DE10065511A1 - Nicht-reziprokes Schaltungsbauelement und Kommunikationsgerät mit dem nicht-reziproken Schaltungsbauelement - Google Patents
Nicht-reziprokes Schaltungsbauelement und Kommunikationsgerät mit dem nicht-reziproken SchaltungsbauelementInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung schafft ein nicht-reziprokes Schaltungsbauelement, das es ermöglicht, daß die Induktivitätskomponente von mittleren Leitern vergrößert wird, selbst wenn ein Magnetkörper verkleinert wird, und das dadurch in der Lage ist, überlegene Charakteristika in einem breiten Band zu erreichen und trotzdem eine kleine Größe zu haben. Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Kommunikationsgerät mit einem solchen nicht-reziproken Schaltungsbauelement. Bei diesem nicht-reziproken Schaltungsbauelement wird ein Magnetkörper gebildet, indem zwei mittlere Leiter um einen Magnetkörper mit einer rechteckigen Parallelepiped-Plattenform gewickelt wird, wobei sich die beiden mittleren Leiter in einem Winkel von im wesentlichen 90 DEG schneiden. Als mittlere Leiter werden Metalldrähte, die aus einem Metallmaterial bestehen, wie z. B. aus Kupfer oder Silber, verwendet, wobei die Metalldrähte mit einem isolierenden Harz, wie z. B. Polyester oder Polyimid, beschichtet sind.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein nicht-
reziprokes Schaltungsbauelement, das in einem hochfrequen
ten Band, wie z. B. dem Mikrowellenband, verwendet wird,
und auf ein Kommunikationsgerät, das das nicht-reziproke
Schaltungsbauelement verwendet.
Das nicht-reziproke Schaltungsbauelement wird in Kommunika
tionsgeräten und dergleichen verwendet, die die Charakteri
stika vorteilhaft ausnutzen, daß das nicht-reziproke Schal
tungsbauelement eine kleine Dämpfung in der Senderichtung
eines Signals hat, während es eine große Dämpfung in der
entgegengesetzten Richtung hat. Herkömmlicherweise ist ein
nicht-reziprokes Schaltungsbauelement vom Zweitortyp be
kannt, bei dem zwei mittlere Leiter auf einem ferromagneti
schen Körper (Ferrit) in einem Zustand elektrischer Isola
tion angeordnet sind, um sich in einem Winkel von im we
sentlichen 90° zu schneiden. Ein Ende von jedem mittleren
Leiter ist mit einem Eingangs- bzw. einem Ausgangsanschluß
verbunden. Das andere Ende ist auf Masse gelegt. Kondensa
toren sind zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschluß und
eine Masse geschaltet. Ein Widerstand ist zwischen den Ein
gangs- und den Ausgangsanschluß geschaltet. Schließlich
wird ein statisches magnetisches Feld an den Magnetkörper
angelegt. Ein solcher Aufbau soll es ermöglichen, daß die
ses nicht-reziproke Schaltungsbauelement vom Zweitortyp ei
ne kleinere Größe und eine größere Bandbreite hat, in der
die oben erwähnten nicht-reziproken Charakteristika erhal
ten werden, im Vergleich zu einem nicht-reziproken Schal
tungsbauelement vom Dreitortyp. Bisher werden bei einem
solchen nicht-reziproken Schaltungsbauelement die mittleren
Leiter (Elektrodenfilme) auf der Oberfläche oder innerhalb
eines Magnetkörpers durch Drucken oder dergleichen gebil
det. Andererseits werden mittlere Leiter, die auf der Ober
fläche oder dem Inneren eines dielektrischen Substrats
durch Drucken oder dergleichen gebildet sind, auf dem Ma
gnetkörper angeordnet. Alternativ werden mittlere Leiter
aus einer Metallfolie (Leiterplatte) auf dem Magnetkörper
angeordnet (siehe die japanische nicht-geprüfte Patentan
meldungsveröffentlichung Nr. 11-205016). Insbesondere sind
bei einem herkömmlichen nicht-reziproken Schaltungsbauele
ment vom Zweitortyp die mittleren Leiter nur auf einer der
Hauptoberflächen des Magnetkörpers oder nur auf der anderen
der Hauptoberfläche parallel zu derselben angeordnet, ohne
daß sie um den magnetischen Körper herum gewickelt sind.
