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JPWO2004113250A1 - Ferrite porcelain composition for nonreciprocal circuit element, nonreciprocal circuit element, and wireless device - Google Patents

Ferrite porcelain composition for nonreciprocal circuit element, nonreciprocal circuit element, and wireless device Download PDF

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JPWO2004113250A1
JPWO2004113250A1 JP2005507185A JP2005507185A JPWO2004113250A1 JP WO2004113250 A1 JPWO2004113250 A1 JP WO2004113250A1 JP 2005507185 A JP2005507185 A JP 2005507185A JP 2005507185 A JP2005507185 A JP 2005507185A JP WO2004113250 A1 JPWO2004113250 A1 JP WO2004113250A1
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博 丸澤
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豊 石浦
達也 松永
達也 松永
石川 輝伸
輝伸 石川
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Abstract

本発明は、フェライト磁器組成物の主成分が、一般式(Sr1−xBax)O・n(Fe1−yIny)2O3(0≦x≦1.0、5.00<n≦6.00、0<y≦0.30)、又は一般式(Sr1−xBax)O・n(Fe1−zAlz)2O3(0≦x≦1.0、5.00<n≦6.00、0<z≦0.30)、又は一般式(Sr1−xBax)O・n(Fe1−y−zInyAlz)2O3(0≦x≦1.0、5.00<n≦6.00、0<y≦0.30、0<z≦0.30)で表される。この組成物を使用して得られた非可逆回路素子は、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波・ミリ波帯で使用しても十分な非可逆性を得ることができ、また磁器損失を小さくすることができ、マイクロ波・ミリ波帯で使用される無線装置に適している。In the present invention, the main component of the ferrite porcelain composition is the general formula (Sr1-xBax) O.n (Fe1-yIny) 2O3 (0 ≦ x ≦ 1.0, 5.00 <n ≦ 6.00, 0 < y ≦ 0.30), or the general formula (Sr1-xBax) O.n (Fe1-zAlz) 2O3 (0 ≦ x ≦ 1.0, 5.00 <n ≦ 6.00, 0 <z ≦ 0.30) ), Or general formula (Sr1-xBax) O.n (Fe1-y-zInyAlz) 2O3 (0 ≦ x ≦ 1.0, 5.00 <n ≦ 6.00, 0 <y ≦ 0.30, 0 < z ≦ 0.30). The nonreciprocal circuit device obtained by using this composition can obtain sufficient nonreciprocity even when used in a microwave / millimeter wave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz, and the porcelain loss is reduced. It is suitable for wireless devices used in the microwave and millimeter wave bands.

Description

本発明は非可逆回路素子用フェライト磁器組成物、非可逆回路素子、及び無線装置に関し、特に、周波数が数GHz〜数10GHzのマイクロ波・ミリ波帯(以下、単に、「マイクロ波帯」という)での使用に好適な非可逆回路素子用フェライト磁器組成物、該フェライト磁器組成物を使用して形成されたアイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子、及び該非可逆回路素子を備えた無線装置に関する。  The present invention relates to a ferrite porcelain composition for a nonreciprocal circuit element, a nonreciprocal circuit element, and a radio apparatus, and in particular, a microwave / millimeter wave band (hereinafter, simply referred to as “microwave band”) having a frequency of several GHz to several tens GHz. ) Suitable for use in a nonreciprocal circuit element, a nonreciprocal circuit element such as an isolator or a circulator formed using the ferrite porcelain composition, and a wireless device including the nonreciprocal circuit element .

