、第２ヨーク、永久磁石およびフェライトが積み重ねられている方向に沿って、第１ヨーク、第２ヨーク、永久磁石およびフェライトを切断して断面視した場合に、フェライトは、永久磁石よりも厚さが薄く、永久磁石は、フェライトの側面の外側に配置され、互いに向き合う一対の側面を有し、かつ、フェライトが介在する領域における一対の側面間の距離をＤ１とし、フェライトが介在しない領域における一対の側面間の距離をＤ２とした場合に、Ｄ２＜Ｄ１となる部分を有する。
　このように、非可逆回路素子は、フェライトを介在しない領域における永久磁石の一対の側面間の距離が、フェライトを介在する領域における永久磁石の一対の側面間の距離よりも小さくなる部分を有しているので、その分だけフェライト素子と永久磁石との距離を縮めることができる。そのため、フェライトを介在しない領域における磁気抵抗を小さくし、フェライト素子の磁束密度を大きくすることができる。
　また、フェライトは、第２ヨークから間隔をあけて配置され、フェライトが介在しない領域は、フェライトよりも第２ヨーク側に位置していてもよい。
　このように、フェライトが介在しない領域、すなわち、永久磁石の一対の側面間の距離が小さい部分を有する領域が第２ヨーク側に位置していることで、第２ヨーク側における磁気抵抗を小さくし、フェライト素子の磁束密度を大きくすることができる。
　また、一対の側面間の距離は、第１ヨーク側から第２ヨーク側に向かうにしたがって小さくなっていてもよい。
　このように、永久磁石の一対の側面間の距離が、第１ヨーク側から第２ヨーク側に向かうにしたがって小さくなっていることで、第２ヨーク側における磁気抵抗を小さくし、フェライト素子の磁束密度を大きくすることができる。
　また、永久磁石は、フェライトが介在しない領域において、一対の側面間の距離が最小となる内向き突出部を有し、一対の側面間の距離は、第１ヨーク側から内向き突出部に向かうにしたがって小さくなり、かつ、第２ヨーク側から内向き突出部に向かうにしたがって小さくなっていてもよい。
　このように、永久磁石の一対の側面間の距離が、内向き突出部に向かうにしたがって小さくなっていることで、フェライトが介在しない領域の内向き突出部における磁気抵抗を小さくし、フェライト素子の磁束密度を大きくすることができる。
　また、永久磁石は、第２ヨークに接しており、第１ヨーク、第２ヨーク、永久磁石およびフェライトが積み重ねられている方向に沿って、第１ヨーク、第２ヨーク、永久磁石およびフェライトを切断して断面視した場合に、永久磁石と第２ヨークとの接点における一対の側面間の距離をＤ３とした場合、Ｄ３＜Ｄ１であってもよい。
　このように、上記接点における一対の側面間の距離が、フェライトを介在する領域における永久磁石の一対の側面間の距離よりも小さいので、接点から第２ヨーク内を経由してフェライトに向かう磁気経路の長さを短くすることができる。そのため、上記磁気経路における磁束が弱まりにくく、非可逆回路素子の電気的特性を向上させることができる。
　また、第２ヨークは、フェライトよりも上側に配置され、フェライト側に突出した凸部を有していてもよい。
　このように、第２ヨークがフェライト側に突出する凸部を有することで、第２ヨークとフェライトとの距離が小さくなり、磁気抵抗を減らすことができる。これにより、フェライト素子の磁束密度を大きくすることできる。
　また、永久磁石は、磁極の外縁である一方主面と他方主面とを貫く開口部を有し、側面は、開口部の内側面であってもよい。
　これによれば、永久磁石の開口部における磁気抵抗を小さくし、フェライト素子の磁束密度を大きくすることができる。
　また、フェライトは、３つの中心導体を有し、第１ヨークは、３つの中心導体に接続する３つの入出力端子を有していてもよい。
　これによれば、フェライト素子の磁束密度が大きい３ポート型の非可逆回路素子を提供することができる。
　また、本発明は上述した非可逆回路素子として実現できるだけでなく、非可逆回路素子を備えるフロントエンド回路としても実現できる。つまり、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るフロントエンド回路は、上記非可逆回路素子と、３つの入出力端子のうちの１つに接続される送信側回路と、３つの入出力端子のうちの１つであって、送信側回路に接続された入出力端子と異なる入出力端子に接続される受信側回路と、３つの入出力端子のうちの１つであって、送信側回路および受信側回路に接続されたそれぞれの入出力端子と異なる入出力端子に接続されるアンテナ端子と、を備える。
　このようなフロントエンド回路によれば、フェライト素子の磁束密度が大きい非可逆回路素子を備えることにより、所望の通過特性を実現することが可能となる。
　また、さらには、本発明は上述したフロントエンド回路としてだけでなく、フロントエンド回路を備える通信装置としても実現できる。つまり、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る通信装置は、高周波信号を処理する信号処理回路と、上記フロントエンド回路と、を備える。
　このような通信装置によれば、フェライト素子の磁束密度が大きい非可逆回路素子を備えることにより、通信品質の向上を図ることができる。
　本発明の非可逆回路素子、フロントエンド回路および通信装置は、フェライト素子の磁束密度を大きくすることができる。
