JP4548383B2 - Non-reciprocal circuit device and communication device - Google Patents
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Description
本発明は、非可逆回路素子、特に、マイクロ波帯で使用される2ポート型アイソレータとして使用される非可逆回路素子、及び、該非可逆回路素子を備えた通信装置に関する。 The present invention relates to a non-reciprocal circuit element, in particular, a non-reciprocal circuit element used as a two-port isolator used in a microwave band, and a communication apparatus including the non-reciprocal circuit element.
従来より、アイソレータやサーキュレータなどの非可逆回路素子は、予め定められた特定方向にのみ信号を伝送し、逆方向には伝送しない特性を有し、自動車電話、携帯電話などの移動体通信機器の送信回路部に使用されている。この種の非可逆回路素子として2ポート型のものが、例えば、特許文献1,2に記載されている。
Conventionally, non-reciprocal circuit elements such as isolators and circulators have a characteristic of transmitting signals only in a predetermined direction and not transmitting in the reverse direction, and are used in mobile communication devices such as automobile phones and mobile phones. Used in the transmission circuit section. As this kind of non-reciprocal circuit device, a two-port type is described in, for example,
特許文献1には、図13に示す等価回路を備えた2ポート型アイソレータが開示されている。即ち、フェライト331によって磁気的に結合された第1及び第2中心電極335,336を備え、入力ポートP1と出力ポートP2との間に、第1整合用コンデンサC1と抵抗Rとからなる並列回路を、第1中心電極335と並列に電気的に接続したもので、さらに、出力ポートP2とグランドポートP3との間に第2中心電極336と第2整合用コンデンサC2とからなる並列共振回路及びインダクタンス337を直列に接続している。
この2ポート型アイソレータは、信号が入力ポートP1から出力ポートP2に伝搬する際、第1中心電極335と第1整合用コンデンサC1とからなる共振回路が共振することがないので、挿入損失特性が良好になる。また、LC並列共振回路と直列インダクタンス337からなる回路はトラップ回路を形成しており、減衰極が2倍波と3倍波の間に形成される。これにより、挿入損失を劣化させることなく、第1中心電極335を伝搬する使用周波数の2倍波や3倍波の減衰量を大きくすることができる。
In this two-port isolator, when a signal propagates from the input port P1 to the output port P2, the resonance circuit composed of the
しかしながら、このアイソレータにあっては、高調波の減衰は可能であるが、第2中心電極336がフェライト331の1面にしか設けられていないので、大型のフェライトを用いている割に第2中心電極336のインダクタンス値が小さく、Qも低くなり、結果として動作帯域が狭く挿入損失が満足できるものではなかった。また、トラップ用インダクタンス337を設けるために部品点数が増加するという問題点をも有していた。
However, in this isolator, harmonics can be attenuated. However, since the
一方、特許文献2に記載のアイソレータは、第2中心電極336をフェライトに複数ターン巻き回すことで、小さなフェライトを用いながら第2中心電極336のインダクタンス値を大きくでき、Q値も高く、広帯域で挿入損失を低くできる。しかしながら、第2中心電極336のインダクタンス値が大きいために第2整合用コンデンサC2の容量値が小さくなり、その分、トラップ用インダクタンス337の値を大きくする必要がある。インダクタンス337の値を大きくすると、減衰させることのできる減衰量、減衰幅ともに小さくなってしまう。
そこで、本発明の目的は、良好な挿入損失特性を得ることができ、かつ、トラップ用のインダクタンスを用いることなく高調波(2倍波、3倍波)を効果的に抑圧できる非可逆回路素子、及び、該非可逆回路素子を備えた通信装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is a non-reciprocal circuit device capable of obtaining good insertion loss characteristics and effectively suppressing harmonics (second harmonics and third harmonics) without using trapping inductances. And providing a communication device including the nonreciprocal circuit device.
