【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の通信機装置に使用されるアイソレータ、サーキュレータ等の集中常数型非可逆回路素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の一般的な集中定数型アイソレータ（集中定数型非可逆回路素子）の構成を示す断面図である（特許文献１、２参照）。図９に示すアイソレータ２００は、ヨークを兼ねる上ケース２０５と下ケース２０６の間に、永久磁石２０７と、磁性組立体２０８と、３つのコンデンサと終端抵抗を備えた基板２０９とを介在させて構成されている。
この例の磁性組立体２０８は、ガーネットからなる磁性体基板２１０と、その下面に添わせて設けられた金属板からなる共通電極２１１と、この共通電極２１１から放射状に３方向に延出形成されて磁性体基板２１０の表面側に巻き掛けられた第１〜第３の中心導体２２１、２２２、２２３とから構成されている。
【０００３】
第１〜第３の中心導体２２１〜２２３は互いに磁性体基板２１０に沿って折り曲げられ、磁性体基板２１０の表面側において互いに所定の交差角度でもって重ねられている。なお、図面では省略されているが、上記の中心導体どうしは絶縁シートにより磁性体基板２１０の表面側において個々に絶縁されている。
また、第１〜第３の中心導体２２１〜２２３の先端部側は磁性体基板２１０の側方に突出するように配置されて第１〜第３のポート部とされており、これら第１〜第３のポート部にそれぞれ整合用のコンデンサが接続され、ポート部の１つに先のコンデンサを介して終端抵抗が接続されている。
図９のアイソレータ２００においては上下のケース２０５、２０６は永久磁石２０７とともに磁気回路を構成し、上記磁性体基板２１０に永久磁石２０７でバイアス磁界を印加できるようになっている。
この種のアイソレータは、通信機装置、例えば携帯電話等の携帯用電子機器に備えられるものであるが、近年の携帯用電子機器の小型化に伴い、全体として４〜５ｍｍ角の大きさに形成されるようになってきている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−１０７２０３号公報
【特許文献２】
特開平９−４６１０４号公報
【０００５】
ところで、永久磁石２０７から発生するバイアス磁界は、エッジ付近で強く、中心付近では安定しているので、この中心付近から発生する磁界を磁性体基板２１０に作用させることで、安定したバイアス磁界をかけるのが従来の技術常識であった。そのため従来のアイソレータでは磁性体基板２１０に対して永久磁石２０７を充分大きくする必要があるとされているが、小型化によりアイソレータのサイズは大きくできないため、永久磁石のサイズに制限があった。例えば、アイソレータ２００のサイズが４ｍｍ角の場合、１．５ｍｍ角の磁性体基板２１０に対して２．６〜３．５ｍｍ角の永久磁石２０７を使用し、この永久磁石２０７のオーバーハング部ｏｈが磁性体基板２１０の両方向からそれぞれ５ｍｍ以上になるようにしていた。ここでオーバーハング部とは、永久磁石２０７と磁性体基板２１０を一方向（例えば、下ケース側）から見たときの投影図（言い換えれば平面視したとき）において、永久磁石２０７の投影面形状が磁性体基板２１０の投影面形状より大きい部分、すなわち、はみ出した部分のことをいう。
【０００６】
一方、磁性体基板２１０を小さくすると、中心導体の磁性体基板上の長さが短くなり、インダクタンスが小さくなってしまう。集中常数型のアイソレータでは、中心導体のインダクタンスと整合容量で中心周波数を決めているため、磁性体基板２１０が小さくなるとインダクタンスが小さくなり、使用周波数が高くなってしまう。あるいは小さいインダクタンスで目的とする周波数に合わせるために、整合容量を大きくすると、コンデンサの占有面積が大きくなり小型化できなくなってしまう。
また、従来の永久磁石２０７の厚みは０．８ｍｍ程度と厚いものであり、磁性体基板２１０の厚み０．４ｍｍ、上下のケース２０５、２０６の厚み０．２５ｍｍ、永久磁石と磁性体基板間の距離０．２５ｍｍを合わせると１．６５ｍｍ程度となり、さらに半田層等もあることから、アイソレータの厚みは１．６５ｍｍを超えてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところでアイソレータを薄型化（１．６ｍｍ以下）することでさらに小型化（３．５ｍｍ角以下）を実現しようとすると、外形では外周のケース部分を除くと３．３ｍｍ角となり（即ち、永久磁石のサイズは約３．３ｍｍ角）、更に、磁性体基板２１０は永久磁石２０７より１ｍｍ小さくする必要があることから、最大でも２．３ｍｍ角または直径２．３ｍｍ程度にしかできない。ところが０．８ＧＨｚ〜０．９ＧＨｚ程度の比較的低周波で使用する通信機装置に備える場合、入出力用のポート部に接続される中心導体のインダクタンスを得るためには、スリット付き直線状タイプの中心導体では、磁性体基板上の長さが３ｍｍ以上必要になり、アイソレータを小型化するのが困難であった。
また、１．４ＧＨｚ〜１．９ＧＨｚ程度で使用されるアイソレータの小型化（３．０ｍｍ角以下）を薄型化（１．６ｍｍ以下）で実現しようする場合においても、磁性体基板２１０は最大でも１．８ｍｍ角または直径１．８ｍｍ程度にしかできない。しかし上記の周波数範囲で使用する通信機装置に備える場合、入出力用のポート部に接続される中心導体のインダクタンスを得るためには、スリット付き直線状タイプの中心導体では、磁性体基板上の長さが２．５ｍｍ以上必要になり、小型のアイソレータを実現できない。また、小さいインダクタンスで目的とする周波数に合わせるためには、整合容量を大きくしなければならず、小型化できない。
【０００８】
本発明は以上の背景に基づいてなされたもので、薄型化することで小型化された集中常数型非可逆回路素子及びそれを用いた通信機装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討および研究を重ねた結果、集中常数型非可逆回路素子において磁石部材の厚みが薄くなると磁石部材のオーバーハング量の依存性が顕著になることを究明し、本発明を完成した。
即ち、本発明の集中常数型非可逆回路素子は、上記課題を解決するために、ヨーク本体の内部に、磁性体と、該磁性体上に個々に絶縁されて配置される複数本の線路導体と、上記磁性体の周囲に配置されて上記線路導体に接続される複数のコンデンサ部と、上記磁性体にバイアス磁界を印加するための磁石部材とが備えられ、外形サイズが３．５ｍｍ角以下であり、かつ厚さが１．６ｍｍ以下の非可逆回路素子であり、
上記磁石部材と上記磁性体を平面視したとき、上記磁石部材は上記磁性体の少なくとも一方向より０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下はみ出したオーバーハング部を有する大きさとされたことを特徴とする。
【００１０】
本発明においてオーバーハング部とは、上記磁石部材と上記磁性体を一方向から見たときの投影図（言い換えれば平面視したとき）において、磁石部材の投影面形状が磁性体の投影面形状より大きい部分、すなわち、はみ出した部分のことをいう。
【００１１】
本発明の集中常数型非可逆回路素子では上記磁石部材のオーバーハング部を０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下の範囲と小さくしても、該磁石部材の厚さによっては上記非可逆回路素子としての特性を良好にでき、例えば、磁石部材の厚さを薄くすることによって、上記帯域外減衰量やアイソレーション特性は良好に維持したまま、低挿入損失とすることができる。また、このようにオーバーハング部の大きさが小さくできるので、この非可逆回路素子の外形が小さくなったときに磁石部材が小さくなっても磁性体を比較的大きくできるので、線路導体の磁性体上の長さが長くなり、インダクタンスを大きくでき、これによって整合容量を小さくでき、小型化に有利である。
従って本発明によれば、オーバーハング量が小さいものでも、厚みが薄い磁石部材を使用することで、非可逆回路素子全体の厚みを薄くでき、外形サイズが３．５ｍｍ角以下で、かつ厚さが１．６ｍｍ以下の小型で、低損失の集中常数型非可逆回路素子を実現できる。
【００１２】
また、本発明の集中常数型非可逆回路素子は、外形サイズが３．０ｍｍ角以下であり、かつ厚さが１．５ｍｍ以下のものであってもよい。
また、本発明の集中常数型非可逆回路素子においては、上記磁石部材のオーバーハング部が０．１５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下のものであってもよい。
また、本発明の集中常数型非可逆回路素子においては、上記磁石部材と上記磁性体を平面視したとき、上記磁石部材の周縁のうち上記オーバーハング部に含まれる部分が上記周縁全周の２５％以上であってもよい。
【００１３】
また、本発明の集中常数型非可逆回路素子は、使用中心周波数が１ＧＨｚ以下のものであってもよい。
使用中心周波数が１ＧＨｚ以下の集中常数型非可逆回路素子の場合、大きいインダクタンスが必要になるが、本発明によればオーバーハング部の大きさが小さくできるので、この非可逆回路素子の外形が小さくなったときに磁石部材が小さくなっても磁性体を比較的大きくできるので、線路導体の磁性体上の長さが長くなり、インダクタンスを大きくできるので、使用周波数が低い小型の集中常数型非可逆回路素子の実現に有利である。
【００１４】
また、本発明の集中常数型非可逆回路素子においては、上記複数本の線路導体のうち少なくとも入出力端に接続される２本の線路導体にはスリットが形成されていないものであってもよい。
上記複数本の線路導体のうち少なくとも上記の２本の線路導体に、スリットが形成されていないと、スリットを形成して分割導体とする場合に比べてインダクタンスを大きくできるので、大きいインダクタンスが必要とされる小型で周波数が低い集中常数型非可逆回路素子の製造に有利で、特に、１ＧＨｚ以下の低周波の集中常数型非可逆回路素子において少なくとも上記の２本の線路導体にスリットを設けないようにすることで、さらにインダクタンスを大きくできるので好ましい。
【００１５】
また、本発明の集中常数型非可逆回路素子においては、上記複数本の線路導体のうち少なくとも入出力端に接続される２本の線路導体の上記磁性体上の長さは、上記磁性体上で上記線路導体が配置された部分の直線距離に対してそれぞれ５％以上長くされたものであってもよい。
上記線路導体の上記磁性体上の長さが、上記磁性体上で該線路導体が配置された部分の直線距離に対してそれぞれ５％以上長くされていると、上記線路導体の上記磁性体上の長さを長くでき、インダクタンスを大きくでき、小型で周波数が低い集中常数型非可逆回路素子の製造に有利である。
