非可逆電路元件及隔離器的製作方法
2023-08-03 22:51:36 2
專利名稱：非可逆電路元件及隔離器的製作方法
技術領域：
本發明涉及在微波等高頻帶域中使用的隔離器、循環器等的不可逆電路器件。
圖14所示是以往的隔離器，磁性組件50和永磁鐵56是結構的主體。磁性組件50由以下的部件構成由偏平圓板狀的鐵氧體形成的磁性體55、在其下面沿展設置的金屬板構成的共用電極54、從該共用電極54向3個方向放射狀延伸形成，卷在磁性體表面的第1中心導體51和第2中心導體52以及第3中心導體53。
上述第1、第2、第3中心導體51～53全部沿著磁性體55曲折，在磁性體的表面互相以120度角交叉重疊。而在圖中省略未畫出，中心導體51、52、53都由絕緣膜在磁性體表面被分別絕緣包裹起來。
說到各中心導體51～53的位置關係，如圖14所示，第1中心導體51配置在磁性體最近的位置，其次，在該第1中心導體51的上側重疊設置第3中心導體53，然後在第3中心導體53的上側重疊安裝第2中心導體52，是這樣一種位置關係。
而且，各中心導體51、52、53的前端部分突出在磁性體55一側設置，形成埠部P1、P2、P3。各埠部P1～P3分別與耦合用電容C1、C2、C3連接，終端電阻R通過前頭的電容與埠部P3連接，這些部件與永磁鐵56一起，被包裝在構成磁電路的磁性體軛鐵內，磁性組件50以永磁鐵56可以附加直流磁場的方式構成隔離器。在該隔離器中，埠P1為輸入端子，埠P2為輸出端子。
各中心導體51～56在作為接地部的共用電極54中連接成一體化，共用電極53向三個方向突出形成，這些中心導體51～53對於磁性體55以規定角度，精確組合構成。各中心導體51～53，包卷在磁性體55的表面，並且接收從永磁鐵來的直流磁場，作為電感發揮作用，各自成為固定電感L1、L2、L3。
所以現有的隔離器，可以從上述的各中心導體的位置關係明顯看出，在各中心導體的交叉部裡，為了使第一中心導體51位於第二中心導體52與磁性體55之間，第二中心導體52必須放在比第一中心導體距離磁性體更遠的地方，這樣第二中心導體52的電感L2比第一中心導體51的電感L1要低。所以如果使用同樣容量的電容C1、C2時，第一、第二中心導體51、52的反射係數的中心頻率就相互不同，插入損失擴大，產生信號的傳輸效率低下問題。
為了達成上述的目的，本發明採用如下構成。
本發明的非可逆電路元件在板狀磁性體的一面側配置共用電極，從該共用電極外周部向三個方向延伸而形成的三個中心導體，包住所述板狀磁性體向板狀磁性體的另一面側折彎，並且，各中心導體在所述另一面側互相以規定的角度交叉，進而在各中心導體的一端各自連接有電容器，對於3個中心導體之中的任何一對中心導體，與該一對中心導體之中的離開所述板狀磁性體一側交叉的一方的中心導體連接的電容器的容量比與另一方向的中心導體連接的電容器的容量要大。
根據本發明的非可逆電路元件，由於從板狀磁性體離開的一側，連接交叉的一方的中心導體的電容容量，比板狀磁性體近側的交叉的另一方向的中心體連接的電容的容量要大，所以可以使一對中心體的反射係數的中心頻率一致，由此可以降低非可逆元件的插入損失，使信號的傳輸效率提高。另外，所謂中心頻率就是反射係數為最小值時的頻率。
在本發明的非可逆元件中，在把與上述一方的中心導體連接的電容的容量設定為Cap1，把與上述另一方中心導體連接的電容的容量設定為Cap2時，以公式(Cap1-Cap2)/Cap1×100(％)表示容量差，在1％～10％的範圍是令人滿意的。
在本發明的非可逆電路元件中，如果容量差在2％～6％範圍裡更好，如果在2.2％～5.5％範圍內則更加理想。
根據本發明的非可逆電路元件，由於電容C1與C2的容量差是在上述的範圍之內，所以，能夠使一對中心導體的反射係數的中心頻率一致，由此可以減少非可逆電路元件的插入損失，提高信號的傳輸效率。
另外，本發明的非可逆電路元件中，對於3個中心導體，在交叉部分上，在設定從上述板狀磁性體最近的順序為第3中心導體、第2中心導體、第1中心導體時，理想的是，使與第1中心導體連接的電容容量比與第2中心導體連接的電容容量要大，並且使與第2中心導體連接的電容的容量比與第3中心導體連接的電容的容量要大。
根據所述的非可逆電路元件，由於設定與3個中心導體連接的電容的容量，以中心導體的重疊順序逐步增大，所以可以使各中心導體的反射係數的中心頻率一致，由此可以減少非可逆電路元件的插入損失，提高信號的傳輸效率。