前記目的を達成するため、第1の発明に係る非可逆回路素子は、
永久磁石と、
前記永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトと、
前記フェライトに配置され、一端が入力ポートに電気的に接続され、他端が出力ポートに電気的に接続された第1中心電極と、
前記第1中心電極と電気的絶縁状態で交差して前記フェライトに1ターン以上巻き回して配置され、一端が出力ポートに電気的に接続された第2中心電極と、
前記第2中心電極の所定箇所に電気的に接続されるとともにグランドに電気的に接続されたタップ電極と、
前記入力ポートと前記出力ポートとの間に電気的に接続された第1整合用コンデンサと抵抗とからなる並列回路と、
前記第2中心電極の他端と前記出力ポートとの間に電気的に接続された第2整合用コンデンサと、
を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a non-reciprocal circuit device according to a first invention is
With permanent magnets,
A ferrite to which a DC magnetic field is applied by the permanent magnet;
A first center electrode disposed on the ferrite, having one end electrically connected to the input port and the other end electrically connected to the output port;
A second center electrode that is disposed in electrical insulation with the first center electrode, wound around the ferrite for one or more turns, and has one end electrically connected to the output port;
A tap electrode electrically connected to a predetermined location of the second center electrode and electrically connected to the ground;
A parallel circuit including a first matching capacitor and a resistor electrically connected between the input port and the output port;
A second matching capacitor electrically connected between the other end of the second center electrode and the output port;
It is provided with.
第2の発明に係る非可逆回路素子は、
直方体からなる永久磁石と、
前記永久磁石により直流磁界が印加される直方体からなるフェライトと、
前記フェライトに電極膜によって形成され、一端が入力ポートに電気的に接続され、他端が出力ポートに電気的に接続された第1中心電極と、
前記第1中心電極と電気的絶縁状態で交差して前記フェライトに電極膜によって該フェライトの長辺と平行な軸に対して1ターン以上巻き回して形成され、一端が出力ポートに電気的に接続された第2中心電極と、
前記フェライトに電極膜によって形成され、前記第2中心電極の所定箇所に電気的に接続されるとともにグランドに電気的に接続されたタップ電極と、
前記入力ポートと前記出力ポートとの間に電気的に接続された第1整合用コンデンサと抵抗とからなる並列回路と、
前記第2中心電極の他端と前記出力ポートとの間に電気的に接続された第2整合用コンデンサと、
前記第1中心電極、前記第2中心電極及び前記タップ電極と電気的に接続するための接続用電極を有し、前記永久磁石及び前記フェライトを保持する回路基板と、
を備えたことを特徴とする。
The non-reciprocal circuit device according to the second invention is
A permanent magnet made of a rectangular parallelepiped;
A ferrite composed of a rectangular parallelepiped to which a DC magnetic field is applied by the permanent magnet;
A first center electrode formed of an electrode film on the ferrite, having one end electrically connected to the input port and the other end electrically connected to the output port;
Crossed with the first center electrode in an electrically insulated state and formed by winding the ferrite around the axis parallel to the long side of the ferrite by an electrode film for at least one turn, and one end electrically connected to the output port A second center electrode,
A tap electrode formed by an electrode film on the ferrite and electrically connected to a predetermined location of the second center electrode and electrically connected to the ground;
A parallel circuit including a first matching capacitor and a resistor electrically connected between the input port and the output port;
A second matching capacitor electrically connected between the other end of the second center electrode and the output port;
A circuit board having a connection electrode for electrically connecting to the first center electrode, the second center electrode and the tap electrode, and holding the permanent magnet and the ferrite;
It is provided with.
第1及び第2の発明に係る非可逆回路素子においては、第2中心電極の所定箇所に接続されたタップ電極をグランドに接続し、第2中心電極の一部と第2整合用コンデンサとからなる共振回路の共振周波数をトラップ周波数として、2倍波や3倍波の高調波を効果的に抑圧する。また、信号が入力ポートから出力ポートに伝搬する際、フェライトと中心電極からなる非可逆移相器の働きにより、第1中心電極と第1整合用コンデンサとからなる共振回路の両端には電位差が生ずることがなく、共振電流が流れることがないので、挿入損失特性が良好になることは勿論である。 In the nonreciprocal circuit device according to the first and second inventions, the tap electrode connected to a predetermined location of the second center electrode is connected to the ground, and a part of the second center electrode and the second matching capacitor are used. The harmonic frequency of the second harmonic or the third harmonic is effectively suppressed by using the resonance frequency of the resonance circuit as a trap frequency. Further, when a signal propagates from the input port to the output port, a potential difference is generated between both ends of the resonance circuit including the first center electrode and the first matching capacitor due to the action of the irreversible phase shifter including the ferrite and the center electrode. Of course, no resonance current flows and no insertion loss characteristic is obtained.
第1及び第2の発明に係る非可逆回路素子において、前記タップ電極とグランドとの間にインダクタンスを電気的に接続してもよい。このインダクタンスによって第2整合用コンデンサとの直列共振の周波数を微調整して所望の減衰周波数特性を得ることができる。 In the nonreciprocal circuit device according to the first and second inventions, an inductance may be electrically connected between the tap electrode and the ground. With this inductance, the frequency of series resonance with the second matching capacitor can be finely adjusted to obtain a desired attenuation frequency characteristic.
