非可逆电路元件 【技术领域】
本发明涉及在微波频带等高频带使用的非可逆电路元件及通信机装置,尤其涉及带外衰减量的温度系数绝对值较小、且使隔离值极大的频率的温度系数绝对值较小的非可逆电路元件。
背景技术
作为集总常数型非可逆电路元件的一种的隔离器,是具有能够使信号在传输方向上无损耗地通过、阻止信号向反方向通过的功能的高频元件,它用于移动电话机等移动通信装置的发送电路内。
隔离器的结构是,在磁轭中收容着将多个中心导体及共用电极组装在由铁氧体等构成的板状磁性体上而形成的磁性装配体、偏置用磁铁、匹配用电容器和终端电阻元件。最近,内置在以数百MHz~数GHz频带的高频进行驱动的小型携带电话机内。因此,开发出了能够适应上述携带电话机的小型化和高功能化、整体尺寸达到数毫米以下的隔离器。
但是,内置在隔离器内的板状磁性体,为了减小插入损耗,一般采用YIG铁氧体(钇铁柘榴石铁氧体)。并且,内置在隔离器内的偏置用磁铁,采用铁氧体磁铁、钕铁硼磁铁、钐钴磁铁(SmCo类磁铁)等。尤其SmCo类磁铁的剩余磁化高,并且,剩余磁化的温度系数绝对值低,所以,有望作为隔离器的磁铁。在下述专利文献1中公开了具有YIG铁氧体和SmCo类磁铁、还具有由PbZrO类电介质材料构成的电容部地非可逆电路元件。
<专利文献1>日本特开平11-283821号公报
在专利文献1中公开的非可逆电路元件中,电容部采用由PbZrO类电介质材料构成的元件。该电介质材料,一般介电常数较小,为140以下,静电电容也比较小。因此,若使专利文献1公开的非可逆电路元件在数百MHz~数GHz频带工作,由于静电电容C较小,而不得不相应地提高中心导体的电感。
但是,若提高电感,则非可逆电路元件的2fo中的带外衰减量减小。出现的问题是:若带外衰减量减小,则2fo的频带中信号容易漏泄,从通信机装置的天线上产生噪声。
并且,专利文献1公开的磁性转子(YIG铁氧体)的组成,为了使用由PbZrO类电介质材料构成的电容部而进行了优化。
发明的内容
本发明是针对上述情况而提出的,其目的在于提供一种非可逆电路元件,带外衰减量大,且带外衰减量的温度系数绝对值和使隔离值极大的频率的温度系数绝对值都较小。
为了达到上述目的,本发明采用以下结构。
本发明的非可逆电路元件,具有:板状磁性体;多个中心导体,在该板状磁性体的一面上互相交叉;多个匹配用电容器,分别与各中心导体相连接;以及SmCo类磁铁或AlNiCo类磁铁,重叠在上述板状磁性体上,向该板状磁性体赋予偏移磁场;上述板状磁性体由下述组成式所表示的柘榴石铁氧体构成:
Y3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12,
式中,表示组成式中的组成比的x、y、z、t是0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5的范围。
并且,表示组成式中的组成比的x、y、z、t最好是0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5的范围。
此外,本发明的非可逆电路元件,具有:板状磁性体;多个中心导体,在该板状磁性体的一面上互相交叉;多个匹配用电容器,分别与各中心导体相连接;以及SmCo类磁铁或AlNiCo类磁铁,重叠在上述板状磁性体上,向该板状磁性体赋予偏移磁场;
上述板状磁性体由下述组成式所表示的柘榴石铁氧体构成:
Y3-x-uGdxCauFet-2y-u-zCoySiyDuAlzO12,
式中,上述D表示Zr、Hf、Sn中1种或2种以上的元素,表示组成比的x、y、z、t、u是0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5、0≤u≤0.3的范围。
而且,进一步希望表示组成式中的组成比的x、y、z、t、u是0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9、0.04≤u≤0.2的范围。