而且本發明的另一種非可逆電路元件，是基於上述的非可逆電路元件，其特徵在於在所述一對中心導體的各中心導體的反射係數為最小時的頻率，即，中心頻率分別一致。
而且本發明的另一種非可逆電路元件，是基於上述的非可逆電路元件，其特徵在於在所述3個中心導體的各中心導體的反射係數為最小時的頻率，即，中心頻率分別一致。
根據所述的非可逆電路元件，通過使各中心導體的反射係數的中心頻率分別一致，由此可以減少插入損失，提高信號的傳輸效率。
圖2是表示圖1所示的隔離器的共用電極以及第1、第2、第3中心導體展開圖。
圖3是表示本發明第1實施方案的隔離器的分解立體圖。
圖4是表示本發明第1實施方案的隔離器組合在行動電話裝置的電路構成的一例的電路圖。
圖5是表示本發明第1實施方案的隔離器的操作原理的模式圖。
圖6是表示去除與本發明的第2實施方案有關的隔離器一部分的狀態的平面圖。
圖7是表示本發明第2實施方案的隔離器示意斷面圖。
圖8是表示本發明第2實施方案的隔離器使用的板狀磁性體的一例的平面圖。
圖9是表示本發明第2實施方案的隔離器使用的電極部展開圖。
圖10是表示試驗例1的隔離器的反射係數S11、S12的頻率依賴性示意圖形。
圖11是表示試驗例隔離器的插入損失以及隔離值的頻率依賴性示意圖形。
圖12是表示試驗例2的隔離器反射係數S11、S12的頻率依賴性示意圖形。
圖13是表示試驗例隔離器的插入損失以及隔離值的頻率依賴性示意圖形。
圖14是表示以往的隔離器主要部分的立體圖。
圖1所示的隔離器1以磁性組件和永磁鐵為主體構成。磁性組件10是由扁平圓板狀的鐵氧體構成的板狀磁性體15、其下面(一面)的15b上延展設置的由金屬板構成的共用電極、以及從該共用電極向三個方向放射狀延長形成，在板狀磁性體15的表面(另一面)15a一側捲曲的第1中心導體11和第2中心導體12和第3中心導體13構成的。
第1、第2、第3的中心導體11～13全部都沿著板狀磁性體15彎曲折，在板狀磁性體15的表面(另一面)15a一側相互以大約120度的交叉角度交叉重疊。在圖中沒有表示出來，中心導體11～13都是被絕緣膜包圍在板狀磁性體15的表面15a一側各自絕緣。
說到各中心導體11～13交叉部分的位置關係，如圖1所示，第2中心導體11配置在磁性體15最近的位置，其次，在該第2中心導體15的上側重疊設置第3中心導體13，進而在第3中心導體13的上側重疊安裝第1中心導體11，這樣一種位置關係。即，第1中心導體11比第2中心導體12距離板狀磁性體15離得更遠。
而且，各中心導體11、12、13的先端部分突出在板狀磁性體15一側設置，形成埠部P1、P2、P3。然後，各埠部P1～P3分別與耦合用電容C1、C2、C3連接，進而，終端電阻(電阻元件)R通過電容C3與埠部P3連接，這些部件與永磁鐵16一起，被包裝在構成磁電路的磁性體軛鐵內，磁性組件10以永磁鐵16可以附加直流磁場的方式構成隔離器。在該隔離器裡，埠P1為輸入側，埠P2為輸出側。而消除終端電阻，可以作為循環器發揮功能。
各中心導體11～13，與作為接地部的共用電極14連接一體化，從共用電極14向三個方向突出形成。然後如圖1所示，這些中心導體11～13對於板狀磁性體15以規定角度，精確組合而構成。各中心導體11～13，包卷在磁性體15的表面15a，並且接收從永磁鐵來的直流磁場，作為電感發揮作用，各自成為固定電感L1、L2、L3。
如圖1所示的隔離器1，在各中心導體11～13的交叉部分，板狀磁性體15上，以第2中心導體12、第3中心導體13、第1中心導體的順序重疊組合，進而使各中心導體11～13的形狀基本一致，所以各中心導體的電感依照從板狀磁性體16的距離依次變小，即L2＞L3＞L1的順序。
而且，至於各電容器C1、C2的容量Cap1、Cap2，理想的是使連接於第1中心導體11的電容器C1的容量Cap1比連接於第2中心導體12的電容器C2的容量Cap2大。通過使電容器C1的容量Cap1比電容器C2的容量Cap2大，從第1、第2的中心導體12的電感的關係(L2＞L1)，可以使第1的中心導體11的反射係數的中心頻率與第2的中心頻率12的反射係數的中心頻率一致。所謂中心頻率，就是反射係數成為最小時的頻率。由此可以減少插入損失，提高信號的傳輸效率。