また、前記タップ電極とグランドとの間にインダクタンスと第3整合用コンデンサとの並列回路を電気的に接続してもよい。第2中心電極の一部と第3整合用コンデンサとの直列共振によって高調波周波数帯における所望の周波数信号を大きく減衰させることができる。 A parallel circuit of an inductance and a third matching capacitor may be electrically connected between the tap electrode and the ground. A desired frequency signal in the harmonic frequency band can be greatly attenuated by series resonance between a part of the second center electrode and the third matching capacitor.
また、入力ポートと第1中心電極との間、及び/又は、出力ポートと第1、第2中心電極の接続点との間に、いま一つの整合用コンデンサを電気的に接続してもよい。いま一つの整合用コンデンサによって本非可逆回路素子に接続される機器とのインピーダンスマッチングをとることができる。加えて、これらの整合用コンデンサよりフェライト寄りの主要回路部の動作インピーダンスが上昇することにより、直列共振トラップによる不要信号減衰の効果を一層高めることができる。 Further, another matching capacitor may be electrically connected between the input port and the first center electrode and / or between the output port and the connection point of the first and second center electrodes. . Impedance matching with a device connected to the nonreciprocal circuit device can be achieved with another matching capacitor. In addition, since the operating impedance of the main circuit portion closer to the ferrite than these matching capacitors is increased, the effect of unnecessary signal attenuation by the series resonance trap can be further enhanced.
第2の発明に係る非可逆回路素子においては、永久磁石及びフェライトはそれらの主面が回路基板の表面に対して垂直に配置されていてもよい。永久磁石及びフェライトを回路基板上に垂直配置することにより、厚い(磁力の強い)永久磁石を用いても低背化が可能であり、非可逆回路素子を小型化することができる。 In the nonreciprocal circuit device according to the second invention, the principal surfaces of the permanent magnet and the ferrite may be arranged perpendicular to the surface of the circuit board. By vertically disposing the permanent magnet and the ferrite on the circuit board, it is possible to reduce the height even if a thick (strong magnetic force) permanent magnet is used, and the nonreciprocal circuit element can be reduced in size.
また、回路基板は多層基板からなり、第1整合用コンデンサ、抵抗及び第2整合用コンデンサが電極膜によって多層基板に内蔵されていることが好ましい。各素子を多層基板に内蔵すれば、各素子を半田などで接続する手間が省けて組立が容易で、接続信頼性がよく、かつ、低背化、小型化を達成できる。 The circuit board is preferably a multilayer board, and the first matching capacitor, the resistor, and the second matching capacitor are preferably built in the multilayer board by an electrode film. If each element is built in the multilayer substrate, it is easy to assemble by eliminating the trouble of connecting each element with solder or the like, the connection reliability is good, and the height and size are reduced.
本発明に係る通信装置は、前記非可逆回路素子を備えたことを特徴とし、該非可逆回路素子の利点である良好な挿入損失特性及び高調波減衰特性を利用した通信装置を得ることができる。 A communication apparatus according to the present invention includes the non-reciprocal circuit element, and a communication apparatus using a good insertion loss characteristic and harmonic attenuation characteristic, which are advantages of the non-reciprocal circuit element, can be obtained.
本発明によれば、第2中心電極の所定箇所に接続されたタップ電極をグランドに接続したため、第2中心電極の一部と第2整合用コンデンサとからなる共振回路の共振周波数をトラップ周波数として、2倍波や3倍波の高調波を効果的に抑圧することができ、特別なインダクタを用いる必要がなくなる。また、信号が入力ポートから出力ポートに伝搬する際、第1中心電極と第1整合容量とからなる共振回路が共振することがないので、挿入損失特性が良好になる。アイソレータにおける中心電極は、非常に高いインダクタであるので、通過させたい帯域内信号の挿入損失を抑えつつ、不要波の減衰を得られるのである。 According to the present invention, since the tap electrode connected to the predetermined position of the second center electrode is connected to the ground, the resonance frequency of the resonance circuit including a part of the second center electrode and the second matching capacitor is used as the trap frequency. The harmonics of the second harmonic and the third harmonic can be effectively suppressed, and it is not necessary to use a special inductor. In addition, when the signal propagates from the input port to the output port, the resonance circuit composed of the first center electrode and the first matching capacitor does not resonate, so that the insertion loss characteristic is improved. Since the center electrode in the isolator is a very high inductor, it is possible to obtain unnecessary wave attenuation while suppressing the insertion loss of the in-band signal to be passed.