携帯電話やミリ波レーダ等のマイクロ波帯に使用される非可逆回路素子としては、従来より、永久磁石で直流磁界を印加する非可逆回路素子が知られている。
該非可逆回路素子は、イットリウム鉄ガーネットYFe12(以下、「YIG」という)に代表されるガーネット系フェライトや、MgフェライトやNiCuZnフェライトに代表されるスピネル系フェライトを使用し、希土類磁石やSrフェライト磁石等の永久磁石で直流磁界を印加し、駆動させている。
上記非可逆回路素子は、通常、数100MHz〜数GHzの極超短波・マイクロ波帯ではガーネット系フェライトが使用され、数10GHzのマイクロ波帯ではスピネル系フェライトが使用されている。
すなわち、ガーネット系フェライトは、数100MHz〜数GHzの極超短波又はマイクロ波帯域では低磁界側で大きな磁気損失のピークがあるため、低磁気損失の非可逆回路素子を得ることができず、このため、強磁性共鳴ピークよりも高磁界側で駆動させている。
一方、スピネル系フェライトは、数10GHzのマイクロ波帯で使用され、強磁性共鳴ピークよりも低磁界側で駆動させるのが一般的である。すなわち、数10GHzのマイクロ波帯では、強磁性共鳴ピークと低磁界損失ピークとが十分に離れているため、低磁界で駆動させても十分に低い磁気損失を有する非可逆回路素子を得ることができ、また永久磁石ではスピネル系フェライト(飽和磁化約0.4T)を十分に飽和させるのが困難であることから、強磁性共鳴ピークよりも低磁界側で駆動させている。そして、磁場が発生すると、高周波磁界は直流磁界の方向に向かって右回りに旋回する正円偏波と左回りに旋回する負円偏波とが生じるが、該フェライトの複素透磁率μは正円偏波と負円偏波とで異なり、このような性質を利用して非可逆回路素子を実現している。
すなわち、フェライトの複素透磁率μは、数式(1)で表され、実数部μ′は磁化の応答、虚数部μ″は磁気損失を示している。
μ=μ′−jμ″…(1)
複素透磁率μの実数部μ′は磁化の応答を示すことから、正円偏波透磁率μの実数部μ′と負円偏波透磁率μの実数部μ′との透磁率差Δμ(=μ′−μ′)の絶対値(以下、「絶対透磁率差|Δμ|」という)は非可逆性を示し、したがって、フェライトの特性は絶対透磁率差|Δμ|及び正円偏波透磁率μの虚数部μ″で評価することができる。
ところで、数GHzのマイクロ波帯域で使用される携帯電話では、機器の更なる低背化、小型化、低コスト化が要請されており、これに伴い非可逆回路素子の低背化、小型化、低コスト化が要求されてきている。
しかしながら、ガーネット系フェライトでは、直流磁界を印加するための永久磁石が必要となるため、非可逆回路素子の低背化、小型化、低コスト化には限界がある。
また、数10GHzのマイクロ波帯域では、非可逆回路素子を搭載した小型の無線LANやミリ波レーダ等の無線装置が期待されるが、非可逆回路素子にスピネル系フェライトを使用した場合は、ガーネット系フェライトの場合と同様、永久磁石が必要となるため、非可逆回路素子の低背化、小型化、低コスト化には限界がある。
一方、一軸的な磁気異方性を有するBaフェライト(BaO・6Fe)やSrフェライト(SrO・6Fe)等の六方晶系のマグネトプランバイト型フェライトを使用した自己バイアス動作形の非可逆回路素子も従来から知られている。
該自己バイアス動作形の非可逆回路素子では、例えば、Baフェライトは、1.40×10A/mの異方性磁界Haを有し、また、Srフェライトは、1.54×10A/mの異方性磁界Haを有していることから、永久磁石を要することなく前記異方性磁界Haを駆動させて磁場を発生させている。
このようにマグネトプランバイト型フェライトを使用した自己バイアス動作形非可逆回路素子は、ガーネット系フェライトやスピネル系フェライトのような磁場印加用の永久磁石が不要であるため、非可逆回路素子の低背化・小型化や低コスト化の観点から有望視されている。
そして、このような永久磁石を必要としない自己バイアス動作形の非可逆回路素子として、アイソレータ(非可逆回路素子)を半導体チップと共にマイクロ波集積回路又はマイクロ波回路モジュール内に表面実装形式で実装した技術が提案されている(特開平11−17408号公報)。
しかしながら、従来の自己バイアス動作形の非可逆回路素子では、10GHz以下のマイクロ波帯では十分な非可逆性を得ることができず、また30〜60GHzのマイクロ波帯では磁気損失が大きいため、これらのマイクロ波帯での使用には適さないという問題点があった。
図1はマグネトプランバイト型フェライトの一例としてのSrフェライトの正負円偏波透磁率μ±の各透磁率成分μ′、μ″、μ′、μ″の周波数特性を示している。横軸は周波数(GHz)、縦軸は正負円偏波透磁率μ±の透磁率成分μ′、μ″、μ′、μ″である。
また、図2はSrフェライトを自己バイアス動作形非可逆回路素子に使用した場合の透磁率差Δμを示している。横軸は周波数(GHz)、縦軸は透磁率差Δμである。
この図1及び図2から明らかなように、10〜30GHzのマイクロ波帯域では強磁性共鳴ピークより高磁界側で駆動させることが可能であり、60〜200GHzのマイクロ波帯域では強磁性共鳴ピークより低磁界側で駆動させることが可能である。
しかしながら、図1に示すように、30〜60GHzのマイクロ波帯域では、正円偏波透磁率の虚数部μ″が、その閾値とされる0.05から大幅に増大して磁気損失が大きくなり、低損失な非可逆回路素子が得られなくなる。
一方、図2に示すように、10GHz以下のマイクロ波帯域では、透磁率差Δμが0.1未満と小さく、所望の非可逆性を得ることができなくなる。
すなわち、従来の自己バイアス動作形非可逆回路素子では、10GHz以下のマイクロ波帯では所望の非可逆性を得ることができなくなり、一方30〜60GHzのマイクロ波帯では磁気損失が大きくなるという問題点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであって、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯で使用しても十分な非可逆性を得ることが可能であり、また磁気損失を小さくすることが可能な非可逆回路素子用フェライト磁器組成物、該フェライト磁器組成物を使用して製造された自己バイアス形の非可逆回路素子、及び無線装置を提供することを目的とする。
As a nonreciprocal circuit element used in a microwave band such as a cellular phone or a millimeter wave radar, a nonreciprocal circuit element that applies a DC magnetic field with a permanent magnet is conventionally known.
The nonreciprocal circuit element uses a garnet ferrite typified by yttrium iron garnet Y 3 Fe 5 O 12 (hereinafter referred to as “YIG”), a spinel ferrite typified by Mg ferrite or NiCuZn ferrite, and a rare earth magnet. A DC magnetic field is applied and driven by a permanent magnet such as an Sr ferrite magnet.
In the nonreciprocal circuit element, garnet ferrite is usually used in the ultrahigh frequency / microwave band of several hundreds of MHz to several GHz, and spinel ferrite is used in the microwave band of several tens of GHz.
In other words, garnet-based ferrite has a large magnetic loss peak on the low magnetic field side in the ultra-high frequency or microwave band of several hundreds of MHz to several GHz, so that a non-reciprocal circuit element with low magnetic loss cannot be obtained. The magnetic field is driven on the higher magnetic field side than the ferromagnetic resonance peak.
On the other hand, spinel ferrite is used in the microwave band of several tens of GHz and is generally driven on the lower magnetic field side than the ferromagnetic resonance peak. That is, in the microwave band of several tens of GHz, the ferromagnetic resonance peak and the low magnetic field loss peak are sufficiently separated from each other, so that a nonreciprocal circuit element having sufficiently low magnetic loss can be obtained even when driven with a low magnetic field. In addition, since it is difficult to sufficiently saturate the spinel ferrite (saturation magnetization of about 0.4 T) with a permanent magnet, the permanent magnet is driven on the lower magnetic field side than the ferromagnetic resonance peak. When a magnetic field is generated, a high-frequency magnetic field generates a circularly polarized wave that rotates clockwise in the direction of the DC magnetic field and a negatively circularly polarized wave that rotates counterclockwise, but the complex permeability μ of the ferrite is positive. Unlike circularly polarized waves and negatively circularly polarized waves, non-reciprocal circuit elements are realized by utilizing such properties.
That is, the complex magnetic permeability μ of the ferrite is expressed by Equation (1), where the real part μ ′ indicates the magnetization response and the imaginary part μ ″ indicates the magnetic loss.
μ = μ′−jμ ″ (1)
'From that shows the response of the magnetization, the real part of the positive circularly polarized magnetic permeability mu + mu +' the real part of the complex permeability mu mu negative circularly polarized magnetic permeability mu - real part of the mu - 'and permeable The absolute value of the magnetic permeability difference Δμ (= μ + '−μ ′) (hereinafter referred to as “absolute magnetic permeability difference | Δμ |”) indicates irreversibility, and therefore the characteristics of ferrite are the absolute magnetic permeability difference | Δμ | And the imaginary part μ + ″ of the circularly polarized magnetic permeability μ + can be evaluated.
By the way, cellular phones used in the microwave band of several GHz are required to further reduce the height, size, and cost of devices, and accordingly, reduce the height and size of nonreciprocal circuit elements. Therefore, cost reduction has been demanded.
However, since garnet ferrite requires a permanent magnet for applying a DC magnetic field, there is a limit to reducing the height, size and cost of nonreciprocal circuit elements.
In the microwave band of several tens of GHz, a wireless device such as a small wireless LAN or a millimeter wave radar equipped with a nonreciprocal circuit element is expected, but if spinel ferrite is used for the nonreciprocal circuit element, As in the case of ferrite, a permanent magnet is required, so there is a limit to reducing the height, size, and cost of nonreciprocal circuit elements.
On the other hand, the self-bias operation type using Ba ferrite (BaO · 6Fe 2 O 3) and Sr ferrite (SrO · 6Fe 2 O 3) hexagonal magnetoplumbite ferrite of the like having a uniaxial magnetic anisotropy Such non-reciprocal circuit devices have also been known.
In the self-biased nonreciprocal circuit device, for example, Ba ferrite has an anisotropic magnetic field Ha of 1.40 × 10 6 A / m, and Sr ferrite has 1.54 × 10 6 A. Since the magnetic field has an anisotropic magnetic field Ha of / m, the magnetic field is generated by driving the anisotropic magnetic field Ha without requiring a permanent magnet.
As described above, the self-biased nonreciprocal circuit element using the magnetoplumbite type ferrite does not require a permanent magnet for applying a magnetic field such as garnet ferrite or spinel ferrite, and thus has a low profile of the nonreciprocal circuit element. Promising from the viewpoint of downsizing, miniaturization and cost reduction.
Then, as such a self-biased nonreciprocal circuit element that does not require a permanent magnet, an isolator (nonreciprocal circuit element) is mounted together with a semiconductor chip in a microwave integrated circuit or a microwave circuit module in a surface mount form. A technique has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 11-17408).
However, conventional non-reciprocal circuit elements of the self-bias operation type cannot obtain sufficient irreversibility in the microwave band of 10 GHz or less, and magnetic loss is large in the microwave band of 30 to 60 GHz. There is a problem that it is not suitable for use in the microwave band.
FIG. 1 shows frequency characteristics of magnetic permeability components μ + ′, μ + ″, μ ′, and μ ″ of positive and negative circularly polarized magnetic permeability μ ± of Sr ferrite as an example of a magnetoplumbite type ferrite. . The horizontal axis represents frequency (GHz), and the vertical axis represents permeability components μ + ′, μ + ″, μ ′, and μ ″ of positive and negative circularly polarized magnetic permeability μ ± .
FIG. 2 shows the permeability difference Δμ when Sr ferrite is used in a self-biased nonreciprocal circuit device. The horizontal axis is frequency (GHz), and the vertical axis is permeability difference Δμ.
As apparent from FIGS. 1 and 2, the microwave band of 10 to 30 GHz can be driven on the higher magnetic field side than the ferromagnetic resonance peak, and the microwave band of 60 to 200 GHz can be driven from the ferromagnetic resonance peak. It can be driven on the low magnetic field side.
However, as shown in FIG. 1, in the microwave band of 30-60 GHz, the imaginary part μ + ″ of the circularly polarized magnetic permeability increases significantly from the threshold value of 0.05, resulting in a large magnetic loss. Thus, a low-loss nonreciprocal circuit device cannot be obtained.
On the other hand, as shown in FIG. 2, in the microwave band of 10 GHz or less, the permeability difference Δμ is as small as less than 0.1, and desired irreversibility cannot be obtained.
That is, the conventional self-biased irreversible circuit element cannot obtain a desired irreversibility in the microwave band of 10 GHz or less, while the magnetic loss increases in the microwave band of 30 to 60 GHz. was there.
The present invention has been made in view of such problems. Even when used in a microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz, sufficient irreversibility can be obtained, and magnetic loss can be reduced. It is an object of the present invention to provide a ferrite porcelain composition for non-reciprocal circuit elements that can be performed, a self-biased non-reciprocal circuit element manufactured using the ferrite porcelain composition, and a wireless device.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究したところ、マグネトプランバイト型六方晶フェライトに含有されるFe3+の一部をIn3+で置換することにより、異方性磁界Haを低下方向に制御することができ、これにより10GHz以下のマイクロ波帯でのフェライト磁器組成物の非可逆性を向上させることができ、さらには強磁性共鳴ピークの周波数を低周波側にシフトさせることができ、これにより30〜60GHzのマイクロ波帯での磁気損失を抑制することができるという知見を得た。
すなわち、本発明に係る非可逆回路素子用フェライト磁器組成物(以下、単に「フェライト磁器組成物」という)は、一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y− In}(0≦x≦1.00、5.00≦n<6.00、0<y≦0.30)で表される主成分を含有していることを特徴としている。
上記フェライト磁器組成物によれば、一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−yIn}(0≦x≦1.00、5.00≦n<6.00、0<y≦0.30)で表される主成分を含有しているので、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯でも所望の非可逆性を得ることができ、磁気損失の小さなフェライト磁器組成物を得ることが可能となる。
また、従来より、30〜60GHzのマイクロ波帯では、非可逆性は良好であるが(図1、図2参照)、磁気損失が大きいという欠点があった。
そこで、本発明者らが鋭意研究を行ったところ、上述したFe3+の一部をAl3+で置換することにより、異方性磁界Haを増加方向に制御することができ、これにより強磁性共鳴ピークの周波数を高周波側にシフトさせることができ、その結果、30〜60GHzのマイクロ波帯でも非可逆性を損なうことなく磁気損失を抑制することができるという知見を得た。
すなわち、本発明に係るフェライト磁器組成物は、一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−zAl}(0≦x≦1.00、5.00≦n<6.00、0<z≦0.30)で表される主成分を含有していることを特徴としている。
上記フェライト磁器組成物によれば、一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−zAl}(0≦x≦1.00、5.00≦n<6.00、0<z≦0.30)で表される主成分を含有しているので、30〜60GHzのマイクロ波帯でも磁気損失を低減することができ、斯かる周波数帯でも非可逆性が良好で低磁気損失のフェライト磁器組成物を得ることができる。
また、本発明者らの更なる鋭意研究の結果、Fe3+の一部をIn3+及びAl で置換することにより、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯で所望の非可逆性と低磁気損失を有するように調整されたフェライト磁器組成物を得ることができるという知見を得た。
すなわち、本発明に係るフェライト磁器組成物は、一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y−zInAl}(0≦x≦1.00、5.00≦n<6.00、0<y≦0.30、0<z≦0.30)で表される主成分を含有していることを特徴としている。
上記フェライト磁器組成物によれば、一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y− InAl}(0≦x≦1.00、5.00≦n<6.00、0<y≦0.30、0<z≦0.30)で表される主成分を含有しているので、上記効果に加えて、異方性磁界Haの変動を抑制しつつ飽和磁化Msを変動させることができ、これにより強磁性共鳴ピークや透磁率差を制御することができ、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯でも所望の非可逆性と低磁気損失を有するフェライト磁器組成物を容易に得ることが可能となる。
ところで、非可逆回路素子では、永久磁石とフェライト磁器組成物との距離が短いほど、永久磁石に発生する渦電流損の影響を受けて伝送特性の悪化を招く。そしてこの渦電流は永久磁石の比抵抗率ρが小さいほど発生し易い。しかも、自己バイアス形の非可逆回路素子では、フェライト磁器組成物自身が磁界を発生するため、渦電流損の影響が非常に大きい。したがって、自己バイアス形の非可逆回路素子で伝送特性の悪化を回避するためには渦電流損を低くする必要があり、そのためにはフェライト磁器組成物の比抵抗率ρを大きくする必要がある。
そして、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、Ca成分及びCo成分のうちの少なくとも一方を、前記主成分1モルに対し、総計で0.001〜0.8モル添加することにより、また、前記フェライト磁器組成物中のMn成分及びZr成分の総含有量が、酸化物換算で1.5重量%以下の範囲で添加することにより、比抵抗率ρを増大させることができるということが知見を得た。
すなわち、本発明のフェライト磁器組成物は、副成分としてCa成分及びCo成分のうちの少なくとも一方を含み、Ca成分及びCo成分の含有量が、前記前記主成分1モルに対し、総計で0.001〜0.8モル含有されていることを特徴とし、また、副成分としてMn成分及びZr成分のうちの少なくとも一方を含み、前記Mn成分及びZr成分の含有量が、酸化物換算で、総計で1.50重量%以下(0重量%を含まず)であることを特徴としている。
上記フェライト磁器組成物によれば、前記主成分1モルに対し、副成分としてのCa成分及びCo成分のうちの少なくとも1種を0.001〜0.8モル含有し、また、Mn成分及びZr成分のうちの少なくとも1種を、酸化物換算で、総計で1.50重量%以下(0重量%を含まず)の範囲で含有しているので、比抵抗率ρの大きなフェライト磁器組成物を得ることができ、これにより非可逆回路素子の永久磁石に発生する渦電流損の影響を小さくすることが可能となり、良好な伝送特性を有する自己バイアス形の非可逆回路素子を得ることができる。
本発明に係る非可逆回路素子は、前記フェライト磁器組成物で形成されたフェライト部材を備えていることを特徴としている。
上記非可逆回路素子によれば、数GHz〜数10GHzのマイクロ波帯でも所望の非可逆性を有し、磁気損失の小さく、かつ誘電損失tanδが低く、比抵抗率ρの大きな非可逆回路素子を得ることが可能となる。しかも、上記フェライト磁器組成物は、異方性磁界Haを使用して駆動させることができるので、永久磁石を必要とせず、小型化・低背化や低コスト化が可能となる。
本発明に係る無線装置は、上記非可逆回路素子を備えていることを特徴としている。
上記無線装置によれば、上述した非可逆回路素子を備えているので、数GHz〜数10GHzのマイクロ波帯で磁気損失が小さく、所望の非可逆性を有し、かつ誘電損失tanδが低く、比抵抗率ρの大きな自己バイアス形の非可逆回路素子を具備した小型化・低背化や低コスト化がなされた携帯電話、ミリ波レーダ等の無線装置を得ることが可能となる。
The inventors of the present invention have made extensive studies in order to achieve the above object. As a result, a portion of Fe 3+ contained in the magnetoplumbite type hexagonal ferrite is replaced with In 3+ to reduce the anisotropic magnetic field Ha. Can be controlled in the direction, thereby improving the irreversibility of the ferrite porcelain composition in the microwave band of 10 GHz or less, and further shifting the frequency of the ferromagnetic resonance peak to the low frequency side. It was possible to obtain the knowledge that magnetic loss in the microwave band of 30 to 60 GHz can be suppressed.
That is, the ferrite porcelain composition for non-reciprocal circuit elements according to the present invention (hereinafter simply referred to as “ferrite porcelain composition”) has the general formula {(Sr 1-x Ba x ) O · n (Fe 1- yz). In y ) 2 O 3 } (0 ≦ x ≦ 1.00, 5.00 ≦ n <6.00, 0 <y ≦ 0.30). .
According to the ferrite porcelain composition, the general formula {(Sr 1−x Ba x ) O · n (Fe 1−y In y ) 2 O 3 } (0 ≦ x ≦ 1.00, 5.00 ≦ n < 6.00, 0 <y ≦ 0.30), the desired irreversibility can be obtained even in the microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz, and the magnetic loss can be reduced. A small ferrite porcelain composition can be obtained.
Conventionally, in the microwave band of 30 to 60 GHz, the irreversibility is good (see FIGS. 1 and 2), but there is a disadvantage that the magnetic loss is large.
Therefore, the present inventors have conducted intensive research. As a result, the anisotropic magnetic field Ha can be controlled in the increasing direction by substituting a part of the above-described Fe 3+ with Al 3+. It was found that the peak frequency can be shifted to the high frequency side, and as a result, magnetic loss can be suppressed without impairing irreversibility even in the microwave band of 30 to 60 GHz.
That is, the ferrite ceramic composition according to the present invention, the general formula {(Sr 1-x Ba x ) O · n (Fe 1-z Al z) 2 O 3} (0 ≦ x ≦ 1.00,5.00 ≦ n <6.00, 0 <z ≦ 0.30).
According to the ferrite porcelain composition, the general formula {(Sr 1−x Ba x ) O · n (Fe 1−z Al z ) 2 O 3 } (0 ≦ x ≦ 1.00, 5.00 ≦ n < 6.00, 0 <z ≦ 0.30), the magnetic loss can be reduced even in the microwave band of 30 to 60 GHz, and irreversible even in such a frequency band. And a ferrite porcelain composition having a low magnetic loss can be obtained.
Further, as a result of further diligent research by the present inventors, by replacing a part of Fe 3+ with In 3+ and Al 3 + , a desired irreversibility and low in a microwave band of 10 GHz or less and 30 to 60 GHz. It was found that a ferrite porcelain composition adjusted to have magnetic loss can be obtained.
That is, the ferrite ceramic composition according to the present invention, the general formula {(Sr 1-x Ba x ) O · n (Fe 1-y-z In y Al z) 2 O 3} (0 ≦ x ≦ 1.00 , 5.00 ≦ n <6.00, 0 <y ≦ 0.30, 0 <z ≦ 0.30).
According to the ferrite porcelain composition, the general formula {(Sr 1−x Ba x ) O · n (Fe 1− yz −In y Al z ) 2 O 3 } (0 ≦ x ≦ 1.00, 5. 00 ≦ n <6.00, 0 <y ≦ 0.30, 0 <z ≦ 0.30), in addition to the above effects, variation of the anisotropic magnetic field Ha The saturation magnetization Ms can be changed while suppressing the magnetic field, thereby controlling the ferromagnetic resonance peak and the permeability difference, and the desired irreversibility and low magnetism even in the microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz. It becomes possible to easily obtain a ferrite porcelain composition having a loss.
By the way, in the nonreciprocal circuit element, the shorter the distance between the permanent magnet and the ferrite porcelain composition, the more the transmission characteristics deteriorate due to the influence of eddy current loss generated in the permanent magnet. And this eddy current is easy to generate | occur | produce, so that the specific resistivity (rho) of a permanent magnet is small. In addition, in the self-biased nonreciprocal circuit element, the ferrite porcelain composition itself generates a magnetic field, and thus the influence of eddy current loss is very large. Therefore, in order to avoid deterioration of transmission characteristics in a self-biased non-reciprocal circuit element, it is necessary to reduce eddy current loss, and to that end, it is necessary to increase the specific resistivity ρ of the ferrite porcelain composition.
And as a result of the present inventors' extensive research, at least one of the Ca component and the Co component is added in a total amount of 0.001 to 0.8 mol with respect to 1 mol of the main component, The specific content ρ can be increased by adding the total content of the Mn component and the Zr component in the ferrite porcelain composition in the range of 1.5% by weight or less in terms of oxide. Obtained knowledge.
That is, the ferrite porcelain composition of the present invention includes at least one of a Ca component and a Co component as a subcomponent, and the content of the Ca component and the Co component is 0. 0 in total with respect to 1 mole of the main component. 001-0.8 mol is contained, and at least one of the Mn component and the Zr component is contained as a subcomponent, and the content of the Mn component and the Zr component is the total in terms of oxides. 1.50% by weight or less (excluding 0% by weight).
According to the above ferrite porcelain composition, 0.001 to 0.8 mol of at least one of Ca component and Co component as subcomponents is contained with respect to 1 mol of the main component, and the Mn component and Zr. Since at least one of the components is contained in the range of 1.50% by weight or less (not including 0% by weight) in terms of oxide, a ferrite porcelain composition having a large specific resistivity ρ Thus, the influence of eddy current loss generated in the permanent magnet of the nonreciprocal circuit element can be reduced, and a self-biased nonreciprocal circuit element having good transmission characteristics can be obtained.
The nonreciprocal circuit device according to the present invention includes a ferrite member formed of the ferrite porcelain composition.
According to the nonreciprocal circuit element, the nonreciprocal circuit element has desired nonreciprocity even in a microwave band of several GHz to several tens GHz, low magnetic loss, low dielectric loss tan δ, and high specific resistance ρ. Can be obtained. In addition, since the ferrite porcelain composition can be driven using the anisotropic magnetic field Ha, a permanent magnet is not required, and it is possible to reduce the size, height, and cost.
A wireless device according to the present invention includes the nonreciprocal circuit element.
According to the wireless device, since the non-reciprocal circuit element described above is provided, the magnetic loss is small in the microwave band of several GHz to several tens GHz, the desired non-reciprocity is provided, and the dielectric loss tan δ is low. It is possible to obtain a wireless device such as a mobile phone, a millimeter wave radar, and the like that is provided with a self-biased nonreciprocal circuit element having a large specific resistivity ρ and is reduced in size, height, and cost.

図1は、従来のSrフェライトの複素透磁率の各透磁率成分の周波数特性を示す図である。図2は、従来のSrフェライトの透磁率差Δμの周波数特性を示す図である。図3は、本発明に係るフェライト磁器組成物の透磁率差Δμの周波数特性を模式的に示した図である。図4は、本発明に係るフェライト磁器組成物の磁気共鳴半値幅を示す図である。図5は、本発明に係る非可逆回路素子の第1の実施の形態を示す斜視図である。図6は、本発明に係る非可逆回路素子の第2の実施の形態を示す正面図(a)及び要部平面図(A−A矢視図)である。図7は、本発明に係る非可逆回路素子の第3の実施の形態を示す斜視図である。図8は、本発明に係る非可逆回路素子の第4の実施の形態を示す斜視図である。図9は、本発明に係る非可逆回路素子の第5の実施の形態を示す斜視図である。図10は、本発明に係る非可逆回路素子の第6の実施の形態を示す斜視図である。図11は、本発明に係る非可逆回路素子の第7の実施の形態を示す平面図である。図12は、本発明に係る非可逆回路素子の第8の実施の形態を示す斜視図である。図13は、本発明に係る非可逆回路素子の第9の実施の形態を示す斜視図である。図14は、本発明に係る無線装置の一実施の形態を示すシステム構成図である。  FIG. 1 is a diagram showing frequency characteristics of each permeability component of the complex permeability of a conventional Sr ferrite. FIG. 2 is a diagram showing the frequency characteristics of the permeability difference Δμ of the conventional Sr ferrite. FIG. 3 is a diagram schematically showing frequency characteristics of the permeability difference Δμ of the ferrite porcelain composition according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the magnetic resonance half width of the ferrite porcelain composition according to the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing a first embodiment of a non-reciprocal circuit device according to the present invention. FIG. 6: is the front view (a) which shows 2nd Embodiment of the nonreciprocal circuit device based on this invention, and a principal part top view (AA arrow directional view). FIG. 7 is a perspective view showing a third embodiment of a non-reciprocal circuit device according to the present invention. FIG. 8 is a perspective view showing a fourth embodiment of a non-reciprocal circuit device according to the present invention. FIG. 9 is a perspective view showing a fifth embodiment of a non-reciprocal circuit device according to the present invention. FIG. 10 is a perspective view showing a sixth embodiment of a non-reciprocal circuit device according to the present invention. FIG. 11 is a plan view showing a seventh embodiment of a non-reciprocal circuit device according to the present invention. FIG. 12 is a perspective view showing an eighth embodiment of a non-reciprocal circuit device according to the present invention. FIG. 13 is a perspective view showing a ninth embodiment of a non-reciprocal circuit device according to the present invention. FIG. 14 is a system configuration diagram showing an embodiment of a radio apparatus according to the present invention.