図１Ａは、実施の形態１に係る非可逆回路素子の等価回路である。 図１Ｂは、実施の形態１に係る非可逆回路素子の斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る非可逆回路素子の分解斜視図である。 図３は、図１Ｂに示す非可逆回路素子のＩＩＩ－ＩＩＩ線の断面図である。 図４は、実施の形態２に係る非可逆回路素子の断面図である。 図５は、実施の形態３に係る非可逆回路素子の断面図である。 図６は、実施の形態３の変形例に係る非可逆回路素子の断面図である。 図７は、実施の形態４に係る通信装置を示す機能ブロック図である。 図８は、他の実施の形態におけるフェライトの分解斜視図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る非可逆回路素子、フロントエンド回路および通信装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。
　（実施の形態１）
　以下の実施の形態で示す非可逆回路素子は、表面実装型の素子であり、例えば、携帯電話の基地局に搭載される。非可逆回路素子は、送信側回路からの送信信号をアンテナへと通過させ、アンテナで受信された受信信号を受信回路へと通過させる。つまり、非可逆回路素子は、予め定められた特定方向にのみ信号を通過させ、逆方向には実質的に通過させない特性を有している。
　図１Ａは、実施の形態１に係る非可逆回路素子１の等価回路である。図１Ｂは、非可逆回路素子１の斜視図である。
　非可逆回路素子１は、図１Ａに示す等価回路を有する集中定数型の３ポート型サーキュレータである。即ち、永久磁石３０により直流磁界Ｂが印加される、矩形状のマイクロ波フェライト素子４１に第１中心導体１２１（Ｌ１）、第２中心導体１２２（Ｌ２）及び第３中心導体１２３（Ｌ３）をそれぞれ絶縁状態で所定の角度で交差させて配置し、第１中心導体１２１の一端を第１ポートＰ１０１、第２中心導体１２２の一端を第２ポートＰ１０２、第３中心導体１２３の一端を第３ポートＰ１０３としている。
　さらに、各中心導体１２１、１２２、１２３のそれぞれの他端はＧＮＤ（グランド）に接続されている。各中心導体１２１、１２２、１２３に対して並列に容量素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３がそれぞれ接続されている。第１ポートＰ１０１と送信用端子ＴＸとの間には容量素子Ｃｓ１が接続され、第２ポートＰ１０２と受信用端子ＲＸとの間には容量素子Ｃｓ２が接続され、第３ポートＰ１０３とアンテナ用端子ＡＮＴとの間には容量素子Ｃｓ３が接続されている。容量素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は共振周波数を調整するためのものであり、容量素子Ｃｓ１、Ｃｓ２、Ｃｓ３はインピーダンスを整合させるためのものである。
　以上の等価回路からなる非可逆回路素子１は、具体的には、図１Ｂに示すように、フェライト素子４１および中心導体４２（各中心導体１２１、１２２および１２３に相当）を有するフェライト４０（磁気回転子）と、フェライト４０の側面を囲う略枠形状の永久磁石３０と、フェライト４０の実装面側に配置された第１ヨーク１０と、天面側に配置された第２ヨーク２０と、で構成されている。
　ここで、図１Ａに示すように、第１中心導体１２１の一端（ポートＰ１０１）を外部接続用電極１４１、他端を外部接続用電極１４２とし、第２中心導体１２２の一端（ポートＰ１０２）を外部接続用電極１４３、他端を外部接続用電極１４４とし、第３中心導体１２３の一端（ポートＰ１０３）を外部接続用電極１４５、他端を外部接続用電極１４６とする。また、この非可逆回路素子１が携帯電話などの送受信回路部（フロントエンド回路）に組み込まれる場合、第１ポートＰ１０１（電極１４１）は送信側（ＴＸ）に接続され、第２ポートＰ１０２（電極１４３）は受信側（ＲＸ）に接続され、第３ポートＰ１０３（電極１４５）はアンテナ側（ＡＮＴ）に接続される。
　フロントエンド回路における非可逆回路素子１（３ポート型サーキュレータ）の動作は以下のとおりである。即ち、第１ポートＰ１０１（送信回路）から入力された高周波信号は、第３ポートＰ１０３（ＡＮＴ）から出力され、第３ポートＰ１０３（ＡＮＴ）から入力された高周波信号は第２ポートＰ１０２（受信回路）に入力される。第２ポートＰ１０２の高周波信号はフロントエンド回路で減衰されて第１ポートＰ１０１に伝達されることはない。
　［１．１　非可逆回路素子の構成］
　図２は、非可逆回路素子１の分解斜視図である。図３は、図１Ｂに示す非可逆回路素子１のＩＩＩ－ＩＩＩ線の断面図である。
　非可逆回路素子１は、第１ヨーク１０と、第１ヨーク１０に対向する第２ヨーク２０と、第１ヨーク１０と第２ヨーク２０との間に設けられた永久磁石３０およびフェライト４０とを備えている。すなわち、非可逆回路素子１は、第１ヨーク１０、第２ヨーク２０、永久磁石３０およびフェライト４０を含む積層構造を有している。
　第１ヨーク１０は、平板状の端子ヨークであり、３つの入出力端子１１と、入出力端子１１のそれぞれから間隔をあけて近接配置されているグランド端子１２とを有している。入出力端子１１は高周波信号が入出力される部分であり、グランド端子１２は基準電位に接地される部分である。入出力端子１１とグランド端子１２との間には、絶縁部１３が設けられている。
　入出力端子１１およびグランド端子１２の材料としては、例えば、鉄（Ｆｅ）が用いられる。電気特性を向上させるため、入出力端子１１およびグランド端子１２の露出面に例えば銀めっきが施されていてもよい。絶縁部１３の材料としては、例えば、エポキシ系の樹脂が用いられる。第１ヨーク１０は、例えば、絶縁部１３、入出力端子１１およびグランド端子１２を一体モールド成形した後、スライスすることで形成される。
