JPH10270910A

JPH10270910A - 非可逆回路素子

Info

Publication number: JPH10270910A
Application number: JP6957397A
Authority: JP
Inventors: Koji Ichikawa; 耕司市川; Kyozo Ogawa; 共三小川; Yasunori Yamane; 康典山根; Akinori Misawa; 彰規三沢
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【目的】小型かつ薄型で、電気的特性の劣化やばらつ
きが少なく、構造が簡単で組立が容易な非可逆回路素子
を提供する。【構成】円板状のマイクロ波フェライトの外周外側に
柱体の永久磁石を２〜４個配置する。マイクロ波フェラ
イトが３回対称の場合は柱体の永久磁石を３個配置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＶＨＦ帯、ＵＨＦ
帯、マイクロ波帯等の高周波帯域で用いられる非可逆回
路素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】非可逆回路素子は、信号の伝送方向（順
方向）にはほとんど信号の減衰がなくかつ逆方向には減
衰が大きくなるような機能を有し、その代表例であるア
イソレータ、サーキュレータ等は、例えばＶＨＦ帯、Ｕ
ＨＦ帯、マイクロ波帯等の高周波帯域を利用した携帯電
話や自動車電話等に代表される移動体通信機器の送受信
回路部に用いられている。近年の移動体通信機器の軽薄
短小化により、移動体通信機に搭載される当該非可逆回
路素子も低廉化に加え小型化（薄型化）の要請が強い。
このような非可逆回路素子の従来例について説明する。

【０００３】第一の従来例として、最近の携帯電話に使
用される表面実装型アイソレータの一般的な構造を、図
６の分解斜視図により説明する。当該アイソレータは、
絶縁基板（１）、金属上ケース（２）、金属下ケース
（８）、アース板（３）、誘電体基板（４）、中心導体
（５）、マイクロ波フェライト（６）、永久磁石（７）
及び付随するその他の部品で構成される。

【０００４】絶縁基板（１）上に軟磁性の金属下ケース
（８）、アース板（３）を順に積み重ね、これらを電気
的に接続するように半田付で固定する。この上に中央部
に孔部を有し、その他の部分に厚膜印刷でコンデンサ電
極膜（９）、抵抗膜（１０）を形成した誘電体基板
（４）を配置する。上記孔部中に、マイクロ波フェライ
ト（６）を配置する。このマイクロ波フェライト（６）
には１枚の銅板を加工して作製した中心導体（５）が配
置されている。一方マイクロ波フェライト（６）に直流
磁界を印加する永久磁石（７）は、金属上ケース（２）
に固着されている。この従来例の場合、マイクロ波フェ
ライトと永久磁石とは空隙を介して積み重ねるように配
置されている。

【０００５】第二の従来例として、特開昭６１−１２５
２０２号公報に記載のサーキュレータの構造を図７によ
り説明する。図中第一の従来例と同一機能部には同一符
号を付けている。本従来例では、マイクロ波フェライト
（６）の周辺の領域にその径よりは大きい内径の環状凹
部を形成し、この環状凹部に磁石（７）を配置してい
る。また永久磁石に軟鉄などで出来たヨーク（２、８）
を配置している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】第一の従来例で説明し
たアイソレータは、多くの構成部品が厚さ方向に積み重
ねるように組み立てられるので、このアイソレータを構
成する各部品の厚さ寸法がアイソレータ自体の厚さ寸法
を決める。特にこれらの部品の一つである永久磁石の厚
さはアイソレータ自体の厚さの、１／３から１／２程度
を占めている。したがって本構造では、根本的なアイソ
レータの薄型化は困難な状況であった。

【０００７】上記薄型化の対策としては、永久磁石を薄
くすること、あるいは前記永久磁石とマイクロ波フェラ
イトとの間隔を狭くする等の方法を採ることがある。し
かしながら、薄型化しても十分な磁界を発生し得る様な
永久磁石は、極めて高価であり実用的ではない。したが
ってこれらの方法による薄型化には限界があった。

【０００８】また、上記第一の従来例では、永久磁石と
マイクロ波フェライトの間隔が狭いのでマイクロ波と永
久磁石の相互作用によってマイクロ波損失が増大し素子
の電気的特性が劣化するという欠点があった。

