JP2013131791A - Magnetic resonance type isolator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気共鳴型アイソレータ、特に、マイクロ波帯などで使用される磁気共鳴型アイソレータに関する。 The present invention relates to a magnetic resonance type isolator, and more particularly to a magnetic resonance type isolator used in a microwave band or the like.
一般に、アイソレータは信号を特定方向にのみ伝送し、逆方向には伝送しない特性を有し、携帯電話などの移動体通信機器の送信回路部に搭載されている。そして、磁気共鳴型アイソレータとしては特許文献1,2に記載のものが知られている。磁気共鳴型アイソレータは、直交する二つの線路(四つの開口を有している)に、振幅が等しく位相が1/4波長だけ異なる高周波電流が流れたとき、交点に回転する磁界(円偏波)が生じ、二つの線路の電磁波進行方向に応じて円偏波の旋回方向が逆転する現象を利用している。即ち、交点にフェライトを配置するとともに永久磁石によって磁気共鳴に必要な静磁界を印加し、主線路を伝搬する電磁波の進行方向に応じて副線路からの反射波によって正の円偏波又は負の円偏波が生じる。正の円偏波が生じるとフェライトの磁気共鳴によって信号が吸収され、負の円偏波が生じると磁気共鳴は発生せずに信号はそのまま通過する。副線路の端部には信号を反射させるリアクタンス素子が接続される。
In general, an isolator has a characteristic of transmitting a signal only in a specific direction and not in a reverse direction, and is mounted on a transmission circuit unit of a mobile communication device such as a mobile phone. As magnetic resonance type isolators, those described in
しかしながら、従来の磁気共鳴型アイソレータは、主線路が共振するために1/4波長の長さを有しており、かつ、二つのリアクタンス素子を搭載するために、例えば、約2GHzではサイズが20mm×20mmと大型化している。このことは、移動体通信機器が近年小型化、実装密度が高度化している現状に適合していない。 However, the conventional magnetic resonance type isolator has a length of ¼ wavelength because the main line resonates, and has a size of 20 mm at about 2 GHz, for example, to mount two reactance elements. × 20mm and larger. This is not compatible with the current situation in which mobile communication devices have been downsized and mounting density has been increasing in recent years.
そこで、本願出願人は、特許文献3に記載のように、フェライトと、該フェライトに配置された、第1開口、第2開口及び第3開口を有する接合導体と、前記フェライトに直流磁界を印加する永久磁石と、を備え、前記接合導体は、第1開口と第2開口との間に配置された主線路と、該主線路から分岐して第3開口に至る副線路とからなり、前記主線路は共振することがなく、第3開口にリアクタンス素子を接続し、該リアクタンス素子はグランドに接続される磁気共鳴型アイソレータを提案した。これにて、小型化されかつ低インピーダンスの磁気共鳴型アイソレータを得ることができる。ところで、アイソレータが搭載される携帯電話などの機器の高性能化に伴い、さらなる低損失化、高アイソレーション特性が求められている。
Therefore, as described in
本発明の目的は、さらなる低損失化及び/又は高アイソレーション特性とすることのできる磁気共鳴型アイソレータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a magnetic resonance type isolator capable of further reducing loss and / or having high isolation characteristics.
本発明の一形態である磁気共鳴型アイソレータは、
互いに対向する第1主面及び第2主面を有するフェライトと、
前記フェライトの第1主面に配置され、共振することのない主線路と、
前記主線路から分岐して第2主面に回り込んだ副線路と、
前記フェライトに直流磁界を印加する永久磁石と、
を備え、
前記主線路の一端は前記フェライトに設けた第1のスルーホール導体を介して第2主面に設けた第1の導体の一端に接続され、該第1の導体の他端が第1開口とされ、
前記主線路の他端は前記フェライトに設けた第2のスルーホール導体を介して第2主面に設けた第2の導体の一端に接続され、該第2の導体の他端が第2開口とされ、
前記副線路の端部が第3開口とされ、
前記第3開口にリアクタンス素子を接続し、該リアクタンス素子はグランドに接続されること、
を特徴とする。
A magnetic resonance type isolator according to one aspect of the present invention is:
A ferrite having a first main surface and a second main surface facing each other;
A main line disposed on the first main surface of the ferrite and not resonating;
A sub line branched from the main line and wrapping around the second main surface;
A permanent magnet for applying a DC magnetic field to the ferrite;
With
One end of the main line is connected to one end of a first conductor provided on the second main surface via a first through-hole conductor provided in the ferrite, and the other end of the first conductor is connected to the first opening. And
The other end of the main line is connected to one end of a second conductor provided on the second main surface via a second through-hole conductor provided in the ferrite, and the other end of the second conductor is a second opening. And
The end of the sub line is a third opening,
A reactance element is connected to the third opening, and the reactance element is connected to a ground;
It is characterized by.