另外,本发明的非可逆电路元件,具有:板状磁性体;多个中心导体,在该板状磁性体的一面上互相交叉;多个匹配用电容器,分别与各中心导体相连接;以及SmCo类磁铁或AlNiCo类磁铁,重叠在上述板状磁性体上,向该板状磁性体赋予偏移磁场;
上述板状磁性体由下述组成式所表示的柘榴石铁氧体构成:
Y3-xGdxFet-2y-v-zCoySiyInvAlzO12,
式中,表示上述组成式中的组成比的x、y、z、t是0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5、0≤v≤0.2的范围。
而且,进一步希望表示上述组成式中的组成比的x、y、z、t、v是0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9、0.04≤v≤0.2的范围。
而且,上述SmCo类磁铁采用以SmCo5、Sm2Co17、Sm(Co、Cu、Fe、M)z(M是Ti、Zr、Hf中的一种以上的元素,Z是6.8~7.6的范围)中某一种为主要成分的材料。这些SmCo类磁铁的剩余磁化的温度系数随其组成不同而异,以-0.03~-0.05%/k的范围为宜,尤其-0.04%/k左右效果更好。
再者,上述AlNiCo类磁铁采用以Fe51Al8Ni14Co24Cu3、Fe34Al7Ni15Co35Cu4Ti5(附加数字表示质量百分比)中的某一种组成为主要成分的材料,这些AlNiCo类磁铁的剩余磁化的温度系数希望是0.01~-0.02%/k左右。
上述柘榴石铁氧体在上述范围内添加Cd,能够减小4πMs(饱和磁化)的温度系数(α)的绝对值。采用该α小的柘榴石铁氧体和剩余磁化的温度系数小的SmCo类磁铁,能够分别减小带外衰减量的温度系数绝对值和使隔离值极大的频率的温度系数绝对值。
此外,通过在柘榴石铁氧体中按上述组成比来添加Co和Si,与单独添加Gd时(Y-Gd-Fe-Al-O类)相比,能够减小铁磁性共振半值宽度(ΔH),能够减小插入损耗。
再者,在上述范围内更改Al的添加量,能够调整4πMs值。并且,通过在上述范围内调整Fe、Co、Si、Al的合计量,能够不析出异相,而形成柘榴石单相,能够减小ΔH。
而且,除了Co和Si以外,还分别按上述组成比添加Ca和上述D,由此,与单独添加Gd时相比,能够进一步减小铁磁性共振半值宽度(ΔH)。
再者,除Co和Si外,还按上述组成比来添加In,由此,与单独添加Gd时相比,能够减小铁磁性共振半值宽度(ΔH)。
而且,在本发明中,带外衰减量是指,当隔离值的中心频率(非可逆电路元件的工作频率)为fo时,该fo的2倍的频率2fo中的损耗量。
并且,带外衰减量的温度系数绝对值是指,带外衰减量随温度变化的变化率绝对值。隔离值的中心频率的温度系数绝对值是指,与温度变化对应的中心频率变化率的绝对值。
再者,上述铁磁性共振半值宽度(ΔH)是导磁率的虚数部μ″的峰值的半值宽度,是指在测量通常的磁性体的导磁率的情况下,根据与加磁场的方向相同的方向,测量导磁率时所对应的、在静磁场饱和的状态下在与静磁场方向相垂直的方向上,测量施加高频磁场时的导磁率,从其虚数部的测量值中求出的值。它表示该值越小,损耗越小。
而且,磁化温度系数α(-35)和α(85)按下式计算。
α(-35)={[4πMs(25℃)-4πMs(-35℃)]/4πMs(25℃)}×(100/60)[%·℃-1]
α(85)={[4πMs(85℃)-4πMs(25℃)]/4πMs(25℃)}×(100/60)[%·℃-1]
上式中4πMs(-35℃)、4πMs(25℃)、4πMs(85℃)分别是-35℃、25℃、85℃中的板状磁性体的4πMs(饱和磁化)的值。
而且,在本发明的非可逆电路元件中,希望上述匹配用电容器具有介电常数为150以上的电介质,尤其希望上述电介质是钛酸钡。
若采用上述结构,则因为匹配用电容器具有介电常数150以上的电介质,所以,能够使静电电容C增大较多。这样,在数百MHz~数GHz频带内工作的情况下,静电电容增大的部分,能够使中心导体的电感L相应减小。由于电感L减小,所以能够增大2fo的带外衰减量。这样,能够阻止不必要信号的通过,防止产生杂波。