Aufgrund der Anforderung nach einer weiteren Reduktion der
Größe von neuen Mobilkommunikationsausrüstungen werden
mittlerweile auch nicht-reziproke Schaltungsbauelemente,
die für Mobilkommunikationsausrüstungen gebraucht werden,
benötigt, um eine weitere Größenreduktion zu erreichen. Die
charakteristische Eingangs/Ausgangs-Impedanz von Kommunika
tionsgeräten und dergleichen ist typischerweise entworfen,
um im wesentlichen 50 Ω zu sein. Allgemein ist die charak
teristische Impedanz des Eingangs/Ausgangs-Abschnitts des
nicht-reziproken Schaltungsbauelements ebenfalls entworfen,
um im wesentlichen 50 Ω zu sein. Die charakteristische Im
pedanz des Eingangs/Ausgangs-Abschnitts des nicht-
reziproken Schaltungsbauelements wird durch die Induktivi
tätskomponente, die die mittleren Leiter haben, und die Ka
pazität eines Kondensators bestimmt, der parallel zu der
Induktivitätskomponente geschaltet ist.
Wenn hingegen bei der oben erwähnten herkömmlichen Anord
nung das nicht-reziproke Schaltungsbauelement größenmäßig
reduziert wird, und wenn folglich die Größe des Magnetkör
pers reduziert wird, wird unvermeidbar die Länge des mitt
leren Leiters verringert, wodurch die Induktivitätskompo
nente desselben verringert wird. Um daher eine erforderli
che charakteristische Impedanz zu erhalten, ist es notwen
dig, den Kapazitätswert des Kondensators zu erhöhen, d. h.
die Größe des Kondensators zu erhöhen. Dies resultiert dar
in, daß eine Größenreduktion sehr schwierig zu erreichen
ist. Andererseits wird, sobald die Induktivitätskomponente
verringert wird, auch die Bandbreite schmäler, wodurch in
einem erwünschten Band nicht mehr eine erwünschte Isolati
onscharakteristik und ein erwünschter Einfügungsverlust er
reicht werden können.
Da bei dem oben beschriebenen herkömmlichen nicht-
reziproken Schaltungsbauelement in anderen Worten ausge
drückt mit einer Verkleinerung der Größe die Induktivitäts
komponente des mittleren Leiters verringert wird, wird kei
ne Impedanzanpassung erreicht, und der Einfügungsverlust
nimmt in einem erwünschten Frequenzband zu, was nichts an
deres bedeutet, als daß keine erwünschten Charakteristika
mehr erreicht werden können. Dagegen wird es nötig, einen
großen Kondensator zu verwenden, wenn der Versuch unternom
men wird, erwünschte Charakteristika zu erreichen. Dies
führt zu dem Problem, daß das nicht-reziproke Schaltungs
bauelement nicht miniaturisiert werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
miniaturisierbares nicht-reziprokes Schaltungsbauelement
sowie ein Kommunikationsgerät mit einem solchen nicht-
reziproken Schaltungsbauelement zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein nicht-reziprokes Schaltungs
bauelement nach Patentanspruch 1 oder Patentanspruch 2 so
wie durch ein Kommunikationsgerät nach Patentanspruch 11
gelöst.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß
die vorliegende Erfindung ein nicht-reziprokes Schaltungs
bauelement schafft, das es ermöglicht, daß die Induktivi
tätskomponente der mittleren Leiter vergrößert werden kann,
selbst wenn der Magnetkörper größenmäßig reduziert wird,
und das dadurch in der Lage ist, bessere Charakteristika
über einem breiten Band zu erreichen, während dasselbe
gleichzeitig eine kleine Größe hat.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht
darin, daß dieselbe ein Kommunikationsgerät schafft, das
ein erfindungsgemäßes nicht-reziprokes Schaltungsbauelement
aufweist.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt
ein nicht-reziprokes Schaltungsbauelement einen Magnetkör
per, an den ein magnetisches Gleichfeld anlegbar ist, wobei
der Magnetkörper eine Mehrzahl von mittleren Leitern um
faßt, die in einem Zustand elektrischer Isolation vorgese
hen sind. Bei diesem nicht-reziproken Schaltungsbauelement
sind die mittleren Leiter der Mehrzahl von mittleren Lei
tern Isolations-beschichtete Metalldrähte, wobei jeder der
Metalldrähte um den Magnetkörper einmal oder mehrere Male
gewickelt ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung um
faßt ein nicht-reziprokes Schaltungsbauelement einen ersten
mittleren Leiter, wobei ein Ende desselben mit einem Ein
gangsanschluß verbunden ist, und wobei das andere Ende des
selben auf Masse gelegt ist, einen zweiten mittleren Lei
ter, der den ersten Leiter in einem Zustand elektrischer
Isolation schneidet, wobei ein Ende desselben mit einem
Ausgangsanschluß verbunden ist, und wobei das andere Ende
desselben auf Masse gelegt ist, einen Magnetkörper, der den
ersten und den zweiten mittleren Leiter umfaßt, einen Per
manentmagneten zum Anlegen eines statischen magnetischen
Feldes im wesentlichen senkrecht zu den Hauptoberflächen
des Magnetkörpers, einen ersten Kondensator, der zwischen
den Eingangsanschluß und eine Masse geschaltet ist, einen
zweiten Kondensator, der zwischen den Ausgangsanschluß und
die Masse geschaltet ist, und einen Widerstand, der zwi
schen den Eingangsanschluß und den Ausgangsanschluß ge
schaltet ist. Bei diesem nicht-reziproken Schaltungsbauele
ment sind der erste und der zweite mittlere Leiter Isola
tions-beschichtete Metalldrähte, wobei die Metalldrähte
einmal oder mehrere Male um den Magnetkörper herum gewic
kelt sind. Vorzugsweise wird als Material für den Metall
draht Kupfer oder Silber verwendet, welche preisgünstig
sind. Eine Anzahl von Windungen ist derart definiert, daß,
wenn der mittlere Leiter (Metalldraht) angeordnet ist, um
einmal entlang beider Hauptoberflächen des Magnetkörpers
gewickelt zu sein, die Anzahl der Windungen gleich 1 ist.