　第２ヨーク２０は、平板状のヨークであり、第１ヨーク１０とともに、永久磁石３０によって形成される磁界に整磁作用を施す。第２ヨーク２０の材料としては、例えば、鉄が用いられる。第２ヨーク２０の表面に例えば銀めっきが施されていてもよい。
　フェライト４０は、平板状のフェライト素子４１と、フェライト素子４１に設けられた中心導体４２とを有している。フェライト４０は、永久磁石３０よりも厚さが薄く、第１ヨーク１０に当接し、第２ヨーク２０から間隔をあけて配置されている。フェライト４０は、永久磁石３０から直流磁界を印加される。
　フェライト素子４１は、磁性を有する部材である。フェライト素子４１は、例えば、亜鉛、ニッケル、銅、マンガン、コバルト、マグネシウム、リチウムを主成分とした材料により形成されてもよい。また、フェライト素子４１は、酸化鉄を主成分とした、亜鉛、ニッケルおよび銅のうち少なくとも１つ以上を含む材料により形成されてもよい。
　中心導体４２は、フェライト素子４１の上面（第２ヨーク２０に対向する面）側に３つ設けられている。中心導体４２のそれぞれの間には絶縁体層（不図示）が設けられ、中心導体４２は、それぞれが所定の角度で交差するように配置されている。中心導体４２のそれぞれは、非可逆回路素子１のいわゆる内部導体（中心電極とも称される）であり、フェライト素子４１上に薄膜導体、厚膜導体、または、導体箔として形成することができる。これら中心導体４２の材料としては、例えば、銀を主成分とする金属または合金が用いられる。
　３つの中心導体４２は、第１ヨーク１０側に引き出され、はんだ等の導電性接合材を用いて３つの入出力端子１１、およびグランド端子１２にそれぞれ接続されている。
　永久磁石３０は、環状であり、一方の磁極（Ｎ極）の外縁である一方主面３０ａが接着剤を介して第１ヨーク１０に接合され、他方の磁極（Ｓ極）の外縁である他方主面３０ｂが接着剤を介して第２ヨーク２０に接合されている。なお、Ｎ極とＳ極とは逆であってもよい。
　永久磁石３０は、磁極の外縁である一方主面３０ａと他方主面３０ｂとを貫く開口部３５を有している。開口部３５は、段付き形状であり、他方主面３０ｂ側に位置する大きな開口と、一方主面３０ａ側に位置する小さな開口とにより構成されている。大きな開口の高さ寸法は、フェライト４０の厚み寸法よりも大きく、大きな開口にはフェライト４０が収容されている。
　ここで、フェライト４０において中心導体４２が形成されている面を第１主面とし、第１主面と反対の面を第２主面とし、これら第１主面および第２主面をあわせて上下主面（磁場形成時にフェライト４０に磁束が入る面）とした場合、永久磁石３０はフェライト４０の側面の周囲に配置されている。
　すなわち、永久磁石３０は、図３の断面図に示すように、フェライト４０の側面の外側に配置され、互いに向き合う一対の側面３１を有している。側面３１は、開口部３５の内側面であり、他方主面３０ｂ側に形成された一対の側面３１ａと、一方主面３０ａ側に形成された一対の側面３１ｂとにより構成されている。一対の側面３１ｂ間の距離は、一対の側面３１ａ間の距離よりも小さい。一対の側面３１ａの間には、フェライト４０が配置されている。
　本実施の形態の非可逆回路素子１は、第１ヨーク１０、第２ヨーク２０、永久磁石３０およびフェライト４０が積み重ねられている方向に沿って、第１ヨーク１０、第２ヨーク２０、永久磁石３０およびフェライト４０を所定の断面で切断して断面視した場合に、永久磁石３０の開口部３５において、フェライト４０が介在する領域Ａ１とフェライト４０が介在しない領域Ａ２とを有している。フェライト４０が介在する領域Ａ１は、開口部３５の高さ方向においてフェライト４０を含む領域であり、フェライト４０が介在しない領域Ａ２は、フェライト４０よりも第２ヨーク２０側に位置する領域である。そして、永久磁石３０は、フェライト４０が介在する領域Ａ１における一対の側面３１間の距離をＤ１とし、フェライト４０が介在しない領域Ａ２における一対の側面３１間の距離をＤ２とした場合に、Ｄ２＜Ｄ１となる部分を有している。なお、上記所定の断面とは、第１ヨーク１０、第２ヨーク２０および永久磁石３０の積層方向に沿った面で非可逆回路素子１を切断した場合の断面である。
　このように、非可逆回路素子１では、領域Ａ２における一対の側面３１間の距離Ｄ２が、領域Ａ１における一対の側面３１間の距離Ｄ１よりも小さくなる部分を有しているので、その分だけフェライト素子４１と永久磁石３０との距離を縮めることができる。そのため、領域Ａ２における磁気抵抗を小さくし、フェライト素子４１の磁束密度を大きくすることができる。また、領域Ａ２における距離Ｄ２が、領域Ａ１における距離Ｄ１よりも小さくなる部分を有しているので、同じ外形寸法を有する他の永久磁石と比べて永久磁石３０の体積を大きくすることができ、フェライト素子４１の磁束密度を大きくすることができる。
　また、係る非可逆回路素子１では、第１ヨーク１０、永久磁石３０および第２ヨーク２０が積み重ねられている方向に沿って、第１ヨーク１０、第２ヨーク２０および永久磁石３０を切断して断面視した場合に、永久磁石３０と第２ヨーク２０との接点３２における一対の側面３１間の距離をＤ３とした場合、Ｄ３＜Ｄ１の関係を有する。
　このように、接点３２における一対の側面３１間の距離Ｄ３が、領域Ａ１における一対の側面３１間の距離Ｄ１よりも小さいので、接点３２から第２ヨーク２０内を経由してフェライト素子４１に向かう磁気経路の長さを短くすることができる。そのため、上記磁気経路における磁束が弱まりにくく、非可逆回路素子１の電気的特性を向上させることができる。
　［１．２　非可逆回路素子の製造方法］
　次に、非可逆回路素子１の製造方法について説明する。