并且,在钛酸钡中不包含Pb等有害元素,所以,能够防止环境污染。
并且,在本发明的非可逆电路元件中,上述板状磁性体、上述多个中心导体、上述匹配用电容器、及SmCo类磁铁或AlNiCo类磁铁,被安装在大致长方体状的磁轭中,并且,希望该磁轭的尺寸不超过3.2mm见方。
若采用具有以上任一项所述的非可逆电路元件的通信机装置,则因为具有带外衰减量大,而且,带外衰减量的温度系数的绝对值和隔离值极大的频率温度系数的绝对值都较小的非可逆电路元件,所以能够减小通信机装置的性能随使用环境的变化,能够获得稳定的性能。并且,因为非可逆电路元件的带外衰减量大,所以不会从通信机装置的天线上产生杂波。
并且,在本发明的非可逆电路元件中,希望是向板状磁性体赋予偏移磁场的AlNiCo类磁铁,上述AlNiCo类磁铁,希望其剩余磁化的温度系数为0.01~-0.02%/k左右。由于采用温度系数α小的柘榴石铁氧体、以及剩余磁化的温度系数小的AlNiCo类磁铁,所以能够使带外衰减量的温度系数的绝对值和隔离值极大的频率温度系数的绝对值都较小。
若采用本发明的非可逆电路元件,则能够使带外衰减量增大,而且能够使带外衰减量的温度系数的绝对值和隔离值极大的频率温度系数的绝对值都较小。
并且,若采用具有本发明的非可逆电路元件的通信机装置,则能够减小通信机装置性能随使用环境的变化,并且,能够防止不需要的杂波的发生。
【附图说明】
图1是本发明的一实施方式的隔离器的分解立体图。
图2是表示具有本发明的隔离器的携带电话装置电路结构的电路图。
最佳实施方式
以下参照附图,详细说明本发明的实施方式。而且,为了准确掌握本实施方式的内容,所有附图中表示的各结构要素的尺寸比例等与实际产品适当不同。
图1是表示本发明涉及的一种非可逆电路元件即隔离器一例的分解立体图。该方式的隔离器(非可逆电路元件)1的结构是,在上部壳体2和下部壳体3之间,从下部壳体3侧起依次设置了基板4、圆板状的板状磁性体5、中心导体6A、6B、6C(它们在板状磁性体5的下部侧通过共用电极部电气连接)、以及由SmCo类或AlNiCo类的硬磁性材料构成的磁铁7。
上述的上部壳体2和下部壳体3是侧面为“コ”形的磁性体制的壳体,通过使上部壳体2和下部壳体3成为一体,构成大致长方体状的磁轭8。该磁轭8的一个边的尺寸M小于等于3.2mm,是小于等于3.2mm见方的磁轭。
并且,上述基板4具有在中央部形成了圆形透过孔4a的树脂制的基台4A,在其一面的3处周缘部形成了图形电极(匹配用电容器)4b,在其余的一个缘部形成了接地电极4c,另外,还设置了与接地电极4c和上述图形电极4b中的一个电连接的电阻元件4d。
板状磁性体5是由下述的柘榴石铁氧体构成的板状体,在板状磁性体5的外周部,以板状磁性体5的中心部为起点在周围按60°间隔缠绕了由带状金属片构成的中心导体6A、6B、6C,板状磁性体5插入到基板4的通孔4a内,各中心导体6A、6B、6C的各一个端部与图形电极4b电连接,各中心导体6A、6B、6C的各另一端部与未图示的共用电极部连接成一体。然后,在中心导体6A、6B、6C上重叠着在板状磁性体5的上下方向上施加了偏移磁场的圆盘状SmCo类磁铁7,在此状态下将其收容在上壳体2和下壳体3之间,由此构成隔离器1。
SmCo类磁铁7采用SmCo5、Sm2Co17、Sm(Co、Cu、Fe、M)z(M是Ti、Zr、Hf中的一种以上的元素,z是6.8~7.6的范围)中的某一种作为主要成分的材料。这些SmCo类磁铁的剩余磁化的温度系数随其组成不同而异。但希望在-0.03~-0.05%/K的范围。尤其希望能够在-0.04%/K左右。并且,AlNiCo类磁铁7采用Fe51Al8Ni14Co24Cu3、Fe34Al7Ni15Co35Cu4Ti5(附加的数字表示为质量百分比)中的某一种组成为主要成分的材料,希望该AlNiCo类磁铁的剩余磁化温度系数达到0.01~-0.02%/K左右。