至於連接於第1中心導體11的電容器C1的容量Cap1與連接於第2中心導體12的電容器C2的容量Cap2的關係，由(Cap1-Cap2)/Cap1×100(％)的公式表示的容量差在1％～10％以下的範圍之內是理想的。如果在2％～6％以下的範圍內則更好。
如果容量差不滿1％，則第1中心導體11的反射係數的中心頻率比第2中心導體12的中心頻率更高，而如果容量差超過10％，則第1中心導體11的反射係數的中心頻率比第2中心導體12的中心頻率小，所有這些情況都不可能使各自的中心頻率一致，插入損失變大，這是不希望出現的情況。
如果說到本發明實施方案的隔離器1的整體結構，如圖3所示，由上軛鐵21和下軛鐵22構成的閉磁性電路(磁性體軛鐵)的內部。換言之，在上軛鐵21和下軛鐵22之間包容了以下的部件構成4角板狀的永磁鐵16、襯墊材料17、磁性組件10、電容器板24、25、26和終端電阻27(R)以及包裝這些部件的樹脂盒23。磁性組件10是由第1、第2、第3的中心導體11～13包裹在板狀磁性體15上構成。然後在第1中心導體上安裝電容器板24，在第2中心導體12上安裝電容器板25，在第3中心導體13上安裝電容器板26以及終端電阻27。
而，如圖1所示，在電容器板24上內置電容器C1，在電容器板25上內置電容器C2，在電容器板26上內置電容器C3，進而在終端電阻27裡內置終端電阻R。
根據本實施方案的隔離器，在板狀磁性體15離開的一側交叉的第1中心導體連接的電容器C1的容量Cap1比在板狀磁性體15近側交叉的第2中心導體連接的電容C2的電容量Cap2要大，所以可以使各中心導體11、12的反射係數的中心頻率一致，由此可以減少隔離器的插入損失，提高信號的傳輸效率。
而且，如圖4所示的電路，是把本實施方案的隔離器1組合進行動電話裝置的電路構成的例，在該例的電路構成中，與天線140連接有天線收發轉換開關(天線收發轉換開關)141，在該天線收發轉換開關141的輸出端通過低噪聲放大器(放大器)142和段間濾波器148和混合電路143連接IF電路144，天線收發轉換開關141的輸入一側通過本實施方案的隔離器1和功率放大器(放大器)145和混合電路146連接IF電路147，混合電路143、146通過分配變壓器149連接本機振蕩器150而構成。
天線收發轉換開關141，比如是由兩個內置的梯形SAW濾波器而構成。而且，階梯型SAW濾波器裝置138、138的輸入側端子各自連接天線140一側，一方的階梯型SAW濾波器裝置138的輸出端子連接低噪聲放大器(放大器)142，另一方的階梯型SAW濾波器裝置138的輸出端子連接到隔離器1。
如上構成的隔離器1，被設置在如圖4所示的行動電話裝置的電路中而使用，起到從隔離器1向天線收發轉換開關141一側的信號可以地損耗地通過，而使向逆方向的信號損失變大的作用。由此，可以起到不向放大器145一側反向輸入在放大器145一側的噪音等不需要的信號的作用。
圖5表示的是從圖1到圖3表示的構成隔離器1的操作原理。在組合在圖5所示的電路裡的隔離器1，從符號①表示第1埠P1側(輸入側)向符號②表示的第2埠P2(輸出側)方向傳輸信號，但是從符號②的第2埠向符號③的第3埠P3的信號由於終端電阻的影響被衰減吸收，從終端電阻R側的符號③表示的第3埠P3側向符號①表示的第1埠P1側的信號被截斷。所以，在設置在如圖4所示的電路中的情況下，可以收到上面說明過的效果。
另外，本實施方案的非可逆電路元件的適用範圍，並不限定上述實施方案，在以下的第2實施方案也可適用。
圖6～圖9表示的是本發明非可逆電路元件的一例的隔離器的第2實施方案，該方式的隔離器在31由上軛鐵32和下軛鐵33構成的磁閉電路內，由以下部件構成，永磁鐵34和強磁性體構成的板狀磁性體35、中心導體36、37、38、連接這些中心導體36、37、38的共用電極40、板狀磁性體35周圍配置的電容器基板41、41以及終端電阻43。
在上軛鐵32和下軛鐵33圍起的空間裡，換言之，在由上軛鐵32和下軛鐵33構成的閉磁電路裡，板狀磁性體35和3根的中心導體36、37、38和連接這些中心導體36、37、38的共用電極收容在40構成的磁性組件45。
板狀磁性體35由YIG鐵氧體等強磁性體構成，如圖8所示從俯視面看去的略長的長方形板狀。更詳細地講，相對方向的橫長的兩個邊的長邊35a、35a，和與這些長邊呈直角的短邊35b、35b，位於長邊35A/35a的兩端部側，對於各長邊35A呈150度角傾斜，(對於長邊的延長線呈30度傾斜)每個分別與上述的短邊35B連接4個斜邊35D構成的在平面上呈橫長的大致長方形構成。所以板狀磁性體35的平面視的4個角部是由各自對於長邊呈150度角(對於短邊呈120度角)的傾斜面(受面)形成。