　本実施の形態に係る非可逆回路素子１の製造方法は、第１ヨーク１０にフェライト４０を接合する第１工程と、第１工程の後、第１ヨーク１０に永久磁石３０を接合する第２工程と、永久磁石３０に第２ヨーク２０を接合する工程とを含む。
　まず、はんだ材料等を用いて、第１ヨーク１０の表面にフェライト４０を接合する（第１工程）。その際、第１ヨーク１０の３つの入出力端子１１とフェライト４０の３つの中心導体４２、および第１ヨーク１０のグランド端子１２とフェライト４０の３つの中心導体４２とが電気的に接続されるように実装する。
　次に、接着剤等を用いて、第１ヨーク１０の表面に永久磁石３０を接合する（第２工程）。その際、永久磁石３０の開口部３５の中にフェライト４０が位置するように実装する。具体的には、永久磁石３０の他方主面３０ｂを第１ヨーク１０に対向させ、開口部３５の大きな開口にフェライト４０が収容されるように実装する。なお、開口部３５は、金型プレス加工、サンドブラスト加工、レーザ加工等により予め形成される。
　次に、接着剤等を用いて永久磁石３０の一方主面３０ａに第２ヨーク２０を接合する。なお、第２工程の前に、永久磁石３０と第２ヨーク２０とを接合してもよい。
　以上の工程により、本実施の形態に係る非可逆回路素子１が形成される。
　例えば、上記製造方法と異なり、フェライト４０を永久磁石３０よりも後に第１ヨーク１０に実装する場合は、永久磁石３０の一方主面３０ａ側（上面側）の開口が小さいので、フェライト４０と永久磁石３０とが接触し、実装不良が発生しやすくなる。しかし、本実施の形態に係る非可逆回路素子１の製造方法によれば、フェライト４０を第１ヨーク１０に接合した後、永久磁石３０を実装するので、実装不良を低減することができる。具体的には、永久磁石３０を実装する際に、大きな開口を有する他方主面３０ｂ側をフェライト４０に向けて実装するので、永久磁石３０とフェライト４０とが接触しにくく、実装不良の発生を抑制することができる。
　［１．３　まとめ］
　以上、本実施の形態に示す非可逆回路素子１は、第１ヨーク１０と、第１ヨーク１０に対向する第２ヨーク２０と、第１ヨーク１０と第２ヨーク２０との間に設けられた永久磁石３０と、フェライト素子４１および中心導体４２を含み、第１ヨーク１０と第２ヨーク２０との間に設けられたフェライト４０と、を備えている。第１ヨーク１０、第２ヨーク２０、永久磁石３０およびフェライト４０が積み重ねられている方向に沿って、第１ヨーク１０、第２ヨーク２０、永久磁石３０およびフェライト４０を切断して断面視した場合に、フェライト４０は、永久磁石３０よりも厚さが薄い。永久磁石３０は、フェライト４０の側面の外側に配置され、互いに向き合う一対の側面３１を有している。また、永久磁石３０は、フェライト４０が介在する領域Ａ１における一対の側面３１間の距離をＤ１とし、フェライト４０が介在しない領域Ａ２における一対の側面３１間の距離をＤ２とした場合に、Ｄ２＜Ｄ１となる部分を有している。
　このように、非可逆回路素子１では、領域Ａ２における一対の側面３１間の距離Ｄ２が、領域Ａ１における一対の側面３１間の距離Ｄ１よりも小さくなる部分を有しているので、その分だけフェライト素子４１と永久磁石３０との距離を縮めることができる。そのため、領域Ａ２における磁気抵抗を小さくし、フェライト素子４１の磁束密度を大きくすることができる。また、領域Ａ２における距離Ｄ２が、領域Ａ１における距離Ｄ１よりも小さくなる部分を有しているので、同じ外形寸法を有する他の永久磁石と比べて永久磁石３０の体積を大きくすることができ、フェライト素子４１の磁束密度を大きくすることができる。
　（実施の形態２）
　図４は、実施の形態２に係る非可逆回路素子１Ａの断面図である。
　非可逆回路素子１Ａは、永久磁石３０の開口部３５がテーパ状の形状をしている。
　非可逆回路素子１Ａの永久磁石３０は、環状であり、一方主面３０ａと他方主面３０ｂとを貫く開口部３５を有している。開口部３５は、テーパ状であり、他方主面３０ｂ側に位置する大きな開口と、一方主面３０ａ側に位置する小さな開口とを有している。開口部３５には、フェライト４０が収容されている。すなわち、永久磁石３０は、図４の断面図に示すように、フェライト４０の側面の外側に配置され、互いに向き合う一対の側面３１を有している。一対の側面３１間の距離は、第１ヨーク１０側から第２ヨーク２０側に向かうにしたがって小さくなっている。
　本実施の形態の非可逆回路素子１Ａは、第１ヨーク１０、第２ヨーク２０、永久磁石３０およびフェライト４０が積み重ねられている方向に沿って、第１ヨーク１０、第２ヨーク２０、永久磁石３０およびフェライト４０を切断して断面視した場合に、永久磁石３０の開口部３５において、フェライト４０が介在する領域Ａ１とフェライト４０が介在しない領域Ａ２とを有している。そして、永久磁石３０は、フェライト４０が介在する領域Ａ１における一対の側面３１間の距離をＤ１とし、フェライト４０が介在しない領域Ａ２における一対の側面３１間の距離をＤ２とした場合に、Ｄ２＜Ｄ１となる部分を有している。
　このように、非可逆回路素子１Ａでは、領域Ａ２における一対の側面３１間の距離Ｄ２が、領域Ａ１における一対の側面３１間の距離Ｄ１よりも小さくなる部分を有しているので、その分だけフェライト素子４１と永久磁石３０との距離を縮めることができる。そのため、領域Ａ２における磁気抵抗を小さくし、フェライト素子４１の磁束密度を大きくすることができる。また、領域Ａ２における距離Ｄ２が、領域Ａ１における距離Ｄ１よりも小さくなる部分を有しているので、同じ外形寸法を有する他の永久磁石と比べて永久磁石３０の体積を大きくすることができ、フェライト素子４１の磁束密度を大きくすることができる。