【０００９】さらに、上記金属上下ケースの歪みや中心
導体等の組立ばらつき、永久磁石や誘電体フェライトの
厚さ寸法のばらつきなどのばらつき要因が相乗して、永
久磁石とマイクロ波フェライトとの間隔が変動し、電気
的特性もこれに連動してばらついていた。

【００１０】第二の従来例で説明したサーキュレータ
は、マイクロ波フェライトの周辺領域にその径よりは大
きい内径の環状凹部を形成し、この環状凹部に永久磁石
を配置する事で薄型化を可能としている。たしかに環状
の永久磁石をマイクロ波フェライトの側面に配置するこ
とで、第一の従来例に見られるような厚さの制約が少な
くなっている。また電気的特性の劣化、電気的特性のば
らつきも改善の可能性が増した。

【００１１】しかし環状の永久磁石を使用することで、
この直径以下の外形寸法はあり得ないので部品が大きく
なってしまうこと、永久磁石を分割しないと中心導体を
外部端子まで引き出すのが困難であること、永久磁石を
分割して位置決めのために環状凹部を形成する必要が有
り構造が複雑になること、等々の問題がある。

【００１２】本発明の目的は上記従来例の問題を解消
し、小型かつ薄型で、電気的特性の劣化やばらつきが少
なく、構造が簡単かつ正確で組立が容易な非可逆回路素
子を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに鋭意研究の結果、発明者らは著しく構造を改善した
非可逆回路素子に想到したものである。すなわち、第一
の発明は、円板状のマイクロ波フェライトの周辺領域に
柱体の永久磁石を２個配置した非可逆回路素子である。

【００１４】第二の発明は第一の発明において前記永久
磁石を３ないし４個の柱体とした非可逆回路素子であ
る。

【００１５】第三の発明は第一、第二のいずれかの発明
において前記永久磁石を四角柱とした非可逆回路素子で
ある。

【００１６】第四の発明は第一、第二のいずれかの発明
において前記永久磁石を三角柱とした非可逆回路素子で
ある。

【００１７】第五の発明は第一〜第四のいずれかの発明
において前記マイクロ波フェライトの中心軸に対し前記
柱体の垂直な断面を、前記マイクロ波フェライトに対向
する部分について弧状凹部とした非可逆回路素子であ
る。

【００１８】第六の発明は、前記マイクロ波フェライト
が３回対称であってかつ前記永久磁石を３個の柱体とし
た非可逆回路素子である。

【００１９】ただし、第一、第二、第六のいずれかの発
明において、前記柱体は、円柱でも良いし、楕円柱でも
良いし、ｎ角柱（ｎ：自然数）でも良い。好ましくは、
マイクロ波フェライトと対向する部分が前記マイクロ波
フェライトの外周形状に近似の弧状凹部を有する柱体で
ある。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明に係わる非可逆回路素子の
概要をアイソレータを例にとって説明する。図１はその
分解斜視図である。

【００２１】このアイソレータは、絶縁基板（２５）、
上ヨーク（１６）、下ヨーク（１１）、アース板（１
２）、誘電体基板（１３）、中心導体（１７）、マイク
ロ波フェライト（１４）、永久磁石（１５）および付随
するその他の部品で構成する。

【００２２】柱体の永久磁石（１５）は、マイクロ波フ
ェライト（１４）の外周側に、当該マイクロ波フェライ
ト（１４）を挟んで対峙するように２個配置し、軟磁性
の下ヨーク（１１）に固着する。ここで上記永久磁石は
例えば四角柱のバリウムフェライト磁石、上記マイクロ
波フェライトは例えば円板状のガーネット、上記下ヨー
クは例えば軟鉄である。

【００２３】前記柱体の永久磁石（１５）は誘電体基板
（１３）の外周面と接する位置に配置しても良いし、マ
イクロ波フェライト（１４）の側面近傍に配置してもよ
い。

【００２４】中心導体（１７）の端部は３方向に引き出
され、誘電体基板（１３）上に形成されたコンデンサ電
極膜（１８、１９、２０）と接続する。

【００２５】上ヨーク（１６）は、マイクロ波フェライ
ト（１４）を覆うように図中上面から永久磁石（１５）
に固着する。

【００２６】

【実施例】以下実施例について詳細に説明する。実施例
は９００ＭＨｚ帯で使用される表面実装型アイソレータ
の仕様に準拠している。（実施例１）図２は実施例１の部分透視平面図とそのＡ
−Ａ’断面図である。