Gemäß dieser Anordnung können die mittleren Leiter lang ge
staltet werden, selbst wenn ein kleiner Magnetkörper ver
wendet wird, da die mittleren Leiter auf dem Magnetkörper
derart angeordnet sind, daß sie um denselben herum gewic
kelt sind, wodurch eine große Induktivitätskomponente er
reicht werden kann. Ferner kann durch Verändern der Anzahl
der Windungen ein erforderlicher Induktivitätswert ohne
weiteres erreicht werden. Dies ermöglicht es, daß der Kon
densator zum Liefern einer benötigten charakteristischen
Impedanz größenmäßig reduziert ist, wodurch es möglich
wird, daß das nicht-reziproke Schaltungsbauelement miniatu
risiert werden kann. Da ferner die Induktivitätskomponente
erhöht werden kann, wird die Bandbreite, in der die nicht-
reziproken Charakteristika erhalten werden, in einem Be
triebsfrequenzband größer, kann der Einfügungsverlust in
einem breiten Band reduziert werden, und können somit her
ausragende Trenncharakteristika erhalten werden. Da ferner
Isolations-beschichtete Metalldrähte verwendet werden, be
steht kein Bedarf dahingehend, daß separate Isolatoren zum
elektrischen Isolieren der mittleren Leiter vorgesehen wer
den, wie z. B. isolierende Schichten, wodurch Herstellungs
kosten reduziert werden können.
Im Fall eines nicht-reziproken Schaltungsbauelements vom
Zweitortyp, das aus zwei mittleren Leitern besteht, wird
der Schnittwinkel zwischen dem ersten und dem zweiten Lei
ter vorzugsweise in dem Bereich eingestellt, der sich von
80° zu 100° erstreckt, um erwünschte Trenncharakteristika
zu erhalten.
Indem ein Magnetkörper mit einer polygonalen Form hinsicht
lich der Draufsicht verwendet wird, können die mittleren
Leiter orthogonal zu den Seiten des Magnetkörpers gewickelt
werden, wodurch die mittleren Leiter zuverlässig mit hoher
Genauigkeit positioniert werden können, und wodurch der
Schnittwinkel genau eingestellt werden kann. Dies führt zu
stabilen und überlegenen Charakteristika mit kleiner Va
riation. In diesem Fall, wenn für die Form des Magnetkör
pers ein rechteckiges Parallelepiped ausgewählt wird, kann
ein Magnetkörper aus einem großen Magnetkörpersubstrat ge
schnitten werden, ohne daß Substrat verschwendet wird, was
ebenfalls zu einer Kostenreduktion führt.
Indem ferner ein Permanentmagnet in der Form einer rechtec
kigen Parallelepipedplatte verwendet wird, können die Ko
sten ebenso wie im Fall des Magnetkörpers verringert wer
den, wobei ferner die Magnetkraft effizient an den Magnet
körper angelegt werden kann. Dieser Effekt tritt besonders
dann zu Tage, wenn der Magnetkörper als rechteckiges Paral
lelepiped gebildet ist.
Indem ferner ein Joch angeordnet wird, das jedes der
Bauglieder abschirmt, und das eine Magnetschaltung bildet,
und zwar auf dem Anschlußsubstrat, auf dem der Eingangsan
schluß, der Ausgangsanschluß und der Masseleiter gebildet
sind, und indem dieses Joch mit dem Masseleiter des An
schlußsubstrats mit Masse verbunden wird, wird der Abschir
meffekt verbessert.
