JP2002135008A - Irreversible circuit device and communication device - Google Patents
Irreversible circuit device and communication deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロ波帯な
どで使用されるアイソレータやサーキュレータなどの非
可逆回路素子およびこれを備えた通信装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-reciprocal circuit device such as an isolator and a circulator used in a microwave band or the like, and a communication device having the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】主に、マイクロ波帯で使用される非可逆
回路素子として、入出力端子およびアース端子を有する
樹脂ケース内に、入出力端子およびアース端子に電気的
に導通する中心導体、該中心導体に近接するフェライト
コア、該フェライトコアに静磁界を印加する永久磁石、
および中心導体の終端側ポートに終端抵抗としての抵抗
器を配し、金属ケース内に組み込まれたものが従来用い
られている。2. Description of the Related Art As a nonreciprocal circuit element used mainly in a microwave band, a center conductor electrically connected to an input / output terminal and an earth terminal is provided in a resin case having an input / output terminal and an earth terminal. A ferrite core close to the center conductor, a permanent magnet for applying a static magnetic field to the ferrite core,
Conventionally, a resistor provided as a terminating resistor is disposed at a terminating port of the center conductor and incorporated in a metal case.
【０００３】また、このような非可逆回路素子は、その
用途に応じて、中心導体の入力側ポート、出力側ポート
および終端側ポートについて、幾つかの仕様が考案され
ている。[0003] Further, for such a nonreciprocal circuit device, several specifications have been devised for an input port, an output port, and a termination port of a center conductor depending on the application.
【０００４】この各仕様の非可逆回路素子について、図
５および図６を参照して説明する。図５の（Ａ）は、ポ
ートの全てに並列コンデンサが接続されている非可逆回
路素子の等価回路、図５の（Ｂ）は、ポートの全てに並
列コンデンサが接続されているとともに、直列コイルお
よびコンデンサが挿入されている非可逆回路素子の等価
回路、図５の（Ｃ）は、ポートの全てに並列コンデンサ
が接続されているとともに、直列コンデンサが挿入され
ている非可逆回路素子の等価回路である。[0004] The non-reciprocal circuit device of each specification will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5A is an equivalent circuit of a non-reciprocal circuit device in which a parallel capacitor is connected to all of the ports. FIG. 5B is a diagram showing a series coil in which a parallel capacitor is connected to all of the ports. FIG. 5C shows an equivalent circuit of a non-reciprocal circuit device in which a parallel capacitor is connected to all of the ports and a series capacitor is inserted. It is.
【０００５】また、図６の（Ａ）は、ポートの全てに並
列コンデンサが接続されており、且つ入力側ポートにの
み、直列コイルおよびコンデンサが挿入されている非可
逆回路素子、図６の（Ｂ）は、ポートの全てに並列コン
デンサが接続されており、且つ入力側ポートにのみ、直
列コイルが挿入され、該コイルの入力端側に並列コンデ
ンサが接続されている非可逆回路素子、図６の（Ｃ）
は、ポートの全てに並列コンデンサが接続されており、
且つ終端側にのみ、直列コイルおよびコンデンサが挿入
されている非可逆回路素子である。FIG. 6A shows a non-reciprocal circuit device in which a parallel capacitor is connected to all of the ports and a series coil and a capacitor are inserted only in the input side port. FIG. 6B shows a nonreciprocal circuit device in which a parallel capacitor is connected to all of the ports, a series coil is inserted only in the input port, and a parallel capacitor is connected to the input end of the coil. (C)
Has parallel capacitors connected to all of the ports,
And it is a non-reciprocal circuit device in which a series coil and a capacitor are inserted only on the terminal side.
【０００６】また、複数の入出力ポート形状を変えるこ
とによりインダクタンスを変え、入力インピーダンスを
それぞれ異ならせた非可逆回路素子が、実開昭５９−
９１００７に開示されている。A non-reciprocal circuit device in which the inductance is changed by changing the shape of a plurality of input / output ports to make the input impedance different from each other is disclosed in Japanese Utility Model Application Publication No.
91007.
【０００７】また、全てのポートに並列コンデンサが接
続されているとともに、直列コイルが挿入されている非
可逆回路素子が、特開昭４８−３４６１に開示されて
いる。A non-reciprocal circuit device in which a parallel capacitor is connected to all ports and a series coil is inserted is disclosed in JP-A-48-3461.
【０００８】また、全てのポートに並列コンデンサが接
続されているとともに、入力側ポートにのみ直列コイル
が挿入されている非可逆回路素子が、特開平１１−２
９８２０５に開示されている。A non-reciprocal circuit device in which a parallel capacitor is connected to all ports and a series coil is inserted only in an input port is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No.
98205.
【０００９】また、全てのポートに並列コンデンサが接
続されるとともに、入力側ポートおよび出力側ポートに
直列コイル、および可変コンデンサが挿入され、終端側
ポートに、直列可変コンデンサのみが挿入されている非
可逆回路素子が、特開昭５０−１７９４９に開示され
ている。In addition, a parallel capacitor is connected to all ports, a series coil and a variable capacitor are inserted into an input port and an output port, and only a series variable capacitor is inserted into a termination port. A reversible circuit device is disclosed in JP-A-50-17949.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の非可逆回路素子には、次に述べる解決すべき課題
があった。However, such a conventional non-reciprocal circuit device has the following problems to be solved.
【００１１】図５の（Ａ）に示した非可逆回路素子で
は、簡素な整合回路で低損失、小型に非可逆回路素子が
構成されるが、特性インピーダンスは固定されてしま
う。In the non-reciprocal circuit device shown in FIG. 5A, the non-reciprocal circuit device is configured to have a small loss and a small size by a simple matching circuit, but the characteristic impedance is fixed.
