[发明专利]不可逆电路元件、高频电路及通信装置

说明书

技术领域

本发明涉及不可逆电路元件、尤其涉及微波带中使用的隔离器、循环器等不可逆电路元件，进一步涉及具备该元件的高频电路和通信装置。

背景技术

以往，隔离器、循环器等不可逆电路元件具有仅向预定的特定方向传输信号，而不向相反方向传输的特性，利用该特性，例如可用于移动电话等移动体通信设备的发送电路部。

专利文献1中，记载有在比磁共振点要低的低磁场下动作、且能够同时实现小型化和低损耗的不可逆电路元件。详细而言，是图9中作为等效电路示出的集总常数型的3端口型循环器。在利用永磁体向箭头A方向施加直流磁场的铁氧体120使第1中心导体121(L1)、第2中心导体122(L2)及第3中心导体123(L3)在彼此绝缘的状态下以规定的角度交叉配置，第1中心导体121的一端作为第1端口P1连接至第1端子141，第2中心导体122的一端作为第2端口P2连接至第2端子142，第3中心导体123的一端作为第3端口P3连接至第3端子143。并且，各中心导体121、122、123各自的另一端彼此相邻并连接至大地。各中心导体121、122、123分别并联连接有电容元件C1、C2、C3。

在该3端口型循环器中，从第2端子142(第2端口P2)输入的高频信号从第1端子141(第1端口P1)输出，从第1端子141(第1端口P1)输入的高频信号从第3端子143(第3端口P3)输出，从第3端子143(第3端口P3)输入的高频信号从第2端子142(第2端口P2)输出。

动作特性如图10所示，图10示出相对于磁场(A/m)的磁导率μ±。本循环器中，在图10中用虚线包围的低磁场区域X1中动作。即，向铁氧体施加弱直流磁场，以使得在μ-＞μ+＞0的区域中动作。另外，圆极化波磁导率μ±由下式(1)表示。

[数学式1]

现在，若忽略损耗项，则图10中磁场的强度在磁共振点以下且μ+'＞0的情况成为由前式(1)导出的下式(2)。

[数学式2]

γ(μ₀Hin+Ms)≤ω (2)

γ：旋磁比

μo：真空磁导率

Hin：内部磁场

Ms：饱和磁化

ω：角频率

因此，通过设定内部磁场Hin、饱和磁化Ms等来满足上式(2)，能够实现在低磁场下动作的集总常数型的不可逆电路元件。由于在低磁场下动作，因此通过永磁体施加的施加磁场较小，从而永磁体在尺寸上得以小型化，磁电路也实现了小型化。

但是，由于不可逆电路元件的动作频率受到正圆极化波磁导率μ±的影响，因此，为了实现优异的温度稳定性，需要使磁导率μ±的温度特性稳定。铁氧体的饱和磁化Ms的温度系数一般为负，在施加于铁氧体的直流磁场一定的情况下，在低磁场动作下的磁导率μ±在低温下变小，在高温下变大。并且，若施加于铁氧体的直流磁场变大，则在低磁场动作下的磁导率μ±变小。为了向铁氧体施加直流磁场而使用铁氧体磁铁，但其剩余磁通密度Br一般具有负的温度特性。因此，在低温区域中施加于铁氧体的直流磁场变大。

通过上述作用，在低温区域中铁氧体的饱和磁化Ms变大的效果与施加于铁氧体的直流磁场变大的效果相乘，磁导率μ±变小。并且，在高温区域中铁氧体的饱和磁化Ms变小的效果与施加于铁氧体的直流磁场变小的效果相乘，磁导率μ±变大。由于磁导率μ±按此方式根据温度而变化，因此无法实现温度稳定性优异的在低磁场下动作的不可逆电路元件。若是剩余磁通密度Br的温度特性为0以上的铁氧体磁铁，则能够解决该问题，但具有这种温度特性的永磁体不存在。

图11示出循环器中的温度特性。(A)示出从第1端口P1到第3端口P3的插入损耗，(B)示出从第3端口P3到第2端口P2的插入损耗，对作为常温区域的25℃、作为低温区域的-35℃、作为高温区域的85℃下的特性进行了模拟。由此可知在低温区域和高温区域中插入损耗存在差别。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2013/168771号

发明内容

发明所要解决的技术问题

因此，本发明的目的在于提供一种能够同时实现小型化和低损耗、且温度稳定性优异的在低磁场下动作的不可逆电路元件、高频电路以及通信装置。

解决技术问题的技术方案

本发明的第1方式的不可逆电路元件的特征在于，

在利用永磁体施加直流磁场的铁氧体中，使多个中心导体在彼此绝缘的状态下交叉配置，