Durch Verwenden der oben beschriebenen Anordnung, bei
spielsweise wenn ein Magnetkörper mit einer rechteckigen
Parallelepiped-Plattenform verwendet wird, kann die Dimen
sion der langen Seite derselben auf 1,0 mm oder weniger re
duziert werden. Zusätzlich kann ein nicht-reziprokes Schal
tungsbauelement mit 3,5 mm2 oder weniger in der Draufsicht
implementiert werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein Kommunikationsgerät geschaffen, das ein nicht-
reziprokes Schaltungsbauelement aufweist, das die oben er
wähnten Merkmale hat. Ein kleines Kommunikationsgerät mit
überlegenen Charakteristika kann dadurch erhalten werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich
nungen detailliert erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht, die ein
nicht-reziprokes Schaltungsbauelement gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er
findung zeigt;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, die das nicht-
reziproke Schaltungsbauelement gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zeigt, wobei das obere Joch
und der Permanentmagnet entfernt sind;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, die eine Magne
tanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
Fig. 4 ein Blockdiagramm, das den Aufbau des Hauptab
schnitts eines Kommunikationsgeräts gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
Der Aufbau des nicht-reziproken Schaltungsbauelements gemäß
dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird nachfolgend bezugnehmend auf die Fig. 1 bis 3 be
schrieben. Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsan
sicht, die dieses nicht-reziproke Schaltungsbauelement
zeigt. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die das
nicht-reziproke Schaltungsbauelement zeigt, von dem das
obere Joch und der Permanentmagnet entfernt sind. Fig. 3
ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die eine Ma
gnetanordnung zeigt.
Das nicht-reziproke Schaltungsbauelement gemäß diesem Aus
führungsbeispiel hat einen Aufbau, bei dem ein Permanentma
gnet 3 mit einer Form einer rechteckigen Parallelepi
pedplatte auf der inneren Oberfläche eines kastenförmigen
oberen Jochs 2, das aus einem magnetischen Metall, wie z.
B. einem Weicheisen besteht, angeordnet ist. Ferner ist ei
ne geschlossene Magnetschaltung aus diesem oberen Joch 2
und einem im wesentlichen U-förmigen unteren Joch 7 gebil
det, das ebenso aus einem magnetischen Metall besteht. Eine
Magnetanordnung 5, Chipkondensatoren C1 und C2 und ein
Chipwiderstand R sind in dem Joch vorgesehen. Ein Anschluß
substrat 8 ist auf der unteren Oberfläche des unteren Jochs
7 vorgesehen. Ferner wird ein magnetisches Gleichfeld an
die Magnetanordnung 5 durch den Permanentmagneten 3 ange
legt.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Magnetanordnung 5
gebildet, indem zwei mittlere Leiter 51, 52 um einen in der
Draufsicht rechteckigen Magnetkörper 55 gewickelt werden,
um sich bei einen Winkel von 90° zu schneiden. Die Form von
jeder von beiden Oberflächen des Magnetkörpers 55 ist
rechteckig oder quadratisch. Als mittlere Leiter 51 und 52
werden Metalldrähte, die aus einem Metallmaterial, wie z.
B. Kupfer oder Silber bestehen, verwendet, wobei die Me
talldrähte mit einem isolierenden Harz beschichtet sind.
Als isolierendes Harz kann Polyester, Polyimid, Polyuret
han, Polyamid, Polyesterimid oder dergleichen verwendet
werden.
Die Abmessung einer Seite des Magnetkörpers 55 liegt zwi
schen 0,5 mm bis 1,0 mm, und die Dicke desselben beträgt
0,3 mm bis 0,5 mm. Der Querschnittsdurchmesser von jedem
der mittleren Leiter 51 und 52 beträgt 0,05 mm bis zu 0,10
mm. Als Material für die metallischen Drähte wird Kupfer
oder Silber verwendet, wobei diese Materialien preisgünstig
sind und eine hohe Permittivität haben. Alternativ kann je
doch auch ein anderes Metallmaterial, wie z. B. Gold, ver
wendet werden. Ferner sind die Metalldrähte nicht auf sol
che begrenzt, die einen kreisförmigen Querschnitt haben.
Auch Metalldrähte mit bandförmigem Querschnitt können ver
wendet werden.
Insbesondere werden bei diesem Ausführungsbeispiel als
mittlere Leiter 51 und 52 Isolations-beschichtete Me
talldrähte verwendet, wobei diese Metalldrähte um den Ma
gnetkörper 55 gewickelt sind, um zumindest einmal entlang
beider Hauptoberflächen des Magnetkörpers 55 angeordnet zu
sein. Fig. 3 stellt den Zustand dar, bei dem jeder der Me
talldrähte um den Magnetkörper 1,5 mal gewickelt ist.