【００１２】図５の（Ｂ）に示した非可逆回路素子で
は、全てのポートにおいて、挿入損失、アイソレーショ
ン特性、および反射損失等の特性が広帯域となる非可逆
回路素子が構成されるが、構成要素が増加することによ
り、コストが大きく増加し、また各ポートでの損失が増
加するとともに、小型化することが難しくなる。In the non-reciprocal circuit device shown in FIG. 5B, a non-reciprocal circuit device in which characteristics such as insertion loss, isolation characteristics, and reflection loss have a wide band at all ports is configured. The increase in the number of components greatly increases the cost, increases the loss at each port, and makes it difficult to reduce the size.
【００１３】図５の（Ｃ）に示した非可逆回路素子で
は、全てのポートにおいて、特性インピーダンスを任意
に設定できる非可逆回路素子が構成されるが、構成要素
が増加することにより、各ポートでの損失が増加する。In the non-reciprocal circuit device shown in FIG. 5C, a non-reciprocal circuit device capable of arbitrarily setting a characteristic impedance is formed in all ports. The loss in increases.
【００１４】また、所定の低抵抗の入力インピーダンス
で、出力インピーダンスを５０Ωとして回路を構成しよ
うとすると、出力側ポートの直列コンデンサの外形寸法
が大きくなってしまい、非可逆回路素子に内蔵すると小
型化が難しくなる。例えば、入力インピーダンス１２
Ω、出力インピーダンス５０Ωとすると、各コンデンサ
の容量値は、入力ポート側直列コンデンサ：７ｐＦ，入
力ポート側並列コンデンサ：３ｐＦ，出力ポート側直列
コンデンサ：５０ｐＦ，出力ポート側並列コンデンサ：
１２ｐＦとなり、出力ポート側の直列コンデンサに外形
の大きなものが必要となってしまい、非可逆回路素子に
内蔵することが難しくなる。Further, if a circuit is to be constructed with a predetermined low-resistance input impedance and an output impedance of 50Ω, the external dimensions of the series capacitor at the output port become large. Becomes difficult. For example, input impedance 12
Assuming that the output impedance is 50Ω and the output impedance is 50Ω, the capacitance value of each capacitor is as follows: input port side series capacitor: 7 pF, input port side parallel capacitor: 3 pF, output port side series capacitor: 50 pF, output port side parallel capacitor:
This is 12 pF, and a large external capacitor is required for the series capacitor on the output port side, which makes it difficult to incorporate the series capacitor in the nonreciprocal circuit device.
【００１５】また、小型化するために積層コンデンサを
用いると、１ＧＨｚ以上のマイクロ波帯ではＱ値が低く
なってしまい、挿入損失が増加する。例えば、１ＧＨｚ
での積層コンデンサ（５０ｐＦ）のＱ値は約１０であ
り、挿入損失が約０．０５ｄＢ劣化する。When a multilayer capacitor is used to reduce the size, the Q value becomes low in the microwave band of 1 GHz or more, and the insertion loss increases. For example, 1 GHz
The Q value of the multilayer capacitor (50 pF) is about 10, and the insertion loss is deteriorated by about 0.05 dB.
【００１６】また、非可逆回路素子の主な用途であるア
ンテナへの接続部に使用する場合に、出力端子にアンテ
ナを接続した状態で、誘導雷のサージ電圧などにより、
出力側ポートの直列コンデンサおよび並列コンデンサに
大量の静電気が蓄積し、耐電圧をこえてコンデンサが焼
損、破壊をおこす可能性がある。これを防ぐ方法として
は、出力端子とアース端子との間に、抵抗器、ＲＦチョ
ークコイルやサージ吸収器を接続すればよいが、損失が
増加するとともに、コストアップし、また小型化が難し
くなる。When the nonreciprocal circuit device is used for a connection portion to an antenna, which is a main use of the device, when the antenna is connected to the output terminal, the surge voltage of induced lightning causes
A large amount of static electricity accumulates in the series and parallel capacitors at the output port, which may cause the capacitors to burn out and break down beyond the withstand voltage. As a method of preventing this, a resistor, an RF choke coil or a surge absorber may be connected between the output terminal and the ground terminal, but the loss increases, the cost increases, and miniaturization becomes difficult. .
【００１７】また、非可逆回路素子においては、その製
造工程に、中心導体と入出力端子、およびアース端子と
の高周波特性の確認検査を実施するが、測定時間が長時
間となるために、前記確認検査を行う前工程で中心導体
と入出力端子との直流導通による接続状態検査を行う。
しかし、中心導体と入出力端子との間に直列コンデンサ
が挿入されていると、直流によるオープン検出ができな
いため、全ての非可逆回路素子を高周波特性検査するこ
ととなり、工数が増加しコストアップとなる。また、高
周波特性検査を行う際に、入出力端子およびアース端子
に中心導体を押しつけて検査を行うが、この押しつけに
より筐体が歪み、中心導体と各端子との箇所において、
本来オープン不良である部分が不安定ながらも接続され
てしまい、後工程へ流出し、遅れ発生の不良となる場合
がある。本来、前記オープン不良は、直流印加による検
査で検出できるのであるが、前述したように、図５の
（Ｃ）に示した非可逆回路素子では、各ポートに直列コ
ンデンサが挿入されていることにより、前記遅れ発生の
不良の検出による不具合品の流出防止が困難となる。In the case of a nonreciprocal circuit device, a high frequency characteristic check of the center conductor, the input / output terminal, and the ground terminal is performed in the manufacturing process. In a process prior to the confirmation inspection, a connection state inspection by DC conduction between the center conductor and the input / output terminal is performed.
However, if a series capacitor is inserted between the center conductor and the input / output terminals, DC open detection cannot be performed.Therefore, all non-reciprocal circuit elements must be inspected for high-frequency characteristics, increasing man-hours and increasing costs. Become. Also, when performing the high-frequency characteristic inspection, the center conductor is pressed against the input / output terminal and the ground terminal, and the inspection is performed.