上述的3根中心導體36～38與共用電極40如圖9的展開圖所示，是一體化的，以3根中心導體36～38與共用電極40為主體形成電極部46。共用電極40由從平面上看與上述的板狀磁性體35基本相似形狀的金屬板構成的本體部40A構成。即，本體部40A由相對方向的2個長邊部40a、40a、與這些長邊部呈直角的短邊部40b、40b、位於上述長邊部40a、40a的兩端部側對於各長邊部呈150度角度傾斜，對於上述的短邊部呈120度角度傾斜連接的4個傾斜部40c構成的基本平面長方形(矩形)上述的共用電極40的4個角部的傾斜部40c之中，第1中心導體36和第2中心導體37從一方的長邊部側的2個傾斜部40c延伸而出形成。首先，第1的基礎導體36a和第1的中央導體36b和第1的先端部導體36c構成的第1中心導體36從上述的2個傾斜部40c的一方延伸出來形成，而由第2的基部導體37a和第2的中央部導體37b和第的先端部導體37c構成的第2的中心導體37從上述的傾斜部的另外一方延伸而出形成。上述基部導體36a、37a都是如同傾斜部的延長那樣與傾斜部40c的寬度相同而形成，基部導體36a、37a使中心軸線對共用電極40的長邊部40a呈150度傾斜角度傾斜設置。其次，上述的中央部導體36b、37b全部對於共用電極40的短邊部40b平行，換言之，對基部導體36a、37a的中心軸線(長方向)呈150度傾斜角度形成，進而，前端部導體36c、37c全部對共用電極40的長邊部40a呈150度角度傾斜。
由於上述的設置，連接導體36a、37a的中心軸線之間，呈現的角度θ1，如圖9所示呈60度，前端部導體36c、36c的中心軸線之間呈現角度θ2，如圖9所示呈120度。
其次，在第1中心導體36的寬方向的中央部，形成從共用電極40的外周部通過基部導體36a和中央導體36b，一直到達前端部導體36c的基端部的縫隙部48，由於形成了該縫隙部48，中央部導體36b就被分割成2根分割的導體36b1、36b2，基部導體36a也被分割成2根的分割導體36a1、36a2，在第2的中心導體37的寬方向中央部同樣也形成縫隙部49，由於形成了該縫隙部49，中央部導體37b就被分割成2根分割的導體37b1、37b2，基部導體37a也被分割成2根的分割導體37a1、37a2。
縫隙部48的共用電極40側的端部通過連接導體36a，從共用電極的外周部到達相當深的位置，形成凹部48a，使第1的中心導體36的線路長度加長一些，同時縫隙部49的共用電極40側的端部也通過連接導體37a一直到達共用電極40的外部，形成凹部49a，使第2的中心導體37的線路加長一些。
一方面，在共用電極40的另一方的長邊部40a的中央部延長設置第3中心導體38。該第3中心導體38由從共用電極40突出形成的第3的基部導體38a和第3的中央部導體38b和第3的前端部導體38c構成。第3的基部導體38a由從共用電極40的長邊側中央部基本呈直角地延伸而出形成的2根短冊狀的分割導體38a1、38a2構成，在2根的2分割導體38a1、38a2之間形成縫隙50。第3的中央部導體38b由與上述的分割導體38a1連接的平面視L字形狀的的分割導體38b1與連接於上述的分割導體38a2de平面視L字狀的分割導體38b2構成，分割導體38b1和分割導體382，為了實質性地加長這些分割導體38a1、38a2的長度，使各個中央部離開一定距離，從分割導體38a1、38a2延長設置，由分割導體38b1和38b2形成菱形的中央導體38b。
進一步，這些分割導體38b1、38b2的前端側與L字型的第3的前端部導體38c一體化。該第3的前端部導體38c，由與上述的分割導體38b1、38b2一體化，面向與上述的分割導體38a1、38a2同樣的方向延伸而出形成的連接部38c1以及對於該連接部基本呈直角方向延長而出形成的連接部38c2而構成。