Das Anschlußsubstrat 8 hat eine Eingangsanschlußelektrode
81, eine Ausgangsanschlußelektrode 82 und eine Masseelek
trode 83 auf sich vorgesehen. Die Eingangs- und die Aus
gangselektrode 81, 82, und die Masseelektrode 83 erstrecken
sich zu den Seiten und der unteren Oberfläche des Anschluß
substrats 8. Das nicht-reziproke Schaltungsbauelement ist
auf einem Befestigungssubstrat (Schaltungssubstrat) ange
bracht, wobei die untere Oberfläche des Anschlußsubstrats 8
als Befestigungsoberfläche verwendet wird.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist das untere Joch 7 auf dem
Anschlußsubstrat 8 angeordnet. Die Magnetanordnung 5 und
die Chip-Kondensatoren C1 und C2, bei denen Elektroden auf
der oberen und der unteren Oberfläche (hinsichtlich der Fi
gur) angebracht sind, sind auf dem unteren Joch 7 angeord
net. Schließlich ist der Chipwiderstand R auf den Kondensa
toren C1 und C2 angeordnet, um die Kondensatoren C1 und C2
zu überbrücken. Die untere Oberfläche des unteren Jochs ist
an den Masseleiter 83 auf dem Anschlußsubstrat 8 gelötet.
Die Elektroden der unteren Oberfläche der Kondensatoren C1
und C2 sind an das untere Joch 7 gelötet. Die Elektrode des
Chipwiderstands R ist an die entsprechende Elektrode auf
der oberen Oberfläche des Kondensatoren C1 und C2 gelötet.
Ein Ende von jedem mittleren Leiter 51 und 52 ist an das
untere Joch 7 gelötet. Das andere Ende des mittleren Lei
ters 51 ist an die Eingangsanschlußelektrode 81 über die
Elektrode auf der oberen Oberfläche des Kondensators C1 ge
lötet. Das andere Ende des mittleren Leiters 52 ist an die
Ausgangsanschlußelektrode 82 über die Elektrode der oberen
Oberfläche des Kondensators C2 gelötet. Wenn zu diesem
Zeitpunkt ein Harzmaterial, wie z. B. ein Polyesterimid,
als Beschichtungsmaterial für die mittleren Leiter 51 und
52 verwendet wird, wird die Beschichtung durch die Erwär
mung während des Lötens verdampft. Dies wird den Bedarf
nach einem vorausgehenden Entfernen der Isolationsbeschich
tungen an zu lötenden Abschnitten eliminieren, was zu einer
Reduktion der Anzahl von Herstellungsschritten führt.
Durch die oben beschriebene Verbindung wird ein nicht-
reziprokes Schaltungsbauelement vom Zweitortyp gebildet,
bei dem ein Ende jedes mittleren Leiters 51 und 52 auf Mas
se gelegt ist, während das andere Ende des mittleren Lei
ters 51 mit dem Eingangsanschluß 81 verbunden ist, und wäh
rend das andere Ende des mittleren Leiters 52 mit dem Aus
gangsanschluß 82 verbunden ist, wobei der Kondensator C1
zwischen den Eingangsanschluß 81 und die Masse geschaltet
ist. Der Kondensator C2 ist zwischen den Ausgangsanschluß
82 und die Masse geschaltet. Der Widerstand R schließlich
ist zwischen den Eingangsanschluß 81 und den Ausgangsan
schluß 82 geschaltet.
Indem dann das kastenförmige obere Joch 2, an dem der Per
manentmagnet 3 vorher befestigt worden ist, auf das An
schlußsubstrat 8 gelegt wird, und indem das obere Joch 2
und das untere Joch 7 zusammen verlötet werden, wird das
nicht-reziproke Schaltungsbauelement in seiner Gänze gebil
det. Dieses Joch, das aus dem oberen Joch 2 und dem unteren
Joch 7 gebildet ist, bildet eine geschlossene Magnetschal
tung und liefert die Funktion eines äußeren Gehäuses zum
Schützen der inneren Bauglieder sowie die Funktion eines
elektrischen Abschirmbauglieds, da das Joch mit dem Masse
leiter 83 verbunden ist.
Wie es oben beschrieben worden ist, werden bei dem nicht-
reziproken Schaltungsbauelement gemäß diesem Ausführungs
beispiel Isolations-beschichtete Metalldrähte als mittlere
Leiter 51 und 52 verwendet, wobei diese Drähte um den Ma
gnetkörper 55 gewickelt sind, wodurch die Induktivitätskom
ponente der mittleren Leiter 51 und 52 größer als bei her
kömmlichen Schaltungsbauelementen wird. Die Wicklungsanzahl
der mittleren Leiter 51 und 52 ist eingestellt, um so groß
zu sein, daß es möglich wird, eine erwünschte Induktivi
tätskomponente zu erreichen. Somit kann durch Verändern der
Windungsanzahl der mittleren Leiter der erwünschte Indukti
vitätswert ohne weiteres erreicht werden.