【００２７】図中の符号で前記図１と同一符号を付した
部分は、同一部あるいは、同一機能の部分であり、以下
その説明を省略することがある。

【００２８】絶縁基板（２５）上に下ヨーク（１１）を
重ね、次にアース板（１２）を積み重ね、これらを電気
的に接続するように半田付で固定した。この上に中央部
に孔部を有しその他の部分に厚膜印刷でコンデンサ電極
膜（１８、１９、２０）、抵抗膜（２１）を形成した誘
電体基板（１３）を配置した。上記孔部中に、円板状の
ガーネット（１４）を配置した。このガーネット（１
４）には１枚の銅板を加工して作製した中心導体（１
７）が、ガーネット（１４）を包むように、その端部は
ガーネット（１４）の中央で交叉するように折り曲げら
れその端部は１２０°の角度で３方向に引き出される。
上記絶縁基板（２５）には図中下面に入出力端子（２
３、２４）が形成されている。

【００２９】次に別途準備したバリウムフェライト磁石
（１５）を前記ガーネット（１４）を挟んで対峙するよ
うに配置した。本実施例では誘電体基板（１３）とほぼ
同じ長さで誘電体基板（１３）と接するようにバリウム
フェライト磁石（１５）を配置し下ヨーク（１１）に接
着した。

【００３０】このバリウムフェライト磁石（１５）の厚
さは前記ガーネット（１４）よりも幾分厚いことが必要
である。またその長さはガーネット（１４）よりも長い
ことが望ましい。

【００３１】前記誘電体基板（１３）の図中上面には予
め３つのコンデンサ電極膜（１８、１９、２０）を銀ペ
ーストを焼き付けた厚膜印刷により形成した。コンデン
サ電極膜（１８、１９、２０）と中心導体（１７）が延
出している端部とを接続した。このうちコンデンサ電極
膜（２０）は抵抗膜（２１）を介してアース電極膜に接
続し、このアース電極膜はスルーホール（２２）にて誘
電体基板（１３）の下面に広く形成されたアース電極膜
に接続し、このアース電極膜は上記アース板（１２）又
は下ヨーク（１１）に接続されている。

【００３２】次に前記コンデンサ電極膜（１８、１９）
と接続した中心導体（１７）から延出している端部を上
記入出力端子（２３、２４）と接続した。上記各電極
膜、各端部、各端子及び下ヨーク（１１）の相互の接続
は、半田付けにより行った。

【００３３】さらに前記中心導体（１７）を配したガー
ネット（１４）の上に、ガーネットと上ヨーク（１６）
との間隔を維持するようテフロンからなるスペーサー
（２６）を入れ、上ヨーク（１６）を図面上面よりバリ
ウムフェライト磁石（１５）を覆うようにアクリル系接
着剤で固着した。

【００３４】このようにして作製したアイソレータは、
従来例のアイソレータに比べ２／３以下の厚さになるこ
とが確認出来た。また永久磁石とガーネットの間隔を離
したことに因り、電気的特性は順方向伝送損失で平均
０．０５ｄＢの特性改善がみられた。

【００３５】（実施例２）図３は実施例２の部分透視平
面図とそのＡ−Ａ’断面図である。この実施例は、基本
的には前記実施例１におけるバリウムフェライト磁石の
数を３個としたものである。

【００３６】すなわち、下ヨーク（１１）には、別途準
備したバリウムフェライト磁石（１５）をガーネット
（１４）を挟んで３個配置した。本実施例ではガーネッ
ト（１４）の径とほぼ同じ長さのバリウムフェライト磁
石（１５）を配置し下ヨーク（１１）に接着した。以降
の組立は実施例１と同様であるので、ここでは省略す
る。

【００３７】このようにして作製したアイソレータは、
実施例１と同様に従来例のアイソレータに比べ２／３以
下の厚さになることが確認出来た。また順方向伝送損失
で平均０．０３ｄＢの特性改善がみられた。（実施例３）図４は実施例３の部分透視平面図とそのＡ
−Ａ’断面図である。この実施例は、基本的には前記実
施例１におけるバリウムフェライト磁石の数を４個とし
たものである。