次に、本発明の実施の形態を詳説する。
本発明の第1の実施の形態に係るフェライト磁器組成物は、下記一般式〔A〕で表される。
(Sr1−xBa)O・n(Fe1−yIn…〔A〕
ただし、xは0≦x≦1.0、nは5.00≦n<6.00、yは0<y≦0.30である。
すなわち、第1の実施の形態のフェライト磁器組成物は、一般式(Sr1−xBa)O・nFe(但し、0≦x≦1.0)で表されるマグネトプラバント型フェライトにおいて、Fe3+の一部をIn3+で置換している。
このようにFe3+の一部をIn3+で置換したのは以下の理由による。
マグネトプランバイト型フェライトでは、異方性磁界Haを駆動させることにより磁場を発生させているが、本発明者らの実験結果により、Fe3+の一部をIn3+で置換することにより、異方性磁界Haを低下方向に制御することができることが分かった。例えば、マグネトプランバイト型であるBaフェライトのFe成分をIn成分で置換すると、その異方性磁界HaはBaフェライト自身の異方性磁界(1.40×10(A/m))よりも減少する。そして、この際、飽和磁化Msも低下方向に変動する。
一方、内部磁界Hinは、数式(2)で表され、強磁性共鳴ピークの周波数ω(=2πfr)は、数式(3)で表される。
Hin=Ha−N×Ms …(2)
ω=γ×Hin …(3)
ここで、Nは反磁界係数、Msは飽和磁化(T)、γはジャイロ定数(=2.21×10m/A・s)である。
したがって、数式(2)により異方性磁界Ha及び飽和磁化Msの変動により内部磁界Hinも適宜変動するため、数式(3)により強磁性共鳴ピークの周波数ωも変動する。
このように異方性磁界Haが低下することにより、強磁性共鳴ピークの周波数ωが変動し、その結果、図3に示すように、正円偏波と負円偏波の実数部の透磁率差Δμの周波数特性が、仮想線で示す特性から、矢印Xで示すように、実線で示す特性に変移させることが可能となり、10GHz以下のマイクロ波帯で使用しても十分な非可逆性を有するフェライト磁器組成物を得ることが可能となる。
また、磁気損失を示す虚数部μ″は、図4に示すように内部磁界Hin(=ω/γ)に対し、ローレンツ形の分布曲線になることが知られており、内部磁界Hinを変化させることによって磁気共鳴ピークの半値幅ΔHを小さくできると同時に、強磁性共鳴ピークの周波数ωを低周波側にシフトさせることができる。そしてその結果、虚数部μ″を低下させることができ、30〜60GHzでの磁気損失を抑制することが可能となる。
尚、本発明者らは、Fe3+の一部をSn4+で置換することによっても同様の作用効果を得ることが可能であることを確認しているが、Fe3+の一部をSn4+で置換した場合は電荷バランスが崩れるため、Zn2+やCu2+等の2価の金属元素で電荷補正する必要があるのに対し、Inイオンは3価であるため、Fe3+をIn3+で置換しても電荷バランスは崩れず、したがって2価の金属元素で電荷補正する必要はない。
尚、上記一般式〔A〕で、yを0<y≦0.30としたのは、yが0.30を超えると、Inの含有量が過剰となる一方で、Feの含有量が過少となって磁気異方性を示さなくなり、非磁性体となって使用することができなくなるからである。
また、上記一般式〔A〕で、nを5.00≦n<6.00としたのは、nがこの範囲外になると磁気異方性を示さなくなり、また異相が析出したり、焼結しにくくなり、更には十分な飽和磁化Msが得られなり、また比抵抗率ρも小さくなるからである。
そして、上記フェライト磁器組成物は以下のようにして製造される。
すなわち、最終生成物であるフェライト磁器組成物の成分組成が所定モル比となるように、フェライト素原料としてのバリウム化合物、ストロンチウム化合物、鉄化合物、及びインジウム化合物を適宜秤量して調合し、ボールミルで湿式混合した後、大気中で仮焼し、その後湿式粉砕して仮焼粉末を作製する。次いで、この仮焼粉末をバインダ樹脂と混練させてスラリー化し、磁場中で脱水成形した後、大気中で焼成し、これにより、上記一般式〔A〕で表されるフェライト磁器組成物が製造される。
このように第1の実施の形態のフェライト磁器組成物は、マグネトプランバイト型フェライトのFe3+の一部をIn3+で置換しているので、10GHzや30〜60GHzのマイクロ波帯域において、所望の非可逆性を有し、磁気損失が小さく、非可逆回路素子に好適なフェライト磁器組成物を得ることができる。
次に、本発明の第2の実施の形態に係るフェライト磁器組成物を詳説する。
第2の実施の形態に係るフェライト磁器組成物は、下記一般式〔B〕で表される。
(Sr1−xBa)O・n(Fe1−zAl…〔B〕
ただし、xは0≦x≦1.0、nは5.00≦n<6.00、zは0<z≦0.30である。
すなわち、第2の実施の形態のフェライト磁器組成物は、一般式(Sr1−xBa)O・nFe(但し、0≦x≦1.0)で表されるマグネトプラバント型フェライトにおいて、Fe3+の一部をAl3+で置換している。
このようにFe3+の一部をAl3+で置換したのは以下の理由による。
上述したようにマグネトプランバイト型フェライトでは、異方性磁界Haを駆動させることにより磁場を発生させているが、本発明者らの実験結果により、Fe3+の一部をAl3+で置換することにより、強磁性共鳴ピークの周波数ωを高周波側にシフトさせることができることが分った。すなわち、本第2の実施の形態においても、Fe3+の一部をAl3+に置換することにより、上記第1の実施の形態と同様、磁気共鳴ピークの半値幅ΔHを小さくすることができると共に、強磁性共鳴ピークの周波数ωを高周波側にシフトさせることができる。そしてその結果、30〜60GHzのマイクロ波帯での虚数部μ″を低下させることができ、磁気損失を抑制することが可能となる。
すなわち、BrフェライトやSrフェライトのような従来のマグネトプランバイト型フェライトでは、30〜60GHzのマイクロ波帯では非可逆性は満足し得るものの、磁気損失が大きいという欠点があったが、本第2の実施の形態では、Fe3+の一部をAl3+に置換することにより、30〜60GHzのマイクロ波帯においても磁気損失の抑制が可能であり、非可逆性と低磁気損失とを両立させることのできるフェライト磁器組成物を得ることが可能となる。
尚、上記一般式〔B〕で、zを0<z≦0.30としたのは、Zが0.30を超えると、Alの含有量が過剰となる一方で、Feの含有量が過少となって磁気異方性を示さなくなり、非磁性体となって使用することができなくなるからである。
そして、第2の実施の形態のフェライト磁器組成物も、フェライト素原料についてインジウム化合物に代えてアルミニウム化合物を使用し、第1の実施の形態と略同様の方法・手順で上記一般式〔B〕で表されるフェライト磁器組成物を容易に製造することができる。
次に、本発明の第3の実施の形態に係るフェライト磁器組成物について詳説する。
第3の実施の形態に係るフェライト磁器組成物は、下記一般式〔C〕で表される。
(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y−zInAl…〔C〕
ただし、xは0≦x≦1.0、nは5.00≦n<6.00である。また、y及びzはそれぞれ0<y≦0.30、0<z≦0.30である。
すなわち、本第3の実施の形態では、Fe3+の一部をIn3+及びAl3+の双方で置換している。
このようにFe3+の一部をIn3+及びAl3+の双方で置換することとしたのは以下の理由による。
Fe3+の一部をIn3+で置換することにより、上述したように異方性磁界Haを制御することができるが、これに加えてFe3+の一部をAl3+で置換することにより、制御された異方性磁界Haの変動を抑制しつつ、飽和磁化Msを変動させることが可能となり、これにより飽和磁化Msに依存する強磁性共鳴ピークの周波数ω(上記数式(2)、(3)参照)や透磁率差Δμを微調整することが容易となり、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯において、所望の非可逆性及び低磁気損失のフェライト磁器組成物を得ることが容易となる。
また、上記一般式〔C〕で、y及びzをそれぞれ0<y≦0.30、0<z≦0.30としたのは、y及びzが共に0.30を超えると、In及びAlの含有量が過剰となる一方で、Feの含有量が過少となって磁気異方性を示さなくなり、非磁性体となって使用することができなくなるからである。
そして、第3の実施の形態のフェライト磁器組成物も、フェライト素原料としてバリウム化合物、ストロンチウム化合物、鉄化合物、インジウム化合物、及びアルミニウム化合物を使用し、第1の実施の形態と略同様の方法・手順で上記一般式〔C〕で表されるフェライト磁器組成物を容易に製造することができる。
このように本第3の実施の形態では、マグネトプランバイト型フェライトのFe3+の一部をIn3+及びAl3+で置換しているので、10GHzや30〜60GHzのマイクロ波帯域において、所望の非可逆性を有し、磁気損失が小さく、非可逆回路素子に好適なフェライト磁器組成物を得ることができる。
尚、上述した製造過程において、Mn、Cl、Ni、Zn、Mg、S、Ca、Cr、Bi等の不純物が0.4重量%未満で混入することがあり、また、湿式混合時にZrやSi等の不純物が0.8重量%未満で混入することがあるが、本発明の特性に影響を与えるものではない。
また、本発明のフェライト磁器組成物は、上記実施の形態に限定に限定されることはなく、Ca成分及びCo成分のうちの少なくとも一方が、一般式〔A〕〜〔C〕で表される主成分1モルに対し、総計で0.001〜0.8モル含有するようにするのも好ましい。
この場合、フェライト磁器組成物は、下記一般式〔D〕〜〔F〕で表される。
(Sr1−xBa)O・n(Fe1−yIn+αCa+βCo…〔D〕
(Sr1−xBa)O・n(Fe1−zAl+αCa+βCo…〔E〕
(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y−zInAl+αCa+βCo…〔F〕
ここで、α、βは一般式〔D〕〜〔F〕で表される主成分1モルに対し、添加されるCa成分、及びCo成分のモル数であり、下記数式〔G〕を充足している。
0.001≦α+β≦0.8 …〔G〕
非可逆回路素子では、永久磁石とフェライト磁器組成物との距離が短いほど、永久磁石に発生する渦電流損の影響を受けて伝送特性の悪化を招く。そしてこの渦電流は永久磁石の比抵抗率ρが小さいほど発生し易い。しかも、自己バイアス形の非可逆回路素子では、フェライト磁器組成物自身が磁界を発生するため、渦電流損の影響が非常に大きい。
しかるに、本発明者らの研究結果により、上記一般式〔G〕を充足するように所定量のCa成分及び/又はCo成分を添加することにより、比抵抗率ρの大きなフェライト磁器組成物を得ることができ、これにより自己バイアス形の非可逆回路素子の渦電流損を低くすることができ、伝送特性の悪化を回避することができるということが分かった。
ここで、Ca成分及びCo成分の含有モル量α、βを上記数式〔G〕を充足するようにしたのは以下の理由による。
すなわち、前記主成分1モルに対し、Ca成分及びCo成分の含有モル量α、βの総計が0.001モル未満の場合はCa成分及び/又はCo成分の添加による比抵抗率ρの上昇効果を得ることができず、信号伝送損失も大きく、伝送特性の悪化を招くからであり、また、Ca成分及びCo成分の含有モル量α、βの総計が0.8モルを超えると比抵抗率ρは低下傾向となり、信号伝送損失も大きくなって伝送特性の悪化を招くおそれがあるからである。
また、上述した一般式〔A〕〜〔F〕のフェライト磁器組成物中に、Mn成分及びZr成分の含有量が、酸化物換算で、1.5重量%以下(0重量%を含まず)となるようにMn成分及びZr成分を添加することによっても比抵抗率ρを増大させることができ、かつ誘電損失tanδを低下させることができる。特に、一般式〔D〕〜〔F〕において、Mn成分及びZr成分の含有量が1.5重量%以下(0重量%を含まず)となるように調製することにより、Ca成分やCo成分の添加効果と相俟ってより大きな比抵抗率ρを得ることが可能となる。
尚、この場合、Mn成分については主成分である焼結体中に含有されている場合、或いは焼結体にMn化合物を添加する場合があり、またZr成分については焼結体にZr成分を添加する必要があるが、いずれにしてもフェライト磁器組成物中のMn成分及びZr成分が、酸化物換算で、1.5重量%以下(0重量%を含まず)となるように調製することにより、誘電損失tanδが低く、比抵抗率ρの大きなフェライト磁器組成物を得ることができ、これにより自己バイアス形の非可逆回路素子で更なる低渦電流損を図ることができ、良好な伝送特性を得ることができる。
特に、Mnは1元素で複数の価数を有するため、電荷バランスを調整することが可能であり、高抵抗なマグネトプランバイト型フェライトを得る上で特に好ましい。
尚、Mn成分及びZr成分の含有量が、酸化物換算で、総計1.5重量%を超えると、却って誘電損失tanδや比抵抗率ρの低下を招くおそれがあるため、Mn成分やZr成分を添加する場合は、その含有量が総計で1.5重量%以下となるように制御する必要がある。
次に、上記フェライト磁器組成物を使用した非可逆回路素子について述べる。
図5は、本発明に係る非可逆回路素子の一実施の形態(第1の実施の形態)としての集中定数形サーキュレータを模式的に示した斜視図である。
該集中定数形サーキュレータは、マイクロストリップ線路1a、1b、1cが互いに120℃間隔となるように交叉状に形成され、かつ、これらマイクロストリップ線路1a、1b、1cの上下両面は絶縁体層2を介して上記フェライト磁器組成物で形成されたフェライト基板3と接触している。そして、マイクロストリップ線路1a、1b、1cの端子部1a′、1b′、1c′には不図示のコンデンサが取り付けられ、フェライト基板3の有するインダクタンスと前記コンデンサとで共振周波数を調整している。
本第1の実施の形態では、例えば、マイクロストリップ線路1aに電流を流すと、フェライト基板3にはマイクロストリップ線路1a、1b、1cにより形成される交叉回路により一様な回転磁界が形成される。そして、マイクロ波フェライト3が上記フェライト磁器組成物で形成されているので、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯で磁気損失が小さく十分な非可逆性を有するサーキュレータを得ることが可能となる。しかも、フェライト磁器組成物は、異方性磁界Haにより駆動させているので、永久磁石等の外部磁界を必要とすることなく、サーキュレータの小型・低背化や低コスト化を図ることができる。
図6(a)は非可逆回路素子の第2の実施の形態としてのストリップ線路Y接合形サーキュレータであり、図6(b)は図6(a)のA−A矢視図である。
本第2の実施の形態では、ストリップ線路4の分岐路4a、4b、4cが円形状の中心部4dでY字状に接合されており、さらに前記分岐路4a、4b、4cには補正用のコンデンサ部5a、5b、5cが形成されている。そして、前記中心部4dの上下両面にはフェライト基板6が設けられると共に、該フェライト基板6が挟持状となるように分岐路4a、4b、4cの上下両面には外部導体7a、7bが設けられている。
そして、例えば、TM110モードで共振する場合、分岐路4aに入力された高周波磁界は、フェライト基板6を通過する際に矢印で示すように偏波面が回転し、分岐路4bにのみ出力され、サーキュレータを形成する。
本第2の実施の形態でも、フェライト基板6が上記フェライト磁器組成物で形成されているので、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯で磁気損失が小さく十分な非可逆性を有する小型・低背化や低コスト化がなされたサーキュレータを得ることが可能となる。
図7は非可逆回路素子の第3の実施の形態としてのフェライト基板サーキュレータであって、フェライト基板9の表面にY字状のストリップ線路10が形成されている。そして、本第3の実施の形態でも、第2の実施の形態と同様、例えば、TM110モードで共振する場合、分岐路10aに入力された高周波磁界は、フェライト基板9上を偏波面が回転し、分岐路10bにのみ出力され、サーキュレータを形成する。
本第3の実施の形態でも、フェライト基板9が上記フェライト磁器組成物で形成されているので、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯で磁気損失が小さく十分な非可逆性を有する小型・低背化や低コスト化がなされたサーキュレータを得ることが可能となる。
図8は非可逆回路素子の第4の実施の形態としての導波管形サーキュレータを模式的に示した斜視図であって、本第4の実施の形態では、Y字状の導波管11のY分岐の中心部に円柱状のフェライト柱12が挿入されており、上記第2及び第3の実施の形態と略同様に動作し、サーキュレータを形成する。そして、フェライト柱12が上記フェライト磁器組成物で形成されているので、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯で磁気損失が小さく十分な非可逆性を有する小型・低背化や低コスト化がなされたサーキュレータを得ることが可能となる。
図9(a)は非可逆回路素子の第5の実施の形態としての非放射性誘電体線路Y型サーキュレータを模式的に示した斜視図であり、図9(b)は図9(a)のB−B断面図である。尚、図9(a)では上下一対の金属板を省略している。
本第5の実施の形態では、誘電体ストリップ13a、13b、13cが互いに等間隔で120°に配設されると共に、一対の円盤状フェライト基板14a、14bが誘電体ストリップ13a、13b、13cの一方の端部により挟持され、さらに、誘電体ストリップ13a、13b、13c及びフェライト基板14a、14bの上下両面に平板状の金属板15a、15bが設けられている。そして、フェライト基板14a、14bにより共振器を構成し、HE11δモードで共振する。
本第5の実施の形態でも、フェライト基板14a、14bが上記フェライト磁器組成物で形成されているので、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯で磁気損失が小さく十分な非可逆性を有する小型・低背化や低コスト化がなされたサーキュレータを得ることが可能となる。
図10は非可逆回路素子の第6の実施の形態としてのファラデー回転形アイソレータを模式的に示した斜視図であって、該ファラデー回転形アイソレータは、支持誘電体16に挿通されたフェライト棒17と抵抗板18a、18bとが導波管19内に収容されている。
そして、例えば、矢印C方向からのTE10モードの入力信号は方形−円形変換器20aによりTE11モードに変換される。入力信号の電界は抵抗板18aに垂直であるので吸収されずにフェライト棒17に到達し、正負の円偏波に分解され、正円偏波と負円偏波との透磁率差Δμが位相定数の差となって偏波面が角度θだけ回転する。そして、その結果、フェライト棒17を通過した入力信号は、抵抗板18bと平行となり、入力信号は吸収される。
一方、矢印D方向からのTE10モードの入力信号は方形−円形変換器20bによりTE11モードに変換される。そして、入力信号の電界は抵抗板18bに垂直であるので吸収されずにフェライト棒17に到達し、正負の円偏波に分解され、偏波面が角度θだけ回転する。フェライト棒17を通過した入力信号は抵抗板18aと垂直となり導波管19から出力され、これにより矢印D方向へのアイソレータが形成される。
そして、本第6の実施の形態でも、フェライト棒17が上記フェライト磁器組成物で形成されているので、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯で磁気損失が小さく十分な非可逆性を有する小型・低背化や低コスト化がなされたアイソレータを得ることが可能となる。
図11は非可逆回路素子の第7の実施の形態としてのペリファリ・モード形アイソレータを模式的に示した斜視図であって、該第7の実施の形態は、上記フェライト磁器組成物で形成されたフェライト基板21の表面に略台形状のストリップ線路22が形成され、さらに、一部がストリップ線路22の端部と重畳するようにフェライト基板21の表面に抵抗体23が形成されている。
そして、端子24aに高周波信号が入力すると、高周波磁界はファラデー効果により矢印Eに示すように、ストリップ線路22の一方の端部を伝播して出力側に進んでゆき、端子24bから出力する。一方、端子24bに高周波信号が入力すると、抵抗体23の方向に捩れて進行し、高周波信号は抵抗体23により吸収され、これによりアイソレータを形成している。
そして、本第7の実施の形態でも、フェライト基板21が上記フェライト磁器組成物で形成されているので、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯で磁気損失が小さく十分な非可逆性を有する小型・低背化や低コスト化がなされたアイソレータを得ることが可能となる。
図12(a)(b)は非可逆回路素子の第8の実施の形態としての導波管共鳴形アイソレータを模式的に示す斜視図であって、フェライト棒26a〜26cが方形状の導波管25の所定位置に挿入されている。
本第8の実施の形態では、導波管25を基本モード、すなわちTE10モードで伝搬する場合、特定位置で高周波磁界は回転し、円偏波となる。そして円偏波には正の円偏波と負の円偏波とがあり、一方の円偏波、例えば正の円偏波が大きな磁気損失として作用する場合、他方の円偏波、例えば負の円偏波は減衰を受けることなく通過する。
そこで、図12(a)(b)に示すように、円偏波が発生する特定位置にフェライト棒26a〜26cを挿入することによってアイソレータを形成することができる。
本第8の実施の形態でも、フェライト棒26a〜26cが上記フェライト磁器組成物で形成されているので、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯で磁気損失が小さく十分な非可逆性を有する小型・低背化や低コスト化がなされたアイソレータを得ることが可能となる。
図13は非可逆回路素子の第9の実施の形態としての十字ストリップ線路共鳴型アイソレータである。
該第9の実施の形態では、誘電体29a、29bの一方の面に接地導体27a、27bが形成されると共に、誘電体29の略中央部には円柱状のフェライト柱28が埋設され、ストリップ線路30が誘電体29a、29bに挟着されている。また、ストリップ線路30は整合用のコンデンサ部31を有すると共に、フェライト柱28と当接可能となるように、ストリップ線路30上にはλ/4共振器32が形成されている。そして、本第9の実施の形態では、ストリップ線路30とλ/4共振器32との交点で円偏波が生じるので、図10と同様の動作原理によりアイソレータが形成される。
本第9の実施の形態でも、フェライト柱28が上記フェライト磁器組成物で形成されているので、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯で磁気損失が小さく十分な非可逆性を有する小型・低背化や低コスト化がなされたアイソレータを得ることが可能となる。
図14は本発明に係る無線装置の一実施の形態を示すシステム構成図であって、31は図10〜図13で示されたアイソレータであり、32は図5〜図9で示されたサーキュレータである。
すなわち、本無線装置は、変調信号が、電圧制御信号(Voltage Controlled Oscillator:VCO)33に入力されると、アイソレータ31を経てカプラ34に入力され、変調信号はカプラ34によりサーキュレータ32とミキサ36とに分割され、サーキュレータ32に入力された変調信号はアンテナ35から送信される。
一方、アンテナ35に入力された受信信号はサーキュレータ32を経てミキサ36に入力され、カプラ34からの変調信号とミキシングされ、受信周波数が引き下げられてIF信号(Intermediate Frequency:中間周波数)を得ている。
本実施の形態では、上述したアイソレータ及びサーキュレータを使用しているので、数GHz帯で使用される携帯電話や数10GHz帯で使用される無線LANやミリ波レーダにおいても、磁気損失が小さく十分な非可逆性を有する小型・低背化や低コスト化が可能な無線装置を得ることが可能となる。
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail.
The ferrite porcelain composition according to the first embodiment of the present invention is represented by the following general formula [A].
(Sr 1-x Ba x) O · n (Fe 1-y In y) 2 O 3 ... [A]
However, x is 0 ≦ x ≦ 1.0, n is 5.00 ≦ n <6.00, and y is 0 <y ≦ 0.30.
That is, the ferrite porcelain composition of the first embodiment is a magneto-plavant type represented by the general formula (Sr 1-x Ba x ) O · nFe 2 O 3 (where 0 ≦ x ≦ 1.0). In ferrite, a part of Fe 3+ is substituted with In 3+ .
The reason why a part of Fe 3+ is substituted with In 3+ is as follows.
In the magnetoplumbite type ferrite, a magnetic field is generated by driving an anisotropic magnetic field Ha. However, according to the results of experiments by the present inventors, anisotropy is obtained by substituting a part of Fe 3+ with In 3+. It has been found that the magnetic field Ha can be controlled in the decreasing direction. For example, when the Fe component of the Ba ferrite of the magnetoplumbite type is replaced with the In component, the anisotropic magnetic field Ha is higher than the anisotropic magnetic field of the Ba ferrite itself (1.40 × 10 6 (A / m)). Decrease. At this time, the saturation magnetization Ms also changes in the decreasing direction.
On the other hand, the internal magnetic field Hin is expressed by Equation (2), and the frequency ω (= 2πfr) of the ferromagnetic resonance peak is expressed by Equation (3).
Hin = Ha−N × Ms (2)
ω = γ × Hin (3)
Here, N is a demagnetizing factor, Ms is a saturation magnetization (T), and γ is a gyro constant (= 2.21 × 10 5 m / A · s).
Therefore, since the internal magnetic field Hin also varies as appropriate according to the variation of the anisotropic magnetic field Ha and the saturation magnetization Ms according to Equation (2), the frequency ω of the ferromagnetic resonance peak also varies according to Equation (3).
As the anisotropic magnetic field Ha decreases in this way, the frequency ω of the ferromagnetic resonance peak fluctuates. As a result, as shown in FIG. 3, the magnetic permeability of the real part of the positive and negative circular polarizations is obtained. The frequency characteristic of the difference Δμ can be changed from the characteristic indicated by the phantom line to the characteristic indicated by the solid line as indicated by the arrow X, and sufficient irreversibility can be obtained even when used in a microwave band of 10 GHz or less. It becomes possible to obtain a ferrite porcelain composition.
The imaginary part μ + ″ indicating magnetic loss is known to be a Lorentzian distribution curve with respect to the internal magnetic field Hin (= ω / γ) as shown in FIG. As a result, the half width ΔH of the magnetic resonance peak can be reduced, and at the same time, the frequency ω of the ferromagnetic resonance peak can be shifted to the low frequency side. As a result, the imaginary part μ + ″ can be reduced, It is possible to suppress magnetic loss at 30 to 60 GHz.
The present inventors have confirmed that a similar effect can be obtained by substituting a part of Fe 3+ with Sn 4+ . However, a part of Fe 3+ is replaced with Sn 4+ . When substituted, the charge balance is lost, so it is necessary to correct the charge with a divalent metal element such as Zn 2+ or Cu 2+ , while the In ion is trivalent, so Fe 3+ is replaced with In 3+. However, the charge balance is not lost, and it is not necessary to correct the charge with a divalent metal element.
In the above general formula [A], y is set to 0 <y ≦ 0.30. When y exceeds 0.30, the In content becomes excessive, while the Fe content is excessively low. This is because the magnetic anisotropy is not exhibited, and the material cannot be used as a non-magnetic material.
In the above general formula [A], n is set to 5.00 ≦ n <6.00 because when n is outside this range, no magnetic anisotropy is exhibited, and a heterogeneous phase is precipitated or sintered. This is because a sufficient saturation magnetization Ms is not obtained, and the specific resistivity ρ is also reduced.
And the said ferrite porcelain composition is manufactured as follows.
That is, the barium compound, strontium compound, iron compound, and indium compound as ferrite raw materials are appropriately weighed and prepared so that the component composition of the ferrite ceramic composition as a final product has a predetermined molar ratio, After wet mixing, the mixture is calcined in the air and then wet pulverized to produce a calcined powder. Next, the calcined powder is kneaded with a binder resin to form a slurry, dehydrated and molded in a magnetic field, and then fired in the air, thereby producing a ferrite porcelain composition represented by the above general formula [A]. The
Thus, in the ferrite porcelain composition of the first embodiment, a portion of Fe 3+ of the magnetoplumbite-type ferrite is replaced with In 3+ , so that a desired frequency band in the microwave band of 10 GHz or 30 to 60 GHz is obtained. A ferrite porcelain composition having irreversibility and low magnetic loss and suitable for non-reciprocal circuit elements can be obtained.
Next, the ferrite porcelain composition according to the second embodiment of the present invention will be described in detail.
The ferrite porcelain composition according to the second embodiment is represented by the following general formula [B].
(Sr 1-x Ba x) O · n (Fe 1-z Al z) 2 O 3 ... [B]
However, x is 0 ≦ x ≦ 1.0, n is 5.00 ≦ n <6.00, and z is 0 <z ≦ 0.30.
That is, the ferrite porcelain composition of the second embodiment is a magneto-plavant type represented by the general formula (Sr 1-x Ba x ) O · nFe 2 O 3 (where 0 ≦ x ≦ 1.0). In ferrite, a part of Fe 3+ is replaced with Al 3+ .
The reason why a part of Fe 3+ is substituted with Al 3+ is as follows.
The magnetoplumbite-type ferrite as described above, but by generating a magnetic field by driving the anisotropic magnetic field Ha, the experimental result of the present inventors, by substituting a part of Fe 3+ in the Al 3+ by Thus, it was found that the frequency ω of the ferromagnetic resonance peak can be shifted to the high frequency side. That is, also in the second embodiment, by replacing a part of Fe 3+ with Al 3+ , the half width ΔH of the magnetic resonance peak can be reduced as in the first embodiment. The frequency ω of the ferromagnetic resonance peak can be shifted to the high frequency side. As a result, the imaginary part μ + ″ in the microwave band of 30 to 60 GHz can be reduced, and magnetic loss can be suppressed.
In other words, conventional magnetoplumbite type ferrites such as Br ferrite and Sr ferrite have the disadvantage of large magnetic loss, although they can satisfy irreversibility in the microwave band of 30-60 GHz. In this embodiment, by replacing part of Fe 3+ with Al 3+ , magnetic loss can be suppressed even in the microwave band of 30 to 60 GHz, and both irreversibility and low magnetic loss can be achieved. It is possible to obtain a ferrite porcelain composition that can be used.
In the above general formula [B], z is set to 0 <z ≦ 0.30. If Z exceeds 0.30, the Al content becomes excessive, while the Fe content is too low. This is because the magnetic anisotropy is not exhibited, and the material cannot be used as a non-magnetic material.
The ferrite porcelain composition of the second embodiment also uses the aluminum compound instead of the indium compound for the ferrite raw material, and the above general formula [B] by the method and procedure substantially the same as those of the first embodiment. It is possible to easily produce a ferrite porcelain composition represented by:
Next, the ferrite porcelain composition according to the third embodiment of the present invention will be described in detail.
The ferrite porcelain composition according to the third embodiment is represented by the following general formula [C].
(Sr 1-x Ba x) O · n (Fe 1-y-z In y Al z) 2 O 3 ... [C]
However, x is 0 ≦ x ≦ 1.0, and n is 5.00 ≦ n <6.00. Further, y and z are 0 <y ≦ 0.30 and 0 <z ≦ 0.30, respectively.
That is, in the third embodiment, a part of Fe 3+ is substituted with both In 3+ and Al 3+ .
The reason for substituting a part of Fe 3+ with both In 3+ and Al 3+ is as follows.
By replacing a part of Fe 3+ with In 3+ , the anisotropic magnetic field Ha can be controlled as described above. In addition, by controlling a part of Fe 3+ with Al 3+ , the control can be performed. It is possible to change the saturation magnetization Ms while suppressing the fluctuation of the generated anisotropic magnetic field Ha, whereby the frequency ω of the ferromagnetic resonance peak depending on the saturation magnetization Ms (the above formulas (2) and (3)). And a magnetic permeability difference Δμ can be finely adjusted, and it becomes easy to obtain a desired irreversible and low magnetic loss ferrite porcelain composition in a microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz.
In the general formula [C], y and z are set to 0 <y ≦ 0.30 and 0 <z ≦ 0.30, respectively. When y and z both exceed 0.30, In and Al This is because the Fe content becomes excessive, while the Fe content becomes too low to exhibit magnetic anisotropy and cannot be used as a non-magnetic material.
The ferrite porcelain composition of the third embodiment also uses a barium compound, a strontium compound, an iron compound, an indium compound, and an aluminum compound as a ferrite raw material, and is substantially the same method as in the first embodiment. The ferrite porcelain composition represented by the general formula [C] can be easily produced by the procedure.
As described above, in the third embodiment, a part of Fe 3+ of the magnetoplumbite type ferrite is replaced with In 3+ and Al 3+ , and therefore, in the microwave band of 10 GHz or 30 to 60 GHz, a desired non- A ferrite porcelain composition having reversibility, low magnetic loss, and suitable for non-reciprocal circuit elements can be obtained.
In the above-described manufacturing process, impurities such as Mn, Cl, Ni, Zn, Mg, S, Ca, Cr, and Bi may be mixed at less than 0.4% by weight, and Zr and Si may be mixed during wet mixing. Such impurities may be mixed at less than 0.8% by weight, but this does not affect the characteristics of the present invention.
The ferrite porcelain composition of the present invention is not limited to the above embodiment, and at least one of the Ca component and the Co component is represented by the general formulas [A] to [C]. It is also preferable to contain 0.001 to 0.8 mol in total with respect to 1 mol of the main component.
In this case, the ferrite porcelain composition is represented by the following general formulas [D] to [F].
(Sr 1-x Ba x) O · n (Fe 1-y In y) 2 O 3 + αCa + βCo ... [D]
(Sr 1-x Ba x) O · n (Fe 1-z Al z) 2 O 3 + αCa + βCo ... [E]
(Sr 1-x Ba x) O · n (Fe 1-y-z In y Al z) 2 O 3 + αCa + βCo ... [F]
Here, α and β are the number of moles of added Ca component and Co component with respect to 1 mole of the main component represented by the general formulas [D] to [F], and satisfy the following formula [G]. ing.
0.001 ≦ α + β ≦ 0.8 [G]
In the nonreciprocal circuit element, the shorter the distance between the permanent magnet and the ferrite porcelain composition, the more the transmission characteristics deteriorate due to the influence of eddy current loss generated in the permanent magnet. And this eddy current is easy to generate | occur | produce, so that the specific resistivity (rho) of a permanent magnet is small. In addition, in the self-biased nonreciprocal circuit element, the ferrite porcelain composition itself generates a magnetic field, and thus the influence of eddy current loss is very large.
However, according to the research results of the present inventors, a ferrite porcelain composition having a large specific resistivity ρ is obtained by adding a predetermined amount of Ca component and / or Co component so as to satisfy the general formula [G]. As a result, it has been found that the eddy current loss of the self-biased nonreciprocal circuit element can be reduced, and deterioration of transmission characteristics can be avoided.
Here, the reason why the molar amounts α and β of the Ca component and the Co component satisfy the above formula [G] is as follows.
That is, when the total amount of moles α and β of the Ca component and the Co component is less than 0.001 mole with respect to 1 mole of the main component, the effect of increasing the specific resistivity ρ by the addition of the Ca component and / or the Co component. This is because the signal transmission loss is large and the transmission characteristics are deteriorated, and when the total amount of moles α and β of the Ca component and the Co component exceeds 0.8 mol, the specific resistivity is obtained. This is because ρ tends to decrease, and the signal transmission loss may increase, leading to deterioration in transmission characteristics.
Moreover, in the ferrite ceramic composition of the general formulas [A] to [F] described above, the contents of the Mn component and the Zr component are 1.5% by weight or less (not including 0% by weight) in terms of oxides. The specific resistivity ρ can be increased and the dielectric loss tan δ can be reduced by adding the Mn component and the Zr component so that In particular, in the general formulas [D] to [F], the Ca component and the Co component are prepared by adjusting the contents of the Mn component and the Zr component to 1.5% by weight or less (not including 0% by weight). It becomes possible to obtain a larger specific resistivity ρ in combination with the addition effect of.
In this case, the Mn component may be contained in the sintered body, which is the main component, or a Mn compound may be added to the sintered body, and the Zr component may be added to the sintered body. In any case, the Mn component and the Zr component in the ferrite porcelain composition should be prepared so as to be 1.5% by weight or less (not including 0% by weight) in terms of oxides. Accordingly, a ferrite porcelain composition having a low dielectric loss tan δ and a large specific resistivity ρ can be obtained, which can achieve further low eddy current loss in a self-biased non-reciprocal circuit device and good transmission. Characteristics can be obtained.
In particular, Mn is a single element and has a plurality of valences, so that the charge balance can be adjusted and is particularly preferable for obtaining a high resistance magnetoplumbite type ferrite.
If the total content of the Mn component and the Zr component exceeds 1.5% by weight in terms of oxides, the dielectric loss tan δ and the specific resistivity ρ may be decreased. Is added, it is necessary to control the total content to be 1.5% by weight or less.
Next, a non-reciprocal circuit device using the above ferrite porcelain composition will be described.
FIG. 5 is a perspective view schematically showing a lumped constant circulator as an embodiment (first embodiment) of a non-reciprocal circuit device according to the present invention.
The lumped constant circulator is formed in a cross shape so that the microstrip lines 1a, 1b, and 1c are spaced from each other at 120 ° C., and the upper and lower surfaces of the microstrip lines 1a, 1b, and 1c are provided with an insulator layer 2. And the ferrite substrate 3 formed of the ferrite porcelain composition. Capacitors (not shown) are attached to the terminal portions 1a ', 1b', 1c 'of the microstrip lines 1a, 1b, 1c, and the resonance frequency is adjusted by the inductance of the ferrite substrate 3 and the capacitors.
In the first embodiment, for example, when a current is passed through the microstrip line 1a, a uniform rotating magnetic field is formed on the ferrite substrate 3 by the cross circuit formed by the microstrip lines 1a, 1b, and 1c. . And since the microwave ferrite 3 is formed with the said ferrite porcelain composition, it becomes possible to obtain a circulator having a sufficient nonreciprocity with a small magnetic loss in a microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz. Moreover, since the ferrite porcelain composition is driven by the anisotropic magnetic field Ha, the circulator can be reduced in size, height and cost without requiring an external magnetic field such as a permanent magnet.
FIG. 6A is a stripline Y-junction circulator as a second embodiment of the nonreciprocal circuit device, and FIG. 6B is a view taken along the line AA of FIG. 6A.
In the second embodiment, the branch paths 4a, 4b, and 4c of the strip line 4 are joined in a Y shape at a circular center portion 4d, and the branch paths 4a, 4b, and 4c are for correction. Capacitor portions 5a, 5b, and 5c are formed. A ferrite substrate 6 is provided on both upper and lower surfaces of the central portion 4d, and external conductors 7a and 7b are provided on both upper and lower surfaces of the branch paths 4a, 4b, and 4c so that the ferrite substrate 6 is sandwiched. ing.
For example, when resonating in the TM 110 mode, the high frequency magnetic field input to the branch path 4a has its polarization plane rotated as indicated by an arrow when passing through the ferrite substrate 6, and is output only to the branch path 4b. Form a circulator.
Also in the second embodiment, since the ferrite substrate 6 is formed of the above-described ferrite porcelain composition, it is small and low in magnetic loss and sufficient irreversibility in a microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz. It becomes possible to obtain a circulator with a reduced height and reduced cost.
FIG. 7 shows a ferrite substrate circulator as a third embodiment of the non-reciprocal circuit device, in which a Y-shaped strip line 10 is formed on the surface of the ferrite substrate 9. Also in the third embodiment, as in the second embodiment, for example, when resonating in the TM 110 mode, the high frequency magnetic field input to the branch path 10a rotates on the ferrite substrate 9 in the plane of polarization. Then, it is output only to the branch path 10b to form a circulator.
Also in the third embodiment, since the ferrite substrate 9 is formed of the above-mentioned ferrite porcelain composition, it is small and low in magnetic loss and sufficient irreversibility in a microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz. It becomes possible to obtain a circulator with a reduced height and reduced cost.
FIG. 8 is a perspective view schematically showing a waveguide circulator as a fourth embodiment of the non-reciprocal circuit element. In the fourth embodiment, a Y-shaped waveguide 11 is shown. A columnar ferrite column 12 is inserted in the center of the Y branch of this, and operates in substantially the same manner as in the second and third embodiments to form a circulator. And since the ferrite pillar 12 is formed with the above-mentioned ferrite porcelain composition, the magnetic loss is small in the microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz, and sufficient irreversibility is achieved. It is possible to obtain a circulator made.
FIG. 9A is a perspective view schematically showing a non-radiative dielectric line Y-type circulator as a fifth embodiment of the nonreciprocal circuit device, and FIG. 9B is a diagram of FIG. 9A. It is BB sectional drawing. In FIG. 9A, a pair of upper and lower metal plates is omitted.
In the fifth embodiment, the dielectric strips 13a, 13b, and 13c are arranged at equal intervals of 120 °, and the pair of disk-like ferrite substrates 14a and 14b are formed of the dielectric strips 13a, 13b, and 13c. Further, flat metal plates 15a and 15b are provided on both upper and lower surfaces of the dielectric strips 13a, 13b and 13c and the ferrite substrates 14a and 14b. The ferrite substrates 14a and 14b constitute a resonator and resonate in the HE 11δ mode.
Also in the fifth embodiment, since the ferrite substrates 14a and 14b are formed of the above ferrite porcelain composition, the magnetic loss is small in the microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz, and the irreversible size is small. -It is possible to obtain a circulator with a reduced profile and cost.
FIG. 10 is a perspective view schematically showing a Faraday rotation type isolator as a sixth embodiment of the nonreciprocal circuit device. The Faraday rotation type isolator is a ferrite rod 17 inserted through a support dielectric 16. And resistance plates 18a and 18b are accommodated in the waveguide 19.
Then, for example, an input signal in TE 10 mode from the direction of arrow C is converted to TE 11 mode by the square-circular converter 20a. Since the electric field of the input signal is perpendicular to the resistor plate 18a, it reaches the ferrite rod 17 without being absorbed and is decomposed into positive and negative circularly polarized waves, and the permeability difference Δμ between the positive and negative circularly polarized waves is the phase. The polarization plane rotates by an angle θ due to a constant difference. As a result, the input signal that has passed through the ferrite rod 17 becomes parallel to the resistor plate 18b, and the input signal is absorbed.
On the other hand, the TE 10 mode input signal from the direction of arrow D is converted to the TE 11 mode by the square-circular converter 20b. Since the electric field of the input signal is perpendicular to the resistor plate 18b, it reaches the ferrite rod 17 without being absorbed and is decomposed into positive and negative circularly polarized waves, and the plane of polarization rotates by an angle θ. The input signal that has passed through the ferrite rod 17 becomes perpendicular to the resistor plate 18a and is output from the waveguide 19, thereby forming an isolator in the direction of arrow D.
Also in the sixth embodiment, since the ferrite rod 17 is formed of the above ferrite porcelain composition, the magnetic loss is small in the microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz, and sufficient irreversibility is achieved. -It is possible to obtain an isolator that is reduced in height and cost.
FIG. 11 is a perspective view schematically showing a peripheral mode isolator as a seventh embodiment of a non-reciprocal circuit device, and the seventh embodiment is formed of the ferrite porcelain composition. A substantially trapezoidal strip line 22 is formed on the surface of the ferrite substrate 21, and a resistor 23 is formed on the surface of the ferrite substrate 21 so as to partially overlap the end of the strip line 22.
When a high frequency signal is input to the terminal 24a, the high frequency magnetic field propagates through one end portion of the strip line 22 to the output side as shown by an arrow E due to the Faraday effect, and is output from the terminal 24b. On the other hand, when a high frequency signal is input to the terminal 24b, the high frequency signal is twisted in the direction of the resistor 23 and absorbed by the resistor 23, thereby forming an isolator.
Also in the seventh embodiment, since the ferrite substrate 21 is formed of the ferrite porcelain composition, the magnetic substrate has a small magnetic loss and a sufficient irreversibility in a microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz. -It is possible to obtain an isolator that is reduced in height and cost.
FIGS. 12A and 12B are perspective views schematically showing a waveguide resonance isolator as an eighth embodiment of the nonreciprocal circuit device, in which the ferrite rods 26a to 26c are rectangular waveguides. The tube 25 is inserted into a predetermined position.
In the eighth embodiment, when propagating through the waveguide 25 in the fundamental mode, that is, the TE 10 mode, the high frequency magnetic field rotates at a specific position and becomes circularly polarized. Circular polarization includes positive circular polarization and negative circular polarization. When one circular polarization, for example, positive circular polarization, acts as a large magnetic loss, the other circular polarization, for example, negative The circularly polarized wave passes through without being attenuated.
Therefore, as shown in FIGS. 12A and 12B, an isolator can be formed by inserting ferrite rods 26a to 26c at specific positions where circularly polarized waves are generated.
Also in the eighth embodiment, since the ferrite rods 26a to 26c are formed of the above ferrite porcelain composition, the magnetic loss is small in the microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz, and sufficient irreversibility is achieved. -It is possible to obtain an isolator that is reduced in height and cost.
FIG. 13 shows a cross strip line resonance isolator as a ninth embodiment of a non-reciprocal circuit device.
In the ninth embodiment, the ground conductors 27a and 27b are formed on one surface of the dielectrics 29a and 29b, and a cylindrical ferrite column 28 is embedded in the substantially central portion of the dielectric 29 so as to strip. The line 30 is sandwiched between the dielectrics 29a and 29b. The strip line 30 has a matching capacitor portion 31 and a λ / 4 resonator 32 is formed on the strip line 30 so as to be able to contact the ferrite pillar 28. In the ninth embodiment, since circular polarization occurs at the intersection of the strip line 30 and the λ / 4 resonator 32, an isolator is formed based on the same operating principle as in FIG.
Also in the ninth embodiment, since the ferrite column 28 is formed of the above-described ferrite porcelain composition, it is small and low in magnetic loss and sufficient irreversibility in a microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz. It is possible to obtain an isolator with a reduced height and reduced cost.
FIG. 14 is a system configuration diagram showing an embodiment of a radio apparatus according to the present invention, in which 31 is the isolator shown in FIGS. 10 to 13 and 32 is the circulator shown in FIGS. It is.
That is, in this radio apparatus, when a modulation signal is input to a voltage control signal (Voltage Controlled Oscillator: VCO) 33, the modulation signal is input to the coupler 34 via the isolator 31. The modulated signal that is divided into two and input to the circulator 32 is transmitted from the antenna 35.
On the other hand, the reception signal input to the antenna 35 is input to the mixer 36 via the circulator 32, mixed with the modulation signal from the coupler 34, and the reception frequency is lowered to obtain an IF signal (Intermediate Frequency: intermediate frequency). .
In this embodiment, since the above-described isolator and circulator are used, even in a cellular phone used in the several GHz band, a wireless LAN used in the several tens GHz band, and a millimeter wave radar, the magnetic loss is small and sufficient. It is possible to obtain a wireless device that is irreversible and can be reduced in size, height, and cost.
Next, examples of the present invention will be specifically described.