以下に、本発明に係る非可逆回路素子及び通信装置の実施例について添付図面を参照して説明する。 Embodiments of a nonreciprocal circuit device and a communication device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(非可逆回路素子の第1実施例、図1〜図6参照)
図1に、本発明の第1実施例である非可逆回路素子を示す。この非可逆回路素子は2ポート型の集中定数型アイソレータであり、概略、シールド板10と、ヨーク20と、フェライト・磁石組立体30と、回路基板40とで構成されている。
(Refer to the first embodiment of the nonreciprocal circuit device, FIGS. 1 to 6)
FIG. 1 shows a nonreciprocal circuit device according to a first embodiment of the present invention. This non-reciprocal circuit element is a two-port lumped constant type isolator, and generally includes a
フェライト・磁石組立体30は、直方体からなる永久磁石31,31と、該永久磁石から直流磁界が付与される直方体からなるフェライト32とを接着剤層33,33で貼り合わせたもので、フェライト32の表面には第1中心電極35及び第2中心電極36が電極膜によって形成されている。このフェライト・磁石組立体30は回路基板40上に以下に説明するような接続状態で搭載され、ヨーク20とシールド板10とで囲われる。
The ferrite-
フェライト32には、表裏の主面32a,32bに互いに電気的に絶縁された第1中心電極35及び第2中心電極36が形成されている。フェライト32は互いに平行な第1主面32a及び第2主面32bを有する直方体形状をなしている。また、永久磁石31,31はフェライト32の主面32a,32bに対して磁界を該主面32a,32bに垂直方向に印加するようにその主面31aを対向させて接着剤層33を介して一体化されている。
The
図2に示すように、第1中心電極35はフェライト32の主面32aにおいて右下から立ち上がって2本に分岐した状態で左上方向に延在し、上面32c上の中継用電極35aを介して主面32bに回り込み、主面32bにおいて主面32aと透視状態で重なるように2本に分岐してその一端は下面32dに形成された接続用電極35bに接続されている。また、第1中心電極35の他端は下面32dに形成された接続用電極35cに接続されている。このように、第1中心電極35はフェライト32に1ターン巻回されている。
As shown in FIG. 2, the
第2中心電極36は、フェライト32にその長辺と平行な軸に対して4ターン巻き回されている。即ち、0.5ターン目36aが主面32aにおいて下辺から左上方向に第1中心電極35と交差して延在し、上面32c上の中継用電極36bを介して主面32bに回り込み、この1ターン目36cが主面32bにおいて垂直に下方に延在して第1中心電極35と交差している。1ターン目36cの下端部は下面32dの中継用電極36dを介して主面32aに回り込み、この1.5ターン目36eが主面32aにおいて第1中心電極35と交差して上方に延在し、上面32c上の中継用電極36fを介して主面32bに回り込んでいる。以下同様に、2ターン目36g、中継用電極36h、2.5ターン目36i、中継用電極36j、3ターン目36k、中継用電極36l、3.5ターン目36m、中継用電極36n、4ターン目36oがフェライト32の表面にそれぞれ形成されている。また、第2中心電極36の一端は前記接続用電極35cに接続され、他端はフェライト32の下面に形成された接続用電極36pに接続されている。
The
さらに、第2中心電極36の中継用電極36hは、以下に説明するようにタップ電極37として機能する。
Furthermore, the
第1及び第2中心電極35,36は、フェライト32の表面に銀ペーストをスクリーン印刷、転写、フォトリソグラフを用いて導体膜にて形成されている。フェライト32を多層にしてその内部に導体膜にて形成してもよい。なお、銅箔を用いてフェライト32に巻きつけてもよい。導体膜にて形成したほうが中心電極35,36の位置精度が高いので、回路基板40との接続性が安定し、接続の信頼性、作業性がよい。そして、第1中心電極35と第2中心電極36とは、間にガラスなどからなる絶縁膜が形成されて互いに絶縁されている。
The first and
永久磁石31としてはフェライトマグネットが用いられ、フェライト32を永久磁石31,31で挟着することにより、フェライト32を保護している。
A ferrite magnet is used as the
回路基板40は、複数枚の誘電体シートに所定の電極を形成して積層し、焼結した多層基板であり、その内部には、図3に示すように、整合用コンデンサC1,C2,C3,CS1,CS2,CP1,CP2、終端抵抗R、インダクタンスL3が内蔵されている。また、上面には端子電極45a〜45eが、下面には外部接続用端子電極46,47,48がそれぞれ形成されている。
The
回路基板40の誘電体シートには、回路素子を構成する各種電極との同時焼成が可能なガラスとアルミナなどのセラミック粉からなる誘電体が原料として用いられている。ガラスエポキシ樹脂、ガラスBT樹脂などの樹脂基板や、樹脂材料にセラミックなどの誘電体粉を添加した材料を用いることも可能である。電極には銅箔を用いてもよい。端子電極45a〜45eや外部接続用端子電極46,47,48にはニッケルメッキや金フラッシュメッキが施されている。
For the dielectric sheet of the
前記整合用回路素子と第1及び第2中心電極35,36との接続関係を図4、図5及び図6を参照して説明する。なお、図3には図6に示す第3回路例の構成が示されている。
A connection relationship between the matching circuit element and the first and