其次，在共用電極40的一方的長邊部40a側，在第3的中心導體38的分割導體38a1、38a2的兩側部分，形成共用電極40的長邊部40a被切下一部分的形狀地形成3個凹部40e，通過形成這些凹部40e而加長了第3中心導體38的線路長度。進而，在共用電極40的一方的長邊部40a上，在3個凹部40e中的位於兩側的2個凹部40e的外側，換言之，在凹部40e和傾斜部40c之間的部分，在平行於上述的分割導體38a1、38a2的方向上，形成延伸的臺形的支撐片51，同時，在共用電極40的另一方的長邊部40a側的中央部上，形成延伸的平面視長方形狀的支撐片52。這些支撐片51、52被作為電容器基板41、42的接地電極，電容器基板41、42的一面構成電連接，進而，其他面側也如後述那樣，與各前端部導體36c、37c、38c構成電連接。
如上所述，所構成的共用電極40，通過將其主體部40A沿著板狀磁性體35的背面15b側(一面側)，將第1中心導體36、第2中心導體37、第3中心導體38，在板狀磁性體35的表面15a側(另一面)彎折，安裝在板狀磁性體35上，與板狀磁性體35一起構成磁性組件45。即，將第1中心導體36的分割導體36a1、36a2沿著板狀磁性體35的一個傾斜面35d的邊緣彎曲折，將第2中心導體37的分割導體37a1、37a2沿著板狀磁性體35的另一個傾斜面35d的邊緣彎曲折，將第3中心導體38的分割導體38a1、38a2沿著板狀磁性體35的一個傾斜面35a的邊緣彎曲折，將第1的中心導體36的中央導體36a沿著板狀磁性體表面側的對角線添加在板狀磁性體35的表面側(另一面側)，將第2的中心導體37的中央導體37b沿著板狀磁性體表面側的對角線添加在板狀磁性體35的表面側(另一面側)，進而，將第3的中心導體38的中央導體38b沿著板狀磁性35表面側的中央部分添加，共用電極40裝在板狀磁性體35上成為磁性體組件45。
而這裡所述的對角線，如圖8所示平面看板狀磁性體的情況下，將在各長邊35a和各短邊35b的延長線相交的位置假定為基本長方形的板狀磁性體35的頂點，這4個定點之中，對象的定點之間結成的線定義為對角線。
進而，導體部38b1、38b2配置在板狀磁性體35的表面，但是在板狀磁性體35表面側添加的分割導體38b1或者分割導體38b2的長度如圖所示在板狀磁性體35的縱向幅度(沿著橫長長方形的板狀磁性體35的幅度方向的幅度)的105％以上是理想的。這樣，分割導體38b1、38b2的實質導體長度加長，作為非可逆元件的低頻率化和小型化可以同時實現。而且，凹部40e、48a、49a根據必要與否，可以設置，也可以不設置。
以上那樣將第1～第3的中心導體36、37、38裝在板狀磁性體35的表面側，如圖6所示，第1的中心導體36和第2的中心導體37沿著各自的板狀磁性體35的對角線L1、L2重疊配置，第1的中央導體36b和第2的中央導體37b在板狀磁性體35的表面上以平面視120度的傾斜角交叉重疊。而第1～第3的中心導體36b、37b、38b的重疊狀態裡，第1的中央導體36b的分割導體36b1、36b2和第2的中央導體37b的分割導體37b1、37b2的重疊部分在板狀磁性體35的表面側以平面視位置錯開配置，分割導體36b1、36b2和分割導體37b1、37b2重疊的部分在板狀磁性體35上不重疊那樣進行配置。
而說到各中心導體36～38的交叉部的位置關係，如圖6所示，第2中心導體37在距離板狀磁性體最近處配置，其次在該第2中心導體37上重疊第1中心導體36，進而在第1中心導體36上重疊第3中心導體38這樣一種關係。即，第1中心導體36在比第2中心導體37距離板狀磁性體35更遠的位置。
本實施方案的隔離器31，第1、第2的中心導體36、37的交叉部分，在板狀磁性體35上，以第2的中心導體37、第1的中心導體36的順序重疊組合，進而各中心導體36、37的形狀基本相同，所以第1、第2的各中心導體36、37的電感L1、L2隨著距離板狀磁性體35越遠而越小。即L2＞L1的順序。
進而，對於分割導體36b1、36b2和分割導體37b1、37b2重疊的部分，為了避免這些部分，配置了第3中央導體38b的分割導體38b1、38b2。所以，在板狀磁性體35的表面，分割導體36b1、36b2和分割導體37b1、37b2和分割導體38b1、3682，這些組合之中，即使有2根重疊設置，但不會產生3根重疊配置的情況。
另外，雖然在圖6中被省略表示，但在板狀磁性體35和第1的中心導體36和第2的中心導體37和第3的中心導體38之間，各自如圖7簡略表示的那樣，通過介入絕緣膜Z，使各中心導體36、37、38各自電氣上是絕緣的。