表1の組成を有する一般式{SrO・n(Fe1−yIn}で表されるフェライト磁器組成物を作製した。
すなわち、フェライト素原料としてSrCO(炭酸ストロンチウム)、Fe(酸化鉄)、In(酸化インジウム)を用意し、これらフェライト素原料を、0.00≦y≦0.31、n=5.50となるように秤量して調合し、ボールミルで湿式混合した後、大気中で仮焼し、その後湿式粉砕して、比表面積が約5m/gの仮焼粉末を作製した。
次いで、この仮焼粉末を酢酸ビニル系バインダと混練してスラリーとし、このスラリーを磁場中で脱水成形し、その後大気中で焼成して焼結体を作製し、一般式{SrO・n(Fe1−yIn}で表される試料番号1〜6のフェライト磁器組成物を得た。
次に、これら各試料の飽和磁化Ms、及び異方性磁界Haを測定し、測定された飽和磁化Ms、及び異方性磁界Haに基づいて周波数と複素透磁率との関係をシミュレーションし、10GHz及び40GHzにおける透磁率差Δμ(非可逆性)、及び正円偏波複素透磁率の虚数部μ″(磁気損失)を求めた。
ここで、飽和磁化MsはVSM(試料振動型磁化測定装置)で測定した。
また、異方性磁界Haは以下のようにして求めた。すなわち、まず、ネットワークアナライザを使用し、反磁界係数Nが既知試料の磁気共鳴周波数frを外部磁界なしで測定し、数式(4)に基づいて異方性磁界Haを算出した。
2πfr=γ・(Ha−N・Ms)…(4)
ここで、γはジャイロ定数(=2.21×10m/A・s)である。
さらに、高抵抗測定器を用いて四端子法で比抵抗率ρを測定した。
表1は各試料番号の組成と、飽和磁化Ms、異方性磁界Ha、比抵抗率ρ、透磁率差Δμ、虚数部μ″を示している。