上記線路導体の上記磁性体上の長さを長くする方法としては、例えば、上記線路導体の上記磁性体上に配置される部分の形状を平面視略く字状、ジグザグ状、波状等のように屈曲部を有する形状にすることにより可能である。
【００１６】
また、本発明の通信機装置は、上記課題を解決するために、上記のいずれかに記載の本発明の集中常数型非可逆回路素子を備えたことを特徴とする。
かかる通信機装置によれば、通信機装置に占める集中常数型非可逆回路素子の大きさを小さくすることができ、通信機装置全体の小型化に寄与することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
（集中常数型非可逆回路素子の実施の形態）
図１〜図４は本発明に係る集中常数型非可逆回路素子をアイソレータとして適用した実施の形態を示すものである。
この実施形態のアイソレータ１は、上ヨーク２と下ヨーク３とで構成される磁気閉回路内に、磁石部材４と磁性体基板（磁性体）５と線路導体１０６、１０７、１０８とこれら線路導体１０６、１０７、１０８を接続した共通電極１１０と磁性体基板５の周囲に配置されたコンデンサ基板（コンデンサ部）１２、１１１ａ、１１１ｂと終端抵抗１３とを備えて構成されている。
このアイソレータ１は、全体形状は略直方体状のものであり、外形サイズが３．５ｍｍ角以下であり、かつ厚さが１．６ｍｍ以下のものである。
このアイソレータ１は、使用中心周波数が１ＧＨｚ以下のものである。
【００１８】
上記上ヨーク２と下ヨーク３は軟鉄などの強磁性体からなり、四角形状の箱型に形成されることで、ケースを兼ねている。なお、それらヨークの表裏面にはＡｇメッキなどの導電層が被覆形成されていることが好ましい。また、側面コ字型の上ヨーク２は側面コ字型の下ヨーク３に嵌め込み自在の大きさとされており、上ヨーク２と下ヨーク３の互いの開口部分を嵌め合わせることで両者を一体（ヨーク本体）として箱型の磁気閉回路を構成することができるように構成されている。
なお、これらのヨーク２、３の形状はこの実施形態の如くコ字型に限るものではなく、複数のヨークで箱型の閉磁器回路を構成するものであれば、任意の形状で差し支えない。
【００１９】
上記の如く嵌め合わされた下ヨーク３と上ヨーク２が囲む空間には、換言すると下ヨーク３と上ヨーク２からなる閉磁気回路内には、先の磁性体基板５と３本の線路導体１０６、１０７、１０８とこれら線路導体１０６、１０７、１０８を接続した共通電極１１０とからなる磁性組立体１５が収納されている。従って、本実施形態のアイソレータは磁性組立体１５を有している。
磁性体基板５は、フェライト等の強磁性体からなり、図３に示すように平面視横長の略長方形板状とされている。より詳細には、相対向する横長の２つの長辺５ａ、５ａと、これらの長辺５ａ、５ａに直角向きの短辺５ｂ、５ｂと、長辺５ａ、５ａの両端部側に位置して各長辺５ａに対して１５０゜の角度で傾斜し（長辺５ａの延長線に対しては３０°の傾斜角度で傾斜し）、個々に先の短辺５ｂに接続する４つの傾斜辺５ｄとから構成される平面視横長の略長方形状とされている。従って、磁性体基板５の平面視４つのコーナ部には、それぞれ長辺５ａに対する１５０°傾斜（短辺５ｂに対して１３０°傾斜）の傾斜面（受面）５ｄが形成されている。なお、図３中、Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ対向する傾斜辺５ｄ、５ｄ間の直線距離）である。
【００２０】
また、この磁性体基板５においては、その横方向、即ち長手方向の幅と、その縦方向、即ち長手方向に直交する方向の幅との比、即ち縦横比が２５％（１：４）以上、８０％（４：５）以下の範囲、即ち平面視横長であることが好ましい。なお、ここで、図３に示すものは平面視横長の磁性体基板５であるが、図３を９０゜回転させた横方向から見ると、磁性体基板５は縦長形状となる。よって本発明では、磁性体基板５は横長形状でも縦長形状でも全く等価のものと考える。
【００２１】
先の３本の線路導体１０６、１０７、１０８と共通電極１１０は図４の展開図に示すように一体化されてなり、３本の線路導体１０６、１０７、１０８と共通電極１１０とを主体として電極部１６が構成されている。
この共通電極１１０は、平面視先の磁性体基板５とほぼ相似形状の金属板からなる本体部１１０Ａから構成されている。即ち、本体部１１０Ａは、相対向する２つの長辺部１１０ａ、１１０ａと、これらの長辺部１１０ａ、１１０ａに直角向きの短辺部１１０ｂ、１１０ｂと、長辺部１１０ａ、１１０ａの両端部側に位置して各長辺部１１０ａに対して１５０°の角度で傾斜し、先の短辺部１１０ｂに対しては１３０°の傾斜角度で接続する４つの傾斜部１１０ｄとから構成される平面視略長方形とされている。
【００２２】
そして、先の共通電極１１０の４つのコーナ部の傾斜部１１０ｄのうち、一方の長辺部側の２つの傾斜部１１０ｄから第１の線路導体１０６と第２の線路導体１０７が延出形成されている。
まず、先の２つの傾斜部１１０ｄの一方から、第１の基部導体１０６ａと第１の中心導体１０６ｂと第１の先端部導体１０６ｃからなる第１の線路導体１０６が延出形成される一方、先の傾斜部１１０ｄの他方から、第２の基部導体１０７ａと第２の中心導体１０７ｂと第２の先端部導体１０７ｃとからなる第２の線路導体１０７が延出形成されている。
【００２３】
第１の中心導体１０６ｂは、平面視波形あるいはジクザグ状のものであり、基部導体側端部１０６Ｄと、先端部導体側端部１０６Ｆと、これらの間の中央部１０６Ｅの３つの部分からなる。特に、第１の中心導体１０６ｂの中央部１０６Ｅの形状が平面視略く字状になっている。
第２の中心導体１０７ｂも第１の中心導体１０６ｂと同様の形状であり、基部導体側端部１０７Ｄと、先端部導体側端部１０７Ｆと、これらの間の平面視略く字状の中央部１０７Ｅの３つの部分からなる。
【００２４】
次に、第１の線路導体１０６の幅方向中央部には、スリット１１８が形成され、このスリット１１８を形成することにより中央部導体１０６ｂが２本の分割導体１０６ｂ１、１０６ｂ２に分割され、基部導体１０６ａも２本の分割導体１０６ａ１、１０６ａ２に分割されている。
第２の線路導体１０７の幅方向中央部にもスリット１１８と同様のスリット１１９が形成され、このスリット１１９を形成することにより中央部導体１０７ｂが２本の分割導体１０７ｂ１、１０７ｂ２に分割され、基部導体１０７ａも２本の分割導体１０７ａ１、１０７ａ２に分割されている。
【００２５】
スリット１１８、１１９の幅は、第１、第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂの基部導体側端部１０６Ｄ、１０７Ｄにおける幅よりも中央部１０６Ｅ、１０７Ｅ、先端部導体側端部１０６Ｆ、１０７Ｆにおける幅の方が大きく形成される。すなわち第１、第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂの交差部分のスリット１１８、１１９の幅が交差部分以外の同幅よりも広く形成されている。このようなスリット幅の大小関係とすることで、アイソレータの特性を損なうことなく、後述のパワーアンプ４５とのインピーダンスのマッチングを適切に設定することが可能となる。
また、第１の中心導体１０６ｂの分割導体１０６ｂ１、１０６ｂ２の幅は、第２の中心導体１０７ｂの分割導体１０７ｂ１、１０７ｂ２の幅より狭く形成されている。このようにすることで第１の中心導体１０６ｂが第２の中心導体１０７ｂよりも磁性体基板５に近接して巻付けられることによるパワーアンプ４５とのインピーダンスのマッチング不良を防止し、適切なインピーダンスのマッチングを取ることが可能となる。
【００２６】
一方、共通電極１１０の他方の長辺部１１０ａ側の中央部に第３の線路導体１０８が延設されている。この第３の線路導体１０８は共通電極１１０から突出形成された第３の基部導体１０８ａと第３の中心導体１０８ｂと第３の先端部導体１０８ｃとから構成されている。
第３の基部導体１０８ａは、共通電極１１０の長辺側中央部からほぼ直角に延出形成された２本の短冊状の分割導体１０８ａ１、１０８ａ２からなり、２本の分割導体１０８ａ１、１０８ａ２の間にはスリット１２０が形成されている。一方の分割導体１０８ａ２は他方の分割導体１０８ａ１より幅広に形成されている。
【００２７】
第３の中心導体１０８ｂは、上記分割導体１０８ａ１に接続する平面視略直線状の分割導体１０８ｂ１と、上記分割導体１０８ａ２に接続する平面視略直線状の分割導体１０８ｂ２とから構成されており、これら分割導体１０８ｂ１、１０８ｂ２の間にはスリット１２０が形成されている。また、一方の分割導体１０８ｂ２は他方の分割導体１０８ｂ１より幅広に形成されている。
更に、これらの分割導体１０８ｂ１、１０８ｂ２の先端側はＬ字型の第３の先端部導体１０８ｃに一体化されている。
この第３の先端部導体１０８ｃは、上記分割導体１０８ｂ１、１０８ｂ２を一体化して上記分割導体１０８ａ１、１０８ａ２と同じ方向に向けて延出形成された接続部１０８ｃ１とこの接続部１０８ｃ１に対してほぼ直角方向に延出形成された接続部１０８ｃ２とから構成されている。
【００２８】
上記の如く構成された電極部１６は、その共通電極１１０の本体部１１０Ａを磁性体基板５の裏面側（一面側）に添わせ、第１の線路導体１０６と第２の線路導体１０７と第３の線路導体１０８とを磁性体基板５の表面側（他面側）に折り曲げて（巻き付けて）磁性体基板５に装着され、磁性体基板５とともに磁性組立体１５を構成している。
【００２９】
第１と第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂは上記構成とされているので、上記のように磁性体基板５の表面（他面）に沿って添わせると、該磁性体基板５の表面上で第１と第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂが交差している。図１には、中央部１０６Ｅ、１０７Ｅが重複している場合を図示した。
また、第１と第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂは、上記のように平面視波形あるいはジクザグ状の形状とされることにより、磁性体基板５の表面（他面）に沿って添わせると各中心導体の磁性体基板上の長さは、磁性体基板５上で中心導体が配置された部分の直線距離（言い換えれば磁性体基板５の対向する傾斜辺５ｄ、５ｄ間の直線距離Ｌ１又はＬ２）に対して５％以上長くすることが可能であり、第１と第２の線路導体の磁性体基板上の長さを長くでき、インダクタンスを大きくでき、小型で周波数が低いアイソレータの製造に有利である。