其次，磁性組件45被配置在下軛鐵33的底部中央側，在下軛鐵33的底部側的磁性組件45的兩側部分上，收容有平面視為細長的相當於上述板狀磁性體35一半厚度的板狀電容器基板41、41，在電容器基板412的一側部分側面收容有終端電阻43。更詳細地講，上述磁性組件45的板狀磁性體35的長度與下軛鐵33的內幅度基本相同，板狀磁性體35的幅度(長手方向正交方向的幅度)比下軛鐵33的內幅度小，所以，如圖6所示，將板狀磁性體35安裝在下軛鐵33的內部，使其從平面視呈橫長狀態，在板狀磁性體35的橫方向兩側如圖6所示出現一個可以安裝電容器基板41、42的空間，在該空間部安裝了電容基板41、42和終端電阻43。
然後，將上述的第1的中心導體36的前端部導體36c與上述的電容器基板41的一側端部形成的電極部41a進行電氣性連接，將上述的第2的中心導體37的前端部導體37c與上述的電容器基板41的一側端部形成的電極部41b進行電氣性連接，將上述的第3的中心導體38的前端部導體38c與上述的電容器基板42和終端電阻43構成電連接，在磁性組件45上，電容器基板41、42與終端電阻43是連接的。而且不連接終端電阻43的話，可以作為循環器使用。
在前端部導體37c的部分連接電容器基板41的端部側，形成作為非可逆電路元件31的第1埠P1，在前端部導體36c的部分連接電容器基板41的端部側，形成作為非可逆電路元件31的第2埠P2，在前端部導體38c的部分連接電容器基板43的端部側，形成作為非可逆電路元件31的第3埠P3。
而在電容器基板41上第1的中心導體36連接的電容器C1與第2的中心導體37連接的電容器C2是內置的。而在電容器基板42上連接於第3的中心導體38的電容器C3是內置的。
關於電容器C1、C2的容量Cap1、Cap2，理想的情況是第1的中心導體36連接的電容C1的容量Cap1比第2中心導體37連接的電容器C2的容量Cap2要大。由於電容器C1的容量Cap1比電容器C2的容量Cap2大，由第1、第2的中心導體36、37的電感的關係(L1＞L2)，可以使第1的中心導體36的反射係數的中心頻率與第2的中心導體36的反射係數的中心頻率一致。而所謂中心頻率是反射係數最小時的頻率。由此可以減少插入損失，提高信號的傳輸效率。
連接於第1中心導體36的電容器C1的容量Cap1和連接於第2中心導體37的電容器的容量Cap2的關係，與第一實施方案的情況同樣的理由，理想的情況是由(Cap1-Cap2)/Cap1×100％公式表示的容量差在1％～10％以下的範圍裡，在2％～6％範圍以下則更好，進一步如果在2.2％～5.5％的範圍之內則更加理想。
而在下軛鐵33和上軛鐵32之間的空間部的磁性組件45由佔有該空間部的厚度的一半的厚度形成，在磁性組件45更上面的的上軛鐵32側的空間部分安裝襯墊部件60，在襯墊部件上面安裝永磁鐵34。
圖6～圖9所示本實施方案的隔離器31，與第1實施方案裡說明的效果相同的效果以外，還得到以下的效果。
即，本實施方案的隔離器31，第1的中心導體36和第2的中心導體37全部通過板狀磁性體35的平面狀的受面35d、35d彎曲折，第3的中心導體38沿著板狀磁性體35的長邊35a曲折，所以各中心導體36、37、38的中央部導體36a、37b、38b的曲折部分在板狀磁性體35的表面側正確的角度，比如第1的中心導體36和第2的中心導體37之間是120度角曲折。即，通過平面狀的受面35d的邊緣的直線部分形成曲折重疊作業，所以將中央部導體36b、37b在板狀磁性體35的表面以正確地120度角度交叉1曲折變得容易進行。所以，從輸入側的中心導體到板狀磁性體35輸入的信號可以有效地傳輸到輸出側，發揮低損耗、寬帶寬的通過特性。磁性組件45可以確實獲得良好的磁特性。
而且，板狀磁性體35的表面曲折重疊的中央部件36a、37b、38b如圖所示是重疊設置，但是這種重疊狀態，中央部導體36b、37b、38b的各自分割成2根的分割導體36b1、36b2、37b1、37b2、38b1、38b2的重疊部分全部是只有2個分割導體的重疊部，沒有3個分割導體的重疊。這樣，2根的中央部導體36、37分割為2的基礎上，將中央部導體38b作為廣泛狀態的2分割構造是一種可以對中央部導體36b、37b重疊部分進行防止的重疊構造。