　また、非可逆回路素子１Ａでは、第１ヨーク１０、第２ヨーク２０、永久磁石３０およびフェライト４０が積み重ねられている方向に沿って、第１ヨーク１０、第２ヨーク２０、永久磁石３０およびフェライト４０を切断して断面視した場合に、永久磁石３０と第２ヨーク２０との接点３２における一対の側面３１間の距離をＤ３とした場合に、Ｄ３＜Ｄ１の関係を有する。
　このように、接点３２における一対の側面３１間の距離Ｄ３が、領域Ａ１における一対の側面３１間の距離Ｄ１よりも小さいので、接点３２から第２ヨーク２０内を経由してフェライト４０に向かう磁気経路の長さを短くすることができる。そのため、上記磁気経路における磁束が弱まりにくく、非可逆回路素子１Ａの電気的特性を向上させることができる。
　（実施の形態３）
　図５は、実施の形態３に係る非可逆回路素子１Ｂの断面図である。
　非可逆回路素子１Ｂは、永久磁石３０の開口部３５がくびれた形状をしている。また、第２ヨーク２０は、フェライト４０側に突出した凸部２１を有している。
　非可逆回路素子１Ｂの永久磁石３０は、環状であり、一方主面３０ａと他方主面３０ｂとを貫く開口部３５を有している。開口部３５は、くびれた形状であり、一方主面３０ａ側および他方主面３０ｂ側に位置する大きな開口と、一方主面３０ａと他方主面３０ｂの間に位置する小さな開口とを有している。開口部３５には、フェライト４０が収容されている。すなわち、永久磁石３０は、図５の断面図に示すように、フェライト４０の側面の外側に配置され、互いに向き合う一対の側面３１を有している。側面３１は、開口部３５の内側面であり、他方主面３０ｂ側に形成された一対の側面３１ｄと、一方主面３０ａ側に形成された一対の側面３１ｅとにより構成されている。一対の側面３１ｄの間には、フェライト４０が配置されている。
　本実施の形態では、第１ヨーク１０、第２ヨーク２０、永久磁石３０およびフェライト４０が積み重ねられている方向に沿って、第１ヨーク１０、第２ヨーク２０、永久磁石３０およびフェライト４０を切断して断面視した場合に、永久磁石３０の開口部３５において、フェライト４０が介在する領域Ａ１とフェライト４０が介在しない領域Ａ２とを有している。そして、永久磁石３０は、フェライト４０が介在する領域Ａ１における一対の側面３１間の距離をＤ１とし、フェライト４０が介在しない領域Ａ２における一対の側面３１間の距離をＤ２とした場合に、Ｄ２＜Ｄ１となる部分を有している。
　このように、非可逆回路素子１Ｂでは、領域Ａ２における一対の側面３１間の距離Ｄ２が、領域Ａ１における一対の側面３１間の距離Ｄ１よりも小さくなる部分を有しているので、領域Ａ２における磁気抵抗を小さくし、フェライト素子４１の磁束密度を大きくすることができる。また、領域Ａ２における距離Ｄ２が、領域Ａ１における距離Ｄ１よりも小さくなる部分を有しているので、同じ外形寸法を有する他の永久磁石と比べて永久磁石３０の体積を大きくすることができ、フェライト素子４１の磁束密度を大きくすることができる。
　また、非可逆回路素子１Ｂの永久磁石３０は、フェライト４０が介在しない領域Ａ２において、一対の側面３１間の距離Ｄ２が最小となる内向き突出部３３を有している。そして、一対の側面３１間の距離Ｄ２は、第１ヨーク１０側から内向き突出部３３に向かうにしたがって小さくなり、かつ、第２ヨーク２０から内向き突出部３３に向かうにしたがって小さくなっている。具体的には、内向き突出部３３は、永久磁石３０の一方主面３０ａと他方主面３０ｂとの中間に位置する軸上に設けられ、永久磁石３０は、この中間に位置する軸を中心として上下対称となっている。
　このように、非可逆回路素子１Ｂでは、一対の側面３１間の距離Ｄ２が、領域Ａ２に位置する内向き突出部３３に向かうにしたがって小さくなっているので、その分だけフェライト素子４１と永久磁石３０との距離を縮めることができる。そのため、領域Ａ２における磁気抵抗を小さくし、フェライト素子４１の磁束密度を大きくすることができる。また、永久磁石３０が、上下対称である場合は、永久磁石３０を第１ヨーク１０に実装する際に上下の区別をする必要がなくなり、生産効率を向上させることができる。
　また、非可逆回路素子１Ｂの第２ヨーク２０には、凸部２１が形成されている。この凸部２１は、フェライト４０が介在しない領域Ａ２まで突出し、フェライト４０と対向している。
　このように、第２ヨーク２０がフェライト４０側に突出する凸部２１を有することで、第２ヨーク２０とフェライト素子４１との距離が小さくなり、磁気抵抗を減らすことができる。これにより、フェライト素子４１の磁束密度を大きくすることできる。
　また、第２ヨーク２０の凸部２１の側面は、永久磁石３０の側面３１ｅに沿った形状を有し、第２ヨーク２０および永久磁石３０は、凸部２１の側面と永久磁石３０の側面３１ｅとが所定間隔を維持するように配置されている。
　このように、第２ヨーク２０の凸部２１を、永久磁石３０の側面３１ｅに沿った形状とし、永久磁石３０に対して所定間隔を維持するように配置することで、永久磁石３０と第２ヨーク２０とを組み合わせる際の生産効率を向上させることができる。
　（実施の形態３の変形例）
　図６は、実施の形態３の変形例に係る非可逆回路素子１Ｃの断面図である。
　非可逆回路素子１Ｃは、第２ヨーク２０の天面に凹部２２を有している。第２ヨーク２０に凹部２２を設けることで、非可逆回路素子１Ｃを軽量化することができる。
　変形例に係る非可逆回路素子１Ｃにおいても、領域Ａ２における一対の側面３１間の距離Ｄ２が、領域Ａ１における一対の側面３１間の距離Ｄ１よりも小さくなる部分を有しているので、領域Ａ２における磁気抵抗を小さくし、フェライト素子４１の磁束密度を大きくすることができる。また、領域Ａ２における距離Ｄ２が、領域Ａ１における距離Ｄ１よりも小さくなる部分を有しているので、同じ外形寸法を有する他の永久磁石と比べて永久磁石３０の体積を大きくすることができ、フェライト素子４１の磁束密度を大きくすることができる。