即ち、回路基板40の下面に形成された外部接続用端子電極46が入力ポートP1として機能し、外部接続用端子電極47が出力ポートP2として機能し、外部接続用端子電極48がグランドポートP3として機能する。そして、第1中心電極35の一端である接続用電極35bが回路基板40の上面に形成された端子電極45aと接続される。第1中心電極35の他端及び第2中心電極36の一端である接続用電極35cが回路基板40の上面に形成された端子電極45bと接続される。第2中心電極36の他端である接続用電極36pが回路基板40の上面に形成された端子電極45cと接続される。また、第2中心電極36の中継用電極36h(タップ電極37)は回路基板40の上面に形成された端子電極45dと接続される。
That is, the external
(第1回路例、図4及び図9参照)
第1回路例は、図4に示すように、第1中心電極35はその一端が整合用コンデンサCS1を介して入力ポートP1に接続され、他端が整合用コンデンサCS2を介して出力ポートP2に接続されている。第2中心電極36はその一端が第1中心電極35の他端に接続されている。また、整合用コンデンサC1と抵抗Rとからなる並列回路が第1中心電極35と並列に接続されている。
(First circuit example, see FIGS. 4 and 9)
In the first circuit example, as shown in FIG. 4, one end of the
タップ電極37は第2中心電極36の所定箇所(中継用電極36h)に接続されるとともにグランドポートP3に接続されている。また、第2中心電極36と並列に整合用コンデンサC2が接続されている。さらに、入力ポートP1及び出力ポートP2にはグランドポートP3に接続された整合用コンデンサCP1,CP2が接続されている。
The
以上の構成からなる第1回路例においては、第1及び第2中心電極35,36がフェライト32によって磁気的に結合されたインダクタンスL1,L2を形成し、信号(基本波周波数帯:800MHz)が入力ポートP1から出力ポートP2に伝搬する際、インダクタンスL2とコンデンサC2が並列共振し、第2中心電極36の一端(B電極)が高インピーダンスとなり、コンデンサCS2でインピーダンス変換された信号が出力ポートP2から出力される。そして、インダクタンスL1とコンデンサC1とからなる共振回路は非可逆移相器の働きにより共振電流が流れることがなく、挿入損失が大幅に低減される。また、抵抗Rによって逆方向に対するアイソレーション特性も良好となる。一方、入力ポートP1に接続される機器とのインピーダンスマッチングは整合用コンデンサCS1によってとられる。
In the first circuit example configured as described above, the first and
高調波周波数帯においては、所望の周波数でインダクタンスL2の他端(C電極)から第2中心電極36の所定箇所に接続されたタップ電極37間とコンデンサC2が直列共振する。この周波数の信号は直列共振によるB電極のグランドへの短絡で全反射され、大きな減衰を受ける。
In the harmonic frequency band, the capacitor C2 resonates in series between the
この第1回路例による電気特性を図9に示す。この特性を得たアイソレータは以下のスペックからなる。高さ0.7mm、厚さ0.14mm、長さ2.1mmのフェライト32に、第1中心電極35を1ターン巻回し、第2中心電極36を4ターン巻回し、その中点にタップ電極37を接続した。C1は12pF、C2は1.5pF、CS1は5pF、CS2は5pFである。S21(透過特性)は2倍高調波帯で約−29dB、3倍高調波帯で約−13dBとなっており、大きな減衰が得られている。
The electrical characteristics of this first circuit example are shown in FIG. The isolator that has obtained this characteristic has the following specifications. A
(第2回路例、図5及び図10参照)
第2回路例は、図5に示すように、基本的には前記第1回路例と同様であり、タップ電極37とグランドポートP3との間にインダクタンスL3を接続したものである。基本波周波数帯(800MHz)での動作は第1回路例と同様である。インダクタンスL3はインダクタンスL2と比較して十分に小さい値(1/10以下)が選択されているため、基本波での動作にほとんど影響を与えない。
(Refer to the second circuit example, FIGS. 5 and 10)
As shown in FIG. 5, the second circuit example is basically the same as the first circuit example, and an inductance L3 is connected between the
高調波周波数帯においては、所望の周波数でインダクタンスL2の一部及びインダクタンスL3とコンデンサC2が直列共振し、インダクタンスL3の値によって直列共振の周波数が微調整され、所望の減衰周波数特性を得る。この周波数の信号は直列共振によるB電極のグランドへの短絡で全反射され、大きな減衰を受ける。 In the harmonic frequency band, a part of the inductance L2 and the inductance L3 and the capacitor C2 resonate in series at a desired frequency, and the frequency of the series resonance is finely adjusted by the value of the inductance L3 to obtain a desired attenuation frequency characteristic. A signal of this frequency is totally reflected by a short circuit of the B electrode to the ground due to series resonance, and is greatly attenuated.