Figure 2004113250
試料番号1は、従来から使用されているSrフェライト(異方性磁界Ha:1536kA/m)であり、10GHzでは透磁率差Δμが0.05(<0.1)と小さく、所望の非可逆性を得ることができない。また、40GHzでは虚数部μ″が0.96(≧0.05)であり、磁気損失が大きい。
試料番号6は、yが0.31であり、0.30を超えているため、Feの含有量が過少となり、このため異方性磁界が「0」となって非可逆性を示さなくなった。
これに対して試料番号2〜5は、yが0<y≦0.30、nが5.50であるので、従来のSrフェライト(試料番号1)に比べて異方性磁界Haを低下させることができ、これにより10GHz及び40GHzの少なくともいずれか一方で絶対透磁率差|Δμ|が0.1以上となって所望の非可逆性を得ることができ、虚数部μ″も0.05未満となって磁気損失を低減することができる。
すなわち、試料番号4、5は10GHz及び40GHzの双方で絶対透磁率差|Δμ|が0.1以上となって所望の非可逆性を得ることができ、虚数部μ″も0となって磁気損失も生じず、これら双方のマイクロ波帯で使用できる非可逆回路素子を得ることが可能となる。
また、試料番号2は、40GHzでは虚数部μ″が0.19となって0.05以上となり、磁気損失が大きくなるが、10GHzでは虚数部μ″が0となって磁気損失が生じず、また、この10GHzでは絶対透磁率差|Δμ|も0.14(>0.1)であり、所望の非可逆性を得ることができる。
また、試料番号3は、10GHzでは虚数部μ″が0.41となって0.05以上であるため、磁気損失が大きくなるが、40GHzでは虚数部μ″が0となって磁気損失が生じず、また、この40GHzでは絶対透磁率差|Δμ|も0.55(>0.1)であり、所望の非可逆性を得ることができる。A ferrite porcelain composition represented by the general formula {SrO · n (Fe 1-y In y ) 2 O 3 } having the composition shown in Table 1 was prepared.
That is, SrCO 3 (strontium carbonate), Fe 2 O 3 (iron oxide), In 2 O 3 (indium oxide) are prepared as ferrite raw materials, and 0.00 ≦ y ≦ 0.31, n = 5.50 was weighed and prepared, wet-mixed with a ball mill, calcined in the air, and then wet-pulverized to prepare a calcined powder having a specific surface area of about 5 m 2 / g. .
Next, the calcined powder is kneaded with a vinyl acetate binder to form a slurry, which is dehydrated and molded in a magnetic field, and then fired in the air to produce a sintered body. The general formula {SrO · n (Fe to obtain a 1-y in y) 2 O 3 ferrite ceramic composition of the sample No. 1-6 represented by}.
Next, the saturation magnetization Ms and the anisotropic magnetic field Ha of each sample are measured, and the relationship between the frequency and the complex permeability is simulated based on the measured saturation magnetization Ms and the anisotropic magnetic field Ha, and 10 GHz. And the permeability difference Δμ (irreversible) at 40 GHz and the imaginary part μ + ″ (magnetic loss) of the circularly polarized complex permeability.
Here, the saturation magnetization Ms was measured by VSM (sample vibration type magnetization measuring device).
The anisotropic magnetic field Ha was determined as follows. That is, first, using a network analyzer, the magnetic resonance frequency fr of a sample having a known demagnetizing factor N was measured without an external magnetic field, and the anisotropic magnetic field Ha was calculated based on Equation (4).
2πfr = γ · (Ha−N · Ms) (4)
Here, γ is a gyro constant (= 2.21 × 10 5 m / A · s).
Furthermore, the specific resistivity ρ was measured by a four probe method using a high resistance measuring instrument.
Table 1 shows the composition of each sample number, saturation magnetization Ms, anisotropic magnetic field Ha, specific resistivity ρ, permeability difference Δμ, and imaginary part μ + ″.
Figure 2004113250
Sample No. 1 is a conventionally used Sr ferrite (anisotropic magnetic field Ha: 1536 kA / m). At 10 GHz, the permeability difference Δμ is as small as 0.05 (<0.1), and the desired irreversible. I can't get sex. At 40 GHz, the imaginary part μ + ″ is 0.96 (≧ 0.05), and the magnetic loss is large.
Sample No. 6 had y of 0.31 and exceeded 0.30, so the Fe content was too low, so the anisotropic magnetic field was “0” and no irreversibility was observed. .
On the other hand, in sample numbers 2 to 5, since y is 0 <y ≦ 0.30 and n is 5.50, the anisotropic magnetic field Ha is reduced as compared with the conventional Sr ferrite (sample number 1). Thus, at least one of 10 GHz and 40 GHz, the absolute permeability difference | Δμ | is 0.1 or more, and a desired irreversibility can be obtained, and the imaginary part μ + ″ is also 0.05. Therefore, the magnetic loss can be reduced.
That is, in Sample Nos. 4 and 5, the absolute permeability difference | Δμ | is 0.1 or more at both 10 GHz and 40 GHz, and the desired irreversibility can be obtained, and the imaginary part μ + ″ is also 0. Magnetic loss does not occur, and a nonreciprocal circuit device that can be used in both microwave bands can be obtained.
In Sample No. 2, the imaginary part μ + ″ becomes 0.19 at 40 GHz and becomes 0.05 or more, and the magnetic loss increases. However, at 10 GHz, the imaginary part μ + ″ becomes 0 and magnetic loss occurs. Moreover, at 10 GHz, the absolute permeability difference | Δμ | is also 0.14 (> 0.1), and a desired irreversibility can be obtained.
In Sample No. 3, the imaginary part μ + ″ is 0.41 at 10 GHz and is 0.05 or more, so that the magnetic loss increases. However, at 40 GHz, the imaginary part μ + ″ is 0 and the magnetic loss is increased. In addition, at 40 GHz, the absolute permeability difference | Δμ | is also 0.55 (> 0.1), and a desired irreversibility can be obtained.