A portion that is originally an open defect may be connected even though it is unstable, and may flow out to a subsequent process, resulting in a defective delay. Originally, the open failure can be detected by inspection by applying a direct current. However, as described above, in the non-reciprocal circuit device shown in FIG. 5C, a series capacitor is inserted into each port. In addition, it is difficult to prevent the outflow of defective products by detecting the occurrence of the delay.
【００１８】図６の（Ａ）に示した非可逆回路素子で
は、入力側ポートの反射損失特性が広帯域になり、目的
帯域外の信号を減衰させる非可逆回路素子が構成される
が、コイルを使用しているため、Ｑ値を劣化させないた
めに磁路が必要となる。よって、該磁路を確保するため
の空間がコイル周囲に必要となり、必然的に非可逆回路
素子自体が大きくなってしまう。In the non-reciprocal circuit device shown in FIG. 6A, the reflection loss characteristic of the input port has a wide band, and a non-reciprocal circuit device for attenuating a signal outside the target band is formed. Since it is used, a magnetic path is required in order not to deteriorate the Q value. Therefore, a space for securing the magnetic path is required around the coil, and the non-reciprocal circuit element itself inevitably becomes large.
【００１９】図６の（Ｂ）に示した非可逆回路素子で
は、目的帯域外（特に高周波数側）の不要信号を減衰さ
せる非可逆回路素子が構成されるが、図６の（Ａ）に示
した非可逆回路素子と同様にコイルを備えていることに
より、小型化が難しくなる。In the non-reciprocal circuit device shown in FIG. 6B, a non-reciprocal circuit device for attenuating unnecessary signals outside the target band (especially on the high frequency side) is formed. The provision of the coil as in the nonreciprocal circuit device shown makes it difficult to reduce the size.
【００２０】図６の（Ｃ）に示した非可逆回路素子で
は、低損失でありながら、アイソレーション特性が広帯
域である非可逆回路素子が構成されるが、図６の（Ａ）
に示した非可逆回路素子と同様にコイルを備えているこ
とにより、小型化が難しくなる。In the non-reciprocal circuit device shown in FIG. 6C, a non-reciprocal circuit device having a low loss and a wide isolation characteristic is formed.
Since a coil is provided similarly to the nonreciprocal circuit device shown in (1), miniaturization becomes difficult.
【００２１】の非可逆回路素子では、各ポート毎に特
性インピーダンスを任意に設定できるが、全てのポート
にリアクタンスが構成されているため、損失が増加する
とともに、小型化が難しくなる。In the non-reciprocal circuit device, the characteristic impedance can be arbitrarily set for each port. However, since the reactance is formed in all the ports, the loss increases and the miniaturization becomes difficult.
【００２２】の非可逆回路素子では、全てのポートに
おいて任意の特性インピーダンスが設定できるが、構成
要素が増加することにより、各ポートでの損失が増加す
るとともに、小型化することが難しくなる。また、コイ
ルを使用した場合には、特性インピーダンスが広範囲に
設定できるが、素子自体が大きくなってしまい、さらに
小型化することが難しくなる。In the non-reciprocal circuit device, an arbitrary characteristic impedance can be set in all ports. However, the increase in the number of components increases the loss at each port and makes it difficult to reduce the size. When a coil is used, the characteristic impedance can be set in a wide range, but the element itself becomes large and it is difficult to further reduce the size.
【００２３】の非可逆回路素子では、目的帯域外の信
号を減衰させることができるが、コイルを備えているた
め、素子自体が大きくなってしまい、小型化することが
難しくなる。In the non-reciprocal circuit device, the signal outside the target band can be attenuated. However, since the coil is provided, the device itself becomes large, and it is difficult to reduce the size.
【００２４】の非可逆回路素子では、広帯域で入出力
の整合ができ、インピーダンス整合が容易であるが、コ
イルを備えており、素子数も多いことにより、損失も増
大してしまい、且つ小型化することが難しくなる。In the nonreciprocal circuit device, input / output matching can be performed in a wide band, and impedance matching is easy. However, since the coil is provided and the number of devices is large, the loss increases and the size is reduced. It becomes difficult to do.
【００２５】この発明の目的は、任意の入力インピーダ
ンスを設定でき、任意の終端抵抗値にも整合できる、全
体として低損失で、小型の非可逆回路素子およびこれを
備えた通信装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a small, non-reciprocal circuit device having a low loss as a whole, which can set an arbitrary input impedance and can match an arbitrary termination resistance value, and a communication device having the same. It is in.
【００２６】[0026]
【課題を解決するための手段】この発明は、フェライト
に複数の中心導体を交差させて配置してなる磁性組立体
および該磁性組立体に静磁界を印加する永久磁石を備
え、前記中心導体の出力側ポートおよび終端側ポートと
アース端子との間にそれぞれ並列コンデンサを接続し、
前記中心導体の入力側ポートと入力端子との間に直列コ
ンデンサを挿入し、前記入力端子とアース端子との間
に、並列コンデンサを接続して構成する。According to the present invention, there is provided a magnetic assembly comprising a ferrite and a plurality of center conductors arranged crossing each other, and a permanent magnet for applying a static magnetic field to the magnetic assembly. Connect a parallel capacitor between the output side port and the terminal side port and the ground terminal respectively,
A series capacitor is inserted between the input port of the center conductor and the input terminal, and a parallel capacitor is connected between the input terminal and the ground terminal.
【００２７】また、この発明は、フェライトに複数の中
心導体を交差させて配置してなる磁性組立体および該磁
性組立体に静磁界を印加する永久磁石を備え、前記中心
導体の出力側ポートとアース端子との間に並列コンデン
サを接続し、前記中心導体の入力側ポートと入力端子と
の間に直列コンデンサを挿入し、前記入力端子とアース
端子との間に並列コンデンサを接続し、終端側ポートと
終端抵抗との間に直列コンデンサを挿入して、または、
当該終端側ポートと終端抵抗との間に直列コンデンサを
挿入し、前記終端抵抗とアース端子との間に並列コンデ
ンサを接続して構成する。Further, the present invention comprises a magnetic assembly comprising a ferrite and a plurality of center conductors arranged to cross each other, and a permanent magnet for applying a static magnetic field to the magnetic assembly. A parallel capacitor is connected between the ground terminal and the input terminal of the center conductor, a series capacitor is inserted between the input terminal and the parallel capacitor is connected between the input terminal and the ground terminal. Insert a series capacitor between the port and the terminating resistor, or
A series capacitor is inserted between the terminating port and the terminating resistor, and a parallel capacitor is connected between the terminating resistor and the ground terminal.