　（実施の形態４）
　本発明は上述した非可逆回路素子として実現できるだけでなく、このような非可逆回路素子を備えるフロントエンド回路および通信装置としても実現できる。そこで、以下、上述した非可逆回路素子を備える通信装置（すなわち、非可逆回路素子を含むフロントエンド回路を内蔵する通信装置）について、説明する。
　図７は、実施の形態１で説明した非可逆回路素子１を備える通信装置３の機能ブロック図である。
　図７に示すように、通信装置３は、非可逆回路素子１を有するフロントエンド回路２と、ＲＦＩＣ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）２００と、アンテナ素子３００とを備える、例えば携帯電話の基地局である。なお、通信装置３は、アンテナ素子３００を備えなくてもかまわない。
　フロントエンド回路２は、通信装置３のフロントエンドに設けられ、ＲＦＩＣ２００とアンテナ素子３００との間で送信信号または受信信号を伝搬する。具体的には、フロントエンド回路２は、非可逆回路素子１に加えて、さらに、ＰＡ（パワーアンプ：Ｐｏｗｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２０２等の送信側回路と、可変フィルタ２０６ａおよび２０６ｂと、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）２０３ａおよび２０３ｂと、ＬＮＡ（Ｌｏｗ　Ｎｏｉｓｅ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２０４等の受信回路とを有する。また、フロントエンド回路２には、送信信号が入力される送信端子Ｐｔｘ、送信信号を出力して受信信号が入力されるアンテナ端子Ｐａｎｔ、および、受信信号を出力する受信端子Ｐｒｘが設けられている。なお、フロントエンド回路２は、可変フィルタ２０６ａ、２０６ｂを備えなくてかまわないし、上記以外の整合回路あるいは送信用または受信用フィルタ等を備えてもかまわない。
　非可逆回路素子１は、３つの入出力端子１１に対応する第１ポートＰｏｒｔ１、第２ポートＰｏｒｔ２および第３ポートＰｏｒｔ３を有している。第１ポートＰｏｒｔ１は、可変フィルタ２０６ａ、およびＢＰＦ２０３ａを介して送信側回路（ここではＰＡ２０２）に接続され、第２ポートＰｏｒｔ２は可変フィルタ２０６ｂおよびＢＰＦ２０３ｂを介して受信回路（ここではＬＮＡ２０４）に接続され、第３ポートＰｏｒｔ３はチューナ２０５を介してアンテナ端子Ｐａｎｔに接続されている。なお、第１ポートＰｏｒｔ１はＰＡ２０２を介して送信端子Ｐｔｘに接続され、第２ポートＰｏｒｔ２はＬＮＡ２０４を介して受信端子Ｐｒｘに接続されている。
　ＰＡ２０２は、ＲＦＩＣ２００の送信端子（図中のＴＸ）からフロントエンド回路２の送信端子Ｐｔｘに入力された送信信号（高周波送信信号）を増幅する、例えば電力増幅モジュールである。
　ＢＰＦ２０３ａは、非可逆回路素子１から出力された送信信号を所定の使用周波数帯域でフィルタリングして通過させる。また、ＢＰＦ２０３ｂは、アンテナ端子Ｐａｎｔから入力された受信信号を当該使用周波数帯域でフィルタリングして通過させる。
　ＬＮＡ２０４は、非可逆回路素子１から出力された受信信号（高周波受信信号）を増幅する、例えば低雑音増幅モジュールである。
　このようなフロントエンド回路２は、送信端子Ｐｔｘに入力された送信信号を増幅かつフィルタリングしてアンテナ端子Ｐａｎｔから出力し、アンテナ端子Ｐａｎｔに入力された受信信号をフィルタリングかつ増幅して受信端子Ｐｒｘから出力する。このとき、送信信号は非可逆回路素子１のＴｘパスを経由し、受信信号は非可逆回路素子１のＲｘパスを経由する。
　ＲＦＩＣ２００は、フロントエンド回路２の送信端子Ｐｔｘおよび受信端子Ｐｒｘに接続され、送信信号または受信信号を信号処理する回路である。例えば、ＲＦＩＣ２００は、ベースバンド信号処理回路（不図示）から入力された送信信号をアップコンバートして送信端子（図中ＴＸ）から出力し、フロントエンド回路２から受信端子（図中ＲＸ）に入力された受信信号をダウンコンバートしてベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）２０１に出力する。
　アンテナ素子３００は、フロントエンド回路２のアンテナ端子Ｐａｎｔに接続され、送信信号を送信し、受信信号を受信する。アンテナ素子３００の形状等については特に限定されず、通信装置３の使用周波数帯域に応じて適宜設計されていればよい。
　以上説明した通信装置３によれば、フェライト素子４１の磁束密度が大きい非可逆回路素子１を備えることにより、通信品質の向上を図ることができる。
　（その他の実施の形態）
　以上、本発明の実施の形態に係る非可逆回路素子、フロントエンド回路および通信装置について、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本発明の非可逆回路素子、フロントエンド回路および通信装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示の非可逆回路素子を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
　例えば、実施の形態１では、環状の永久磁石３０を用いることで互いに向き合う一対の側面３１を構成しているが、それに限られず、２つの直方体状の永久磁石を対向配置することで、互いに向き合う一対の側面を構成してもよい。