〔実施例1〕と同様の方法・手順で、表2に示すような組成を有する一般式{SrO・n(Fe1−zAl}で表されるフェライト磁器組成物を作製した。
すなわち、フェライト素原料としてSrCO(炭酸ストロンチウム)、Fe(酸化鉄)、Al(酸化アルミニウム)を用意し、これらフェライト素原料を、0.00≦z≦0.31、n=5.50となるように秤量して調合し、ボールミルで湿式混合した後、大気中で仮焼し、その後湿式粉砕して、比表面積が約5m/gの仮焼粉末を作製した。
次いで、この仮焼粉末を酢酸ビニル系バインダと混練してスラリーとし、このスラリーを磁場中で脱水成形し、その後大気中で焼成して焼結体を作製し、一般式{SrO・n(Fe1−zAl}で表される試料番号11〜15のフェライト磁器組成物を得た。
次に、これら各試料について、〔実施例1〕と同様、飽和磁化Ms、異方性磁界Ha、及び比抵抗率ρを測定し、測定された飽和磁化Ms及び異方性磁界Haに基づき各試料の10GHz及び40GHzにおける透磁率差Δμ(非可逆性)、正円偏波複素透磁率の虚数部μ″(磁気損失)を求めた。
表2は各試料番号の組成と、飽和磁化Ms、異方性磁界Ha、比抵抗率ρ、透磁率差Δμ、虚数部μ″を示している。

Figure 2004113250
試料番号11は、試料番号1(実施例1、表1)と同様、従来から使用されているSrフェライト(異方性磁界Ha:1536kA/m)であり、10GHzでは透磁率差Δμが0.05(<0.1)と小さく、所望の非可逆性を得ることができない。また、40GHzでは虚数部μ″が0.96(≧0.05)であり、磁気損失も大きい。
試料番号15はzが0.31であり、0.30を超えているため、Feの含有量が過少となり、このため異方性磁界が「0」となって非可逆性を示さなくなった。
これに対して試料番号12〜14は、zが0<z≦0.30であるので、従来のSrフェライト(試料番号11)に比べて異方性磁界Haを増加させることができ、強磁性共鳴ピークの周波数が高周波側にシフトし、その結果、虚数部μ″も0となる。そして、10GHzでは絶対透磁率差|Δμ|が0.1未満であり非可逆性を得ることはできないが、40GHzでは絶対透磁率差|Δμ|は0.1以上であり、十分な非可逆性を得ることができる。すなわち、40GHzのマイクロ波帯では非可逆性が良好で磁気損失の生じないフェライト磁器組成物を得ることができた。A ferrite porcelain composition represented by the general formula {SrO.n (Fe 1-z Al z ) 2 O 3 } having the composition shown in Table 2 is produced by the same method and procedure as in [Example 1]. did.
That is, SrCO 3 (strontium carbonate), Fe 2 O 3 (iron oxide), Al 2 O 3 (aluminum oxide) are prepared as ferrite raw materials, and 0.00 ≦ z ≦ 0.31, n = 5.50 was weighed and prepared, wet-mixed with a ball mill, calcined in the air, and then wet-pulverized to prepare a calcined powder having a specific surface area of about 5 m 2 / g. .
Next, the calcined powder is kneaded with a vinyl acetate binder to form a slurry, which is dehydrated and molded in a magnetic field, and then fired in the air to produce a sintered body. The general formula {SrO · n (Fe Ferrite porcelain compositions of sample numbers 11 to 15 represented by 1-z Al z ) 2 O 3 } were obtained.
Next, for each of these samples, as in [Example 1], the saturation magnetization Ms, the anisotropic magnetic field Ha, and the specific resistivity ρ are measured, and based on the measured saturation magnetization Ms and the anisotropic magnetic field Ha, each sample is measured. The permeability difference Δμ (irreversible) at 10 GHz and 40 GHz of the sample and the imaginary part μ + ″ (magnetic loss) of the circularly polarized wave complex permeability were determined.
Table 2 shows the composition of each sample number, the saturation magnetization Ms, the anisotropic magnetic field Ha, the specific resistivity ρ, the permeability difference Δμ, and the imaginary part μ + ″.
Figure 2004113250
Sample No. 11 is Sr ferrite (anisotropic magnetic field Ha: 1536 kA / m) conventionally used, similar to Sample No. 1 (Example 1, Table 1), and the permeability difference Δμ is 0.1 at 10 GHz. As small as 05 (<0.1), the desired irreversibility cannot be obtained. Further, at 40 GHz, the imaginary part μ + ″ is 0.96 (≧ 0.05), and the magnetic loss is large.
Sample No. 15 had z of 0.31 and exceeded 0.30. Therefore, the Fe content was too small, so that the anisotropic magnetic field was “0” and no irreversibility was observed.
On the other hand, sample numbers 12 to 14 can increase the anisotropy magnetic field Ha as compared with the conventional Sr ferrite (sample number 11) because z is 0 <z ≦ 0.30. The frequency of the resonance peak shifts to the high frequency side, and as a result, the imaginary part μ + ″ also becomes 0. At 10 GHz, the absolute permeability difference | Δμ | is less than 0.1, and irreversibility cannot be obtained. However, at 40 GHz, the absolute permeability difference | Δμ | is 0.1 or more, so that sufficient irreversibility can be obtained, that is, ferrite with good irreversibility and no magnetic loss in the 40 GHz microwave band. A porcelain composition could be obtained.

〔実施例1〕と同様の方法・手順で、表3に示すような組成を有する一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y−zInAl}で表されるフェライト磁器組成物を作製した。
すなわち、フェライト素原料としてSrCO(炭酸ストロンチウム)、BaCO(炭酸バリウム)、Fe(酸化鉄)、In(酸化インジウム)、Al(酸化アルミニウム)、を用意し、これらフェライト素原料を、0≦x≦1.00、0.00≦y≦0.31、0.00≦z≦0.31、4.90≦n≦6.00となるように秤量して調合し、ボールミルで湿式混合した後、大気中で仮焼し、その後湿式粉砕して、比表面積が約5m/gの仮焼粉末を作製した。
次いで、この仮焼粉末を酢酸ビニル系バインダと混練してスラリーとし、このスラリーを磁場中で脱水成形し、その後大気中で焼成して焼結体を作製し、一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y−zInAl}で表される試料番号21〜38のフェライト磁器組成物を得た。
次に、これら各試料について、〔実施例1〕と同様、飽和磁化Ms、異方性磁界Ha、及び比抵抗率ρを測定し、測定された飽和磁化Ms及び異方性磁界Haに基づき各試料の10GHz及び40GHzにおける透磁率差Δμ(非可逆性)、正円偏波複素透磁率の虚数部μ″(磁気損失)を求めた。
表3は各試料番号の組成と、飽和磁化Ms、異方性磁界Ha、比抵抗率ρ、透磁率差Δμ、虚数部μ″を示している。