把剩余磁化的温度系数设定在上述范围内,能够取得与板状磁性体5的4πMs的温度系数的匹配性,这样,能够分别使带外衰减量的温度系数绝对值和使隔离值极大的频率的温度系数绝对值都较小,尤其能够减小25℃~85℃温度范围内的各温度系数的绝对值。
并且,匹配电容器(图形电极4b……)希望是具有介电常数150以上的电介质,尤其希望电介质是钛酸钡(BaTiO3)。具有这种电介质的隔离器1,能够使匹配用电容器的静电电容较大。这样,能够减小中心导体的电感L,增大2fo的带外衰减量。并且,因为介电常数较大,达到150以上,所以,电容器本身小也能获得充分的静电电容,所以能够实现隔离器1的小型化。尤其很容易构成小于等于3.2mm见方的隔离器。
以下说明构成板状磁性体5的柘榴石铁氧体的组成。
上述板状磁性体5是由以下组成式1所示的柘榴石铁氧体构成的。
Y3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12 (组成式1)
(式中,表示上述组成式中的组成比的x、y、z、t是0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5的范围)
并且,表示上述组成式1中的组成比的x、y、z、t更希望是0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9的范围。
板状磁性体5由上述组成式1所示的柘榴石铁氧体构成的情况下的Y和Gd的组成比的合计是3,上述Y的组成比是1.5以上2.8以下。
通过把上述Gd的组成比设定为0.2以上1.5以下,能够减小4πMs的温度系数(α)的绝对值。并且,隔离器1所使用的SmCo磁铁7的表面磁通的温度系数为负值,所以把Gd的组成比设定为0.2以上1.5以下,能够使室温附近的温度系数成为负值或接近零的值或者零。而且,如果Gd的组成比为1.25以下,则最好是能够使铁磁性共振半值宽度(ΔH)达到6000A/m以下的低值。
并且,如果Gd的组成比为1.0以下,则能够使板状磁性体5的α在整个温度范围成为负值,能够使SmCo类磁铁7的表面磁通的温度系数和倾斜率一致,能够提高隔离器1稳定性。
当Gd的组成比0.2小时,不能通过添加Co-Si而获得降低ΔH的效果,所以是不希望的。
并且,通过使Co和Si的组成比分别为0.005以上且0.015以下,能够减小ΔH。并且,从能够确实地得到降低ΔH的效果这一点出发,希望使Co和Si的组成比分别为0.005以上0.01以下。当Co和Si的组成比分别超过0.015时,ΔH增大。当Co和Si的组成比分别小于0.005时,不能获得降低ΔH的效果。
再者,通过使Al的组成比为0以上且1.5以下,能够调整4πMs值。当Al的组成比超过1.5时,4πMs变成零。所以,从能够获得实用性大的4πMs值这一点出发,希望把Al的组成比上限定为1.5,。
上述Fe和Co和Si和Al的组成比的合计为t。通过使组成比达到4.75以上且5以下,不会析出异相,能够形成柘榴石单相,能够降低ΔH值。当组成比t小于4.75时,板状磁性体5不能成为柘榴石单相,析出异相,ΔH急剧增大;当超过5时,同样地析出异相,ΔH急剧增大。并且,从能够更有效地降低ΔH这一点考虑,希望上述组成比t为4.75以上4.9以下。
上述Fe、Co、Si、和Al的组成比的合计范围为4.75以上5以下,希望达到4.75以上4.9以下。Fe的组成若从5开始变小,则ΔH开始降低,当其小于4.75时,ΔH值明显增大而出现恶化。
此外,板状磁性体5也可以由以下组成式2所表示的柘榴石铁氧体构成:
Y3-x-uGdxCauFet-2y-u-zCoySiyDuAlzO12 (组成式2)
(其中,上述D表示Zr、Hf、Sn中1种或2种以上的元素,表示组成比的x、y、z、t、u是0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5、0<u≤0.3的范围)。
而且,希望表示上述组成式2中的组成比的x、y、z、t、u是0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9、0.04≤u≤0.2的范围。
