技術 非可逆回路素子の広帯域化構造

0001

本発明は、ＶＨＦ、ＵＨＦ、ＳＨＦ帯等で使用される集中定数型サーキュレータ、アイソレータ等の非可逆回路素子に関し、その非可逆回路素子の広帯域化を図った構造に関するものである。

0002

一般に、集中定数型アイソレータ、サーキュレータ等の非可逆回路素子は、信号の伝送方向にはほとんど減衰がなく、かつ逆方向には減衰が大きくなるような機能を有しており、例えば携帯電話、自動車電話等の移動体通信機器の送受信回路部に用いられている。

0003

図８に、従来例の集中定数型アイソレータの分解斜視図を示す。この従来例は、最下部に樹脂ケース１がある。この樹脂ケース１は、３つの導電体板が樹脂部分と一体に形成されている。この１つの導電体板は、アース電極板２であり、樹脂ケース１の底部に広く配置され、それと繋がるアース端子３が樹脂ケース１の装着面となる裏面に導出されている。また、他の２つの導電体板は、入出力端子用であり、内側の回路接続端子４と外側の入出力端子５とが繋がったコ字状の導電体板である。この内側回路接続端子４は、アース板電極２の配置されている面に突起部６が形成され、その突起部６の上に配置されている。このアース端子３、入出力端子５は、それぞれ２個対向して形成されている。

0004

この樹脂ケース１の上に、金属ケース下７が載せられる。この金属ケース下７は、樹脂ケース１の突起部６に対応する切り欠き部８を有し、この樹脂ケース１のアース電極板２と半田付けされる。

0005

この金属ケース下７の上に、誘電体板の上下面に電極が形成された板状コンデンサ９とチップ抵抗１０と、フェライトコア１１上に中心導体１２を互いに絶縁状態で、１２０度の間隔で回転対称に配置された中心導体部とを配置する。この３つの中心導体１２のうち、２つの中心導体１２の先端部１３ａ、１３ｂは、それぞれ板状コンデンサ９と樹脂ケース１上の内側回路接続端子４に接続され、他の一つの中心導体の先端部１３ｃは、板状コンデンサ９とチップ抵抗１０に接続される。この中心導体部のフェライトコア１１の下部は、３つの中心導体の共通部であり、この共通部は金属ケース下７に接続され、アース接続される。又、板状コンデンサ９も中心導体の先端部が接続される面の対向面側で金属ケース下７に接続され、アース接続される。そして、そのチップ抵抗１０の端子電極が金属ケース下７と接続され、アース接続される。

0006

次に、この中心導体部に樹脂モールド２０を被せる。この樹脂モールド２０は、中央にフェライトコア１１の外径とほぼ同じ大きさの貫通孔２１を有し、下部にフェライトコア１１の外周部に当接するような爪部２２が３ヶ所形成されている。この爪部２２は、フェライトコアの側面の中心導体の部分に位置し、フェライトコアの位置決めを行っている。この樹脂モールド２０は、外形が樹脂ケース１及び金属ケース下７の内側に収納される大きさであり、上面に磁石２４を位置決めする突出部２３が形成されている。そして、この突出部２３で位置決めされる位置に磁石２４が配置される。そして、金属ケース上２５を被せ、金属ケース上２５と金属ケース下７とを半田付けして集中定数型アイソレータを構成している。

0007

従来の非可逆回路素子が使用されている用途の一つに携帯電話がある。この携帯電話の小型化はめざましく、それに使用される非可逆回路素子も小型化が進んでいる。最近では、７ｍｍ角の大きさの非可逆回路素子が使用されている。一方で、携帯電話の使用周波数範囲が広帯域化する傾向に有る。

0008

従来の集中定数型非可逆回路素子の等価回路を図５に示す。中心導体で構成されるＬ１、Ｌ２、Ｌ３と板状コンデンサによるＣ１、Ｃ２、Ｃ３を有し、それぞれの一端を接地し、他端を入出力端としている。この例では、アイソレータを示しているので一つの入出力端はチップ抵抗によるダミー抵抗Ｒに接続され、接地されている。この従来の集中定数型非可逆回路素子は、単峰特性であり、広帯域化するためには回路の変更が必要であった。