Figure 2004113250
試料番号21は、従来から使用されているSrフェライト(異方性磁界Ha:1536kA/m)であり、10GHzでは透磁率差Δμが0.05(<0.1)と小さく、所望の非可逆性を得ることができない。また、40GHzでは虚数部μ″が0.96(≧0.05)であり、磁気損失も大きい。
試料番号25はyが0.31であり、試料番号26は、y及びzが0.31であり、0.30を超えているため、Feの含有量が過少となり、このため異方性磁界が「0」となって非可逆性を示さなくなった。
また、試料番号32は、nが4.90であり、5.00未満であるため、異方性磁界Haが「0」となって非可逆性を示さなくなり、また比抵抗率ρも8.5×10Ω・cmと小さくなった。
また、試料番号38は、nが6.00であるため、異方性磁界Haが「0」となって非可逆性を示さなくなり、また比抵抗率ρも5.4×10Ω・cmと小さくなった。
これに対して試料番号22〜24、27〜31、及び33〜37は、y及びzがそれぞれ0<y≦0.30、0<z≦0.30、nが5.00≦n<6.00であるので、10GHz及び40GHzの少なくともいずれか一方で絶対透磁率差|Δμ|が0.1以上となって所望の非可逆性を得ることができ、虚数部μ″も0.05未満となって磁気損失を低減することができる。
すなわち、試料番号22、27〜31、及び33〜37は、10GHz及び40GHzの双方で絶対透磁率差|Δμ|が0.1以上となって所望の非可逆性を得ることができ、虚数部μ″も0.05未満となって磁気損失も小さく、これら双方のマイクロ波帯で使用できる非可逆回路素子を得ることが可能となる。
また、試料番号23、24は、10GHzでは絶対透磁率差|Δμ|が0.1未満であり、所望の非可逆性を得ることができなくなるが、40GHzでは絶対透磁率差|Δμ|も0.1以上であり、所望の非可逆性を得ることができ、虚数部μ″も0となって磁気損失が生じないことが分かる。
そして、In3+及びAl3+の含有モル量、すなわちy及びzを適宜調整することにより、試料番号22、27〜31、及び33〜37のように10GHz及び40GHzの双方で非可逆性と低磁気損失を両立させることのできるフェライト磁器組成物を得ることができる。In a similar manner and procedure as Example 1, the general formula having the composition shown in Table 3 {(Sr 1-x Ba x) O · n (Fe 1-y-z In y Al z) 2 O 3 } was produced.
That is, SrCO 3 (strontium carbonate), BaCO 3 (barium carbonate), Fe 2 O 3 (iron oxide), In 2 O 3 (indium oxide), Al 2 O 3 (aluminum oxide) are prepared as ferrite raw materials. These ferrite raw materials are weighed so that 0 ≦ x ≦ 1.00, 0.00 ≦ y ≦ 0.31, 0.00 ≦ z ≦ 0.31, 4.90 ≦ n ≦ 6.00. The mixture was wet mixed with a ball mill, calcined in the air, and then wet pulverized to prepare a calcined powder having a specific surface area of about 5 m 2 / g.
Next, the calcined powder is kneaded with a vinyl acetate binder to form a slurry, and this slurry is dehydrated and molded in a magnetic field, and then fired in the air to produce a sintered body. The general formula {(Sr 1-x to obtain a Ba x) O · n (Fe 1-y-z in y Al z) 2 O 3 ferrite ceramic composition of the sample No. 21-38 represented by}.
Next, for each of these samples, as in [Example 1], the saturation magnetization Ms, the anisotropic magnetic field Ha, and the specific resistivity ρ are measured, and based on the measured saturation magnetization Ms and the anisotropic magnetic field Ha, each sample is measured. The permeability difference Δμ (irreversible) at 10 GHz and 40 GHz of the sample and the imaginary part μ + ″ (magnetic loss) of the circularly polarized wave complex permeability were determined.
Table 3 shows the composition of each sample number, the saturation magnetization Ms, the anisotropic magnetic field Ha, the specific resistivity ρ, the permeability difference Δμ, and the imaginary part μ + ″.
Figure 2004113250
Sample No. 21 is a conventionally used Sr ferrite (anisotropic magnetic field Ha: 1536 kA / m). At 10 GHz, the permeability difference Δμ is as small as 0.05 (<0.1), and the desired irreversible. I can't get sex. Further, at 40 GHz, the imaginary part μ + ″ is 0.96 (≧ 0.05), and the magnetic loss is large.
In Sample No. 25, y is 0.31, and in Sample No. 26, y and z are 0.31 and exceed 0.30, so the Fe content is too low. Became “0” and showed no irreversibility.
In Sample No. 32, since n is 4.90 and less than 5.00, the anisotropic magnetic field Ha becomes “0” and does not show irreversibility, and the specific resistivity ρ is also 8. It was as small as 5 × 10 6 Ω · cm.
In Sample No. 38, since n is 6.00, the anisotropic magnetic field Ha becomes “0” and does not show irreversibility, and the specific resistivity ρ is also 5.4 × 10 6 Ω · cm. It became small.
On the other hand, in sample numbers 22-24, 27-31, and 33-37, y and z are 0 <y ≦ 0.30, 0 <z ≦ 0.30, and n is 5.00 ≦ n <6, respectively. Since the absolute permeability difference | Δμ | is 0.1 or more in at least one of 10 GHz and 40 GHz, the desired irreversibility can be obtained, and the imaginary part μ + ″ is also 0.05. Therefore, the magnetic loss can be reduced.
That is, Sample Nos. 22, 27 to 31, and 33 to 37 can obtain the desired irreversibility because the absolute permeability difference | Δμ | is 0.1 or more at both 10 GHz and 40 GHz, and the imaginary part Since μ + ″ is less than 0.05 and magnetic loss is small, it is possible to obtain a nonreciprocal circuit device that can be used in both microwave bands.
In Sample Nos. 23 and 24, the absolute permeability difference | Δμ | is less than 0.1 at 10 GHz, and a desired irreversibility cannot be obtained. However, at 40 GHz, the absolute permeability difference | Δμ | It is found that the desired irreversibility can be obtained and the imaginary part μ + ″ is also 0 and no magnetic loss occurs.
Then, by appropriately adjusting the molar amount of In 3+ and Al 3+ , that is, y and z, irreversible and low magnetic properties at both 10 GHz and 40 GHz as in sample numbers 22, 27 to 31, and 33 to 37 A ferrite porcelain composition capable of achieving both losses can be obtained.

表4の組成を有する一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y−zInAl+αCa+βCo}のフェライト磁器組成物を作製した。
すなわち、〔実施例1〕と略同様の方法・手順を使用し、フェライト素原料としてのSrCO(炭酸ストロンチウム)、BaCO(炭酸バリウム)、Fe(酸化鉄)、In(酸化インジウム)、Al(酸化アルミニウム)がx=0.2、n=5.5、y=0.13、z=0.13となるように秤量して調合し、ボールミルを使用して湿式混合した後、大気中で仮焼し、一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y−zInAl}で表される仮焼粉末を作製した。
次いで、この仮焼粉末(主成分)1モルに対し、CaCO(炭酸カルシウム)、及びCoO(酸化コバルト)の含有量が、総計で0〜0.9000モルとなるように添加し、湿式粉砕し、比表面積が約5m/gの仮焼粉砕品を作製した。
次いで、この仮焼粉砕品を酢酸ビニル系バインダ樹脂と混練させてスラリー化し、さらに磁場中で脱水成形機を使用して成形加工を施し、その後大気中で焼成処理を施し、一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y−zInAl+αCa+βCo}で表される試料番号41〜69のフェライト磁器組成物を得た。
次に、〔実施例1〕と同様、各試料の飽和磁化Ms、異方性磁界Ha、10GHz及び40GHzにおける透磁率差Δμ(非可逆性)、及び正円偏波複素透磁率の虚数部μ″(磁気損失)、比抵抗率ρを求めた。
さらに、各試料を、図7に示す非放射性誘電体線路Y型サーキュレータに実装し、ネットワークアナライザを使用して信号伝送損失(挿入損失I.L)を測定した。
表4は各試料の組成と、飽和磁化Ms、異方性磁界Ha、透磁率差Δμ、虚数部μ″、比抵抗率ρ、挿入損失I.L.を示している。

Figure 2004113250
各試料番号41〜69は、x、y、z、及びnが本発明範囲内であるので、絶対透磁率差|Δμ|が0.1以上となって所望の非可逆性を得ることができ、虚数部μ″も0.05未満となって磁気損失を低減することができる。
しかしながら、試料番号41、42、49、56、65は(α+β)値が0.001未満であるため、比抵抗率ρが1.9×10〜2.8×1010Ω・cmと小さく、挿入損失I.L.も1.06〜1.24dBと大きくなる。
また、試料番号48、55、60、64、69は(α+β)値が0.8を超えているため、比抵抗率ρが1.6×10〜2.9×1010Ω・cm以下と小さく、挿入損失I.L.も1.06〜1.59dBと大きくなる。
これに対して試料番号43〜47、50〜55、57〜59、61〜63、66〜68は、(α+β)値が0.0010〜0.800の範囲内にあるため、比抵抗率ρは4.5×1010〜1.8×1013Ω・cmであり、また挿入損失I.L.が0.46〜0.99dBであり、比抵抗率ρを増大させて挿入損失I.L.を低減することのできるフェライト磁器組成物を得ることができる。A ferrite porcelain composition of the general formula {(Sr 1−x Ba x ) O · n (Fe 1−yz In y Al z ) 2 O 3 + αCa + βCo} having the composition of Table 4 was prepared.
That is, using substantially the same method and procedure as in [Example 1], SrCO 3 (strontium carbonate), BaCO 3 (barium carbonate), Fe 2 O 3 (iron oxide), In 2 O 3 as ferrite raw materials. (Indium oxide), Al 2 O 3 (Aluminum oxide) are weighed and prepared so that x = 0.2, n = 5.5, y = 0.13, z = 0.13, and a ball mill is used. to after wet mixing, and calcining in air, the general formula {(Sr 1-x Ba x ) O · n (Fe 1-y-z in y Al z) 2 O 3} calcined represented by A powder was prepared.
Subsequently, with respect to 1 mol of this calcined powder (main component), CaCO 3 (calcium carbonate) and CoO (cobalt oxide) are added so that the total content is 0 to 0.9000 mol, and wet pulverization is performed. Then, a calcined pulverized product having a specific surface area of about 5 m 2 / g was produced.
Next, this calcined and pulverized product is kneaded with a vinyl acetate binder resin to form a slurry, and further subjected to a molding process using a dehydrating molding machine in a magnetic field, and then subjected to a firing treatment in the atmosphere to obtain a general formula {(Sr 1-x Ba x) to give the O · n (Fe 1-y -z in y Al z) 2 O 3 + αCa + βCo ferrite ceramic composition of the sample No. 41-69 represented by}.
Next, as in [Example 1], the saturation magnetization Ms of each sample, the magnetic permeability difference Δμ (irreversible) at the anisotropic magnetic field Ha, 10 GHz and 40 GHz, and the imaginary part μ of the circularly polarized complex magnetic permeability + ″ (Magnetic loss) and specific resistivity ρ were determined.
Further, each sample was mounted on a non-radiative dielectric line Y-type circulator shown in FIG. 7, and a signal transmission loss (insertion loss IL) was measured using a network analyzer.
Table 4 shows the composition of each sample, the saturation magnetization Ms, the anisotropic magnetic field Ha, the permeability difference Δμ, the imaginary part μ + ″, the specific resistivity ρ, and the insertion loss IL.
Figure 2004113250
In each of sample numbers 41 to 69, x, y, z, and n are within the scope of the present invention, so that the absolute permeability difference | Δμ | is 0.1 or more and desired irreversibility can be obtained. In addition, the imaginary part μ + ″ is also less than 0.05, and the magnetic loss can be reduced.
However, since the sample numbers 41, 42, 49, 56, and 65 have an (α + β) value of less than 0.001, the specific resistivity ρ is as small as 1.9 × 10 9 to 2.8 × 10 10 Ω · cm. Insertion loss L. Is also increased to 1.06 to 1.24 dB.
Moreover, since the sample numbers 48, 55, 60, 64, and 69 have an (α + β) value exceeding 0.8, the specific resistivity ρ is 1.6 × 10 9 to 2.9 × 10 10 Ω · cm or less. And insertion loss I.V. L. Is also increased to 1.06 to 1.59 dB.
On the other hand, since the sample numbers 43 to 47, 50 to 55, 57 to 59, 61 to 63, and 66 to 68 have (α + β) values in the range of 0.0010 to 0.800, the specific resistivity ρ Is 4.5 × 10 10 to 1.8 × 10 13 Ω · cm, and insertion loss I.V. L. Is 0.46 to 0.99 dB, and the insertion loss I.D. L. It is possible to obtain a ferrite porcelain composition capable of reducing the above.

〔実施例4〕と同様の方法・手順で、表5の組成を有する一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−yIn+αCa+βCo}(x=0、n=5.5、0≦y≦0.31、α=β=0.25)で表される試料番号71〜76のフェライト磁器組成物を作製した。
また、比較例としてCa及びCoを添加していないフェライト磁器組成物を作製した。
次に、〔実施例1〕と同様、各試料の飽和磁化Ms、異方性磁界Ha、10GHz及び40GHzにおける透磁率差Δμ(非可逆性)、及び正円偏波複素透磁率の虚数部μ″(磁気損失)、比抵抗率ρを求めた。
表5は各試料番号の組成と、飽和磁化Ms、異方性磁界Ha、透磁率差Δμ、虚数部μ″、比抵抗率ρを示している。

Figure 2004113250
試料番号71は、従来のSrフェライトにCa成分及びCo成分を添加したものであり、10GHzでは絶対透磁率差|Δμ|が0.04と小さく所望の非可逆性を得ることができない。また40GHzでは虚数部μ″が0.97(≧0.05)であり、磁気損失が大きくなる。
試料番号76は、yが0.31であり、0.30を超えているため、Feの含有量が過少となり、このため異方性磁界も「0」となって非可逆性を示さなくなる。
また、各試料番号71〜76から明らかなように、Ca成分及びCo成分を各0.25モル添加することにより、添加しない場合に比べ、比抵抗率ρが飛躍的に増大することが分かる。In a similar manner and procedure as Example 4, the general formula having the composition shown in Table 5 {(Sr 1-x Ba x) O · n (Fe 1-y In y) 2 O 3 + αCa + βCo} (x = 0 , N = 5.5, 0 ≦ y ≦ 0.31, α = β = 0.25).
Moreover, the ferrite porcelain composition which did not add Ca and Co as a comparative example was produced.
Next, as in [Example 1], the saturation magnetization Ms of each sample, the magnetic permeability difference Δμ (irreversible) at the anisotropic magnetic field Ha, 10 GHz and 40 GHz, and the imaginary part μ of the circularly polarized complex magnetic permeability + ″ (Magnetic loss) and specific resistivity ρ were determined.
Table 5 shows the composition of each sample number, the saturation magnetization Ms, the anisotropic magnetic field Ha, the permeability difference Δμ, the imaginary part μ + ″, and the specific resistivity ρ.
Figure 2004113250
Sample No. 71 is obtained by adding a Ca component and a Co component to conventional Sr ferrite. At 10 GHz, the absolute magnetic permeability difference | Δμ | is as small as 0.04, and a desired irreversibility cannot be obtained. At 40 GHz, the imaginary part μ + ″ is 0.97 (≧ 0.05), and the magnetic loss increases.
In Sample No. 76, y is 0.31 and exceeds 0.30. Therefore, the Fe content is too small, so that the anisotropic magnetic field is also “0” and does not exhibit irreversibility.
Further, as is clear from the respective sample numbers 71 to 76, it can be seen that the addition of 0.25 mol of each of the Ca component and the Co component dramatically increases the specific resistivity ρ as compared with the case where the Ca component and the Co component are not added.

〔実施例4〕と同様の方法・手順で、表6の組成を有する一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−zAl+αCa+βCo}(x=0、n=5.5、0≦z≦0.31、α=β=0.25)で表される試料番号81〜85のフェライト磁器組成物を作製した。
また、比較例としてCa及びCoを添加していないフェライト磁器組成物を作製した。
次に、〔実施例4〕と同様、各試料の飽和磁化Ms、異方性磁界Ha、10GHz及び40GHzにおける透磁率差Δμ(非可逆性)、及び正円偏波複素透磁率の虚数部μ″(磁気損失)、比抵抗率ρを求めた。
表6は各試料番号の組成と、飽和磁化Ms、異方性磁界Ha、透磁率差Δμ、虚数部μ″、比抵抗率ρを示している。

Figure 2004113250
試料番号81は、従来のSrフェライトにCa成分とCo成分を添加したものであり、10GHzでは絶対透磁率差|Δμ|が0.04と小さく所望の非可逆性を得ることができない。また40GHzでは虚数部μ″が4.97(≧0.05)であり、磁気損失が大きくなる。
試料番号85は、zが0.31であり、0.30を超えているため、Feの含有量が過少となり、このため異方性磁界も「0」となって非可逆性を示さなくなる。
また、試料番号81〜85から明らかなように、Ca成分及びCo成分を各0.25モル添加することにより、添加していない比較例に比べ、比抵抗率ρが飛躍的に増大することが分かる。In Example 4 the same method and procedure, the general formula having the composition shown in Table 6 {(Sr 1-x Ba x) O · n (Fe 1-z Al z) 2 O 3 + αCa + βCo} (x = 0 , N = 5.5, 0 ≦ z ≦ 0.31, α = β = 0.25).
Moreover, the ferrite porcelain composition which did not add Ca and Co as a comparative example was produced.
Next, as in [Example 4], the saturation magnetization Ms of each sample, the magnetic permeability difference Δμ (irreversible) at the anisotropic magnetic field Ha, 10 GHz and 40 GHz, and the imaginary part μ of the circularly polarized complex magnetic permeability + ″ (Magnetic loss) and specific resistivity ρ were determined.
Table 6 shows the composition of each sample number, the saturation magnetization Ms, the anisotropic magnetic field Ha, the permeability difference Δμ, the imaginary part μ + ″, and the specific resistivity ρ.
Figure 2004113250
Sample No. 81 is obtained by adding a Ca component and a Co component to conventional Sr ferrite, and the absolute permeability difference | Δμ | is as small as 0.04 at 10 GHz, and the desired irreversibility cannot be obtained. At 40 GHz, the imaginary part μ + ″ is 4.97 (≧ 0.05), and the magnetic loss increases.
In Sample No. 85, z is 0.31 and exceeds 0.30, so the Fe content is too small. Therefore, the anisotropic magnetic field is also “0” and does not exhibit irreversibility.
Further, as is clear from the sample numbers 81 to 85, the addition of 0.25 mol of each of the Ca component and the Co component can dramatically increase the specific resistivity ρ as compared with the comparative example not added. I understand.