この第2回路例による電気特性を図10に示す。この特性を得たアイソレータは、前記第1回路例の前記スペックと同様であり、インダクタンスL3は0.4nH程度とし、3倍高調波帯に減衰極周波数を一致させた。S21(透過特性)は2倍高調波帯で約−15dB、3倍高調波帯で約−30dBとなっており、大きな減衰が得られている。 FIG. 10 shows the electrical characteristics of this second circuit example. The isolator having this characteristic is the same as the above-mentioned specification of the first circuit example, the inductance L3 is about 0.4 nH, and the attenuation pole frequency is matched with the third harmonic band. S21 (transmission characteristics) is about −15 dB in the second harmonic band and about −30 dB in the third harmonic band, and a large attenuation is obtained.
(第3回路例、図6及び図11参照)
第3回路例は、図6に示すように、基本的には前記第1回路例と同様であり、タップ電極37とグランドポートP3との間にインダクタンスL3と整合用コンデンサC3との並列回路を接続したものである。基本波周波数帯(800MHz)での動作は第1回路例と同様である。インダクタンスL3は、前記第2回路例と同様に、インダクタンスL2と比較して十分に小さい値(1/10以下)が選択される。また、コンデンサC3はインダクタンスL2の一部とコンデンサC2の直列共振に大きな影響を与えない十分に小さな値(1/10以下)を選択することが好ましい。
(Third circuit example, see FIGS. 6 and 11)
As shown in FIG. 6, the third circuit example is basically the same as the first circuit example, and a parallel circuit of an inductance L3 and a matching capacitor C3 is provided between the
高調波周波数帯においては、所望の周波数でインダクタンスL2の一部及びインダクタンスL3とコンデンサC2が直列共振し、インダクタンスL3の値によって直列共振の周波数が微調整され、所望の減衰周波数特性を得る。この周波数の信号は直列共振によるB電極のグランドへの短絡で全反射され、大きな減衰を受ける。また、高調波周波数帯における第2の所望の周波数でインダクタンスL2の一部とコンデンサC3が直列共振する。この第2の所望周波数の信号は直列共振によるB電極のグランドへの短絡で全反射され、大きな減衰を受ける。 In the harmonic frequency band, a part of the inductance L2 and the inductance L3 and the capacitor C2 resonate in series at a desired frequency, and the frequency of the series resonance is finely adjusted by the value of the inductance L3 to obtain a desired attenuation frequency characteristic. A signal of this frequency is totally reflected by a short circuit of the B electrode to the ground due to series resonance, and is greatly attenuated. In addition, a part of the inductance L2 and the capacitor C3 resonate in series at the second desired frequency in the harmonic frequency band. The signal of the second desired frequency is totally reflected by a short circuit of the B electrode to the ground due to series resonance, and is greatly attenuated.
スペックは前記第1回路例と同様であり、インダクタンスL3は0.2nH程度とした。コンデンサC3が0pF程度では3倍高調波帯に減衰極周波数が一致するに至らず、図11(A)に示す電気特性が得られた。コンデンサC3が12pF程度で3倍高調波帯に減衰極周波数が一致し、図11(B)に示すように、S21(透過特性)は2倍高調波帯で約−18dB、3倍高調波帯で約−30dB以上となり、大きな減衰が得られた。 The specifications are the same as in the first circuit example, and the inductance L3 is about 0.2 nH. When the capacitor C3 was about 0 pF, the attenuation pole frequency did not coincide with the third harmonic band, and the electrical characteristics shown in FIG. 11A were obtained. When the capacitor C3 is about 12 pF, the attenuation pole frequency matches the third harmonic band, and as shown in FIG. 11B, S21 (transmission characteristics) is about −18 dB in the second harmonic band and the third harmonic band. It was about -30 dB or more, and a large attenuation was obtained.