板状磁性体5由上述组成式2所表示的柘榴石铁氧体构成时的Y、Gd和Ca的组成比的合计是3,上述Y的组成比是1.2以上2.76以下。
而且,最好是通过使上述Ca和D的组成比分别超过0且0.3以下,能够确实地获得降低ΔH的效果。当上述Ca和D的组成比分别超过0.3时,不能再使ΔH下降,相反,α的绝对值增大。此外,从能够取得较低的α值和ΔH的平衡这一点考虑,最好使上述Ca和D的组成比分别为0.04以上0.2以下。进一步把Ca和D的组成比分别调到0.1以上0.16以下,能够使α的绝对值和ΔH同时减小。
上述Fe、Co、Si和上述D和Al的组成比的合计是t,通过把上述组成比t调到4.75以上5以下,不会析出异相,能够形成柘榴石单相,能够减小ΔH。
上述Fe、Co、Si和上述D和Al的组成比的合计范围是4.75以上5以下,最好是4.75以上4.9以下。
另外,上述板状磁性体5也可以由下列组成式3所示的柘榴石铁氧体构成。
Y3-xGdxFet-2y-v-zCoySiyInvAlzO12 (组成式3)
(式中,表示上述组成式中的组成比的x、y、z、t是0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5、0≤v≤0.2的范围。)
而且,更希望表示上述组成式3中的组成比的x、y、z、t、v是0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9、0.04≤v≤0.2的范围。
通过使In的组成比超过0且0.2以下,能够减小ΔH。并且,从能够确实地获得降低ΔH的效果这一点考虑,希望使In的组成比为0.04以上0.2以下。即使添加超过0.2的In,也不能进一步降低ΔH,相反使α的绝对值增大。这样,使In的组成比为0.04以上0.2以下,并且以与Gd复合的方式进行添加,能够取得较低的α和ΔH的平衡点。而且,通过使In的组成比为0.1以上0.16以下,能够使α的绝对值和ΔH同时减小,所以更希望如此。
上述Fe、Co、Si、In和Al的组成比的合计是t,通过使上述组成比t为4.75以上5以下,不会析出异相,能够成为柘榴石单相,能够减小ΔH。
上述Fe、Co、Si、In和Al的组成比的合计范围是4.75以上5以下,希望是4.75以上4.9以下。
若采用上述组成式1~3中的某一个所示的板状磁性体5,则能够减小α的绝对值,而且也能够使ΔH达到6000A/m以下。此外,即使板状磁性体5的α值与过去的柘榴石铁氧体相同,也能够使ΔH比过去的低。而且,通过调整Al量,能够调整4πMs值,所以作为高频带用,能够设定到最佳值。而且,通过上述Gd量的调整,与SmCo类磁铁7相组合后作为隔离器1使用时,能够补偿SmCo类磁铁7的温度特性。
如以上说明那样,若采用本实施方式的隔离器1,则能够增大带外衰减量,而且,能够分别降低带外衰减量的温度系数绝对值和使隔离值极大的频率的温度系数绝对值。再者,板状磁性体5的ΔH减小,能够降低插入损耗。
以下说明该板状磁性体5的制造方法的一例。
为了制造上述板状磁性体5,首先准备目标组成的结构元素的氧化物粉末,进行混合,使其达到目标的元素组成比。例如为了制造Y-Gd-Fe-Co-Si-Al-O类柘榴石铁氧体,作为原料准备Y2O3、Gd2O3、Fe2O3、Co3O4、SiO2、Al2O3的各粉末。为了制造Y-Ca-Fe-Co-Si-D(Sn或Zr或Hf)-Al-O类的柘榴石铁氧体,作为原料准备Y2O3、CaCO3、Fe2O3、Co3O4、SiO2、SnO2或ZrO2或HfO2、Al2O3的粉末。而且,为了制造Y-Gd-Fe-Co-Si-Al-O类柘榴石铁氧体,作为原料准备Y2O3、Gd2O3、Fe2O3、Co3O4、SiO2、In2O3、Al2O3的各粉末。
在此,目标组成比的柘榴石铁氧体元件是上述组成式1~3中的某一个表示的物质。