前記磁気共鳴型アイソレータにおいて、リアクタンス素子が接続されている副線路からの反射波が第1及び第2開口からの入射波に対して主線路と副線路の交点で90度位相がずれるように調整されている。これにより、交点に正又は負の円偏波が発生する。正又は負の円偏波が発生することによる信号の吸収、通過は従来と同様である。主線路が共振することはないので、主線路を1/4波長以下に短くすることができ、かつ、3開口タイプであるためにリアクタンス素子は一つでよい。これにて、小型で低インピーダンスの磁気共鳴型アイソレータとすることができる。 In the magnetic resonance type isolator, the reflected wave from the sub line to which the reactance element is connected is adjusted so that the phase is shifted by 90 degrees at the intersection of the main line and the sub line with respect to the incident wave from the first and second openings. Has been. As a result, positive or negative circular polarization occurs at the intersection. Signal absorption and passage due to the occurrence of positive or negative circular polarization is the same as in the prior art. Since the main line does not resonate, the main line can be shortened to ¼ wavelength or less, and since it is a three-opening type, only one reactance element is required. Thus, a magnetic resonance isolator having a small size and a low impedance can be obtained.
さらに、前記磁気共鳴型アイソレータにおいて、主線路の一端はフェライトに設けた第1のスルーホール導体を介して、他端はフェライトに設けた第2のスルーホール導体を介して、それぞれ、第1の導体及び第2の導体の一端に接続され、第1及び第2の導体の他端が第1開口及び第2開口とされているため、主線路のフェライトに対する巻回が増大しフェライト内の円偏波形成に寄与する磁界が強化され、その結果、アイソレーション特性が向上する。また、第3開口に接続されるリアクタンス素子の値を調整することによってアイソレーション特性や挿入損失特性の向上を図ることができる。 Further, in the magnetic resonance type isolator, one end of the main line is passed through the first through-hole conductor provided in the ferrite, and the other end is passed through the second through-hole conductor provided in the ferrite, respectively. Since the other ends of the first and second conductors are the first opening and the second opening connected to one end of the conductor and the second conductor, the winding of the main line with respect to the ferrite increases, and the circle in the ferrite The magnetic field that contributes to polarization formation is enhanced, and as a result, the isolation characteristics are improved. Further, the isolation characteristic and the insertion loss characteristic can be improved by adjusting the value of the reactance element connected to the third opening.
本発明によれば、さらなる低損失化及び/又は高アイソレーション特性とすることのできる磁気共鳴型アイソレータを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a magnetic resonance type isolator capable of further reducing loss and / or having high isolation characteristics.
以下、本発明に係る磁気共鳴型アイソレータの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図において斜線を付した部分は導電体であることを示している。 Embodiments of a magnetic resonance type isolator according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to a common component and part, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In each figure, the hatched portion indicates a conductor.
磁気共鳴型アイソレータ1は、図1〜図3に示すように、フェライト10と、フェライト10の第1主面11に配置された主線路15と、該主線路15から分岐して第2主面12に回り込んだ副線路20と、フェライト10に直流磁界を印加する一対の永久磁石29と、リアクタンス素子としてのコンデンサCと、実装用基板30と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
主線路15の一端はフェライト10の左側面部(図3(A)参照)に設けたスルーホール導体16aを介して第2主面12に設けた導体17a(図3(B)参照)の一端に接続され、該導体17aの他端はフェライト10に設けたスルーホール導体18aに接続されている。主線路15の他端はフェライト10の右側面部に設けたスルーホール導体16bを介して第2主面12に設けた導体17bの一端に接続され、該導体17bの他端はフェライト10に設けたスルーホール導体18bに接続されている。即ち、主線路15は、その両端がスルーホール導体16a,16bを介して導体17a,17bに延長され、フェライト10に巻回された状態とされている。導体17aの他端が第1開口P1とされ、導体17bの他端が第2開口P2とされている。
One end of the