【００３８】すなわち、下ヨーク（１１）には、別途準
備したバリウムフェライト磁石（１５）をガーネット
（１４）を挟んで４個配置した。本実施例ではガーネッ
ト（１４）の径とほぼ同じ長さのバリウムフェライト磁
石（１５）を２個と誘電体基板（１３）とほぼ同じ長さ
のバリウムフェライト磁石（１５）を２個配置し下ヨー
ク（１１）に接着した。以降の組立は実施例１と同様で
あるので、ここでは省略する。

【００３９】このようにして作製したアイソレータは、
実施例１と同様に従来例のアイソレータに比べ２／３以
下の厚さになることが確認出来た。また順方向伝送損失
で平均０．０３ｄＢの特性改善がみられた。（実施例４）図５は実施例４の部分透視平面図とそのＡ
−Ａ’断面図である。この実施例は、基本的には前記実
施例１におけるガーネットの形状を三角形状の板にし四
角柱のバリウムフェライト磁石の数を３個としたもので
ある。

【００４０】すなわち、下ヨーク（１１）には、別途準
備したバリウムフェライト磁石（１５）をガーネット
（１４）を挟んで３個配置した。本実施例ではガーネッ
ト（１４）の一辺とほぼ同じ長さのバリウムフェライト
磁石（１５）を配置し下ヨーク（１１）に接着した。以
降の組立は実施例１と同様であるので、ここでは省略す
る。

【００４１】このようにして作製したアイソレータは、
実施例１と同様に従来例のアイソレータに比べ２／３以
下の厚さになることが確認出来た。また順方向伝送損失
で平均０．０３ｄＢの特性改善がみられた。

【００４２】また上記実施例１〜４のアイソレータは、
構造が簡単であることから正確な組立が容易であった。

【００４３】なお、これらの実施例において四角柱のバ
リウムフェライト磁石であるところを、柱体でさえあれ
ば円柱でも良いし、楕円柱でも良いし、三角柱でも良い
し、六角柱でも良いし、八角柱でも良い。あらゆる柱体
を採用しても本発明の効果が変わらないことは言うまで
もない。

【００４４】またこれらの実施例によれば、小型かつ薄
型で電気的特性を改善し、かつ構造が簡単で正確な組立
が容易なアイソレータを実現できた。また本発明はアイ
ソレータに限定されることなく、サーキュレータなどの
非可逆回路素子においても実施可能であることは言うま
でもない。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、小型かつ薄型で、電気
的特性が優れ、構造が簡単で正確な組立が容易な非可逆
回路素子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるアイソレータの分解
斜視図である。

【図２】本発明に係わる実施例１の部分透視平面図とそ
のＡ−Ａ’断面図である。

【図３】本発明に係わる実施例２の部分透視平面図とそ
のＡ−Ａ’断面図である。

【図４】本発明に係わる実施例３の部分透視平面図とそ
のＡ−Ａ’断面図である。

【図５】本発明に係わる実施例４の部分透視平面図とそ
のＡ−Ａ’断面図である。

【図６】第一の従来例の分解斜視図である。

【図７】第二の従来例の部分透視平面図とそのＡ−Ａ’
断面図である。

【符号の説明】

１１下ヨーク１２アース板１３誘電体基板１４マイクロ波フェライト１５永久磁石１６上ヨーク２５絶縁基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三沢彰規鳥取県鳥取市南栄町70番地２号日立金属株式会社鳥取工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円板状のマイクロ波フェライトの外周外
側に柱体の永久磁石を２個配置することを特徴とする非
可逆回路素子。
【請求項２】前記永久磁石が３ないし４個の柱体であ
ることを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子。
【請求項３】前記柱体が４角柱であることを特徴とす
る請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の非可逆回
路素子。
【請求項４】前記柱体が３角柱であることを特徴とす
る請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の非可逆回
路素子。
【請求項５】前記マイクロ波フェライトの中心軸に対
し前記柱体の垂直な断面は、前記マイクロ波フェライト
に対向する部分が弧状凹部であることを特徴とする請求
項１〜請求項４のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【請求項６】前記マイクロ波フェライトが３回対称で
あってかつ前記永久磁石が３個の柱体であることを特徴
とする非可逆回路素子。