0009

従来の非可逆回路素子を広帯域化するための回路構成として、図６に示す等価回路が知られている。この例では、各入出力端に直列共振回路５１、５２、５３を接続している。これにより、双峰特性が得られ、広帯域化することができる。さらに、図６の例では、各入出力端に直列共振回路が必要な構造であるのに対し、図７に示す等価回路も知られている。この図７に示すものは、従来接地していた各アース接続端とアースとの間に直列共振回路５４を接続するものであり、直列共振回路が一つで済むという利点がある。この従来例として、特開平９−２７０６０７号公報の図１０、１１に記載されているものがある。この従来例は、共振回路を３つの基板を積層した積層基板により構成し、磁性ヨークの下面に配置した構造である。これによれば、部品の高さが大きくなる分だけ大型化、重量の増大化は避けられず、小型化、軽量化に対応出来ないという問題点が指摘されている。

0010

従来では、これらの構造を利用し、集中定数型非可逆回路素子の広帯域化が図られているが、いずれも非可逆回路素子として直列共振回路を付加するものであり、素子の小型化を阻害する要因となっていた。

0011

本発明は、上記のことを鑑みて、素子の大型化を招くこと無く、広帯域化を達成することができる非可逆回路素子の広帯域化構造を提供するものである。

0012

本発明の第１の発明は、非可逆回路素子及びその他の回路素子が実装される回路基板に共振回路が形成されており、前記非可逆回路素子のアース端子は、前記共振回路を経由してアースに接続される構造とすることにより、非可逆回路素子の広帯域化を達成するものである。

0013

本発明の第２の発明は、前記非可逆回路素子が単峰特性の集中定数型非可逆回路素子であることを特徴とするものである。

0014

本発明の第３の発明は、前記共振回路が、ストリップラインインダクタと積層チップコンデンサから構成されている直列共振回路であることを特徴とするものである。

0015

本発明の第４の発明は、前記回路基板が多層配線基板であり、前記共振回路が前記多層配線基板の多層構造により形成されたＬＣ共振回路であることを特徴とするものである。

0016

本発明の第５の発明は、前記非可逆回路素子が７ｍｍ角以下の小型集中定数型非可逆回路素子であることを特徴とするものである。

0017

本発明は、非可逆回路素子の広帯域化を図るものであり、またその広帯域化のために、単峰特性の非可逆回路素子を双峰特性にするものである。その広帯域化を図るために、非可逆回路素子のアース端子に、共振回路を接続してアース接続するものであり、その共振回路を、非可逆回路素子及びその他の回路素子が実装される回路基板に形成したものである。つまり、非可逆回路素子としては、従来のものを特別に改良する必要はなく、実装基板側で対応するものである。

0018

本発明によれば、非可逆回路素子として、特別な設計変更を必要としなく、広帯域用と狭帯域（通常の帯域）用とを同一の非可逆回路素子を用いることが出来、設計、製造メリットは多大なものがある。一方、回路基板としては、各回路素子を実装し、配線するものであり、共振回路を付加することは、さほど大きな負荷とはならない。よって、本発明によれば、非常に簡便な構造により、非可逆回路素子の広帯域化を達成出来る。

0019

本発明に係る一実施例の分解斜視図を図１に示す。この実施例は、従来の技術で説明した非可逆回路素子４０を用い、その側面から底面かけて、２つの入出力端子５と２つのアース端子３を有している。そして、その非可逆回路素子４０が実装される回路基板３１には、その入出力端子５が接続されるパターン電極３２と、アース端子３が接続されるパターン電極３３が形成されている。そして、アース端子３が接続されるパターン電極３３は、ストリップラインインダクタ３４が接続されている。このストリップラインインダクタ３４とアース電極３５との間に積層チップインダクタ３６が接続されている。これにより、図７に示す等価回路と同等の非可逆回路を得ることが出来、非可逆回路素子の広帯域化を達成出来る。この実施例と従来例との挿入損失特性を図２に示す。明らかに本発明のものは広帯域化されていることがわかる。