Wenn daher ein kleiner Magnetkörper 55 verwendet wird, kann
die Induktivitätskomponente der mittleren Leiter 51 und 52
erhöht werden, wodurch Kapazitoren C1 und C2, von denen je
der einen kleinen Kapazitätswert hat, d. h. eine kleine
Größe hat, verwendet werden, was in einer Größenreduktion
der gesamten nicht-reziproken Schaltung resultiert. Wenn
beispielsweise bei einer Betriebsfrequenz von 800 MHz die
mittleren Leiter, die jeweils einen Durchmesser von 0,05 mm
haben, 3,5 mal um einen Magnetkörper mit einer Länge von
0,7 mm, einer Breite von 0,7 mm und einer Dicke von 0,3 mm
gewickelt werden, wird der Induktivitätswert der Anordnung
zu im wesentlichen 19,8 nH, wobei der Kapazitätswert, der
für die Kondensatoren benötigt wird, gleich 2,0 pF wird.
Wenn dabei ein dielektrisches Material mit einer Permitti
vität von 110 und einer Dicke von 0,17 mm verwendet wird,
können die Abmessungen von jedem der Kondensatoren 0,45 mm
× 0,75 mm betragen, wobei die äußeren Abmessungen des
nicht-reziproken Schaltungsbauelements mit der oben be
schriebenen Konstruktion auf 3,5 mm2 oder weniger reduziert
werden können.
Da ferner die mittleren Leiter 51 und 52 isolationsbe
schichtet sind, existiert kein Bedarf nach zusätzlichen
Isolatoren zum Isolieren der mittleren Leiter voneinander,
wodurch die Anzahl der Aufbauschritte hinsichtlich der Ma
gnetanordnung reduziert werden kann. Wenn zusätzlich der
Magnetkörper als rechteckiges Parallelepiped mit einer
Rechteckform hinsichtlich der Draufsicht wie oben beschrie
ben gebildet wird, können die mittleren Leiter 51 und 52 um
den Magnetkörper 55 in einem Schnittwinkel von 90° einfach
und zuverlässig gewickelt werden.
Da ferner der Permanentmagnet 3, der als rechteckiges Par
allelepiped gebildet ist, verwendet wird, kann auf effizi
ente Art und Weise eine Magnetkraft auf den Magnetkörper 55
angelegt werden.
Da ferner die Form sowohl des Magnetkörpers 55 als auch des
Permanentmagneten nicht auf die hinsichtlich des ersten
Ausführungsbeispiels beschriebenen Formen begrenzt sind,
kann statt dessen auch eine polygonale Form in der Drauf
sicht außer einer rechteckigen Form in der Draufsicht oder
aber auch eine Kreisform in der Draufsicht als Form des
Elements verwendet werden. Wenn ein Magnetkörper mit einer
Polygonalform in der Draufsicht verwendet wird, können die
zwei mittleren Leiter in einem erwünschten Schnittwinkel
mit hoher Genauigkeit gewickelt werden, indem die mittleren
Leiter orthogonal zu den Seiten des Magnetkörpers gewickelt
werden. Ferner ist der Schnittwinkel zwischen den zwei
mittleren Leitern nicht auf 90° begrenzt, sondern kann auch
auf einen Wert zwischen 80° und 100° je nach Bedarf einge
stellt werden. Ferner ist die Gesamtstruktur des nicht-
reziproken Schaltungsbauelements nicht auf die des ersten
Ausführungsbeispiels begrenzt. Beispielsweise kann ein ein
stückiges Joch verwendet werden, ohne daß das Joch geteilt
wird, und als Anschlußsubstrat kann auch ein kastenförmiges
Anschlußsubstrat verwendet werden. Abstandshalterbauglieder
zum Halten von Baugliedern können ebenfalls vorgesehen
sein.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde das
erfindungsgemäße nicht-reziproke Schaltungsbauelement vom
Zweitortyp beispielhaft beschrieben. Die vorliegende Erfin
dung kann jedoch auch auf ein nicht-reziprokes Schaltungs
bauelement vom Dreitortyp angewendet werden.
Anschließend wird der Aufbau eines Kommunikationsgeräts ge
mäß einem zweiten Ausführungsbeispiel bezugnehmend auf Fig.
