JPS645482B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、VHF、UHFおよびマイクロ波帯で
使用される小型、低価格でかつ高性能なサーキユ
レータおよびアイソレータの改良に関する。

〔従来の技術〕

マイクロ波装置の最重要部品としてのサーキユ
レータ・アイソレータは、高電力動作時のトラン
ジスターの保護、段間整合、不要幅射の除去等の
目的で広いマイクロ波分野で使用されている。最
近の他のマイクロ波素子の飛躍的な小型化にとも
ない、全体のマイクロ波装置におけるサーキユレ
ータ・アイソレータの占める空間はかなり目立つ
たものとなつてきた。例えば、ある種の装置では
これらの占積率が50％を越えるものも珍しくな
い。

さらに、マイクロ波装置全体のコスト面からみ
れば、サーキユレータ・アイソレータの価格はか
なりのウエイトを占めるものとなつている。その
ため、サーキユレータ・アイソレータに対する小
型化、低価格化の要求は日増しに強くなるばかり
である。本発明は、このような産業界の小型化、
低価格化の要望に答えるためのサーキユレータ・
アイソレータの構造改良に関するものである。

一般に、従来のサーキユレータ・アイソレータ
の構造は、第１図に示されるように、磁気回路と
電気的遮蔽の両方の役割を担うためのケース１の
中に２枚の永久磁石３ａ，３ｂが上下にとりつけ
られ丁度その中央の空間にフエライトコア６と中
心導体７がシールド板５で囲まれてアース台４の
上に配置されている。ここで９は整合用コンデン
サーであり、８は外部回路との接続用のストリツ
プライン端子である。１０はストリツプライン端
子８を保持するためのプリント板である。また、
上部永久磁石３ｂは回転ネジ２によつて上下方向
に移動し、フエライトコア６にかかる磁界が微調
整されるといつた贅択な構造となつている。

また、サーキユレータ・アイソレータは、ネジ
等でケース１をヒートシンク２０に取り付け、使
用される。サーキユレータ・アイソレータの発熱
源は、フエライトコア６およびコンデンサ９等で
あり、このため、従来の構造ではその放熱経路
は、アース台４を通つて、ケース１そしてヒート
シンク２０へと伝わるものである。

しかしながら、このアース台４とケース１との
接触面積が、構造上大きくとれないため、放熱性
はあまり良くない。また熱の一部は、シールド板
５と上部永久磁石３ｂとの空間にこもつてしまつ
ていた。

これに対して、本発明者等はすでに第２図に示
すような極めて簡単な構造を有した薄型の集中定
数型サーキユレータおよびアイソレータを発明し
た。

この構造は、地導体としての役割を具備した軟
磁性体１２の上に、シールド板５の中に収納され
たフエライトコア６を配し、さらにその上にもう
一つの軟磁性体１１を介して永久磁石３が密着し
てのせられている。フエライトコア６の周辺は第
１図と同じように整合用コンデンサー９とストリ
ツプライン端子８が設けられている。

第２図の構造のものは、第１図のものに比して
永久磁石が１個ですむこと、磁気シールドケース
は不要であること等、部品点数が著しく少なくな
ると同時に、サーキユレータおよびアイソレータ
の高さが極端に薄くなるという種々の利点を有し
ていた。

またその放熱経路は、シールド板５を通してヒ
ートシンク２０へと伝わるため、第１図のものに
比して熱源とヒートシンク２０との距離が短いこ
と、また面積的に熱経路面積が広いことにより、
従来のものより放熱性も著しく改善できた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、第２図の構造では、サーキユレータ・
アイソレータを取り付ける作業の際に、作業者が
誤つてコンデンサ等に接触し、そのサーキユレー
タ・アイソレータの特性を劣化させるとか、ある
いは永久磁石３が露出しているため、鉄製の部分
あるいはゴミ等を吸着する等の不具合があつた。