【００３０】
本実施形態で第１と第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂの交差部３５ａの両中心導体の重複部分の長さとは、図１に示すように中央部１０６Ｅの一方の分割導体１０６ｂ１と中央部１０７Ｅの一方の分割導体１０７ｂ１の重複部分の長さＬ７あるいは中央部１０６Ｅの他方の分割導体１０６ｂ２と中央部１０７Ｅの他方の分割導体１０７ｂ２の重複部分の長さＬ８である。その場合、両分割導体の重複部分の長さＬ７、Ｌ８は、それぞれ磁性体基板５の表面（他面）に重なる中心導体部分の長さＬ４の１０％以上とすることが、第１と第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂの重複部分で確保される容量値が大きくなるので、その分、各線路導体に接続するコンデンサの容量値を小さくでき、同じインダクタンスを確保するならば用いるコンデンサの占有面積を小さくできる点で好ましく、より好ましくはＬ４の２０％以上である。
【００３１】
分割導体１０６ｂ１と分割導体１０７ｂ１の重複部分は平行である部分（平行部３６ａ）以外に非平行部分を有しており、また、分割導体１０６ｂ２と分割導体１０７ｂ２の重複部分も平行である部分（平行部３６ｂ）以外に非平行部分を有している。平行部３６ａの長さは、分割導体の重複部分の長さＬ７の２０％程度〜１００％程度であることが好ましく、平行部３６ｂの長さは、分割導体の重複部分の長さＬ８の２０％程度〜１００％程度であることが好ましい。
【００３２】
平行部３６ａの長さが分割導体の重複部分の長さＬ７の２０％未満であると（Ｌ７と平行部３６ａの長さの比が２０％未満であると）、挿入損失が増大し、好ましくない。また、平行部３６ｂの長さが分割導体の重複部分の長さＬ８の２０％未満であると（Ｌ８と平行部３６ｂの長さの比が２０％未満であると）、挿入損失が増大し、好ましくない。
【００３３】
本実施形態での第１と第２の中心導体１０６ｂ、１０７ｂの交差部３５ａの両中心導体の重複部分の交差角度とは、中央部１０６Ｅの一方の分割導体１０６ｂ１と中央部１０７Ｅの一方の分割導体１０７ｂ１の重複部分の交差角度あるいは中央部１０６Ｅの他方の分割導体１０６ｂ２と中央部１０７Ｅの他方の分割導体１０７ｂ２の重複部分の交差角度であり、その場合の交差角度は３０度以下であることが好ましく、さらに好ましくは１５度以下である。本実施形態のように両分割導体の重複部分が平行部３６ａを有している場合、この平行部３６ａでの両分割導体の交差角度は０度あるいは略０度であり、非平行部での両分割導体の交差角度は３０度以下であることが好ましい。非平行部での両分割導体の交差角度が３０度よりも大きくなると、挿入損失が増大し好ましくない。
【００３４】
なお、図１では略したが、図２に示すように磁性体基板５と第１の線路導体１０６と第２の線路導体１０７と第３の線路導体１０８との間には各々に絶縁シートＺが介在されて各線路導体１０６、１０７、１０８は個々に電気的に絶縁されている。
【００３５】
次に、磁性組立体１５は下ヨーク３の底部中央側に配置され、下ヨーク３の底部側の磁性組立体１５の一方の側にコンデンサ基板１２、他方の側にコンデンサ基板１１１ａ、１１１ｂが収納され、コンデンサ基板１２の一側部側には終端抵抗１３が収納されている。
そして、先の第１の線路導体１０６の先端部導体１０６ｃを先のコンデンサ基板１１１ａに形成されている電極部に電気的に接続し、先の第２の線路導体１０７の先端部導体１０７ｃを先のコンデンサ基板１１１ｂに形成されている電極部に電気的に接続し、先の第３の中心導体１０８の先端部導体１０８ｃをコンデンサ基板１２と終端抵抗１３に電気的に接続して磁性組立体１５にコンデンサ基板１１１ａ、１１１ｂ、１２と終端抵抗１３とが接続されている。なお、終端抵抗１３を接続しなければ、サーキュレータとして作用する。
【００３６】
上記先端部導体１０７ｃの部分が接続されたコンデンサ基板１１１ｂの端部側にアイソレータ１としての第１ポートＰ１が形成され、先端部導体１０６ｃの部分が接続されたコンデンサ基板１１１ａの端部側にアイソレータ１としての第２ポートＰ２が形成され、先端部導体１０８ｃの部分が接続された終端抵抗１３の端部側がアイソレータ１としての第３ポートＰ３とされている。
【００３７】
また、下ヨーク３と上ヨーク２との間の空間部において磁性組立体１５はその空間部の厚さの半分程を占有する厚さに形成されているので、磁性組立体１５よりも上ヨーク２側の空間部分には、図２に示すスペーサ部材３０が収納され、該スペーサ部材３０に磁石部材４が設置されている。
先のスペーサ部材３０は、上ヨーク２の内部に収納可能な大きさの平面視矩形板状の基板部３１と、この基板部３１の底部側の４隅の各コーナ部分に形成された脚部３１ａとからなり、基板部３１において脚部３１ａが形成されていない側の面（上面）に円型の収納凹部３１ｂが形成され、該収納凹部３１ｂの底面側には基板部３１を貫通する矩形型の透孔（図示略）が形成されている。
【００３８】
そして、先の収納凹部３１ｂに、永久磁石からなる磁石部材４が嵌め込まれ、この磁石部材４を備えた状態のスペーサ部材３０がそれらの４つの脚部３１ａで先のコンデンサ基板１１１ａ、１１１ｂ、１２とこれらに接続されている第１の先端部導体１０６ｃ、１０７ｃ、並びに、終端抵抗１３とこれに接続されている先端部導体１０８ｃの先端部を下ヨーク３の底部側に押さえ付け、スペーサ部材３０の底部により磁性組立体１５を下ヨーク３の底面側に押さえ付けた状態でヨーク２、３の間に収納されている。
【００３９】
磁石部材４は、磁性体基板５にバイアス磁界を印加するためのものであり、図３に示すように平面視矩形板状とされている。より詳細には、相対向する横長の２つの長辺４ａ、４ａと、これらの長辺４ａ、４ａに直角向きの短辺４ｂ、４ｂとから構成される平面視横長の長方形板状とされている。
この磁石部材４の大きさは磁性体基板５より大きくされている。より詳細には、上下のヨーク２、３内に配置された磁石部材４と磁性体基板５を一方向（下ケース側）から見たときの投影図（言い換えれば平面視したとき）において、磁石部材４は磁性体基板５の少なくとも一方向よりはみ出したオーバーハング部ｏｈを有する大きさとされており、図３は磁石部材４が磁性体基板５上下及び左右の４つの方向よりそれぞれはみ出したオーバーハング部ｏｈを有する場合について図示したものである。なお、磁石部材４は、磁性体基板５の上下及び左右の４つの方向のうち少なくとも一方向よりはみ出した部分を有する大きさであればよい。
【００４０】
オーバーハング部ｏｈは、０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下の大きさとされており、好ましくは０．１５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下である。
オーバーハング部ｏｈが０．４５ｍｍを超えると、磁石部材４の厚さを薄くしても挿入損失が大きく、０．１ｍｍ未満であると、磁石部材４からのバイアス磁界のうち磁性体基板５を通るものが少なく、挿入損失が大きくなってしまう。
オーバーハング部ｏｈの大きさを０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下の範囲とする場合の磁石部材４の厚みは、０．５ｍｍ以上〜０．７ｍｍ以下とされることが挿入損失を小さくできる点で好ましく、より好ましくは０．５５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下とされることが挿入損失をさらに小さくできる点で好ましい。
【００４１】
また、磁石部材４の周縁のうちオーバーハング部ｏｈに含まれる部分が上記周縁全周の２５％以上であってもよく、図３は磁石部材４の周縁のうちオーバーハングｏｈに含まれる部分が１００％である場合について図示したものである。
【００４２】
図１〜図４に示す本実施の形態のアイソレータ１は、上記のようにして第１の線路導体１０６と第２の線路導体１０７がいずれも磁性体基板５の表面側に折り畳まれたので、入力側の線路導体から磁性体基板５に入力された信号を出力側に効果的に伝搬させることができ、低損失でしかも広帯域な通過特性を発揮できる。従って磁性組立体１５の磁気特性として好適なものが確実に得られるようになる。
【００４３】
本実施形態のアイソレータ１によれば、磁石部材４のオーバーハング部ｏｈが０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下の範囲と小さいものであっても、この磁石部材４の厚さを薄くすることで、アイソレータ全体の厚みを薄くでき、外形サイズが３．５ｍｍ角以下で、かつ厚さが１．６ｍｍ以下と小型化でき、また、帯域外減衰量やアイソレーション特性を良好に維持したまま、挿入損失を低減できる。
なお、上記実施形態においては、入出力端に接続される第１と第２の線路導体１０６、１０７にはそれぞれスリットが形成されている場合について説明したが、第１と第２の線路導体１０６、１０７はスリットが形成されていないものであってもよい。
上記の第１と第２の線路導体がスリットが形成されていないものであれば、スリットを形成して分割導体とする場合に比べてインダクタンスを大きくできるので、大きいインダクタンスが必要とされる小型で、１ＧＨｚ以下の低周波のアイソレータの製造に有利である。
【００４４】
なお、上記の実施形態においては磁石部材４と磁性体基板５はそれぞれ平面視横長の略長方形板状である場合について説明したが、ヨーク本体の内部に磁石部材と磁性体を収納したときに、上記磁石部材は上記磁性体の少なくとも一方向より０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下はみ出したオーバーハング部を有する大きさであればよく、例えば、磁石部材と磁性体は、平面視矩形又は多角形状又は円形状であってもよく、また、縦長であっても横長であってもく、また、これら磁石部材と磁性体は同じ形状であっても、異なる形状であってもよい。
【００４５】
なお、上記の実施形態においては使用中心周波数が１ＧＨｚ以下のアイソレータの場合について説明したが、使用中心周波数が１．４４〜１．９ＧＨｚのアイソレータに適用することもでき、その場合、磁石部材４のオーバーハング部ｏｈを０．１ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下の範囲と小さくし、しかも磁石部材４の厚さを薄くすることによって、外形サイズが３．０ｍｍ角以下で、しかも厚さが１．５ｍｍ以下のアイソレータとすることもできる。
【００４６】