由於採用這樣的重疊構造，可以防止3個分割導體的重疊，由此，在襯墊部件60的底部，將中央部導體36b、37b、38b壓在板狀磁性體35上時，中央部導體36b、37b、38b的重疊部分是平均地壓在上面的。這裡，比如，分割導體出現三重重疊的情況，比起分割導體2重重疊的部分，3重重疊的部分要變厚，在該3重重疊的部分，與襯墊部件60的強大的壓力的作用相反，其它2重重疊的部分上襯墊部件60的壓力不能充分發揮作用，就會非常擔心不能在中央部導體36b、37b、38b上產生均等的壓力作用，從而不能均等地支撐所有這些部件的問題。
而且如前所述，中央部導體38b的分割導體38b1、38b2是非平行或者是平行並且1曲折或者是彎曲的形式被分割的，由此從輸入側的中心導體的輸入信號有效地傳輸到高頻率鐵氧體制的板狀磁性體35上，可以輸出，可以發揮寬帶的通過特性。
而為了低頻化，各中心導體36、37、38加長，必需加大其電感量，但是在本發明中，第3中央部導體38b裡，第3中心導體38在長方向中央部側相互分離的方向做成曲折或者彎曲的，或者相互平行但是又曲折或者彎曲的，這樣，第3中心導體38的長度實質上加長，電感變大，可以做到低頻化和小型化二者兼得。
其次，在本實施方案中，電極部40A做成與板狀磁性體35基本相同的平面視形狀，這樣，本體部40A與位於其下面的下軛鐵33接觸面積很大，電阻變低，可以減少損耗。
其次，如前面所說明的那樣，在第1中心導體36和第2中心導體37在第3中心導體38的各自安裝的根部，形成凹部48a、49a、40e，各中心導體的線路長度長了一些，各中心導體36、37、38的電感變大，共振容量的面積變小，換言之，具有電容器基板41、42的面積變小的效果，作為非可逆元件31的整體小型化也有貢獻。
實施例實施例1
關於圖1～圖3所示的構成的隔離器，對電容器C1、C2的容量改變時的反射係數、插入損失以及隔離值的測定。
在圖1～圖3所示的隔離器裡，作為板狀磁性體，採用由直徑2mm、厚度0.35mm的圓板形狀釔鐵榴石鐵氧體(YIG鐵氧體)構成的材料。而作為第1、第2、第3的中心導體採用的是線路長2.4mm、實質線路幅度0.4mm、厚度0.05mm的銅箔。這些第1、第2、第3的中心導體，是從直徑2mm、厚度0.05mm的圓板狀的共用電極向三個方向延伸而形成部件。
在板狀磁性體的底面上貼付共用電極，然後通過將第1、第2、第3的中心導體在板狀磁性體的表面一側的折彎，製造出圖1所示的磁性組件。
其次，分別在第1中心導體前端的埠P1(輸入口)安裝電容器C1，在第2中心導體前端的埠P2(輸入口)安裝電容器C2，在第3中心導體前端的埠P3(輸入口)安裝電容器C3，進而在電容器C3上安裝電阻R，進而，在永磁鐵與板狀磁性體貼在一起的狀態下，配置在上軛鐵以及下軛鐵構成的閉磁電路內，而做成圖1所示的實驗例1以及實驗例2的隔離器。
關於實驗例1的隔離器，電容器C1的容量為7.2pF，電容器C2的容量為7.0pF電容器C3的容量為8.0pF，終端電阻為47Ω。而在實驗例2裡，電容器C1和C2的容量為5.2pF，電容器C3的容量為5.0pF，終端電阻為47Ω。
實驗例1以及實驗例2的隔離器，在1.4～2GHz的頻帶領域，分別測出輸入側(第？的中心導體)的反射係數S11、輸出側(第2的中心導體)的反射係數S22、插入損失、隔離值。圖10～圖13表示的是反射係數S11、反射係數S22、插入損失以及隔離值各自對頻率的依賴性。
首先，在實驗例1的隔離器上，如圖10所示，可以看出反射係數S11、S22的中心頻率分別在1.48GHz附近，中心頻率基本一致。而如圖11所示，插入損失最低時是在頻率為1.45～1.5的範圍內，圖10的中心頻率在該範圍，插入損失和反射係數S11、S22的最佳頻率範圍一致。
因此實驗例1的隔離器，可以使之在反射係數S11、S22的中心頻率基本相同的頻率進行操作，可以提高信號的傳輸效率。
而且，實驗例1的電容器C1、C2的容量差為2.8％左右。
而在實驗例2的隔離器上，如圖12所示，可以看出反射係數S11/S22的中心頻率分別在1.87GHz、1.96GHz附近，中心頻率錯開0.09GHz(90MHz)左右。而如圖13所示插入損失最小處在頻率1.88～1.94GHz的範圍，由圖12的可見S11、S22的各中心頻率超出了該範圍。
因此實驗例2的隔離器在反射係數S11、S22的中心頻率錯位的頻率上動作，插入損失變大，信號傳輸效率降低。
由此，將電容器C1、C2的容量差控制在2.8％範圍，就可以使輸入側以及輸出側的各中心導體的反射係數的中心頻率基本一致。