这些原料希望采用粉末状,按照目标的组成比来秤取各种粉末。而且,在采用不是粉末状的粒状或固体状原料的情况下,对这些原料进行混合,用球磨机或磨碎机(attritor)等来对原料进行粉碎混合。而且,为了防止混入铁,在球磨机和磨碎机中的与混合粉末相接触的部分希望采用不含铁成分的材料。
在对上述混合物干燥之后,在1000℃~1200℃的温度下、在大气中或氧气氛围气中按必要时间例如数小时进行预烧结,制成预烧粉末(预烧物)。
接着,用球磨机或磨碎机来对预烧粉末进行粉碎制成粉末。在此使用的粉碎装置中,为了防止混入铁,也希望采用能够满足上述条件的装置。
在使获得的预烧后粉末的粒径均匀后,和粘合剂一起进行成形以达到目标形状,并施加1t/cm2左右的压力,成形为目标的圆盘状、或板状、或棱柱状等形状,然后,把该成形体加热到1350℃~1500℃的温度,进行烧结,于是获得目标的板状磁性体5。
而且,在此,也可以这样制造:先成形为接近目标形状的形状,然后从烧结后获得的成形体中切割出目标形状的板状磁性体。
再者,在图2中表示组装了本实施方式的隔离器1的携带式电话装置(通信机装置)的电路结构的一例。在该例的电路结构中,在天线40上连接着天线共用器(偏转器)41,在天线共用器41的输出侧,通过低噪声放大器42、级间滤波器48和选择电路(混合电路)43连接着接收电路(IF电路)44;在天线共用器41的输入侧,通过上述隔离器1、功率放大器45和选择电路(混合电路)46,连接着发送电路(IF电路)47;在选择电路43、46上,通过分配变压器49连接着局部振荡器50。
上述结构的隔离器1组装在图2所示的携带式电话装置的电路内使用,其作用是:能够使从隔离器1向天线共用器41一侧传输的信号以低损耗通过,其反方向的信号则损耗大而被切断。这样,产生使放大器45侧的噪声等不必要信号不能反向输入到放大器45内的作用。
若采用上述的携带式电话装置,则具有带外衰减量的温度系数绝对值和使隔离值极大的频率的温度系数绝对值都小的隔离器1,所以能够减小携带式电话装置的性能随使用环境的变化,能够获得稳定的性能。而且,由于隔离器1的带外衰减量大,所以,不会从携带式电话装置的天线上产生噪音。
<实施例>
<第1实验例>
制作了与图1所示的结构相同的3.2mm见方尺寸的第1~第3实施例和第1~第6比较例的隔离器,并研究了隔离值的中心频率的变动量和带外衰减量的变动量。而且,也研究了隔离器内使用的板状磁性体的4πMs的温度系数(α)。
<第1实施例>
板状磁性体5采用了长约1.5mm、宽约2.47mm、厚0.35mm的俯视大致为六角形状的钇铁柘榴石铁氧体(YIG)的结构体。并且,偏移用磁铁采用了由Sm2(CoFeCu)17组成的SmCo类磁铁。SmCo类磁铁的BHmax为191kj/m3,剩余磁化Br为1.05T,顽磁力bHc为636kA/m,25℃~85℃之间的剩余磁化的温度系数为-0.04%/℃。利用这些板状磁性体和磁铁,制造了图1所示的第1实施例的隔离器。板状磁性体的组成如表1所示。而且,与输入侧的中心导体相连接的匹配用电容器采用钛酸钡类电介质材料,其静电电容C1为12.3pF;与输出侧的中心导体相连接的匹配用电容器,其静电电容C2为12.2pF;与终端电阻并联连接的匹配用电容器,其静电电容C3为26.7pF,终端电阻为68Ω。
<第2实施例>
除更改板状磁性体5的组成外,其他均与第1实施例相同地制做了第2实施例的隔离器。板状磁性体的组成如表1所示,
<第3实施例>
除了更改板状磁性体5的组成并采用Fe51Al8Ni14Co24Cu3(附加数字表示质量百分比)的AlNiCo类磁铁以外,均与第1实施例相同地制做了第3实施例的隔离器。板状磁性体的组成如表1所示。
<第1~6比较例>
除了更改板状磁性体5的组成并采用铁氧体磁铁作为偏移用磁铁以外,均与第1实施例相同地制作了第1~6比较例的隔离器。在各比较例中,铁氧体磁铁的BHmax为30kj/m3,剩余磁化Br为0.4T,顽磁力bHc为260kA/m,25℃~85℃之间的剩余磁化的温度系数为-0.18%/℃。板状磁性体的组成如表1所示。