図５Ａは、先の実施の形態のアイソレータ１が組み込まれる携帯電話装置（通信機装置）の回路構成の一例を示すもので、この例の回路構成においては、アンテナ４０にアンテナ共用器（ディプレクサ）４１が接続され、アンテ共用器４１の出力側にローノイズアンプ（増幅器）４２と段間フィルタ４８と選択回路（混合回路）４３を介して受信回路（ＩＦ回路）４４が接続され、アンテナ共用器４１の入力側に先の実施の形態のアイソレータ１とパワーアンプ（増幅器）４５と選択回路（混合回路）４６を介して送信回路（ＩＦ回路）４７が接続され、選択回路４３、４６に分配トランス４９を介して局部発振器４９ａに接続されて構成されている。
先の構成のアイソレータ１は図５Ａに示すような携帯電話装置の回路に組み込まれて使用され、アイソレータ１からアンテナ共振器４１側への信号は低損失で通過させるが、その逆方向の信号は損失を大きくして遮断するように作用する。これにより、増幅器４５側のノイズ等の不要な信号を増幅器４５側に逆入力させないという作用を奏する。
【００４７】
図５Ｂは図１から図４に示した構成のアイソレータ１の動作原理を示すものである。図５Ｂに示す回路に組み込まれているアイソレータ１は、符号▲１▼で示す第１ポートＰ１側から符号▲２▼で示す第２ポートＰ２方向への信号は伝えるが、符号▲２▼の第２ポートＰ２側から符号▲３▼の第３ポートＰ３側への信号は終端抵抗１３により減衰させて吸収し、終端抵抗１３側の符号▲３▼で示す第３ポートＰ３側から符号▲１▼で示す第１ポートＰ１側への信号は遮断する。
従って図５Ａに示す回路に組み込んだ場合に先に説明した効果を奏することができる。
【００４８】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
（実験例１）
磁石部材４のオーバーハング部ｏｈを０．０５ｍｍ〜０．６５ｍｍの範囲で変更した以外は図１乃至図４に示したものと同様の各種のアイソレータを作製し、第１ポートＰ１から第２ポートＰ２へ（入力から出力へ）信号を流した場合の磁石厚さ（磁石部材の厚さ）と挿入損失との関係、磁石厚さとアイソレーションとの関係、帯域外減衰量３ｆｏとの関係をそれぞれ調べた。その結果を下記表１〜表３及び図６〜図８に示す。
【００４９】
ここで作製したアイソレータの使用中心周波数は１．８８ＧＨｚとした。
第１の線路導体１０６としては、スリット幅３３０μｍ、実質的な線路幅５９０μｍ（各分割導体の幅１３０μｍ）、厚さ４０μｍの銅箔を用い、また、第２の線路導体１０７としては、スリット幅３００μｍ、実質的な線路幅５００μｍ（各分割導体の幅１００μｍ）、厚さ４０μｍの銅箔を用い、第３の線路導体１０８としては、スリット幅１２００μｍ、実質的な線路幅１５００μｍ（分割導体１０８ｂ１の幅１００μｍ、分割導体１０８ｂ２の幅２００μｍ）、厚さ４０μｍの銅箔を用い、また、共通電極１１０は縦約２０００μｍ、横幅約３５５０μｍ、厚さ４０μｍの銅箔を用いた。
【００５０】
また、平面視略く字状の中央部１０６Ｅの分割導体１０６ｂ１と、平面視略く字状の中央部１０７Ｅの分割導体１０７ｂ１の重複部分の長さＬ７は、磁性体基板５の表面（他面）に重なる中心導体部分の長さＬ４の２８％、また、平行部３６ａの長さは分割導体の重複部分の長さＬ７の４６％とした。また、平面視略く字状の中央部１０６Ｅの分割導体１０６ｂ２と平面視略く字状の中央部１０７Ｅの分割導体１０７ｂ２の重複部分の長さＬ８は磁性体基板５の表面（他面）に重なる中心導体部分の長さＬ４の２８％、平行部３６ｂの長さは分割導体の重複部分の長さＬ８の２３％とした。また、磁性体基板５としては、縦約１．５ｍｍ、横幅約２．４ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍの図１に示すような形状のイットリウム鉄ガーネットフェライト（ＹＩＧ）からなるものを用いた。
【００５１】
また、第１の先端導体１０６ｃが接続されたコンデンサ基板１１１ａの電極の容量Ｃ１を１３．０ｐＦ、第２の先端導体１０７ｃが接続されたコンデンサ基板１１１ｂの電極の容量Ｃ２を１３．２ｐＦ、第３の先端導体１０８ｃが接続されたコンデンサ基板１２の容量Ｃ３を１８．０ｐＦ、第３の先端導体１０８ｃが接続された終端抵抗１３の抵抗Ｒを３９Ωとした。
また、磁石部材（永久磁石４）の横幅は３．０ｍｍと一定とし、縦の長さは１．６ｍｍ〜２．８ｍｍに変更した。
また、上下のヨーク２、３内に配置された磁石部材４と磁性体基板５を平面視したときに、磁石部材４は磁性体基板５の上下方向にそれぞれ同じ大きさだけはみ出すような大きさ及び配置とされ、このはみ出し部分がオーバーハング部ｏｈであり、０．０５ｍｍ〜０．６５ｍｍの範囲で変更した。また、磁石部材４の磁性体基板５の左右方向のオーバーハング部ｏｈの大きさは、それぞれ０．３ｍｍと一定とした。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
【表３】
【００５５】
表ｌ及び図６に示した結果から磁石部材のオーバーハング部が大きいもの（ｏｈ＝０．５５ｍｍ、０．６５ｍｍのもの）は、磁石部材の厚みが薄くなる（例えば、厚さが０．５７５ｍｍ以下になる）と挿入損失が大きくなっていることがわかる。それは、磁石部材の厚さが薄いところではバイアス磁界が不足しているため挿入損失が大きいと考えられる。また、オーバーハング部が小さいもの（ｏｈ＝０．０５ｍｍのもの）は、磁石部材の厚みが薄くなる（例えば、厚さが０．６ｍｍ以下になる）と挿入損失が大きくなっていることがわかる。それは、オーバーハング部が小さすぎると、磁性体基板を通るバイアス磁界が少なくなるためであると考えられる。
【００５６】
磁石部材のオーバーハング部が０．１５ｍｍ〜０．４５ｍｍのものは、磁石部材の厚さが薄い方が発生するバイアス磁界が弱いことになるが、挿入損失は小さいことがわかる。それは磁石部材の厚さが薄いところで磁性体基板を通るバイアス磁界が十分足りているため、厚みを厚くしていくと損失が大きくなってしまうと考えられる。また、図示していないがｏｈ＝０．１ｍｍの場合も磁石部材の厚さが薄い方が挿入損失を小さくできることを確認した。
また、０．４１５ｄＢ以下の挿入損失にするのに、オーバーハングが大きいもの（ｏｈ＝０．６５ｍｍ）は、磁石厚さを０．６５ｍｍ必要であるが、ｏｈ＝０．１５ｍｍ〜０．４５ｍｍものは、磁石厚さが０．６２５ｍｍ以下で済み、特に、ｏｈ＝０．２５ｍｍ〜０．４５ｍｍものは、磁石厚さが０．６ｍｍ以下で済む。また、ｏｈ＝０．１５ｍｍものは、磁石厚さが０．５５ｍｍのとき、挿入損失は０．４００ｄＢとなっている。
【００５７】
このことから磁石部材のオーバーハング量が小さいものでも、厚みが薄いものを使用すれば、小型で、低損失のアイソレータを実現できることがわかる。
表２〜３及び図７〜図８に示した結果からアイソレーションや帯域外減衰量についてはオーバーハング部の大きさにかかわらず同様の特性を示している。
これらのことから磁石部材のオーバーハング量が小さくても低損失のアイソレータを実現できるので、磁性体を比較的大きくすることができ、インダクタンスを大きくでき、整合容量を小さくでき、小型化に有利であり、挿入損失等のアイソレータとしての特性を落とすことなく、アイソレータ全体の厚さを２割薄くすることが可能であることがわかる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、オーバーハング量が小さいものでも、厚みが薄い磁石部材を使用することで、非可逆回路素子全体の厚みを薄くでき、小型で、低損失の集中常数型非可逆回路素子を実現できる。
また、本発明の通信機装置によれば、通信機装置に占める集中常数型非可逆回路素子の大きさを小さくすることができ、通信機装置全体の小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るアイソレータの一部分を取り除いた状態を示す平面図。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る同アイソレータの断面図。
【図３】図３は本発明に係るアイソレータに用いられる磁石部材と磁性体基板の一例を示す平面図。
【図４】図４は本発明に係るアイソレータに用いられる電極部の展開図。
【図５】図５Ａはこの種のアイソレータが備えられる電気回路の一例を示す図、図５Ｂはアイソレータの動作原理を示す図。
【図６】磁石部材のオーバーハング部の大きさを変更したときの磁石厚さと挿入損失の関係を示す図。
【図７】磁石部材のオーバーハング部の大きさを変更したときの磁石厚さとアイソレーションの関係を示す図。
【図８】磁石部材のオーバーハング部の大きさを変更したときの磁石厚さと帯域外減衰量の関係を示す図。
【図９】図９は従来のアイソレータの構成を示す断面図。
【符号の説明】
１…アイソレータ（集中常数型非可逆回路素子）、２…上ヨーク、３…下ヨーク、４…磁石部材、５…磁性体基板（磁性体）、１０６…第１の線路導体（線路導体）、１０６ｂ…第１の中心導体、１０７…第２の線路導体（線路導体）、１０７ｂ…第２の中心導体、１０８…第３の線路導体（線路導体）、１０８ｂ…第３の中心導体、１１０…共通電極、１２，１１１ａ，１１１ｂ…コンデンサ基板（コンデンサ部）、１３…終端抵抗、１５…磁性組立体、１６…電極部、ｏｈ…オーバーハング部、Ｐ１…第１ポート、Ｐ２…第２ポート、Ｐ３…第３ポート。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lumped constant type nonreciprocal circuit device such as an isolator and a circulator used for a communication device such as a mobile phone.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional general lumped-constant isolator (lumped-constant nonreciprocal circuit device) (see Patent Documents 1 and 2). The isolator 200 shown in FIG. 9 is configured by interposing a permanent magnet 207, a magnetic assembly 208, and a substrate 209 having three capacitors and a terminating resistor between an upper case 205 also serving as a yoke and a lower case 206. Have been.