第3回路例が前記第1回路例より有利である点は、2倍高調波の減衰極周波数をインダクタンスL3の値で適切に設定してから、3倍高調波の減衰極周波数をコンデンサC3の値で適切に設定できることである。 The third circuit example is more advantageous than the first circuit example in that the attenuation pole frequency of the second harmonic is appropriately set by the value of the inductance L3, and then the attenuation pole frequency of the third harmonic is set to the capacitor C3. The value can be set appropriately.
(非可逆回路素子の第2実施例、図7及び図8参照)
図7に、本発明の第2実施例である非可逆回路素子を示す。この非可逆回路素子は、前記第1実施例と同様に、2ポート型の集中定数型アイソレータであり、概略、上ヨーク11と、永久磁石31’と、中心電極組立体30’と、回路基板40’と、下ヨーク12とで構成されている。
(Refer to the second embodiment of the nonreciprocal circuit device, FIG. 7 and FIG. 8)
FIG. 7 shows a non-reciprocal circuit device according to a second embodiment of the present invention. This non-reciprocal circuit element is a two-port lumped constant isolator, as in the first embodiment, and roughly includes an
中心電極組立体30’は、直方体からなるフェライト32’に第1中心電極35’及び第2中心電極36’を導体膜にて形成したもので、第2中心電極36’は第1実施例とは異なって2ターン巻き回されている。 The center electrode assembly 30 'is formed by forming a first center electrode 35' and a second center electrode 36 'with a conductor film on a ferrite 32' made of a rectangular parallelepiped, and the second center electrode 36 'is the same as that of the first embodiment. Is wound two turns differently.
中心電極組立体30’は回路基板40’の表面に主面が平行状態で配置され、その上に永久磁石31’が積み重ねられている。回路基板40’は第1実施例と同様の多層基板であり、図8に示すように種々の整合用素子が内蔵されている。また、終端抵抗Rはチップ部品が使用され、回路基板40’の表面に搭載されている。即ち、回路基板40’の表面に形成した端子電極49aが第1中心電極35’の一端である接続用電極35a’と接続され、端子電極49bが第1中心電極35’の他端である接続用電極35b’と接続されている。また、端子電極49cが第2中心電極36’の一端である接続用電極36a’と接続され、端子電極49dが第2中心電極36’の他端である接続用電極36b’と接続されている。さらに、第2中心電極36’の所定箇所がタップ電極37’とされ、回路基板40’の表面に形成した端子電極49eと接続されている。
The center electrode assembly 30 'has a main surface arranged in parallel with the surface of the circuit board 40', and a permanent magnet 31 'is stacked thereon. The circuit board 40 'is a multilayer board similar to that of the first embodiment, and various matching elements are incorporated as shown in FIG. The termination resistor R is a chip component and is mounted on the surface of the circuit board 40 '. That is, the
この第2実施例においても、アイソレータとしての回路構成は、図4〜図6に示した第1〜第3回路例を採用することができ、それぞれの回路例における動作は第1実施例で説明したとおりである。図8には図6に示した第3回路例の構成が示されている。 Also in the second embodiment, the circuit configuration as an isolator can employ the first to third circuit examples shown in FIGS. 4 to 6, and the operation of each circuit example will be described in the first embodiment. Just as you did. FIG. 8 shows the configuration of the third circuit example shown in FIG.
(通信装置、図12参照)
次に、本発明に係る通信装置として、携帯電話を例にして説明する。図12は携帯電話220のRF部分の電気回路を示し、222はアンテナ素子、223はデュプレクサ、231は送信側アイソレータ、232は送信側増幅器、233は送信側段間用帯域通過フィルタ、234は送信側ミキサ、235は受信側増幅器、236は受信側段間用帯域通過フィルタ、237は受信側ミキサ、238は電圧制御発振器(VCO)、239はローカル用帯域通過フィルタである。
(Communication device, see FIG. 12)
Next, a mobile phone will be described as an example of the communication device according to the present invention. FIG. 12 shows an electric circuit of the RF part of the
ここに、送信側アイソレータ231として、前記2ポート型の集中定数型アイソレータを使用することができる。このアイソレータを実装することにより、アイソレータ自体の良好な挿入損失特性、アイソレーション特性を利用した携帯電話を実現することができ、携帯電話の小型化、低背化にも寄与する。
Here, the 2-port lumped constant type isolator can be used as the
(他の実施形態)
なお、本発明に係る非可逆回路素子及び通信装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
(Other embodiments)
The nonreciprocal circuit device and the communication device according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the gist.