0020

本発明に係る別の実施例の分解斜視図を図３に示す。この実施例も、従来の技術で説明した非可逆回路素子４０を用いた。そして、その非可逆回路素子４０が実装される回路基板３１には、その入出力端子５が接続されるパターン電極３２と、アース端子３が接続されるパターン電極３７が形成されている。この回路基板は、多層配線基板であり、その内部の構造を示す斜視図を図４に示す。この内部は、まずパターン電極３７と対向しコンデンサを構成するパターン電極３８が所定間隔を開けて構成されている。そのパターン電極３８にはスルーホール３９が形成されており、さらに下側に構成されているインダクタライン４２に接続されている。このインダクタライン４２にはスルーホール３９に接続されるランド部４１を有し、他端はアースライン４３に接続されている。これにより、図７に示す等価回路と同等の非可逆回路を得ることが出来、非可逆回路素子の広帯域化を達成出来る。

0021

このような回路基板においては、多層配線基板は広く利用されており、その多層配線基板の内部に上記した共振回路を構成することは容易である。また、上記した２つの実施例において、パターン電極の形状は適宜設計できるものであり、共振回路の構成も適宜変更可能である。非可逆回路素子のアース端子（従来構造でアースに接続されていた端子）に接続される共振回路を構成し、その共振回路をアース接続する構成とした回路基板であれば、本発明を実施出来る。もちろん、この回路基板には、他の回路素子も実装され、例えば、携帯電話の回路基板として使用されるものである。

0022

本発明に係る非可逆回路素子は、上記実施例に記載されたものに限られないことは明らかである。本発明に係る非可逆回路素子は、特に広帯域化を考慮したものでなくても良く、通常品を使用出来る。また、本発明に係る非可逆回路素子は、単峰特性のものが利用出来る。また、上記実施例は、アイソレータで説明したが、サーキュレータでも同様の効果を得ることができる。サーキュレータとするには、抵抗に接続されている端子を、他の入出力端と同様にすれば良い。

0023

本発明に係る非可逆回路素子は、磁性体と、その磁性体に密接して配置された３つの中心導体と、各中心導体に接続されるコンデンサ成分と、磁性体に直流磁界を印加する永久磁石とを有する構成であることが好ましい。

0024

本発明によれば、非可逆回路素子の広帯域化を達成することができる。しかも、非可逆回路素子は従来構造と同様で良く、大型化することはなく、重量の増大もない。このため、非可逆回路素子の小型化を阻害することがない。本発明は、小型の非可逆回路素子において特に有効であり、７ｍｍ角以下の大きさの非可逆回路素子において、特に有効である。また、薄型化も阻害するものではなく、薄型の非可逆回路素子において特に有効であり、２．５ｍｍ以下の高さの非可逆回路素子において、特に有効である。さらに、２．０ｍｍ以下の高さの非可逆回路素子において、特に有効である。

0025

本発明の配線基板は、プリント基板、フレキシブル基板、多層配線基板など種々の基板が利用出来る。近年は、多層基板が多く使用されており、多層基板であれば、スペース的にも従来と全く同じスペースで構成出来る。また、多層基板の厚さは特に厚くする必要もない。

0026

本発明によれば、非可逆回路素子を新たに設計し、構成する必要はなく、従来と同様の構成の非可逆回路素子を用い、配線基板に共振回路を構成することにより、非可逆回路素子の広帯域化を可能とするものである。極めて簡便な構成により、広帯域化を可能とするものであり、携帯電話などの非可逆回路素子を使用した通信機器などにおいて、極めて有益なものである。

0027

図１本発明に係る一実施例の分解斜視図である。
図２本発明に係る一実施例と従来例の挿入損失特性である。
図３本発明に係る別の実施例の分解斜視図である。
図４本発明に係る別の実施例の回路基板の内部構造図である。
図５従来の非可逆回路素子の等価回路図である。
図６非可逆回路素子の広帯域化回路の一例の等価回路図である。
図７非可逆回路素子の広帯域化回路の別の例の等価回路図である。
図８従来の非可逆回路素子の分解斜視図である。

0028

３１回路基板
３２、３３、３７、３８パターン電極
３４ストリップラインインダクタ
３５、４３アースパターン
３６積層チップコンデンサ
３９スルーホール
４２ インダクタライン