The magnetic assembly 208 in this example is formed by extending a magnetic substrate 210 made of garnet, a common electrode 211 made of a metal plate provided along the lower surface thereof, and extending radially from the common electrode 211 in three directions. And first to third central conductors 221, 222, and 223 wound around the surface of the magnetic substrate 210.
[0003]
The first to third center conductors 221 to 223 are bent along the magnetic substrate 210 and are overlapped with each other at a predetermined crossing angle on the front surface side of the magnetic substrate 210. Although not shown in the drawing, the above-described center conductors are individually insulated from each other on the front surface side of the magnetic substrate 210 by an insulating sheet.
Further, the distal end sides of the first to third central conductors 221 to 223 are disposed so as to protrude to the side of the magnetic substrate 210 to be first to third port portions. A matching capacitor is connected to each of the third ports, and a terminating resistor is connected to one of the ports via the capacitor.
In the isolator 200 of FIG. 9, the upper and lower cases 205 and 206 constitute a magnetic circuit together with the permanent magnet 207, and a bias magnetic field can be applied to the magnetic substrate 210 by the permanent magnet 207.
This type of isolator is provided in a communication device, for example, a portable electronic device such as a mobile phone. However, with the recent miniaturization of the portable electronic device, the isolator is generally formed in a size of 4 to 5 mm square. It is becoming.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-63-107203
[Patent Document 2]
JP-A-9-46104
[0005]
By the way, the bias magnetic field generated from the permanent magnet 207 is strong near the edge and is stable near the center, so that a magnetic field generated from the vicinity of the center acts on the magnetic substrate 210 to apply a stable bias magnetic field. That was the conventional technical common sense. Therefore, in the conventional isolator, it is necessary to make the permanent magnet 207 sufficiently large with respect to the magnetic substrate 210. However, since the size of the isolator cannot be increased due to downsizing, the size of the permanent magnet is limited. For example, when the size of the isolator 200 is 4 mm square, a permanent magnet 207 of 2.6 to 3.5 mm square is used for the magnetic substrate 210 of 1.5 mm square, and the overhang portion oh of the permanent magnet 207 is The distance from the magnetic substrate 210 was set to 5 mm or more from both directions. Here, the overhang portion is a projection surface shape of the permanent magnet 207 in a projection view when the permanent magnet 207 and the magnetic substrate 210 are viewed from one direction (for example, the lower case side) (in other words, when viewed in a plan view). Is a portion larger than the shape of the projection surface of the magnetic substrate 210, that is, a protruding portion.
[0006]
On the other hand, when the magnetic substrate 210 is made smaller, the length of the center conductor on the magnetic substrate becomes shorter, and the inductance becomes smaller. In the lumped constant type isolator, since the center frequency is determined by the inductance of the center conductor and the matching capacitance, the smaller the magnetic substrate 210, the smaller the inductance and the higher the frequency used. Alternatively, if the matching capacitance is increased in order to match the target frequency with a small inductance, the area occupied by the capacitor becomes large and the size cannot be reduced.
The thickness of the conventional permanent magnet 207 is as thick as about 0.8 mm, the thickness of the magnetic substrate 210 is 0.4 mm, the thickness of the upper and lower cases 205 and 206 is 0.25 mm, and the distance between the permanent magnet and the magnetic substrate is When the distance is 0.25 mm, the thickness is about 1.65 mm, and the thickness of the isolator exceeds 1.65 mm due to the presence of a solder layer and the like.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if it is attempted to further reduce the size (3.5 mm or less) by reducing the thickness of the isolator (1.6 mm or less), the outer shape will be 3.3 mm square except for the outer peripheral case portion (that is, the permanent magnet Since the size of the magnetic substrate 210 needs to be 1 mm smaller than that of the permanent magnet 207, the size of the magnetic substrate 210 can be reduced to at most about 2.3 mm square or 2.3 mm in diameter. However, in the case of providing a communication device used at a relatively low frequency of about 0.8 GHz to 0.9 GHz, in order to obtain the inductance of the center conductor connected to the input / output port, a linear type with a slit is required. The center conductor requires a length on the magnetic substrate of 3 mm or more, making it difficult to reduce the size of the isolator.
Also, in the case where an isolator used at about 1.4 GHz to 1.9 GHz is to be downsized (3.0 mm square or less) by thinning (1.6 mm or less), the magnetic substrate 210 is at most 1 It can only be about 0.8 mm square or 1.8 mm in diameter. However, in the case of providing the communication device used in the above frequency range, in order to obtain the inductance of the center conductor connected to the input / output port portion, in order to obtain the inductance of the linear type center conductor with a slit, Since the length is required to be 2.5 mm or more, a small isolator cannot be realized. Further, in order to match a target frequency with a small inductance, the matching capacitance must be increased, and the size cannot be reduced.
[0008]
The present invention has been made based on the above background, and an object of the present invention is to provide a lumped constant type nonreciprocal circuit device which is reduced in size by making it thinner, and a communication device using the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have conducted intensive studies and researches to solve the above-described problems. As a result, when the thickness of the magnet member is reduced in the lumped constant type nonreciprocal circuit device, the dependency of the overhang amount of the magnet member becomes remarkable. And completed the present invention.
That is, the lumped constant type nonreciprocal circuit device according to the present invention has a magnetic body and a plurality of line conductors which are individually insulated on the magnetic body in order to solve the above problem. And a plurality of capacitor units arranged around the magnetic body and connected to the line conductor, and a magnet member for applying a bias magnetic field to the magnetic body, and having an outer size of 3.5 mm square or less. And a non-reciprocal circuit element having a thickness of 1.6 mm or less,
When the magnet member and the magnetic body are viewed in a plan view, the magnet member has a size having an overhang portion protruding from at least one direction of the magnetic body by 0.1 mm or more and 0.45 mm or less.
[0010]
In the present invention, the overhang portion is such that in the projection view when the magnet member and the magnetic body are viewed from one direction (in other words, when viewed in a plan view), the projection surface shape of the magnet member is larger than the projection surface shape of the magnetic body. A large portion, that is, a protruding portion.
[0011]
In the concentrated constant type nonreciprocal circuit device of the present invention, even if the overhang portion of the magnet member is reduced to a range of 0.1 mm or more and 0.45 mm or less, depending on the thickness of the magnet member, the overhang portion may be used as the nonreciprocal circuit device. The characteristics can be improved. For example, by reducing the thickness of the magnet member, a low insertion loss can be achieved while the above-mentioned out-of-band attenuation and isolation characteristics are maintained well. In addition, since the size of the overhang portion can be reduced in this way, the magnetic material can be made relatively large even when the magnet member becomes small when the outer shape of the nonreciprocal circuit element becomes small. The upper length is longer, the inductance can be increased, and the matching capacitance can be reduced, which is advantageous for miniaturization.
Therefore, according to the present invention, even if the overhang amount is small, the thickness of the entire non-reciprocal circuit device can be reduced by using a magnet member having a small thickness, and the outer size is 3.5 mm square or less, and Can be realized as a small, low-loss, concentrated constant type nonreciprocal circuit device having a size of 1.6 mm or less.
[0012]
Further, the lumped constant type nonreciprocal circuit device of the present invention may have an outer size of not more than 3.0 mm square and a thickness of not more than 1.5 mm.
In the lumped constant type nonreciprocal circuit device of the present invention, the overhang portion of the magnet member may be 0.15 mm or more and 0.45 mm or less.
In the lumped constant type nonreciprocal circuit device of the present invention, when the magnet member and the magnetic body are viewed in a plan view, a portion of the periphery of the magnet member included in the overhang portion is 25% of the entire periphery of the periphery. % Or more.
[0013]
Further, the lumped constant type nonreciprocal circuit device of the present invention may have a use center frequency of 1 GHz or less.
In the case of a lumped constant type nonreciprocal circuit element whose use center frequency is 1 GHz or less, a large inductance is required. However, according to the present invention, since the size of the overhang portion can be reduced, the external shape of the nonreciprocal circuit element is small. When the magnet member becomes smaller, the magnetic material can be made relatively large even if the magnet member becomes smaller, so the length of the line conductor on the magnetic material becomes longer, and the inductance can be increased, so that a small concentrated constant-type irreversible with a lower operating frequency This is advantageous for realizing circuit elements.