【００２８】また、この発明は、並列コンデンサおよび
直列コンデンサの各々を、単板コンデンサで構成する。In the present invention, each of the parallel capacitor and the series capacitor is constituted by a single-plate capacitor.
【００２９】また、この発明は、入力側ポートの入力イ
ンピーダンスの値を５〜４５Ωにして構成する。Further, according to the present invention, the value of the input impedance of the input port is set to 5 to 45 Ω.
【００３０】また、この発明は、終端側ポートの終端抵
抗の値を３〜３６０Ωにして構成する。Further, according to the present invention, the value of the terminating resistor of the terminating port is set to 3 to 360Ω.
【００３１】また、この発明は、前記非可逆回路素子を
備えて通信装置を構成する。Further, according to the present invention, a communication device is provided with the non-reciprocal circuit device.
【００３２】[0032]
【発明の実施の形態】第１の実施形態に係るアイソレー
タの構成を、図１〜図２を参照して説明する。図１の
（Ａ）は、アイソレータの分解斜視図、図１の（Ｂ）
は、アイソレータの入力ポートを通る面での断面図、図
１の（Ｃ）は、アイソレータの終端側ポートを通る面で
の断面図であり、図２は、アイソレータの等価回路図で
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of an isolator according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is an exploded perspective view of the isolator, and FIG.
Is a sectional view taken along a plane passing through an input port of the isolator, FIG. 1C is a sectional view taken along a plane passing through a terminal port of the isolator, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the isolator.
【００３３】図１の（Ａ）において、入力端子９、出力
端子１０および下部ヨーク１２に形成されているアース
端子１１を備えた樹脂成型体１の内部には、中心導体４
と中心導体４に近接するフェライト３からなる磁性組立
体５、磁性組立体５に静磁界を印加する永久磁石６、磁
性組立体５と永久磁石６との間を離間させるスペーサ
７、整合素子としてのコンデンサＣ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３、および終端抵抗となる抵抗器Ｒが配されており、樹
脂成型体１の上部には上部ヨーク２が被せられ、アイソ
レータを構成している。In FIG. 1A, a center conductor 4 is provided inside a resin molded body 1 having an input terminal 9, an output terminal 10, and a ground terminal 11 formed on a lower yoke 12.
And a ferrite 3 close to the center conductor 4, a permanent magnet 6 for applying a static magnetic field to the magnetic assembly 5, a spacer 7 for separating the permanent magnet 6 from the magnetic assembly 5, and a matching element. Capacitors C0, C1, C2, C
3, and a resistor R serving as a terminating resistor are arranged. An upper yoke 2 is placed over the resin molded body 1 to form an isolator.
【００３４】該アイソレータの等価回路は、図２に示す
とおりである。この図２と図１を参照して、中心導体４
の入力側ポート４０ａ、コンデンサＣ０，Ｃ１、入力端
子９、およびアース端子１１の関係を説明する。An equivalent circuit of the isolator is as shown in FIG. Referring to FIGS. 2 and 1, center conductor 4
Of the input side port 40a, the capacitors C0 and C1, the input terminal 9, and the ground terminal 11 will be described.
【００３５】中心導体４の入力側ポート４０ａの下方に
は、コンデンサＣ０、導体である接続板８、コンデンサ
Ｃ１を順に配している。接続板８は、底面の一部を入力
端子９の上面に接している。また、コンデンサＣ１の底
面は、下部ヨーク１２を介してアース端子１１に接して
いる。Below the input port 40a of the center conductor 4, a capacitor C0, a connecting plate 8 as a conductor, and a capacitor C1 are arranged in this order. The connection plate 8 has a part of the bottom surface in contact with the upper surface of the input terminal 9. The bottom surface of the capacitor C1 is in contact with the ground terminal 11 via the lower yoke 12.
【００３６】また、中心導体４の終端側ポート４０ｂ
は、コンデンサＣ２および抵抗器Ｒを並列に接続して、
下部ヨーク１２に形成されているアース端子１１に電気
的に接続している。Further, the terminal 40b on the terminal side of the center conductor 4
Connects a capacitor C2 and a resistor R in parallel,
It is electrically connected to the ground terminal 11 formed on the lower yoke 12.
【００３７】また、中心導体４の出力側ポート４０ｃ
は、出力端子１０およびコンデンサＣ３を介して下部ヨ
ーク１２に形成されているアース端子１１に電気的に接
続している。The output port 40c of the center conductor 4
Are electrically connected to the ground terminal 11 formed on the lower yoke 12 via the output terminal 10 and the capacitor C3.
【００３８】このような構成により、直列コンデンサの
挿入で、等抵抗値を維持して入力インピーダンス値を整
合する部分と、並列コンデンサの接続で、等コンダクタ
ンス値を維持して入力インピーダンス値を整合する部分
とを併せ持つために、入力インピーダンスを任意に決定
できる。With such a configuration, by inserting a series capacitor, a portion that maintains an equal resistance value to match an input impedance value, and by connecting a parallel capacitor, a portion that matches an input conductance value while maintaining an equal conductance value. The input impedance can be arbitrarily determined in order to have both of the components.