例えば、フェライト・磁石組立体30や回路基板40などの詳細な構成は任意である。また、第2実施例で示したように抵抗をチップ部品で構成する以外に、各種整合用コンデンサもチップ部品で構成してもよい。
For example, detailed configurations of the ferrite /
30…フェライト・磁石組立体
31…永久磁石
32…フェライト
35…第1中心電極
36…第2中心電極
37…タップ電極
40…回路基板
220…携帯電話
C1…第1整合用コンデンサ
C2…第2整合用コンデンサ
C3…第3整合用コンデンサ
L1,L2,L3…インダクタンス
R…抵抗
P1…入力ポート
P2…出力ポート
P3…グランドポート
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトと、
前記フェライトに配置され、一端が入力ポートに電気的に接続され、他端が出力ポートに電気的に接続された第1中心電極と、
前記第1中心電極と電気的絶縁状態で交差して前記フェライトに1ターン以上巻き回して配置され、一端が出力ポートに電気的に接続された第2中心電極と、
前記第2中心電極の所定箇所に電気的に接続されるとともにグランドに電気的に接続されたタップ電極と、
前記入力ポートと前記出力ポートとの間に電気的に接続された第1整合用コンデンサと抵抗とからなる並列回路と、
前記第2中心電極の他端と前記出力ポートとの間に電気的に接続された第2整合用コンデンサと、
を備えたことを特徴とする非可逆回路素子。 With permanent magnets,
A ferrite to which a DC magnetic field is applied by the permanent magnet;
A first center electrode disposed on the ferrite, having one end electrically connected to the input port and the other end electrically connected to the output port;
A second center electrode that is disposed in electrical insulation with the first center electrode, wound around the ferrite for one or more turns, and has one end electrically connected to the output port;
A tap electrode electrically connected to a predetermined location of the second center electrode and electrically connected to the ground;
A parallel circuit including a first matching capacitor and a resistor electrically connected between the input port and the output port;
A second matching capacitor electrically connected between the other end of the second center electrode and the output port;
A non-reciprocal circuit device comprising:
前記永久磁石により直流磁界が印加される直方体からなるフェライトと、
前記フェライトに電極膜によって形成され、一端が入力ポートに電気的に接続され、他端が出力ポートに電気的に接続された第1中心電極と、
前記第1中心電極と電気的絶縁状態で交差して前記フェライトに電極膜によって該フェライトの長辺と平行な軸に対して1ターン以上巻き回して形成され、一端が出力ポートに電気的に接続された第2中心電極と、
前記フェライトに電極膜によって形成され、前記第2中心電極の所定箇所に電気的に接続されるとともにグランドに電気的に接続されたタップ電極と、
前記入力ポートと前記出力ポートとの間に電気的に接続された第1整合用コンデンサと抵抗とからなる並列回路と、
前記第2中心電極の他端と前記出力ポートとの間に電気的に接続された第2整合用コンデンサと、
前記第1中心電極、前記第2中心電極及び前記タップ電極と電気的に接続するための接続用電極を有し、前記永久磁石及び前記フェライトを保持する回路基板と、
を備えたことを特徴とする非可逆回路素子。 A permanent magnet made of a rectangular parallelepiped;
A ferrite composed of a rectangular parallelepiped to which a DC magnetic field is applied by the permanent magnet;
A first center electrode formed of an electrode film on the ferrite, having one end electrically connected to the input port and the other end electrically connected to the output port;
Crossed with the first center electrode in an electrically insulated state and formed by winding the ferrite around the axis parallel to the long side of the ferrite by an electrode film for at least one turn, and one end electrically connected to the output port A second center electrode,
A tap electrode formed by an electrode film on the ferrite and electrically connected to a predetermined location of the second center electrode and electrically connected to the ground;
A parallel circuit including a first matching capacitor and a resistor electrically connected between the input port and the output port;
A second matching capacitor electrically connected between the other end of the second center electrode and the output port;
A circuit board having a connection electrode for electrically connecting to the first center electrode, the second center electrode and the tap electrode, and holding the permanent magnet and the ferrite;
A non-reciprocal circuit device comprising:
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