[0014]
In the lumped constant type nonreciprocal circuit device of the present invention, at least two of the plurality of line conductors connected to the input / output terminals may not have a slit. .
If no slit is formed in at least the two line conductors of the plurality of line conductors, the inductance can be increased as compared with the case where the slit is formed and the divided conductor is used. It is advantageous for the manufacture of a compact, low-frequency lumped constant type nonreciprocal circuit device. Particularly, in a low-frequency lumped constant nonreciprocal circuit device of 1 GHz or less, at least the two line conductors are not provided with slits. Is preferable because the inductance can be further increased.
[0015]
Further, in the lumped constant type nonreciprocal circuit device of the present invention, at least two of the plurality of line conductors connected to the input / output end on the magnetic body have a length on the magnetic body. In this case, the line conductors may be extended by 5% or more with respect to the linear distance of the portion where the line conductor is arranged.
When the length of the line conductor on the magnetic body is set to be longer than the linear distance of the portion where the line conductor is disposed on the magnetic body by 5% or more, the length of the line conductor on the magnetic body is reduced. The length can be increased, the inductance can be increased, and it is advantageous to manufacture a small-sized concentrated constant type nonreciprocal circuit device having a low frequency.
As a method of increasing the length of the line conductor on the magnetic body, for example, the shape of a portion of the line conductor disposed on the magnetic body may be substantially rectangular in plan view, zigzag, wavy, or the like. This is possible by forming a shape having a bent portion at the bottom.
[0016]
According to another aspect of the present invention, there is provided a communication device including the lumped constant nonreciprocal circuit device according to any one of the above aspects of the invention.
According to such a communication device, the size of the lumped constant non-reciprocal circuit device occupying the communication device can be reduced, which can contribute to the miniaturization of the entire communication device.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
(Embodiment of Centralized Constant Nonreciprocal Circuit Element)
1 to 4 show an embodiment in which the lumped constant type nonreciprocal circuit device according to the present invention is applied as an isolator.
The isolator 1 of this embodiment includes a magnet member 4, a magnetic substrate (magnetic material) 5, line conductors 106, 107, 108, and these line conductors in a magnetic closed circuit composed of an upper yoke 2 and a lower yoke 3. It comprises a common electrode 110 to which 106, 107, and 108 are connected, capacitor substrates (capacitor portions) 12, 111a, and 111b disposed around the magnetic substrate 5, and a terminating resistor 13.
The isolator 1 has a substantially rectangular parallelepiped overall shape, an external size of 3.5 mm square or less, and a thickness of 1.6 mm or less.
This isolator 1 has a used center frequency of 1 GHz or less.
[0018]
The upper yoke 2 and the lower yoke 3 are made of a ferromagnetic material such as soft iron, and are formed in a square box shape to also serve as a case. Preferably, a conductive layer such as Ag plating is formed on the front and back surfaces of the yokes. The upper U-shaped yoke 2 is shaped so that it can be fitted into the lower yoke 3 of the U-shape, and the upper yoke 2 and the lower yoke 3 are integrated into each other by fitting the opening portions of each other. It is configured such that a box-shaped magnetic closed circuit can be configured as the yoke body).
The shapes of the yokes 2 and 3 are not limited to the U-shape as in this embodiment, and any shape may be used as long as a plurality of yokes constitute a box-shaped closed magnetic circuit.
[0019]
In the space surrounded by the lower yoke 3 and the upper yoke 2 fitted as described above, in other words, in the closed magnetic circuit composed of the lower yoke 3 and the upper yoke 2, the magnetic substrate 5 and the three line conductors 106 are provided. , 107, 108 and a common electrode 110 connecting these line conductors 106, 107, 108 are housed therein. Therefore, the isolator of the present embodiment has the magnetic assembly 15.
The magnetic substrate 5 is made of a ferromagnetic material such as ferrite and has a substantially rectangular plate shape that is horizontally long in a plan view as shown in FIG. More specifically, two long sides 5a and 5a that are horizontally opposed to each other, short sides 5b and 5b perpendicular to the long sides 5a and 5a, and both ends of the long sides 5a and 5a are located. Four inclined sides 5d which are inclined at an angle of 150 ° with respect to each long side 5a (incline at an inclination angle of 30 ° with respect to the extension of the long side 5a) and individually connected to the short side 5b And a substantially rectangular shape that is horizontally long in plan view. Therefore, each of the four corner portions of the magnetic substrate 5 in plan view is formed with an inclined surface (receiving surface) 5d inclined at 150 ° to the long side 5a (130 ° inclined to the short side 5b). In FIG. 3, L1 and L2 are linear distances between the inclined sides 5d and 5d facing each other.
[0020]
In the magnetic substrate 5, the ratio of the width in the horizontal direction, that is, the longitudinal direction, to the width in the vertical direction, that is, the direction perpendicular to the longitudinal direction, that is, the aspect ratio is 25% (1: 4) or more. , 80% (4: 5) or less, that is, a horizontal length in plan view. Here, what is shown in FIG. 3 is the magnetic substrate 5 which is horizontally long in a plan view, but when viewed from the horizontal direction in which FIG. 3 is rotated by 90 °, the magnetic substrate 5 has a vertically long shape. Therefore, in the present invention, the magnetic substrate 5 is considered to be completely equivalent in both the horizontally long shape and the vertically long shape.
[0021]
The three line conductors 106, 107, and 108 and the common electrode 110 are integrated as shown in a developed view of FIG. 4, and the three line conductors 106, 107, and 108 and the common electrode 110 are mainly used. The electrode section 16 is configured.
The common electrode 110 is composed of a main body 110A made of a metal plate having a substantially similar shape to the magnetic substrate 5 viewed from the top. That is, the main body 110A has two long sides 110a, 110a opposed to each other, short sides 110b, 110b perpendicular to the long sides 110a, 110a, and both ends of the long sides 110a, 110a. And four inclined portions 110d which are inclined at an angle of 150 ° with respect to each long side portion 110a and connected at an inclination angle of 130 ° with respect to the short side portion 110b. It has a substantially rectangular shape.
[0022]
The first line conductor 106 and the second line conductor 107 are formed to extend from two inclined portions 110d on one long side of the four inclined portions 110d of the four corners of the common electrode 110. ing.
First, a first line conductor 106 including a first base conductor 106a, a first center conductor 106b, and a first tip conductor 106c is formed extending from one of the two inclined portions 110d, A second line conductor 107 including a second base conductor 107a, a second center conductor 107b, and a second tip conductor 107c extends from the other side of the inclined portion 110d.
[0023]
The first center conductor 106b has a waveform or a zigzag shape in plan view, and includes three portions: a base conductor side end portion 106D, a front end conductor side end portion 106F, and a central portion 106E therebetween. In particular, the shape of the central portion 106E of the first central conductor 106b is substantially rectangular in plan view.
The second center conductor 107b also has a shape similar to that of the first center conductor 106b, and includes a base conductor side end 107D, a front end conductor side end 107F, and a substantially rectangular central portion in plan view therebetween. 107E.
[0024]
Next, a slit 118 is formed at the center of the first line conductor 106 in the width direction. By forming the slit 118, the center conductor 106b is divided into two divided conductors 106b1 and 106b2, and the base conductor is formed. 106a is also divided into two divided conductors 106a1 and 106a2.
A slit 119 similar to the slit 118 is also formed at the center of the second line conductor 107 in the width direction. By forming the slit 119, the center conductor 107b is divided into two divided conductors 107b1 and 107b2, and The conductor 107a is also divided into two divided conductors 107a1 and 107a2.
[0025]
The width of the slits 118 and 119 is larger than the width of the first and second center conductors 106b and 107b at the base conductor side ends 106D and 107D at the central portions 106E and 107E and at the tip end conductor side ends 106F and 107F. Are formed larger. That is, the width of the slits 118 and 119 at the intersection of the first and second center conductors 106b and 107b is formed to be wider than the width at the intersection other than the intersection. By setting such a relationship between the slit widths, it becomes possible to appropriately set impedance matching with the power amplifier 45 described later without impairing the characteristics of the isolator.
The width of the divided conductors 106b1 and 106b2 of the first center conductor 106b is formed to be smaller than the width of the divided conductors 107b1 and 107b2 of the second center conductor 107b. This prevents the first center conductor 106b from being wound closer to the magnetic substrate 5 than the second center conductor 107b, thereby preventing impedance mismatch between the first center conductor 106b and the power amplifier 45. Can be obtained.
[0026]
On the other hand, a third line conductor 108 extends in the center of the common electrode 110 on the other long side 110a side. The third line conductor 108 includes a third base conductor 108a, a third center conductor 108b, and a third tip conductor 108c that are formed to project from the common electrode 110.
The third base conductor 108a is composed of two strip-shaped divided conductors 108a1 and 108a2 extending substantially at right angles from the center of the long side of the common electrode 110, and is formed between the two divided conductors 108a1 and 108a2. Is formed with a slit 120. One divided conductor 108a2 is formed wider than the other divided conductor 108a1.
[0027]
The third center conductor 108b includes a substantially straight divided conductor 108b1 connected to the divided conductor 108a1 and a substantially straight divided conductor 108b2 connected to the divided conductor 108a2. A slit 120 is formed between the divided conductors 108b1 and 108b2. Further, one divided conductor 108b2 is formed wider than the other divided conductor 108b1.
Further, the distal ends of these divided conductors 108b1 and 108b2 are integrated with an L-shaped third distal conductor 108c.
The third tip conductor 108c is formed by integrating the divided conductors 108b1 and 108b2 and extending and extending in the same direction as the divided conductors 108a1 and 108a2, and is substantially perpendicular to the connection 108c1. And a connection portion 108c2 extending in the direction.
[0028]
In the electrode section 16 configured as described above, the main body 110A of the common electrode 110 is attached to the back side (one side) of the magnetic substrate 5, and the first line conductor 106, the second line conductor 107, and the The third line conductor 108 and the magnetic substrate 5 are bent (wrapped) toward the front surface side (the other surface side) of the magnetic substrate 5 and mounted on the magnetic substrate 5 to form the magnetic assembly 15 together with the magnetic substrate 5.