副線路20の上端はフェライト10の上面に設けたスルーホール導体21を介して第2主面12に設けた導体22(図3(B)参照)に接続され、該導体22の端部はフェライト10の下面に設けたスルーホール導体23に接続されている。副線路20はスルーホール導体21を介して導体22にまで延長され、導体22の端部が第3開口P3とされている。
The upper end of the
主線路15、副線路20及び導体17a,17b,22は、導電性金属による蒸着などで形成された薄膜あるいは導電性ペーストの塗布・焼付けにて形成された厚膜である。また、それぞれのスルーホール導体16a,16b,18a,18b,21,23は、図4に示すように、フェライト10の4辺に形成された凹部25に導電材を充填することにより形成されている。フェライト10は、図5に示すように、焼成された1枚のマザー基板10’に所定の間隔で凹部25をマトリクス状に形成し、これらの凹部25に導電材を充填、固化させた後に直線Eでカットし、1単位のフェライト10を得る。マザー基板10’に凹部25を形成するのは、サンドブラスト法、レーザー照射法などによる。
The
ところで、第1開口P1と第2開口P2との間に配置された主線路15(導体17a,17bを含む)は1/4波長以下の共振しない線路長とされている。また、副線路20の端部である第3開口P3にはコンデンサCの一端が接続される。
By the way, the main line 15 (including the
実装用基板30には、入力端子電極31、出力端子電極32、中継端子電極33、グランド端子電極34がそれぞれ形成されている。一対の永久磁石29はフェライト10の第1及び第2主面11,12に貼着されて3者が一体化されており、一体化された状態で実装用基板30上に搭載される。このとき、第1開口P1は入力端子電極31に接続され、第2開口P2は出力端子電極32に接続され、第3開口P3は中継端子電極33に接続される。コンデンサCは一端が中継端子電極33に接続され、他端がグランド端子電極34に接続される。
On the mounting
以上の構成からなる磁気共鳴型アイソレータ1において、コンデンサCが接続されている副線路20からの反射波が第1開口P1又は第2開口P2からの入射波に対して主線路15との交点で90度位相がずれるように調整されている。詳しくは、第1開口P1からの入射波は、副線路20からの反射波によって交点に負の円偏波が生じるので磁気共鳴が発生することはなく、入射波は第2開口P2に伝送される。一方、第2開口P2からの入射波は、副線路20からの反射波によって交点に正の円偏波が生じるので磁気共鳴して吸収される。
In the
以下に、前記磁気共鳴型アイソレータ1の特性を比較例の特性と併せて説明する。なお、比較例は、図9に示すように、主線路15をフェライト10の第1主面11のみに形成したもので、他の構成は図1〜図3に示したアイソレータ1と同じである。本発明例及び比較例において、フェライト10の厚みTは0.15mm、一対の永久磁石29を含めた幅寸法W1は0.89mm、幅寸法W2は0.73mm、高さHは0.53mmである。また、コンデンサCの容量は比較例において1.7pFである。本発明例では容量1.7pFを基準として、2.0pFと1.6pFに変更した特性をも示す。
The characteristics of the
本発明例において、コンデンサCの容量を2.0pFにした場合、挿入損失特性は図6(A)の曲線Xに示すとおりであり、容量が1.7pFの比較例での挿入損失特性(図6(A)の曲線Y参照)と比較すると、1920〜1980MHzにおいてほぼ同等である。本発明例の同じ容量値(2.0pF)でのアイソレーション特性を図6(B)の曲線Xに示す。図6(B)の曲線Yは容量が1.7pFの比較例でのアイソレーション特性を示しており、1920〜1980MHzにおいて両者を比較すると、本発明例はアイソレーション特性において向上している。 In the example of the present invention, when the capacitance of the capacitor C is 2.0 pF, the insertion loss characteristic is as shown by the curve X in FIG. 6A, and the insertion loss characteristic in the comparative example with the capacitance of 1.7 pF (see FIG. 6 (A) curve Y), it is almost equivalent in 1920-1980 MHz. The isolation characteristic at the same capacitance value (2.0 pF) of the example of the present invention is shown by a curve X in FIG. A curve Y in FIG. 6B shows the isolation characteristic in the comparative example having a capacitance of 1.7 pF. When both are compared at 1920 to 1980 MHz, the example of the present invention is improved in the isolation characteristic.
本発明例において、コンデンサCの容量を1.7pFにした場合、挿入損失特性は図7(A)の曲線Xに示すとおりであり、容量が1.7pFの比較例での挿入損失特性(図7(A)の曲線Y参照)よりも向上している。本発明例の同じ容量値(1.7pF)でのアイソレーション特性を図7(B)の曲線Xに示す。図7(B)の曲線Yは容量が1.7pFの比較例でのアイソレーション特性を示しており、1920〜1980MHzにおいて本発明のほうがアイソレーション特性においても向上している。 In the example of the present invention, when the capacitance of the capacitor C is 1.7 pF, the insertion loss characteristic is as shown by the curve X in FIG. 7A, and the insertion loss characteristic in the comparative example with the capacitance of 1.7 pF (see FIG. 7 (A) curve Y). The isolation characteristic at the same capacitance value (1.7 pF) of the example of the present invention is shown by a curve X in FIG. A curve Y in FIG. 7B shows the isolation characteristic in the comparative example having a capacitance of 1.7 pF, and the present invention is also improved in the isolation characteristic at 1920 to 1980 MHz.