【００３９】また、コンデンサにより、整合素子を構成
するようにしたので、素子自体の外形が大きく、低損失
の実現が困難なコイルを用いる場合よりも、素子を小さ
くでき、挿入損失を約０．１ｄＢ低減できるため、小型
で低損失のアイソレータが構成できる。Further, since the matching element is constituted by a capacitor, the element can be made smaller and the insertion loss can be reduced to about 0.1 mm as compared with a case where a coil having a large outer shape and low loss is difficult to be realized. Since it can be reduced by 1 dB, a compact and low-loss isolator can be configured.
【００４０】また、入力側ポートにのみ直列コンデンサ
を挿入しているために、小型化できるとともに、アイソ
レータ全体での構成素子数が減ることにより、例えば、
入力側ポート、出力側ポート共に直列コンデンサを挿入
した場合より、挿入損失が約０．０３ｄＢ低減できる等
の、低損失特性を得られる。このような素子の構成の違
いによる損失特性を図３に示す。Further, since the series capacitor is inserted only into the input port, the size can be reduced, and the number of components in the entire isolator can be reduced.
Low loss characteristics such as a reduction in insertion loss of about 0.03 dB can be obtained as compared with the case where a series capacitor is inserted into both the input port and the output port. FIG. 3 shows the loss characteristics due to the difference in the configuration of such an element.
【００４１】また、出力側ポートに直列コンデンサを挿
入していないことにより、出力端子に接続されたアンテ
ナ等の外部素子から、雷サージ等の流入があっても、コ
ンデンサへの大量の静電気蓄積がおきず、破損等の不具
合が防止できる。Also, since no series capacitor is inserted in the output port, a large amount of static electricity can be accumulated in the capacitor even if a lightning surge or the like flows in from an external element such as an antenna connected to the output terminal. Inconveniences such as breakage and damage can be prevented.
【００４２】また、出力側ポートに直列コンデンサを挿
入していないことにより、出力端子は、直接中心導体を
介して、アース端子に接続しているために、直流印加の
導通テストにより、接続状態が確認できる。また、この
導通テストを行えることにより、各端子に強い外力を加
えることなく検査ができ、前記外力による筐体の変形が
防止でき、また、接続部の不安定なアイソレータの流出
を防止することができる。Since no series capacitor is inserted in the output port, the output terminal is directly connected to the ground terminal via the center conductor. You can check. In addition, by performing the continuity test, inspection can be performed without applying a strong external force to each terminal, deformation of the housing due to the external force can be prevented, and leakage of an unstable isolator at a connection portion can be prevented. it can.
【００４３】また、コンデンサは、その素子自体がコイ
ルよりも安く、実装も容易であるため、安価にアイソレ
ータが構成できる。また、入力側ポート４０ａにコンデ
ンサが直列に挿入されているため、アイソレータに流入
する直流成分を排除することができ、アイソレータに接
続する前段回路に直流成分排除用のコンデンサを追加す
る必要がなくなり、低損失で安価な回路素子が構成でき
る。The capacitor itself is cheaper than the coil itself and is easy to mount, so that an isolator can be formed at low cost. Further, since a capacitor is inserted in series at the input side port 40a, it is possible to eliminate a DC component flowing into the isolator, and it is not necessary to add a capacitor for eliminating a DC component to a preceding circuit connected to the isolator. An inexpensive circuit element with low loss can be configured.
【００４４】また、通常、前記直流成分排除のコンデン
サには、積層コンデンサが用いられるが、低インピーダ
ンス回路（３〜４５Ω）においては、コンデンサのもつ
等価直列抵抗成分が損失に大きく影響する。このため、
積層コンデンサと比較して電極幅が広いため、等価直列
抵抗成分の小さい単板コンデンサを用いることにより、
低損失で安価な回路素子が構成できる。Normally, a multilayer capacitor is used as the DC component eliminating capacitor. In a low impedance circuit (3 to 45Ω), the equivalent series resistance component of the capacitor greatly affects the loss. For this reason,
Because the electrode width is wider than the multilayer capacitor, by using a single-plate capacitor with a small equivalent series resistance component,
An inexpensive circuit element with low loss can be configured.
【００４５】また、単板コンデンサは、単体のコンデン
サの数十倍〜数百倍の親基板コンデンサから、所望の容
量を得るために、切り出しでコンデンサを形成すること
により、所望の容量のコンデンサが形成できる。よっ
て、コンデンサＣ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を単板コンデン
サで作成することにより、所望の特性を有するアイソレ
ータを安価で、迅速に、且つ高精度に製造することがで
きる。In addition, a single-plate capacitor is formed by cutting out a capacitor from a parent substrate capacitor having a capacitance of several tens to several hundreds of a single capacitor in order to obtain a desired capacitance. Can be formed. Therefore, by forming the capacitors C0, C1, C2, and C3 with single-plate capacitors, an isolator having desired characteristics can be manufactured at low cost, quickly, and with high accuracy.
【００４６】また、入力側ポートに、単板コンデンサを
用いて、低抵抗の入力インピーダンス回路を構成し、出
力側ポートには直列コンデンサを挿入しないことによ
り、外形寸法の大きい単板コンデンサを用いることな
く、小型のアイソレータを構成できる。例えば、入力イ
ンピーダンスを１２Ω、出力インピーダンスを５０Ωと
した場合、各コンデンサの容量値は、Ｃ０＝７ｐＦ，Ｃ
１＝３ｐＦ，Ｃ３＝１０ｐＦとなり、十分アイソレータ
に内蔵できかつ小型に構成できる。Further, a single-plate capacitor having a large external dimension is used by forming a low-resistance input impedance circuit by using a single-plate capacitor in the input port and not inserting a series capacitor in the output-side port. And a compact isolator can be constructed. For example, when the input impedance is 12Ω and the output impedance is 50Ω, the capacitance value of each capacitor is C0 = 7 pF, C
1 = 3 pF and C3 = 10 pF, which can be sufficiently incorporated in the isolator and can be miniaturized.