[0029]
Since the first and second center conductors 106b and 107b are configured as described above, if they are attached along the surface (the other surface) of the magnetic substrate 5 as described above, the first and second central conductors 106b and 107b will be on the surface of the magnetic substrate 5 The first and second center conductors 106b, 107b intersect. FIG. 1 illustrates a case where the central portions 106E and 107E overlap.
The first and second center conductors 106b and 107b have a waveform or a zigzag shape in a plan view as described above, so that they can be attached along the surface (other surface) of the magnetic substrate 5 The length of the central conductor on the magnetic substrate is determined by the linear distance of the portion where the central conductor is disposed on the magnetic substrate 5 (in other words, the linear distance L1 or L2 between the opposed inclined sides 5d, 5d of the magnetic substrate 5). ), The length of the first and second line conductors on the magnetic substrate can be increased, the inductance can be increased, and it is advantageous for the manufacture of a compact and low-frequency isolator. It is.
[0030]
In the present embodiment, the length of the overlapping portion of the two center conductors at the intersection 35a of the first and second center conductors 106b and 107b is, as shown in FIG. 1, one of the divided conductors 106b1 of the center portion 106E and the center portion 107E. The length L7 of the overlapping portion of one of the divided conductors 107b1 or the length L8 of the overlapping portion of the other divided conductor 106b2 of the central portion 106E and the other divided conductor 107b2 of the central portion 107E. In this case, the lengths L7 and L8 of the overlapping portions of the two divided conductors are set to be 10% or more of the length L4 of the central conductor portion overlapping the surface (other surface) of the magnetic substrate 5, respectively. Since the capacitance value secured in the overlapping portion of the two center conductors 106b and 107b increases, the capacitance value of the capacitor connected to each line conductor can be reduced accordingly, and if the same inductance is secured, the occupied area of the capacitor used Is preferable because it can be reduced, and more preferably 20% or more of L4.
[0031]
The overlapping portion of the divided conductor 106b1 and the divided conductor 107b1 has a non-parallel portion other than the parallel portion (the parallel portion 36a), and the overlapping portion of the divided conductor 106b2 and the divided conductor 107b2 is also a parallel portion (parallel). It has non-parallel portions other than the portion 36b). The length of the parallel portion 36a is preferably about 20% to 100% of the length L7 of the overlapping portion of the divided conductor, and the length of the parallel portion 36b is 20% of the length L8 of the overlapping portion of the divided conductor. % To about 100%.
[0032]
When the length of the parallel portion 36a is less than 20% of the length L7 of the overlapping portion of the divided conductor (when the ratio of L7 to the length of the parallel portion 36a is less than 20%), the insertion loss increases, which is preferable. Absent. When the length of the parallel portion 36b is less than 20% of the length L8 of the overlapping portion of the divided conductors (when the ratio of the length of L8 to the length of the parallel portion 36b is less than 20%), the insertion loss increases. Is not preferred.
[0033]
In the present embodiment, the intersection angle of the overlapping portion of the two center conductors at the intersection 35a of the first and second center conductors 106b and 107b is defined as one of the divided conductor 106b1 of the central portion 106E and one of the divided portions of the central portion 107E. The intersection angle of the overlapping portion of the conductor 107b1 or the overlapping angle of the overlapping portion of the other divided conductor 106b2 of the central portion 106E and the other divided conductor 107b2 of the central portion 107E. In this case, the intersection angle may be 30 degrees or less. Preferably, it is more preferably 15 degrees or less. When the overlapping portion of the two divided conductors has the parallel portion 36a as in the present embodiment, the intersection angle of the two divided conductors at this parallel portion 36a is 0 ° or almost 0 °, and The intersection angle between the two divided conductors is preferably 30 degrees or less. If the intersection angle between the two divided conductors at the non-parallel portion is larger than 30 degrees, the insertion loss increases, which is not preferable.
[0034]
Although not shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, an insulating sheet Z is provided between the magnetic substrate 5, the first line conductor 106, the second line conductor 107, and the third line conductor 108. , Each of the line conductors 106, 107, 108 is individually electrically insulated.
[0035]
Next, the magnetic assembly 15 is disposed at the center of the bottom of the lower yoke 3, and the capacitor substrate 12 is housed on one side of the magnetic assembly 15 on the bottom side of the lower yoke 3, and the capacitor boards 111a and 111b are housed on the other side. A terminating resistor 13 is housed on one side of the capacitor substrate 12.
Then, the tip conductor 106c of the first line conductor 106 is electrically connected to the electrode portion formed on the capacitor substrate 111a, and the tip conductor 107c of the second line conductor 107 is connected first. Electrically connected to the electrode portion formed on the capacitor substrate 111b, and the leading end conductor 108c of the third central conductor 108 is electrically connected to the capacitor substrate 12 and the terminating resistor 13 to form the magnetic assembly 15 Are connected to the capacitor substrates 111a, 111b, 12 and the terminating resistor 13. If the terminating resistor 13 is not connected, it functions as a circulator.
[0036]
A first port P1 as an isolator 1 is formed at an end of the capacitor substrate 111b to which the tip conductor 107c is connected, and an isolator is provided at an end of the capacitor substrate 111a to which the tip conductor 106c is connected. A second port P2 as the first port P1 is formed, and an end of the terminating resistor 13 to which the portion of the tip conductor 108c is connected is a third port P3 as the isolator 1.
[0037]
Further, since the magnetic assembly 15 is formed in a space between the lower yoke 3 and the upper yoke 2 so as to occupy about half of the thickness of the space, the upper yoke is larger than the magnetic assembly 15. The spacer member 30 shown in FIG. 2 is housed in the space on the second side, and the magnet member 4 is installed on the spacer member 30.
The spacer member 30 has a rectangular plate-shaped substrate portion 31 in a plan view and has a size that can be stored inside the upper yoke 2, and leg portions formed at four corners on the bottom side of the substrate portion 31. A circular storage concave portion 31b is formed on the surface (upper surface) of the substrate portion 31 on which the leg portion 31a is not formed, and a rectangular shape penetrating the substrate portion 31 is formed on the bottom surface side of the storage concave portion 31b. A mold through-hole (not shown) is formed.
[0038]
Then, the magnet member 4 made of a permanent magnet is fitted into the storage recess 31b, and the spacer member 30 provided with the magnet member 4 is connected to the capacitor substrates 111a, 111b, and 12 by the four legs 31a. And the first end conductors 106c and 107c connected thereto and the end of the terminating resistor 13 and the end conductor 108c connected thereto are pressed against the bottom side of the lower yoke 3 to form the spacer member 30. The magnetic assembly 15 is housed between the yokes 2 and 3 with the magnetic assembly 15 pressed against the bottom surface of the lower yoke 3 by the bottom of the lower yoke 3.
[0039]
The magnet member 4 is for applying a bias magnetic field to the magnetic substrate 5, and has a rectangular plate shape in plan view as shown in FIG. More specifically, it is formed in a rectangular plate shape that is horizontally long in plan view and includes two horizontally long sides 4a, 4a opposed to each other and short sides 4b, 4b perpendicular to the long sides 4a, 4a. I have.
The size of the magnet member 4 is made larger than that of the magnetic substrate 5. More specifically, the magnet member 4 and the magnetic substrate 5 disposed in the upper and lower yokes 2 and 3 are magnetized in a projection view when viewed from one direction (the lower case side) (in other words, when viewed in a plan view). The member 4 is sized to have an overhang portion oh protruding from at least one direction of the magnetic substrate 5, and FIG. 3 shows an overhang where the magnet member 4 protrudes from the four directions of the magnetic substrate 5 vertically and horizontally. This is a diagram illustrating a case where there is a part oh. The magnet member 4 only needs to have a size having a portion protruding from at least one of the four directions of the magnetic substrate 5 in the vertical and horizontal directions.
[0040]
The overhang portion oh has a size of 0.1 mm or more and 0.45 mm or less, and preferably 0.15 mm or more and 0.45 mm or less.
When the overhang portion oh exceeds 0.45 mm, the insertion loss is large even if the thickness of the magnet member 4 is reduced, and when it is less than 0.1 mm, the magnetic substrate 5 of the bias magnetic field from the magnet member 4 is removed. There is little passing through, and insertion loss increases.
When the size of the overhang portion oh is in the range of 0.1 mm or more and 0.45 mm or less, the thickness of the magnet member 4 should be 0.5 mm or more and 0.7 mm or less in that the insertion loss can be reduced. It is more preferably 0.55 mm or more and 0.65 mm or less, in that the insertion loss can be further reduced.
[0041]
In addition, the portion included in the overhang portion oh of the periphery of the magnet member 4 may be 25% or more of the entire circumference of the above-described periphery, and FIG. It is illustrated in the case of 100%.
[0042]
In the isolator 1 of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 4, both the first line conductor 106 and the second line conductor 107 are folded on the surface side of the magnetic substrate 5 as described above. The signal input from the line conductor on the input side to the magnetic substrate 5 can be effectively propagated to the output side, and a low loss and wide band pass characteristic can be exhibited. Therefore, preferable magnetic characteristics of the magnetic assembly 15 can be reliably obtained.
[0043]
According to the isolator 1 of the present embodiment, even when the overhang portion oh of the magnet member 4 is as small as 0.1 mm or more and 0.45 mm or less, by reducing the thickness of the magnet member 4, The overall thickness of the isolator can be reduced, the external size can be reduced to 3.5 mm square or less, and the thickness can be reduced to 1.6 mm or less. Insertion loss can be maintained while maintaining good out-of-band attenuation and isolation characteristics. Can be reduced.
In the above-described embodiment, the case has been described where the first and second line conductors 106 and 107 connected to the input / output terminals are respectively formed with slits. , 107 may not have slits.
If the first and second line conductors have no slits formed, the inductance can be increased as compared with the case where the slits are formed to be divided conductors. This is advantageous for manufacturing a low-frequency isolator of 1 GHz or less.