　例えば、第１ヨーク１０と永久磁石３０との間、または、永久磁石３０と第２ヨーク２０との間にスペーサが設けられていてもよい。
　例えば、フェライト４０に設けられる中心導体４２は、集中定数型であってもよいし、分布定数型であってもよい。
　例えば、非可逆回路素子１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃを所定の断面で断面視した場合、側面３１は１または複数の直線により構成されているが、側面３１は曲線状であってもよい。
　例えば、上記説明では、非可逆回路素子として３ポート型の非可逆回路素子を例に説明したが、非可逆回路素子は４ポート以上の複数のポートを有してもかまわない。また、非可逆回路素子は、入力ポートおよび出力ポートを有する２ポートのアイソレータであってもよい。
　例えば、その他の実施の形態に係る非可逆回路素子のフェライト４０は、図８に示す構造を有していてもよい。具体的には、フェライト４０は、矩形状のマイクロ波フェライト４０の天面側及び実装面側にガラスを主成分とする絶縁体層１１１、１１２、１１３、１１４や各種導体、各種電極を積層したもので、フェライト４０にも天面側及び実装面側に設けた各種導体をコイル状に接続するための複数のスルーホール導体や複数の電極が形成されている。
　詳しくは、第１中心導体１２１（Ｌ１）を形成する導体１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは絶縁体層１１２上に形成され、導体１２１ｄ、１２１ｅは絶縁体層１１３とフェライト素子４１の間に形成されている。導体１２１ａの端部は外部引出し部１４１ａとされ、導体１２１ｃの端部は外部引出し部１４２ａとされている。導体１２１ａの他端は導体１２１ｆを介して導体１２１ｄの一端に接続され、該導体１２１ｄの他端は導体１２１ｇを介して導体１２１ｂの一端に接続されている。該導体１２１ｂの他端は導体１２１ｈを介して導体１２１ｅの一端に接続され、該導体１２１ｅの他端は導体１２１ｉを介して導体１２１ｃの一端に接続されている。
　第２中心導体１２２（Ｌ２）を形成する導体１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは絶縁体層１１１とフェライト素子４１の間に形成され、導体１２２ｄ、１２２ｅは絶縁体層１１４の下面に形成されている。導体１２２ａの端部は外部引出し部１４３ａとされ、導体１２２ｃの端部は外部引出し部１４４ａとされている。導体１２２ａの他端は導体１２２ｆを介して導体１２２ｄの一端に接続され、該導体１２２ｄの他端は導体１２２ｇを介して導体１２２ｂの一端に接続されている。該導体１２２ｂの他端は導体１２２ｈを介して導体１２２ｅの一端に接続され、該導体１２２ｅの他端は導体１２２ｉを介して導体１２２ｃの一端に接続されている。
　第３中心導体１２３（Ｌ３）を形成する導体１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃは絶縁体層１１１、１１２の間に形成され、導体１２３ｄ、１２３ｅは絶縁体層１１３、１１４の間に形成されている。導体１２３ａの端部は外部引出し部１４６ａとされ、導体１２３ｃの端部は外部引出し部１４５ａとされている。導体１２３ａの他端は導体１２３ｆを介して導体１２３ｄの一端に接続され、該導体１２３ｄの他端は導体１２３ｇを介して導体１２３ｂの一端に接続されている。該導体１２３ｂの他端は導体１２３ｈを介して導体１２３ｅの一端に接続され、該導体１２３ｅの他端は導体１２３ｉを介して導体１２３ｃの一端に接続されている。
　外部接続用電極１４１は、導体１２１ａの端部である外部引出し部１４１ａと、それに接続されている電極によって形成されている。外部接続用電極１４２は、導体１２１ｃの端部である外部引出し部１４２ａと、それに接続されている電極によって形成されている。外部接続用電極１４３は、導体１２２ａの端部である外部引出し部１４３ａと、それに接続されている電極によって形成されている。外部接続用電極１４４は、導体１２２ｃの端部である外部引出し部１４４ａと、それに接続されている電極によって形成されている。外部接続用電極１４５は、導体１２３ｃの端部である外部引出し部１４５ａと、それに接続されている電極によって形成されている。外部接続用電極１４６は、導体１２３ａの端部である外部引出し部１４６ａと、それに接続されている電極によって形成されている。
　中心導体１２１、１２２、１２３は、Ａｇ、Ｃｕなどの薄膜導体、厚膜導体又は導体箔として形成することができ、感光性の金属ペーストを使用することが好ましい。絶縁体層１１１～１１４は、感光性ガラス、ポリイミドなど絶縁抵抗の高い材料を使用することが好ましい。導体層や絶縁層は、フォトリソグラフィやエッチング、印刷などで形成できる。外部接続用電極１４１～１４６やスルーホール用導体は、好ましくは、Ａｇ、Ｃｕを主成分とする導電性の電極材料（ペースト）を塗布して焼き付け、その表面にＮｉのめっき層を形成し、さらに、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕなどのめっき層を形成する。めっきに限定するものではなく、スパッタ処理などであってもよい。一方、容量素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３などはチップ部品を使用する。
　上記フェライト４０が、略枠形状の永久磁石３０内に配置され、実装面側に第１ヨーク１０が配置されるとともに天面側に第２ヨーク２０が配置されることで非可逆回路素子が形成される。