4 beschrieben. Unter Verwendung des beschriebenen nicht-
reziproken Schaltungsbauelements wird beispielsweise, wie
es in Fig. 4 gezeigt ist, das nicht-reziproke Schaltungs
bauelement an einem Schwingungsausgangsabschnitt eines Os
zillators, wie z. B. eines VCO (VCO = Voltage-Controlled
Oscillator = spannungsgesteuerter Oszillator), vorgesehen,
wodurch die reflektierten Wellen von der Sendeschaltung,
die mit dem Ausgangsabschnitt des nicht-reziproken Schal
tungsbauelements verbunden ist, nicht in den Oszillator
eintreten. Dies verbessert die Schwingungsstabilität des
Oszillators. Wie es ferner in Fig. 4 zu sehen ist, kann das
nicht-reziproke Schaltungsbauelement auch an dem Eingangs
abschnitt eines Filters zur Impedanzanpassung vorgesehen
werden. Ein Filter mit konstanter Impedanz wird dadurch ge
bildet. Das Kommunikationsgerät wird durch Anordnung einer
solchen Schaltung an dem Sendeschaltungsabschnitt oder dem
Empfangsschaltungsabschnitt gebildet.
Unter Verwendung des nicht-reziproken Schaltungsbauelements
gemäß der vorliegenden Erfindung kann somit ein kleines
Kommunikationsgerät mit herausragenden Charakteristika er
reicht werden.
Wie es aus der obigen Beschreibung ersichtlich wird, kann
bei dem nicht-reziproken Schaltungsbauelement der vorlie
genden Erfindung, selbst wenn ein kleiner Magnetkörper ver
wendet wird, die Induktivitätskomponente der mittleren Lei
ter erhöht werden, wodurch die Kondensatoren zum Liefern
einer erforderlichen Charakteristik größenmäßig reduziert
werden können, und wodurch das nicht-reziproke Schaltungs
bauelement miniaturisiert werden kann. Da ferner die Induk
tivitätskomponente erhöht werden kann, kann der Einfügungs
verlust in einem breiten Band reduziert werden, und heraus
ragende Isolationscharakteristika können erhalten werden.
Da ferner Isolations-beschichtete Metalldrähte verwendet
werden, besteht kein Bedarf nach einem getrennten Vorsehen
von Isolatoren zum elektrischen Isolieren der zwei mittle
ren Leiter, was ebenfalls zu einer Kostenreduktion führt.
Da ferner ein Magnetkörper mit einer polygonalen Platten
form verwendet wird, können die Kosten reduziert werden,
und die mittleren Leiter können zuverlässig mit hoher Ge
nauigkeit positioniert werden, und es können stabile und
herausragende Charakteristika erreicht werden. Indem ferner
ein Permanentmagnet, der als rechteckiges Parallelepiped
gebildet ist, verwendet wird, können die Kosten ebenfalls
reduziert werden, und es kann ferner auf wirksame Art und
Weise eine magnetische Kraft an den Magnetkörper angelegt
werden.
Indem ferner das nicht-reziproke Schaltungsbauelement gemäß
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann ein Kommu
nikationsgerät mit kleiner Größe und herausragenden Charak
teristika erhalten werden.
Claims (11)
1. Nicht-reziprokes Schaltungsbauelement mit folgenden
Merkmalen:
einem Magnetkörper (55), an den ein magnetisches Gleichfeld anlegbar ist, wobei der Magnetkörper (55) eine Mehrzahl von mittleren Leitern (51, 52) aufweist, die in einem Zustand elektrischer Isolation vorgesehen sind,
wobei die Mehrzahl von mittleren Leitern (51, 52) Iso lations-beschichtete Metalldrähte sind, und
wobei jeder der Metalldrähte um den Magnetkörper (55) einmal oder mehrere Male gewickelt ist.
einem Magnetkörper (55), an den ein magnetisches Gleichfeld anlegbar ist, wobei der Magnetkörper (55) eine Mehrzahl von mittleren Leitern (51, 52) aufweist, die in einem Zustand elektrischer Isolation vorgesehen sind,
wobei die Mehrzahl von mittleren Leitern (51, 52) Iso lations-beschichtete Metalldrähte sind, und
wobei jeder der Metalldrähte um den Magnetkörper (55) einmal oder mehrere Male gewickelt ist.
2. Nicht-reziprokes Schaltungsbauelement mit folgenden
Merkmalen:
einem erste mittleren Leiter (51), wobei ein Ende des selben mit einem Eingangsanschluß (81) verbunden ist, und wobei das andere Ende desselben mit Masse (83) verbunden ist;
einem zweiten mittleren Leiter (52), der den ersten Leiter (51) in einem Zustand elektrischer Isolierung schneidet, wobei ein Ende desselben mit einem Aus gangsanschluß (82) verbunden ist, und wobei das andere Ende desselben mit Masse (83) verbunden ist;
einem Magnetkörper (55), der den ersten und den zwei ten mittleren Leiter (51, 52) umfaßt;
einem Permanentmagnet (3) zum Anlegen eines statischen Magnetfeldes im wesentlichen senkrecht zu den Haupto berflächen des Magnetkörpers (55);
einem ersten Kondensator (C1), der zwischen den Ein gangsanschluß (81) und eine Masse (83) geschaltet ist;
einem zweiten Kondensator (C2), der zwischen den Aus gangsanschluß (82) und die Masse (83) geschaltet ist; und
einem Widerstand (R), der zwischen den Eingangsan schluß (81) und den Ausgangsanschluß (82) geschaltet ist,
wobei der erste und der zweite mittlere Leiter (51, 52) Isolations-beschichtete Metalldrähte sind, und
wobei die Metalldrähte um den Magnetkörper (55) einmal oder mehrere Male gewickelt sind.