对于第1~3实施例和第1~6比较例的隔离器,研究了隔离器值的中心频率的变动量和带外衰减量的变动量。而且,也研究了隔离器中使用的板状磁性体的4πMs的温度系数(α)。其结果示于表1。
表1所示的隔离值的中心频率的变动量是25℃~85℃之间的中心频率的变化量,带外衰减量的变动量是25℃~85℃之间的带外衰减量的变化量。此外,板状磁性体的温度系数(α(-35))是-35℃~25℃的4πMs的温度系数,温度系数(α(85))是25℃~85℃的4πMs的温度系数。
表1板状磁性体的组成磁铁 板状磁性体的温度特性 隔离中心频率 的变动量(MHz) 带外衰减量的 变动量(dB) α(-35)(%/℃) α(85)(%/℃)第1实施例Y1.75Gd1.25Fe4.853Co0.01Si0.01Al0.01O12SmCo磁铁 +0.07 -0.08 +21.5 -0.8第2实施例Y1.72Gd1.28Fe4.863Co0.01Si0.01O12SmCo磁铁 +0.05 -0.06 +26.0 -1.2第3实施例Y1.65Gd1.35Fe4.863Co0.01Si0.01O12阿尔尼科磁铁 +0.03 -0.07 +19.5 -0.71第1比较例Y2.3Gd0.7Fe4.463Co0.1Sn0.1Al0.32O12铁氧体磁铁 -0.15 -0.22 +19.0 -5.3第2比较例Y2.4Gd0.6Fe4.613Co0.01Si0.25O12铁氧体磁铁 -0.14 -0.19 +11.0 -4.7第3比较例Y2.3Gd0.7Fe4.483In0.1Al0.3O12铁氧体磁铁 -0.16 -0.22 +20.5 -6.0第4比较例Y2.36Gd0.6Ca0.04Fe4.523Sn0.04Al0.32O12铁氧体磁铁 -0.09 -0.23 +23.0 -6.2第5比较例Y1.9Gd1Ca0.1Fe4.583Sn0.25Zr0.75Al0.2O12铁氧体磁铁 -0.09 -0.20 +17.0 -5.1第6比较例Y1.9Gd1Ca0.1Fe4.583Hf0.01Al0.2O12铁氧体磁铁 -0.09 -0.18 +10.0 -4.7
如表1所示,可以看出,第1~3实施例的中心频率的变动量被控制在与第1~6比较例相同的程度。而且,第1~3实施例的带外衰减量的变动量也比第1~6比较例小。这是因为,如表1所示,板状磁性体的磁化的温度系数和SmCo类磁铁或AlNiCo类磁铁的剩余磁化的温度系数是比较接近的值,能够确保两者的匹配。
<第2实验例>
制做了与图1所示的结构相同的第4实施例和第7比较例的隔离器,研究了插入损耗和带外衰减量。
<第4实施例>
板状磁性体5采用了长约1.5mm、宽约1.87mm、厚0.35mm的俯视大致为六角形状的Y1.65Gd1.35Fe4.863Co0.01Si0.01O12组成的钇铁柘榴石铁氧体。并且,偏移用磁铁采用了与第1和第2实施例中使用的磁铁相同的SmCo类磁铁。利用这些板状磁性体和磁铁,制造了图1所示的第4实施例的隔离器。而且,匹配用电容器的电介质采用介电常数为160的钛酸钡类电介质材料,其静电电容C1为5.3pF,静电电容C2为5.9pF,静电电容C3为7.8pF,终端电阻为75Ω。
<第7比较例>
匹配用电容器的电介质采用介电常数为140的锆酸铅(PbZrxOy),除了静电电容C1为4.1pF、静电电容C2为4.6pF、静电电容C3为8.2pF、终端电阻为75Ω以外,均与第3实施例相同地制作了第7比较例的隔离器。
对第4实施例和第7比较例的隔离器测量了1.88GHz(fo)时的插入损耗和3.76GHz(2fo)时的带外衰减量。其结果示于表2。
如表2所示,可以看出,对第4实施例和第7比较例的插入损耗未发现大的差别,但是第4实施例的带外衰减量相对较大(绝对值大)。
表2: C1(pF) C2(pF)中心频率fo时的插入损耗(dB) 带外衰减量 (dB)第4实施例 5.3 5.9-0.49(1.88GHz) -22.24第7比较例 4.1 4.6-0.47(1.88GHz) -14.78