　本発明は、通信装置のフロンドエンド部に配置される非可逆回路素子として、携帯電話の基地局等の通信装置に広く利用できる。
　１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ　非可逆回路素子
　２　　　フロントエンド回路
　３　　　通信装置
　１０　　第１ヨーク
　１１　　入出力端子
　１２　　グランド端子
　１３　　絶縁部
　２０　　第２ヨーク
　２１　　凸部
　２２　　凹部
　３０　　永久磁石
　３０ａ　一方主面
　３０ｂ　他方主面
　３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｄ、３１ｅ　側面
　３２　　接点
　３３　　内向き突出部
　３５　　開口部
　４０　　フェライト
　４１　　フェライト素子
　４２　　中心導体
　２００　　ＲＦＩＣ
　２０１　　ＢＢＩＣ
　２０２　　ＰＡ
　２０３ａ　Ｔｘフィルタ回路（ＢＰＦ）
　２０３ｂ　Ｒｘフィルタ回路（ＢＰＦ）
　２０４　　ＬＮＡ
　２０５　　チューナ
　２０６ａ、２０６ｂ　可変フィルタ
　３００　　アンテナ素子
　Ａ１　　　フェライトが介在する領域
　Ａ２　　　フェライトが介在しない領域
　Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３　一対の側面間の距離
　Ｐａｎｔ　アンテナ端子
　Ｐｏｒｔ１　第１ポート
　Ｐｏｒｔ２　第２ポート
　Ｐｏｒｔ３　第３ポート
　Ｐｒｘ　　受信端子
　Ｐｔｘ　　送信端子

Claims (10)

  1. 　第１ヨークと、
    　前記第１ヨークに対向する第２ヨークと、
    　前記第１ヨークと前記第２ヨークとの間に設けられた永久磁石と、
    　フェライト素子および中心導体を含み、前記第１ヨークと前記第２ヨークとの間に設けられたフェライトと、
    　を備え、
    　前記第１ヨーク、前記第２ヨーク、前記永久磁石および前記フェライトが積み重ねられている方向に沿って、前記第１ヨーク、前記第２ヨーク、前記永久磁石および前記フェライトを切断して断面視した場合に、
    　前記フェライトは、前記永久磁石よりも厚さが薄く、
    　前記永久磁石は、前記フェライトの側面の外側に配置され、互いに向き合う一対の側面を有し、かつ、前記フェライトが介在する領域における前記一対の側面間の距離をＤ１とし、前記フェライトが介在しない領域における前記一対の側面間の距離をＤ２とした場合に、Ｄ２＜Ｄ１となる部分を有する、
    　非可逆回路素子。
  2. 　前記フェライトは、前記第２ヨークから間隔をあけて配置され、
    　前記フェライトが介在しない領域は、前記フェライトよりも前記第２ヨーク側に位置する、
    　請求項１に記載の非可逆回路素子。
  3. 　前記一対の側面間の距離は、前記第１ヨーク側から前記第２ヨーク側に向かうにしたがって小さくなっている、
    　請求項２に記載の非可逆回路素子。
  4. 　前記永久磁石は、前記フェライトが介在しない領域において、前記一対の側面間の距離が最小となる内向き突出部を有し、
    　前記一対の側面間の距離は、前記第１ヨーク側から前記内向き突出部に向かうにしたがって小さくなり、かつ、前記第２ヨーク側から前記内向き突出部に向かうにしたがって小さくなっている、
    　請求項２に記載の非可逆回路素子。
  5. 　前記永久磁石は、前記第２ヨークに接しており、
    　前記第１ヨーク、前記第２ヨーク、前記永久磁石および前記フェライトが積み重ねられている方向に沿って、前記第１ヨーク、前記第２ヨーク、前記永久磁石および前記フェライトを切断して断面視した場合に、前記永久磁石と前記第２ヨークとの接点における前記一対の側面間の距離をＤ３とした場合、Ｄ３＜Ｄ１である、
    　請求項２に記載の非可逆回路素子。
  6. 　前記第２ヨークは、前記フェライトよりも上側に配置され、前記フェライト側に突出した凸部を有する、
    　請求項２～５のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。
  7. 　前記永久磁石は、磁極の外縁である一方主面と他方主面とを貫く開口部を有し、
    　前記側面は、前記開口部の内側面である、
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。
  8. 　前記フェライトは、３つの前記中心導体を有し、
    　前記第１ヨークは、３つの前記中心導体に接続する３つの入出力端子を有する
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。
  9. 　請求項８に記載の非可逆回路素子と、
    　前記３つの入出力端子のうちの１つに接続される送信側回路と、
    　前記３つの入出力端子のうちの１つであって、前記送信側回路に接続された入出力端子と異なる入出力端子に接続される受信側回路と、
    　前記３つの入出力端子のうちの１つであって、前記送信側回路および前記受信側回路に接続されたそれぞれの入出力端子と異なる入出力端子に接続されるアンテナ端子と、
    　を備えるフロントエンド回路。
  10. 　高周波信号を処理する信号処理回路と、
    　請求項９に記載のフロントエンド回路と、
    　を備える通信装置。
PCT/JP2017/020138 2016-08-25 2017-05-30 非可逆回路素子、フロントエンド回路および通信装置 WO2018037654A1 (ja)

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