[0044]
Note that, in the above embodiment, the case where the magnet member 4 and the magnetic substrate 5 are each in the form of a substantially rectangular plate that is horizontally long in a plan view has been described. However, when the magnet member and the magnetic member are housed inside the yoke main body, The magnet member may have a size having an overhang portion protruding from at least one direction of the magnetic body by 0.1 mm or more and 0.45 mm or less, for example, the magnet member and the magnetic body may be rectangular or polygonal in plan view or It may be circular, vertical or horizontal, and these magnet members and the magnetic body may have the same shape or different shapes.
[0045]
In the above embodiment, the case of using an isolator having a used center frequency of 1 GHz or less has been described. However, the present invention can be applied to an isolator having a used center frequency of 1.44 to 1.9 GHz. By reducing the overhang portion oh to a range of 0.1 mm or more and 0.45 mm or less and reducing the thickness of the magnet member 4, the outer size is 3.0 mm square or less and the thickness is 1.5 mm or less. Can be used.
[0046]
FIG. 5A shows an example of a circuit configuration of a mobile phone device (communication device) in which the isolator 1 of the above embodiment is incorporated. In this circuit configuration, the antenna 40 is provided as an antenna duplexer (diplexer). 41, a receiving circuit (IF circuit) 44 is connected to the output side of the antenna sharing device 41 via a low noise amplifier (amplifier) 42, an interstage filter 48, and a selection circuit (mixing circuit) 43. A transmission circuit (IF circuit) 47 is connected to the input side via the isolator 1, the power amplifier (amplifier) 45, and the selection circuit (mixing circuit) 46 in the above embodiment, and the distribution transformer 49 is connected to the selection circuits 43 and 46. And is connected to a local oscillator 49a via a.
The isolator 1 having the above configuration is used by being incorporated in a circuit of a mobile phone device as shown in FIG. 5A, and a signal from the isolator 1 to the antenna resonator 41 side is passed with low loss, but a signal in the opposite direction is used. It acts to increase the loss and cut off. This has the effect of preventing unwanted signals such as noise on the amplifier 45 side from being input back to the amplifier 45 side.
[0047]
FIG. 5B shows the operation principle of the isolator 1 having the configuration shown in FIGS. The isolator 1 incorporated in the circuit shown in FIG. 5B transmits a signal from the first port P1 shown by the symbol (1) to the second port P2 shown by the symbol (2), but transmits the signal from the second port P2 shown by the symbol (2). The signal from the two-port P2 side to the third port P3 side of the symbol (3) is attenuated and absorbed by the terminating resistor 13, and the signal (1) from the third port P3 side indicated by the symbol (3) on the terminating resistor 13 side. The signal to the first port P1 side is shut off.
Therefore, the effects described above can be obtained when incorporated in the circuit shown in FIG. 5A.
[0048]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples do not limit the present invention.
(Experimental example 1)
Various isolators similar to those shown in FIGS. 1 to 4 were manufactured except that the overhang portion oh of the magnet member 4 was changed in the range of 0.05 mm to 0.65 mm, and the first port P1 to the second port The relationship between the magnet thickness (magnet member thickness) and the insertion loss, the relationship between the magnet thickness and the isolation, and the relationship between the out-of-band attenuation 3fo when a signal flows from P2 (from input to output) are shown. Examined. The results are shown in Tables 1 to 3 below and FIGS. 6 to 8.
[0049]
The used center frequency of the isolator manufactured here was 1.88 GHz.
As the first line conductor 106, a copper foil having a slit width of 330 μm, a substantial line width of 590 μm (the width of each divided conductor is 130 μm), and a thickness of 40 μm is used. A copper foil having a thickness of 300 μm, a substantial line width of 500 μm (width of each divided conductor 100 μm), and a thickness of 40 μm is used. As the third line conductor 108, a slit width of 1200 μm and a substantial line width of 1500 μm (of the divided conductor 108 b 1) are used. A copper foil having a width of 100 μm, a width of the divided conductor 108b2 of 200 μm) and a thickness of 40 μm was used, and the common electrode 110 was a copper foil having a length of about 2000 μm, a width of about 3550 μm, and a thickness of 40 μm.
[0050]
The length L7 of the overlapping portion between the divided conductor 106b1 of the substantially rectangular central portion 106E in plan view and the divided conductor 107b1 of the substantially rectangular central portion 107E in plan view is equal to the surface of the magnetic substrate 5 (the other surface). ) Is 28% of the length L4 of the central conductor portion, and the length of the parallel portion 36a is 46% of the length L7 of the overlapping portion of the divided conductor. The length L8 of the overlapping portion of the divided conductor 106b2 of the substantially rectangular central portion 106E in plan view and the divided conductor 107b2 of the substantially rectangular central portion 107E in plan view is equal to the surface (other surface) of the magnetic substrate 5. The length L4 of the overlapping central conductor portion was 28%, and the length of the parallel portion 36b was 23% of the length L8 of the overlapping portion of the divided conductors. As the magnetic substrate 5, a substrate made of yttrium iron garnet ferrite (YIG) having a length of about 1.5 mm, a width of about 2.4 mm, and a thickness of 0.35 mm as shown in FIG. 1 was used.
[0051]
The capacitance C1 of the electrode of the capacitor substrate 111a to which the first tip conductor 106c is connected is 13.0 pF, the capacitance C2 of the electrode of the capacitor substrate 111b to which the second tip conductor 107c is connected is 13.2 pF, The capacitance C3 of the capacitor substrate 12 to which the first tip conductor 108c is connected is 18.0 pF, and the resistance R of the terminating resistor 13 to which the third tip conductor 108c is connected is 39Ω.
The width of the magnet member (permanent magnet 4) was fixed at 3.0 mm, and the length was changed from 1.6 mm to 2.8 mm.
When the magnet member 4 and the magnetic substrate 5 disposed in the upper and lower yokes 2 and 3 are viewed in a plan view, the magnet member 4 has a size such that it protrudes by the same size in the vertical direction of the magnetic substrate 5. The protruding portion is the overhang portion oh, and was changed in the range of 0.05 mm to 0.65 mm. In addition, the size of the overhang portions oh of the magnet member 4 in the left-right direction of the magnetic substrate 5 was fixed at 0.3 mm, respectively.
[0052]
[Table 1]
[0053]
[Table 2]
[0054]
[Table 3]
[0055]
From the results shown in Table 1 and FIG. 6, the magnet member having a large overhang portion (oh = 0.55 mm, 0.65 mm) has a thinner magnet member (for example, 0.575 mm in thickness). It can be seen that the insertion loss is large. It is considered that the insertion loss is large because the bias magnetic field is insufficient when the thickness of the magnet member is small. In addition, when the overhang portion is small (oh = 0.05 mm), the insertion loss increases as the thickness of the magnet member decreases (for example, the thickness becomes 0.6 mm or less). . It is considered that if the overhang portion is too small, the bias magnetic field passing through the magnetic substrate is reduced.
[0056]
When the overhang portion of the magnet member is 0.15 mm to 0.45 mm, the smaller the thickness of the magnet member is, the smaller the generated bias magnetic field is, but the insertion loss is small. It is considered that since the bias magnetic field passing through the magnetic substrate is sufficient where the thickness of the magnet member is small, the loss increases as the thickness increases. Although not shown, it was also confirmed that the thinner the magnet member was, the smaller the insertion loss was when the oh was 0.1 mm.
In order to reduce the insertion loss to 0.415 dB or less, a magnet having a large overhang (oh = 0.65 mm) requires a magnet thickness of 0.65 mm, but a magnet having an oh = 0.15 mm to 0.45 mm. Has a magnet thickness of 0.625 mm or less, and in particular, oh = 0.25 mm to 0.45 mm requires a magnet thickness of 0.6 mm or less. In the case of oh = 0.15 mm, when the magnet thickness is 0.55 mm, the insertion loss is 0.400 dB.
[0057]
From this, it can be seen that even if the overhang amount of the magnet member is small, a small-sized and low-loss isolator can be realized by using a thin member.
From the results shown in Tables 2 and 3 and FIGS. 7 and 8, the same characteristics are shown for the isolation and the attenuation outside the band regardless of the size of the overhang portion.
From these facts, even if the overhang amount of the magnet member is small, a low-loss isolator can be realized. It can be seen that the thickness of the entire isolator can be reduced by 20% without deteriorating the characteristics of the isolator such as insertion loss.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, even though the overhang amount is small, the thickness of the entire non-reciprocal circuit device can be reduced by using a magnet member having a small thickness. A reversible circuit element can be realized.
Further, according to the communication device of the present invention, the size of the lumped constant non-reciprocal circuit device occupying the communication device can be reduced, which can contribute to downsizing of the entire communication device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a state where a part of an isolator according to an embodiment of the present invention is removed.
FIG. 2 is a sectional view of the isolator according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing an example of a magnet member and a magnetic substrate used in the isolator according to the present invention.
FIG. 4 is a developed view of an electrode portion used in the isolator according to the present invention.
FIG. 5A is a diagram showing an example of an electric circuit provided with this type of isolator, and FIG. 5B is a diagram showing the operation principle of the isolator.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the magnet thickness and the insertion loss when the size of the overhang portion of the magnet member is changed.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the magnet thickness and the isolation when the size of the overhang portion of the magnet member is changed.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the magnet thickness and the out-of-band attenuation when the size of the overhang portion of the magnet member is changed.
FIG. 9 is a sectional view showing a configuration of a conventional isolator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Isolator (lumped constant non-reciprocal circuit element), 2 ... Upper yoke, 3 ... Lower yoke, 4 ... Magnet member, 5 ... Magnetic substrate (Magnetic material), 106 ... 1st line conductor (Line conductor), 106b: first center conductor, 107: second line conductor (line conductor), 107b: second center conductor, 108: third line conductor (line conductor), 108b: third center conductor, 110 ... Common electrode, 12, 111a, 111b: capacitor substrate (capacitor portion), 13: terminating resistor, 15: magnetic assembly, 16: electrode portion, oh: overhang portion, P1: first port, P2: second port, P3: Third port.