また従来のものでは、サーキユレータ・アイソ
レータ内部で発生した熱の放熱経路がアース台を
介するという構造のため、その放熱性が悪く、ま
た発熱源であるフエライトコアとケースとの間お
よびフエライトコアと永久磁石との間に空気層が
あるため、その空間に熱がこもりやすいという欠
点があつた。

本発明は、上記のことに鑑みて、作業上の不具
合を改善し、放熱効果の高い集中定数型サーキユ
レータおよびアイソレータを実現することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的達成するために、本発明は、１枚以上
のフエライトコアに直流磁界を印加し、かつ前記
直流磁界の印加方法として、２枚以上の軟磁性体
の間に前記フエライトコアを配し、かつ前記軟磁
性体のどちらか一方の外側から永久磁石を配した
構成、さらに前記フエライトコアに密接した３本
以上の中心導体のそれぞれの一端がサーキユレー
タおよびアイソレータの外側にでて、そのまま外
部回路と接続するためのストリツプライン端子と
なつた集中定数型サーキユレータおよびアイソレ
ータにおいて、前記２枚以上の軟磁性体のうち、
下に配置され、地導体としての役割を具備した軟
磁性体に端部が接する非磁性金属のケースをかぶ
せ、該ケースの内面と前記永久磁石との空隙の一
部または全部に５×10^-4cal/cm・sec・℃以上の熱
伝導率を有する充填材をを充填したことを特徴と
している。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。

第３図は、本発明の１つの実施例を示す各部品
の斜視図である。すなわち、地導体としての役割
を具備した軟磁性体１２の上に、シールド板１５
ｂを介してフエライトコア６ｂが置かれる。軟磁
性体１２には取り付け用の貫通孔１４ａ，１４ｂ
が設けられている。さらに、フエライトコア６ｂ
の上には、交叉部が互いに絶縁された３本の中心
導体１３ａ，１３ｂ，１３ｃがほぼ120゜の角度で
のせられている。これらの上には、さらにもう一
枚のフエライトコア６ａがのせられ、この上部よ
りシールド板１５ａがおおいかぶさる。３は円板
状永久磁石であり、磁性体１１を介してシールド
板１５ａの上に配設されている。円板状永久磁石
３は、円板に垂直に磁化され、軟磁性体１１と１
２との間に配されたフエライトコア６ａ，６ｂに
静磁界を印加する役割を担つている。１６は例え
ばアルミ、真ちゆう、ステンレス等熱伝導率の大
きな非磁性金属よりなるケースであり上記各部品
の上部よりおおいかぶさる。

第４図は、第３図の各部品を接着剤等により緊
密に全部組み立てた場合の斜視図である。第５図
は、第４図におけるＡ―A′断面図である。軟磁
性体１１と永久磁石３は接着剤にて固定されてい
る。

ここで、中心導体１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、
前記軟磁性体１１，１２および永久磁石３より少
し長めに設計されており、組み立てた状態では第
４図、第５図に示すように中心導体１３ａ，１３
ｂ，１３ｃのそれぞれの一端はサーキユレータの
外側にとびだし、そのままとび出した部分がスト
リツプライン端子として供せられる。

ケース１６はサーキユレータおよびアイソレー
タの上部よりかぶさり、エポキシ系接着剤等によ
り軟磁性体１２に接合および固定されている。そ
のケース１６の内部に、シリコンラバー（熱伝導
率7.5×10^-4cal/cm・sec・℃）等の充填材１８を充
填し、永久磁石３を埋設している。そして、サー
キユレータおよびアイソレータは軟磁性体１２に
取り付けられた貫通孔１４ａ，１４ｂにネジを通
してヒートシンク２０の上に固定される。また、
平板型抵抗体１７は軟磁性体１２の上に固定され
ている。

ケース１６は、サーキユレータおよびアイソレ
ータを保護する目的であり、このケース１６を設
けることによりサーキユレータおよびアイソレー
タを取り付ける作業の際に作業者が誤つてコンデ
ンサー（第５図には図示せず）等に接触し、その
特性を劣化させるのを防止し得るものである。