einem erste mittleren Leiter (51), wobei ein Ende des selben mit einem Eingangsanschluß (81) verbunden ist, und wobei das andere Ende desselben mit Masse (83) verbunden ist;
einem zweiten mittleren Leiter (52), der den ersten Leiter (51) in einem Zustand elektrischer Isolierung schneidet, wobei ein Ende desselben mit einem Aus gangsanschluß (82) verbunden ist, und wobei das andere Ende desselben mit Masse (83) verbunden ist;
einem Magnetkörper (55), der den ersten und den zwei ten mittleren Leiter (51, 52) umfaßt;
einem Permanentmagnet (3) zum Anlegen eines statischen Magnetfeldes im wesentlichen senkrecht zu den Haupto berflächen des Magnetkörpers (55);
einem ersten Kondensator (C1), der zwischen den Ein gangsanschluß (81) und eine Masse (83) geschaltet ist;
einem zweiten Kondensator (C2), der zwischen den Aus gangsanschluß (82) und die Masse (83) geschaltet ist; und
einem Widerstand (R), der zwischen den Eingangsan schluß (81) und den Ausgangsanschluß (82) geschaltet ist,
wobei der erste und der zweite mittlere Leiter (51, 52) Isolations-beschichtete Metalldrähte sind, und
wobei die Metalldrähte um den Magnetkörper (55) einmal oder mehrere Male gewickelt sind.
3. Nicht-reziprokes Schaltungsbauelement nach Anspruch 1
oder Anspruch 2, bei dem das Material der Metalldrähte
(51, 52) Kupfer oder Silber ist.
4. Nicht-reziprokes Schaltungsbauelement nach Anspruch 1
oder Anspruch 2, bei dem der Schnittwinkel zwischen
dem ersten und dem zweiten Leiter (51, 52) eingestellt
ist, um in einem Bereich zu sein, der sich von 80° zu
100° erstreckt.
5. Nicht-reziprokes Schaltungsbauelement nach Anspruch 1
oder Anspruch 2, bei dem der Magnetkörper (55) eine
polygonale Form in einer Draufsicht hat.
6. Nicht-reziprokes Schaltungsbauelement nach Anspruch 5,
bei dem der Magnetkörper (55) eine rechteckige Form in
einer Draufsicht hat.
7. Nicht-reziprokes Schaltungsbauelement nach Anspruch 2,
bei dem der Permanentmagnet (3) eine rechteckige Form
in einer Draufsicht hat.
8. Nicht-reziprokes Schaltungsbauelement nach Anspruch 2,
das ferner folgende Merkmale aufweist:
ein Joch (2, 7), das die mittleren Leiter (51, 52), den Magnetkörper (55), den Permanentmagnet (3), die Kondensatoren (C1, C2) und den Widerstand (R) auf nimmt, wobei das Joch (2, 7) auf einem Anschlußsub strat (8) angeordnet ist, auf dem der Eingangsanschluß (81), der Ausgangsanschluß (82) und ein Masseleiter (83) vorgesehen sind, und wobei das Joch (2, 7) mit dem Masseleiter (83) des Anschlußsubstrats (8) verbun den ist.
ein Joch (2, 7), das die mittleren Leiter (51, 52), den Magnetkörper (55), den Permanentmagnet (3), die Kondensatoren (C1, C2) und den Widerstand (R) auf nimmt, wobei das Joch (2, 7) auf einem Anschlußsub strat (8) angeordnet ist, auf dem der Eingangsanschluß (81), der Ausgangsanschluß (82) und ein Masseleiter (83) vorgesehen sind, und wobei das Joch (2, 7) mit dem Masseleiter (83) des Anschlußsubstrats (8) verbun den ist.
9. Nicht-reziprokes Schaltungsbauelement nach Anspruch 6,
bei dem die Abmessung der langen Seite des Magnetkör
pers (55) nicht mehr als 1,0 mm beträgt.
10. Nicht-reziprokes Schaltungsbauelement nach Anspruch 1
oder Anspruch 2, dessen äußere Form eine Rechteckform
in einer Draufsicht ist,
wobei die Abmessung der langen Seite des nicht-
reziproken Schaltungsbauelements nicht mehr als 3,5 mm
beträgt.
11. Kommunikationsgerät mit einem nicht-reziproken Schal
tungsbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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