【００４７】また、コンデンサＣ０（入力側ポート４０
ａの直列コンデンサ）とコンデンサＣ１（入力側ポート
４０ａの並列コンデンサ）とで中心電極４の入力側ポー
ト４０ａを挟み、上下に重ねる構造により、平面積が少
なくできる。しかも、コンデンサＣ０，Ｃ１が単板コン
デンサで形成されているため、コンデンサＣ０，Ｃ１を
重ねても厚み方向にも大きく成らず、結果として、アイ
ソレータを小型化することができる。The capacitor C0 (input port 40)
The planar area can be reduced by a structure in which the input side port 40a of the center electrode 4 is sandwiched between the capacitor C1 (series capacitor a) and the capacitor C1 (parallel capacitor of the input side port 40a) and vertically stacked. Moreover, since the capacitors C0 and C1 are formed of single-plate capacitors, the capacitors C0 and C1 do not increase in the thickness direction even when they are stacked, and as a result, the isolator can be downsized.
【００４８】また、入力インピーダンスを３〜４５Ωと
通常の５０Ωよりも低くすることにより、低インピーダ
ンスの負荷抵抗を要求される回路素子（電力増幅器等）
に接続する場合、インピーダンス変換回路の構成を簡単
にできる。すなわち、本発明に関する通信装置では、例
えば３Ｖ等の低電圧電源によって駆動されており、低い
インピーダンスでの信号の受け渡しが必須条件となるた
め、負荷インピーダンスが３〜５Ω程度である回路素子
（電力増幅器の能動素子）から信号を受け、使用帯域内
で電気特性を満足しつつ、アイソレータの通常の入力イ
ンピーダンスである５０Ωに変換しようとすると、損失
が増大してしまい、前記低インピーダンスの負荷抵抗を
要求される回路素子の整合回路も複雑となる。このた
め、アイソレータの入力インピーダンスを、予め、３〜
５０Ωの中間の所定の値（例えば１２Ω）にして、電力
信号の受け渡しを行うことにより、低損失の回路構成が
可能となる。Circuit elements (such as power amplifiers) that require a low-impedance load resistance by setting the input impedance to 3 to 45 Ω, which is lower than the normal 50 Ω.
, The configuration of the impedance conversion circuit can be simplified. That is, in the communication device according to the present invention, since the communication device is driven by a low-voltage power supply of, for example, 3 V and the transmission and reception of a signal with a low impedance is an essential condition, a circuit element (power amplifier) having a load impedance of about 3 to 5Ω is used. If an attempt is made to receive the signal from the active element and convert it to 50Ω, which is the normal input impedance of the isolator, while satisfying the electrical characteristics within the used band, the loss increases, and the low impedance load resistance is required. The matching circuit of the circuit element to be performed is also complicated. Therefore, the input impedance of the isolator must be
By passing the power signal at a predetermined value in the middle of 50Ω (for example, 12Ω), a low-loss circuit configuration is possible.
【００４９】次に、第２の実施形態に係るアイソレータ
の構成を、図３を参照して説明する。図３の（Ａ）およ
び（Ｂ）は、それぞれアイソレータの等価回路である。Next, the configuration of an isolator according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 3A and 3B are equivalent circuits of the isolator, respectively.
【００５０】図３の（Ａ）に示すアイソレータは、第１
の実施形態に係るアイソレータにおいて、終端側ポート
とアース端子との間に接続されている並列コンデンサ
を、終端側ポートと終端抵抗との間に挿入する直列のコ
ンデンサに置き換えたものである。また、図３の（Ｂ）
に示すアイソレータは、第１の実施形態に係るアイソレ
ータにおいて、終端側ポートと並列コンデンサとの間に
直列コンデンサを挿入したものである。The isolator shown in FIG.
In the isolator according to the embodiment, the parallel capacitor connected between the termination port and the ground terminal is replaced with a series capacitor inserted between the termination port and the termination resistor. In addition, FIG.
Is an isolator according to the first embodiment, in which a series capacitor is inserted between a termination port and a parallel capacitor.
【００５１】このような構成により、終端側ポートの前
述の入力側ポートと同様に、広範囲で特性インピーダン
スを任意に設定できる。具体的には、所定の特性を得る
ために、入出力の中心導体の交差角を通常の１２５°〜
１４０°とした場合には、終端抵抗値は約１００〜３６
０Ωとなる。通常の１２０°の交差角をもつアイソレー
タの場合には終端抵抗値は約３０〜１００Ωであるた
め、従来の整合素子の構成では、中心導体の交差角を前
記１２５°〜１４０°とすると、終端ポートと終端抵抗
でインピーダンス不整合となる。このような場合でも前
述の図３の（Ａ），（Ｂ）に示した回路を構成すれば、
抵抗器の選択範囲が広がり、寄生成分の少ない、所望の
抵抗値を得られる抵抗器を選択できる。With such a configuration, the characteristic impedance can be arbitrarily set in a wide range as in the case of the above-mentioned input port of the termination port. Specifically, in order to obtain a predetermined characteristic, the crossing angle of the input / output center conductor is set to a normal angle of 125 ° to
In the case of 140 °, the terminating resistance value is about 100 to 36.
It becomes 0Ω. In the case of an isolator having a normal crossing angle of 120 °, the terminating resistance value is about 30 to 100Ω. In the configuration of the conventional matching element, if the crossing angle of the center conductor is 125 ° to 140 °, the termination is Impedance mismatch between port and terminating resistor. Even in such a case, if the circuits shown in FIGS. 3A and 3B are configured,
The selection range of the resistor is expanded, and a resistor having a small parasitic component and a desired resistance value can be selected.
【００５２】また、終端抵抗器の値を３〜３６０Ωとす
ることにより、寄生成分が少ない抵抗器を容易に選定す
ることができるとともに、終端ポートと終端抵抗との間
でインピーダンス整合ができ、容易に低損失のアイソレ
ータが構成できる。Further, by setting the value of the terminating resistor to 3 to 360 Ω, a resistor having a small parasitic component can be easily selected, and impedance matching can be performed between the terminating port and the terminating resistor. Thus, a low-loss isolator can be configured.