實施例2關於圖6以及圖7所示的構成的隔離器，電容器C1、C2的容量變動時測定反射係數以及傳輸係數。
圖6以及圖7所示的構成的光隔離器，作為板狀磁性體，採用縱向2mm、橫幅3.4mm、厚度0.35mm的如圖8所示形狀的釔鐵榴石鐵氧體(YIG鐵氧體)構成的材料。而作為第1、第2、第3的中心導體採用的是線路長3.6mm、全幅800μ、縫隙寬400μm實質線寬400μm、厚度0.05mm的銅箔。這些第1、第2、第3的中心導體，如圖9所示，是從直徑2mm、橫幅3.4mm、厚度0.05mm的圓板狀的共用電極向三個方向延伸而形成的部件。
板狀磁性體的底面共用電極貼在一起，然後通過將第1、第2、第3的中心導體在板狀磁性體的表面一側的折彎，製造出圖6、圖7所示的磁性組件。
其次，分別在第1中心導體前端的埠P1(輸入口)安裝電容器C1，在第2中心導體前端的埠P2(輸入口)安裝電容器C2，在第3中心導體前端的埠P3(輸入口)安裝電容器C3，進而在電容器C3上安裝終端電阻R，進而，在永磁鐵與板狀磁性體貼在一起的狀態下，配置在上軛鐵以及下軛鐵構成的閉磁電路內，而做成圖6以及圖7所示的實驗例3的隔離器。
關於實驗例3的隔離器，電容器C1的容量為12.5pF，電容器C2的容量為12.2pF電容器C3的容量為17.8pF，終端電阻為39Ω。而電容器C1和C2的容量的差為2.4％。
對於實驗例3的隔離器，求出第1的中心導體的反射係數S11、第2中心導體的反射係數S22、傳輸係數S21以及S12。結果如表1所示。表1
如表1所示，反射係數S11以及S22的中心頻率都是1.001GHz，可見反射係數S11、S22的中心頻率一致。
所以，圖6以及圖7所示構成的隔離器，可以看出調整了電容器C1以及C2的容量差，可以使反射係數的中心頻率一直，信號的傳輸效率提高。
表2
進而在表2中，表示了將中心頻率的差調整為0時，電容器C1以及C2的各容量。從表2可以看出，電容器C1以及C2的容量差在2.2％以上，未滿5.5的範圍，可以使中心頻率一致。
如以上所詳細說明的那樣，通過本發明的非可逆電路元件，將從板狀磁性體離開的一側交叉一方的中心導體連接的電容器容量做得大於從板狀磁性體附近的一側交叉一方的中心導體連接的電容器容量，可以使一對中心導體的反射係數的中心頻率一致，由此可以減少非可逆電路元件的插入損耗，提高信號傳輸效率。
權利要求
1.一種非可逆電路元件，其特徵在於在板狀磁性體的一面側配置共用電極，從該共用電極外周部向三個方向延伸而形成的三個中心導體，包住所述板狀磁性體向板狀磁性體的另一面側折彎，並且，各中心導體在所述另一面側互相以規定的角度交叉，進而在各中心導體的一端各自連接有電容器，對於3個中心導體之中的任何一對中心導體，與該一對中心導體之中的離開所述板狀磁性體一側交叉的一方的中心導體連接的電容器的容量比與另一方向的中心導體連接的電容器的容量要大。
2.根據權利要求1所述的非可逆電路元件，其特徵在於在將與所述一方的中心導體連接的電容器的容量設定為Cap1，將與所述另一方的中心導體連接的電容器的容量設定為Cap2時，以公式(Cap1-Cap2)/Cap1×100(％)表示的容量差在1％以上、10％以下的範圍內。
3.根據權利要求1所述的非可逆電路元件，其特徵在於對於所述一對中心導體，使各中心導體的反射係數在最小時的頻率分別一致。
4.根據權利要求1所述的非可逆電路元件，其特徵在於對於所述3個中心導體，使各中心導體的反射係數在最小時的頻率分別一致。
全文摘要
本發明提供一種非可逆電路元件，其中，在板狀磁性體(15)上配置共用電極(14)，從共用電極(14)向三個方向延伸而形成的3個中心導體(11、12、13)，以包圍住板狀磁性體(15)的狀態形成曲折，並且在各中心導體(11～13)以規定的角度交叉的同時，在各中心導體的(11～13)的一端連接電容(C1～C3)，設定與在從板狀磁性體(15)離開的一側交叉的一方的中心導體(11)連接的電容的容量，比與在另一側的中心導體(12)連接的電容(C2)的容量大。從而可減小插入損失、提高信號的傳輸效率。
文檔編號H01P1/387GK1444308SQ0312006
公開日2003年9月24日 申請日期2003年3月12日 優先權日2002年3月13日
發明者柴山貴光, 高橋利男, 大西人司 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社