本発明の特徴である放熱性を考えた場合、サー
キユレータ・アイソレータの内部で発生した熱は
その大半が軟磁性体１２を通つてヒートシンク２
０へと逃げる。そして残りは、軟磁性体１１、永
久磁石３、充填材１８、ケース１６を通つて軟磁
性体１２に伝わり、外気により冷却される。

すなわち、熱源であるフエライトコア６とケー
ス１６との間に空気層（熱伝導率0.56×10^-4cal/
cm・ｓｅｃ・℃）がないため、放熱性の改善が可能と
なつた。

充填材１８の充填の仕方としては、第５図のよ
うに部分的な埋め込みだけでなく、ケース１６の
内部の全部を埋め込むことも可能であり、この方
がむしろ部分的な埋め込みより上記放熱効果が顕
著であることは明らかである。

本発明の前記構造を用いることにより、1000M
Hz帯で安定に動作する集中定数型サーキユレー
タ・アイソレータを実現できた。電気的特性は挿
入損失0.5dB、帯域幅８％程度であり、充分実用
可能である。

以上のような、本発明の断面構造を示す第５図
と、従来の断面構造の第１図を比較すると明らか
なごとく、本発明の方が余分な空間がなく、きわ
めてコンパクトにまとめられているのがわかる。
そのため、面積では1/3に、高さでは1/2となり、
きわめて小型になつている。また、体積は1/6の
約３c.c.程度となり、従来の18c.c.に比較すると格段
に小さくなつた。

さらに、マイクロ波電力通過時にフエライトコ
ア６ａ，６ｂによつて発生する熱は、すみやかに
ケース１６を通して、ヒートシンク２０に流れ込
むので、小型であつても高電力の通過が可能であ
る。

第１図に示すように、従来の放熱経路が熱抵抗
の大きいアース台４を介していたのに比較すると
本発明の改善の効果の著しいことが明らかであろ
う。

これまでの実施例は、ストリツプライン端子と
して外にでた中心導体１３ａ，１３ｂ，１３ｃの
どれか１つの端子に抵抗体１７の一端を接続し、
他端を地導体に接続したアイソレータの場合であ
る。その他に、中心導体１３ｂに接続された抵抗
体１７を取り外し、そのままストリツプライン端
子として外に出して、サーキユレータとして使用
できることは周知のことである。

〔発明の効果〕

以上、本発明の幾つかの実施例を用いて詳細に
説明した通り、構造がきわめて簡略であるがため
に、小型化、低価格化、高性能化という点におい
て、本発明の効果の顕著なることは明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来品の断面図、第３図
は本発明の一実施例を示す各部品の斜視図、第４
図は本発明品の斜視図、第５図は第４図のＡ―
A′断面図である。 ３：永久磁石、６ａ，６ｂ：フエライトコア、
１１，１２：軟磁性体、１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ：中心導体、１６：ケース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２枚以上の軟磁性体の間に１枚以上のフエラ
   イトコアを配し、かつ前記軟磁性体の一方の外側
   から永久磁石を配した構成とし、さらに前記フエ
   ライトコアに密接した３本以上の中心導体のそれ
   ぞれの一端がそのまま外部回路と接続するための
   ストリツプライン端子となつた集中定数型サーキ
   ユレータおよびアイソレータであつて、前記２枚
   以上の軟磁性体のうち、下に配置され、地導体と
   しての役割を具備した軟磁性体に端部が接する非
   磁性金属のケースをかぶせ、該ケースの内面と前
   記永久磁石との空隙の一部または全部に５×10^-4
   ｃａｌ／cm・ｓｅｃ・℃以上の熱伝導率を有する充填材
   を
   を充填したことを特徴とする集中定数型サーキユ
   レータおよびアイソレータ。