本発明例において、コンデンサCの容量を1.6pFにした場合、挿入損失特性は図8(A)の曲線Xに示すとおりであり、容量が1.7pFの比較例での挿入損失特性(図8(A)の曲線Y参照)よりも向上している。本発明例の同じ容量値(1.6pF)でのアイソレーション特性を図8(B)の曲線Xに示す。図8(B)の曲線Yは容量が1.7pFの比較例でのアイソレーション特性を示しており、1920〜1980MHzにおいて本発明のほうがアイソレーション特性においても向上している。 In the example of the present invention, when the capacitance of the capacitor C is 1.6 pF, the insertion loss characteristic is as shown by the curve X in FIG. 8A, and the insertion loss characteristic in the comparative example with a capacitance of 1.7 pF (see FIG. 8 (A) curve Y). The isolation characteristic at the same capacitance value (1.6 pF) of the example of the present invention is shown by a curve X in FIG. A curve Y in FIG. 8B shows the isolation characteristic in the comparative example having a capacitance of 1.7 pF, and the present invention is also improved in the isolation characteristic at 1920 to 1980 MHz.
前記磁気共鳴型アイソレータ1は、例えば、移動体通信機器の送信回路モジュールに組み込まれる。実装用基板30は送信回路モジュールにおけるパワーアンプを搭載するためのプリント配線基板であってもよい。この場合、主線路15、副線路20を備えかつ永久磁石29を貼着したフェライト10が送信モジュールの組立て工程に供給されることになる。
The
なお、本発明に係る磁気共鳴型アイソレータ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できる。 The magnetic resonance type isolator according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the gist thereof.
特に、フェライト10の形状、主線路15や副線路20の細部は任意であり、主線路15と副線路20の交点が90度より若干大きいあるいは小さい角度を有していてもよい。また、実装用基板30にあってはその大きさ、形状、構造などは任意である。さらに、第3開口P3に接続されるリアクタンス素子としてはコンデンサCのほかインダクタであってもよい。また、副線路20をフェライト10の第2主面12に回り込ませるのに、必ずしもスルーホール導体21を介在させる必要はなく、フェライト10の上面に形成した導体膜を介在させてもよい。
In particular, the shape of the
以上のように、本発明は、磁気共鳴型アイソレータに有用であり、特に、挿入損失特性及び/又はアイソレーション特性が向上する点で優れている。 As described above, the present invention is useful for magnetic resonance isolators, and is particularly excellent in that insertion loss characteristics and / or isolation characteristics are improved.
1…磁気共鳴型アイソレータ
10…フェライト
11,12…主面
15…主線路
16a,16b,21…スルーホール導体
17a,17b,22…導体
20…副線路
29…永久磁石
P1…第1開口
P2…第2開口
P3…第3開口
C…コンデンサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記フェライトの第1主面に配置され、共振することのない主線路と、
前記主線路から分岐して第2主面に回り込んだ副線路と、
前記フェライトに直流磁界を印加する永久磁石と、
を備え、
前記主線路の一端は前記フェライトに設けた第1のスルーホール導体を介して第2主面に設けた第1の導体の一端に接続され、該第1の導体の他端が第1開口とされ、
前記主線路の他端は前記フェライトに設けた第2のスルーホール導体を介して第2主面に設けた第2の導体の一端に接続され、該第2の導体の他端が第2開口とされ、
前記副線路の端部が第3開口とされ、
前記第3開口にリアクタンス素子を接続し、該リアクタンス素子はグランドに接続されること、
を特徴とする磁気共鳴型アイソレータ。 A ferrite having a first main surface and a second main surface facing each other;
A main line disposed on the first main surface of the ferrite and not resonating;
A sub line branched from the main line and wrapping around the second main surface;
A permanent magnet for applying a DC magnetic field to the ferrite;
With
One end of the main line is connected to one end of a first conductor provided on the second main surface via a first through-hole conductor provided in the ferrite, and the other end of the first conductor is connected to the first opening. And
The other end of the main line is connected to one end of a second conductor provided on the second main surface via a second through-hole conductor provided in the ferrite, and the other end of the second conductor is a second opening. And
The end of the sub line is a third opening,
A reactance element is connected to the third opening, and the reactance element is connected to a ground;
A magnetic resonance isolator characterized by the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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