【００５３】次に、第３の実施形態に係る通信装置の構
成を図４を参照して説明する。図４においてＡＮＴは送
受信アンテナ、ＤＰＸはデュプレクサ、ＢＰＦａ，ＢＰ
Ｆｂはそれぞれ帯域通過フィルタ、ＡＭＰａ，ＡＭＰｂ
はそれぞれ増幅回路、ＭＩＸａ，ＭＩＸｂはそれぞれミ
キサ、ＯＳＣはオシレータ、ＳＹＮは周波数シンセサイ
ザ、ＩＳＯはアイソレータである。Next, the configuration of the communication device according to the third embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 4, ANT is a transmitting / receiving antenna, DPX is a duplexer, BPFa, BP
Fb is a band pass filter, AMPa, AMPb, respectively.
Is an amplifier circuit, MIXa and MIXb are mixers, OSC is an oscillator, SYN is a frequency synthesizer, and ISO is an isolator.
【００５４】ＭＩＸａは、入力されたＩＦ信号と、ＳＹ
Ｎから出力された信号とを混合し、ＢＰＦａはＭＩＸａ
からの混合出力信号のうち送信周波数帯域のみを通過さ
せ、ＡＭＰａはこれを電力増幅し、アイソレータＩＳＯ
およびＤＰＸを介しＡＮＴより送信する。アイソレータ
ＩＳＯは、ＤＰＸ等からのＡＭＰａへの反射信号を阻止
して、ＡＭＰａでの歪みの発生を防止する。ＡＭＰｂは
ＤＰＸから取り出した受信信号を増幅する。ＢＰＦｂは
ＡＭＰｂから出力される受信信号のうち受信周波数帯域
のみを通過させる。ＭＩＸｂは、ＳＹＮから出力された
周波数信号と受信信号とをミキシングして中間周波信号
ＩＦを出力する。MIXa is used to input the IF signal and SY
N is mixed with the signal output from N, and BPFa is mixed with MIXa
, Pass only the transmission frequency band of the mixed output signal from the
And ANT via DPX. The isolator ISO prevents a reflected signal from the DPX or the like to the AMPa, thereby preventing distortion from occurring in the AMPa. AMPb amplifies the received signal extracted from DPX. BPFb allows only the reception frequency band of the reception signal output from AMPb to pass. The MIXb mixes the frequency signal output from the SYN with the received signal and outputs an intermediate frequency signal IF.
【００５５】図４に示したアイソレータＩＳＯとして、
第１または、第２の実施形態で示したアイソレータを用
いる。As the isolator ISO shown in FIG.
The isolator described in the first or second embodiment is used.
【００５６】このように、低挿入損失で小型化を図った
非可逆回路素子を用いることによって、全体に電力効率
が高く、小型の通信装置を得る。As described above, by using the non-reciprocal circuit device having a small insertion loss and a small size, a small communication device having high power efficiency as a whole can be obtained.
【００５７】[0057]
【発明の効果】この発明によれば、中心電極の全ポート
とアース電極との間に並列コンデンサを接続し、且つ入
力側ポートに直列コンデンサを挿入することにより、入
力インピーダンスを任意に選択可能な低損失で小型の非
可逆回路素子が安価に構成できる。According to the present invention, the input impedance can be arbitrarily selected by connecting a parallel capacitor between all the ports of the center electrode and the ground electrode and inserting a series capacitor in the input port. A low loss and small non-reciprocal circuit device can be configured at low cost.
【００５８】また、この発明によれば、入力側ポートに
のみ直列コンデンサを挿入することにより、出力端子外
部からの静電気の流入による回路素子の破損を防止する
ことができ、且つ、出力端子の直流による接続状態検査
が可能であるため、工数が削減でき、検査工程に起因す
る不具合を削減できる。Further, according to the present invention, by inserting a series capacitor only in the input port, it is possible to prevent circuit elements from being damaged due to inflow of static electricity from the outside of the output terminal, and to reduce the direct current of the output terminal. Since the connection state inspection is possible, the number of man-hours can be reduced, and defects caused by the inspection process can be reduced.
【００５９】また、この発明によれば、各コンデンサを
単板コンデンサにすることにより、迅速に、小型で高精
度且つ低損失の非可逆回路素子が安価に構成できる。Further, according to the present invention, since each capacitor is a single-plate capacitor, a small, high-precision, low-loss nonreciprocal circuit device can be quickly constructed at low cost.
【００６０】また、この発明によれば、中心導体の入力
側ポートに直列コンデンサが挿入されていることによ
り、非可逆回路素子に流入する直流成分が排除され、非
可逆回路素子の入力側に接続される回路および素子に
は、直流成分排除用の追加回路が必要なく、安価で小型
且つ追加回路による損失の増加がない回路が構成でき
る。Further, according to the present invention, the DC component flowing into the non-reciprocal circuit device is eliminated by inserting the series capacitor in the input port of the center conductor, and the input terminal is connected to the input side of the non-reciprocal circuit device. The circuit and the device do not require an additional circuit for eliminating a DC component, and can be configured as a circuit that is inexpensive, small, and has no increase in loss due to the additional circuit.
【００６１】また、この発明によれば、終端側ポートに
直列コンデンサを挿入することにより、任意の終端抵抗
値を設定可能な非可逆回路素子が構成できる。According to the present invention, a non-reciprocal circuit device capable of setting an arbitrary termination resistance value can be configured by inserting a series capacitor into the termination port.
【００６２】また、この発明によれば、入力インピーダ
ンスを３〜４５Ωと設定することにより、低インピーダ
ンスの負荷抵抗が要求される回路素子と非可逆回路素子
とを接続しても、低損失の回路が構成できる。Further, according to the present invention, by setting the input impedance to 3 to 45 Ω, even if a circuit element requiring a low impedance load resistance and a non-reciprocal circuit element are connected, a circuit having a low loss can be obtained. Can be configured.
【００６３】また、この発明によれば、終端抵抗値を３
〜３６０Ωと設定することにより、寄生成分の少ない抵
抗器が容易に入手でき、安価で低損失の非可逆回路素子
が構成できる。According to the present invention, the terminating resistance is set to 3
By setting the resistance to 360Ω, a resistor having a small parasitic component can be easily obtained, and an inexpensive low-loss nonreciprocal circuit device can be formed.
【００６４】また、この発明によれば、前記非可逆回路
素子を備えることにより、小型で優れた通信性能を有す
る通信装置が安価に得られる。Further, according to the present invention, the provision of the non-reciprocal circuit device makes it possible to obtain a small-sized communication device having excellent communication performance at low cost.
【図１】第１の実施形態に係るアイソレータの分解斜視
図および断面図。FIG. 1 is an exploded perspective view and a sectional view of an isolator according to a first embodiment.
【図２】第１の実施形態に係るアイソレータの等価回路
図FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the isolator according to the first embodiment.
【図３】第２の実施形態に係るアイソレータの等価回路
図FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of an isolator according to a second embodiment.
【図４】第３の実施形態に係る通信装置のブロック図FIG. 4 is a block diagram of a communication device according to a third embodiment;
【図５】従来の非可逆回路素子の等価回路図FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a conventional non-reciprocal circuit device.
【図６】従来の非可逆回路素子の等価回路図FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a conventional nonreciprocal circuit device.
１−樹脂成型体 ２−上部ヨーク ３−フェライト ４−中心導体 ４０ａ−入力側ポート ４０ｂ−終端側ポート ４０ｃ−出力側ポート ５−磁性組立体 ６−永久磁石 ７−スペーサ ８−接続板 ９−入力端子 １０−出力端子 １１−アース端子 １２−下部ヨーク Ｃ−コンデンサ Ｒ−抵抗器 Ｌ−コイル 1-resin molded body 2-upper yoke 3-ferrite 4-center conductor 40a-input side port 40b-termination side port 40c-output side port 5-magnetic assembly 6-permanent magnet 7-spacer 8-connection plate 9-input Terminal 10-Output terminal 11-Ground terminal 12-Lower yoke C-Capacitor R-Resistor L-Coil
Claims (6)
て配置してなる磁性組立体と、該磁性組立体に静磁界を
印加する永久磁石とからなる非可逆回路素子において、 前記中心導体の出力側ポートおよび終端側ポートとアー
ス端子との間にそれぞれ並列コンデンサを接続し、前記
中心導体の入力側ポートと入力端子との間に直列コンデ
ンサを挿入し、前記入力端子とアース端子との間に、並
列コンデンサを接続して成る非可逆回路素子。1. A non-reciprocal circuit device comprising: a magnetic assembly in which a plurality of center conductors are arranged to intersect a ferrite; and a permanent magnet that applies a static magnetic field to the magnetic assembly. A parallel capacitor is respectively connected between the side port and the terminal side port and the ground terminal, a series capacitor is inserted between the input side port and the input terminal of the center conductor, and between the input terminal and the ground terminal. , A non-reciprocal circuit device connected with a parallel capacitor.
て配置してなる磁性組立体と、該磁性組立体に静磁界を
印加する永久磁石とからなる非可逆回路素子において、 前記中心導体の出力側ポートとアース端子との間に並列
コンデンサを接続し、前記中心導体の入力側ポートと入
力端子との間に直列コンデンサを挿入し、前記入力端子
とアース端子との間に並列コンデンサを接続し、前記中
心導体の終端側ポートと終端抵抗との間に直列コンデン
サを挿入して成る、または、当該終端側ポートと前記終
端抵抗との間に直列コンデンサを挿入し、前記終端抵抗
とアース端子との間に並列コンデンサを接続して成る非
可逆回路素子。2. A non-reciprocal circuit device comprising: a magnetic assembly in which a plurality of center conductors are arranged to cross a ferrite; and a permanent magnet for applying a static magnetic field to the magnetic assembly. A parallel capacitor is connected between the side port and the ground terminal, a series capacitor is inserted between the input port of the center conductor and the input terminal, and a parallel capacitor is connected between the input terminal and the ground terminal. A series capacitor is inserted between the terminating port and the terminating resistor of the center conductor, or a series capacitor is inserted between the terminating port and the terminating resistor, and the terminating resistor and the ground terminal are connected. A non-reciprocal circuit device with a parallel capacitor connected between them.
デンサの各々が、単板コンデンサである請求項１または
２に記載の非可逆回路素子。3. The non-reciprocal circuit device according to claim 1, wherein each of the parallel capacitor and the series capacitor is a single-plate capacitor.
の値が５〜４５Ωである請求項１〜３のいずれかに記載
の非可逆回路素子。4. The non-reciprocal circuit device according to claim 1, wherein the input impedance of the input port is 5 to 45Ω.
３６０Ωである請求項２〜４のいずれかに記載の非可逆
回路素子。5. A termination resistance value of the termination port is 3 to 5.
The non-reciprocal circuit device according to claim 2, wherein the non-reciprocal circuit device has a resistance of 360Ω.
の非可逆回路素子を備えた通信装置。6. A communication device comprising the non-reciprocal circuit device according to claim 1.
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|---|---|---|---|
| JP2000319989A JP2002135008A (en) | 2000-10-19 | 2000-10-19 | Irreversible circuit device and communication device |
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| DE10151658A DE10151658A1 (en) | 2000-10-19 | 2001-10-19 | Nonreciprocal circuit device and communication device with the same |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2007251250A (en) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Murata Mfg Co Ltd | Nonreciprocal circuit element and communication apparatus |
| WO2011118278A1 (en) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | 株式会社村田製作所 | Nonreciprocal circuit element |
-
2000
- 2000-10-19 JP JP2000319989A patent/JP2002135008A/en active Pending
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