〔実施例4〕と同様の方法・手順で、表6の組成を有する一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y−zInAl+αCa+βCo}(x=0、5.0≦n≦6.0、0≦z≦0.31、0≦z≦0.31、α=β=0.25)で表される試料番号91〜108のフェライト磁器組成物を作製した。
また、比較例としてCa及びCoを添加していないフェライト磁器組成物を作製した。
次に、〔実施例4〕と同様、各試料の飽和磁化Ms、異方性磁界Ha、10GHz及び40GHzにおける透磁率差Δμ(非可逆性)、及び正円偏波複素透磁率の虚数部μ″(磁気損失)、比抵抗率ρを求めた。
表7は各試料番号の組成と、飽和磁化Ms、異方性磁界Ha、透磁率差Δμ、虚数部μ″、比抵抗率ρを示している。

Figure 2004113250
試料番号91は、従来のSrフェライトにCa成分とCo成分を添加したものであり、10GHzでは絶対透磁率差|Δμ|が0.04と小さく所望の非可逆性を得ることができない。また40GHzでは虚数部μ″が4.98(≧0.05)であり、磁気損失が大きくなる。
試料番号95は、zが0.31であり、0.30を超えているため、Feの含有量が過少となり、このため異方性磁界も「0」となって非可逆性を示さなくなる。
試料番号96は、y及びzが共に0.31であり、0.30を超えているため、Feの含有量が過少となり、このため異方性磁界も「0」となって非可逆性を示さなくなる。
また、試料番号102、108は、nが4.9又は6.0であり、5.0≦n<6.0の範囲外となるため、磁気異方性を示さなくなり、非可逆性を示さなくなる。
また、試料番号91〜108から明らかなように、Ca成分及びCo成分を各0.25モル添加することにより、添加していない比較例に比べ、比抵抗率ρが飛躍的に増大することが分かる。In a similar manner and procedure as Example 4, the general formula having the composition shown in Table 6 {(Sr 1-x Ba x) O · n (Fe 1-y-z In y Al z) 2 O 3 + αCa + βCo} (X = 0, 5.0 ≦ n ≦ 6.0, 0 ≦ z ≦ 0.31, 0 ≦ z ≦ 0.31, α = β = 0.25) Ferrite of sample numbers 91 to 108 A porcelain composition was prepared.
Moreover, the ferrite porcelain composition which did not add Ca and Co as a comparative example was produced.
Next, as in [Example 4], the saturation magnetization Ms of each sample, the magnetic permeability difference Δμ (irreversible) at the anisotropic magnetic field Ha, 10 GHz and 40 GHz, and the imaginary part μ of the circularly polarized complex magnetic permeability + ″ (Magnetic loss) and specific resistivity ρ were determined.
Table 7 shows the composition of each sample number, the saturation magnetization Ms, the anisotropic magnetic field Ha, the permeability difference Δμ, the imaginary part μ + ″, and the specific resistivity ρ.
Figure 2004113250
Sample No. 91 is obtained by adding a Ca component and a Co component to conventional Sr ferrite, and the absolute permeability difference | Δμ | is as small as 0.04 at 10 GHz, and a desired irreversibility cannot be obtained. At 40 GHz, the imaginary part μ + ″ is 4.98 (≧ 0.05), and the magnetic loss increases.
In Sample No. 95, z is 0.31 and exceeds 0.30, so the Fe content is too small. Therefore, the anisotropic magnetic field is also “0” and does not exhibit irreversibility.
In sample number 96, both y and z are 0.31 and exceed 0.30, so the Fe content is too low, and therefore the anisotropic magnetic field is also “0”, making it irreversible. Not shown.
In Sample Nos. 102 and 108, n is 4.9 or 6.0 and is outside the range of 5.0 ≦ n <6.0. Therefore, magnetic anisotropy is not exhibited and irreversibility is exhibited. Disappear.
Further, as is clear from the sample numbers 91 to 108, the addition of 0.25 mol of each of the Ca component and the Co component can dramatically increase the specific resistivity ρ as compared with the comparative example not added. I understand.

〔実施例1〕と同様の方法・手順で、表8に示すような組成のフェライト磁器組成物を作製した。
すなわち、フェライト素原料としてSrCO(炭酸ストロンチウム)、BaCO(炭酸バリウム)、Fe(酸化鉄)、In(酸化インジウム)、Al(酸化アルミニウム)を使用し、x=0.10、0.11≦y≦0.13、0.04≦z≦0.06、5.50≦n≦5.60となるように秤量して調合し、ボールミルで湿式混合した後、大気中で仮焼した。次いで、この仮焼物にMnO及びZrOを所定量添加し、湿式粉砕して比表面積が約5m/gの仮焼粉末を作製した。
次に、この仮焼粉末を酢酸ビニル系バインダと混練してスラリーとし、このスラリーを磁場中で脱水成形し、その後大気中で焼成して焼結体を作製し、Mn成分及びZr成分を含有した一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y−zInAl}で表される試料番号111〜122のフェライト磁器組成物を得た。
次に、〔実施例1〕と同様、比抵抗率ρ、各試料の10GHz及び40GHzにおける透磁率差Δμ(非可逆性)、正円偏波複素透磁率の虚数部μ″(磁気損失)を求め、さらに誘電損失tanδを摂動法で測定した。
表8は各試料番号の組成と、透磁率差Δμ、虚数部μ″、誘電損失tanδ、比抵抗率ρを示している。

Figure 2004113250
試料番号116は、Mn成分とZr成分の含有量の総計が1.52重量%であり、1.50重量%を超えているため、誘電損失tanδが25×10−4と大きく、また、比抵抗率ρも6.5×10Ω・cmと小さくなっている。
また、試料番号122も、Mn成分とZr成分の含有量の総計が1.68重量%であり、1.50重量%を超えているため、誘電損失tanδが30×10−4と大きく、また、比抵抗率ρも5.5×10Ω・cmと小さくなっている。
これに対して試料番号111〜115、及び117〜121は、Mn成分とZr成分の含有量の総計が1.50重量%以下の範囲でMn成分やZr成分を添加しているので、誘電損失tanδが1.0×10−4以下と小さく、また、比抵抗率ρも8.1×10〜6.8×1011Ω・cmと大きくなっている。しかも、10GHz及び40GHzで、絶対透磁率差|Δμ|が0.1以上なって所望の非可逆性を得ることができ、また、虚数部μ″が0.05未満となって磁気損失を抑制できることが分った。Ferrite porcelain compositions having the compositions shown in Table 8 were prepared by the same method and procedure as in [Example 1].
That is, SrCO 3 (strontium carbonate), BaCO 3 (barium carbonate), Fe 2 O 3 (iron oxide), In 2 O 3 (indium oxide), Al 2 O 3 (aluminum oxide) is used as a ferrite raw material, x = 0.10, 0.11 ≦ y ≦ 0.13, 0.04 ≦ z ≦ 0.06, 5.50 ≦ n ≦ 5.60 were weighed and prepared, and wet-mixed with a ball mill. After that, it was calcined in the atmosphere. Next, predetermined amounts of MnO and ZrO 2 were added to the calcined product and wet pulverized to prepare a calcined powder having a specific surface area of about 5 m 2 / g.
Next, the calcined powder is kneaded with a vinyl acetate binder to form a slurry, and this slurry is dehydrated and molded in a magnetic field, and then fired in the air to produce a sintered body, containing a Mn component and a Zr component. to give the general formula {(Sr 1-x Ba x ) O · n (Fe 1-y-z in y Al z) 2 O 3} ferrite ceramic composition of the sample No. 111 to 122 represented by.
Next, as in [Example 1], the specific resistivity ρ, the permeability difference Δμ (irreversible) of each sample at 10 GHz and 40 GHz, the imaginary part μ + ″ (magnetic loss) of the circularly polarized complex permeability. Further, the dielectric loss tan δ was measured by the perturbation method.
Table 8 shows the composition of each sample number, the permeability difference Δμ, the imaginary part μ + ″, the dielectric loss tan δ, and the specific resistivity ρ.
Figure 2004113250
In Sample No. 116, the total content of the Mn component and the Zr component is 1.52% by weight and exceeds 1.50% by weight, so that the dielectric loss tan δ is as large as 25 × 10 −4, and the ratio The resistivity ρ is also as small as 6.5 × 10 6 Ω · cm.
Sample No. 122 also has a total Mn component and Zr component content of 1.68% by weight, which exceeds 1.50% by weight, so the dielectric loss tan δ is as large as 30 × 10 −4 , The specific resistivity ρ is also as small as 5.5 × 10 6 Ω · cm.
On the other hand, since the sample numbers 111 to 115 and 117 to 121 add the Mn component and the Zr component in the range where the total content of the Mn component and the Zr component is 1.50% by weight or less, the dielectric loss The tan δ is as small as 1.0 × 10 −4 or less, and the specific resistivity ρ is as large as 8.1 × 10 9 to 6.8 × 10 11 Ω · cm. In addition, at 10 GHz and 40 GHz, the absolute permeability difference | Δμ | is 0.1 or more and a desired irreversibility can be obtained, and the imaginary part μ + ″ is less than 0.05, resulting in a magnetic loss. It was found that it can be suppressed.

〔実施例4〕と同様の方法・手順で、表9の組成を有する一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y−zInAl+αCa+βCo}(x=0、5.0≦n≦6.0、0≦z≦0.31、0≦z≦0.31、α=β=0.25)で表され、かつ所定量のMnO(酸化マンガン)及びZrO(酸化ジルコニウム)を添加した試料番号132〜142のフェライト磁器組成物を作製した。
次に、〔実施例4〕と同様、各試料の10GHz及び40GHzにおける透磁率差Δμ(非可逆性)、及び正円偏波複素透磁率の虚数部μ″(磁気損失)、比抵抗率ρを求めた。
表9は各試料の組成と、透磁率差Δμ、虚数部μ″、比抵抗率ρを示している。

Figure 2004113250
試料番号131〜142は、x、y、z、及びnが本発明範囲内であるので、絶対透磁率差|Δμ|が0.1以上となって所望の非可逆性を得ることができ、虚数部μ″も0.05未満となって磁気損失を低減することができる。
しかしながら、試料番号136、142は、Mn成分及びZr成分の含有量の総計がそれぞれ1.52重量%、1.68重量%であり、1.50重量%を超えているので、比抵抗率ρがそれぞれ1.1×1010Ω・cm、9.5×10Ω・cmと小さい。
これに対して試料番号131〜135、及び137〜141は、Ca成分及びCo成分に加え、Mn成分とZr成分が、総計で1.50重量%以下の範囲で添加されているので、比抵抗率ρが1.2×1013〜1.1×1015Ω・cmと飛躍的に増大することが分かった。In a similar manner and procedure as Example 4, the general formula having the composition shown in Table 9 {(Sr 1-x Ba x) O · n (Fe 1-y-z In y Al z) 2 O 3 + αCa + βCo} (X = 0, 5.0 ≦ n ≦ 6.0, 0 ≦ z ≦ 0.31, 0 ≦ z ≦ 0.31, α = β = 0.25) and a predetermined amount of MnO (oxidation Ferrite porcelain compositions of sample numbers 132 to 142 to which manganese) and ZrO 2 (zirconium oxide) were added were prepared.
Next, as in [Example 4], the permeability difference Δμ (irreversible) of each sample at 10 GHz and 40 GHz, the imaginary part μ + ″ (magnetic loss) of the circularly polarized complex permeability, and the specific resistivity ρ was determined.
Table 9 shows the composition of each sample, the permeability difference Δμ, the imaginary part μ + ″, and the specific resistivity ρ.
Figure 2004113250
In Sample Nos. 131 to 142, x, y, z, and n are within the scope of the present invention. Therefore, the absolute permeability difference | Δμ | is 0.1 or more, and desired irreversibility can be obtained. The imaginary part μ + ″ is also less than 0.05, and the magnetic loss can be reduced.
However, since sample numbers 136 and 142 have a total content of Mn component and Zr component of 1.52% by weight and 1.68% by weight, respectively, exceeding 1.50% by weight, the specific resistivity ρ Are as small as 1.1 × 10 10 Ω · cm and 9.5 × 10 9 Ω · cm, respectively.
On the other hand, since the sample numbers 131 to 135 and 137 to 141 include the Mn component and the Zr component in addition to the Ca component and the Co component in a total range of 1.50% by weight or less, the specific resistance It was found that the rate ρ increased dramatically from 1.2 × 10 13 to 1.1 × 10 15 Ω · cm.

以上詳述したよう本発明のフェライト磁器組成物は、10GHz以下や30〜60GHzのマイクロ波帯で使用しても十分な非可逆性を得ることができ、また磁気損失を小さくすることができるので、これらマイクロ波帯で使用されるサーキュレータやアイソレータ、及びこれらサーキュレータやアイソレータを搭載した無線装置に有用である。  As described above in detail, the ferrite porcelain composition of the present invention can obtain sufficient irreversibility even when used in a microwave band of 10 GHz or less or 30 to 60 GHz, and can reduce magnetic loss. It is useful for circulators and isolators used in these microwave bands, and for wireless devices equipped with these circulators and isolators.

Claims (7)

一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−yIn}(0≦x≦1.00、5.00≦n<6.00、0<y≦0.30)で表される主成分を含有していることを特徴とする非可逆回路素子用フェライト磁器組成物。Formula {(Sr 1-x Ba x ) O · n (Fe 1-y In y) 2 O 3} (0 ≦ x ≦ 1.00,5.00 ≦ n <6.00,0 <y ≦ 0 30) A ferrite porcelain composition for non-reciprocal circuit elements, comprising the main component represented by .30). 一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−zAl}(0≦x≦1.00、5.00≦n<6.00、0<z≦0.30)で表される主成分を含有していることを特徴とする非可逆回路素子用フェライト磁器組成物。Formula {(Sr 1-x Ba x ) O · n (Fe 1-z Al z) 2 O 3} (0 ≦ x ≦ 1.00,5.00 ≦ n <6.00,0 <z ≦ 0 30) A ferrite porcelain composition for non-reciprocal circuit elements, comprising the main component represented by .30). 一般式{(Sr1−xBa)O・n(Fe1−y−zInAl}(0≦x≦1.00、5.00≦n<6.00、0<y≦0.30、0<z≦0.30)で表される主成分を含有していることを特徴とする非可逆回路素子用フェライト磁器組成物。Formula {(Sr 1-x Ba x ) O · n (Fe 1-y-z In y Al z) 2 O 3} (0 ≦ x ≦ 1.00,5.00 ≦ n <6.00,0 A ferrite porcelain composition for non-reciprocal circuit elements, comprising a main component represented by <y ≦ 0.30, 0 <z ≦ 0.30). 請求の範囲第1項乃至請求の範囲第3項のいずれかに記載の非可逆回路素子用フェライト磁器組成物において、副成分としてCa成分及びCo成分のうちの少なくとも一方を含み、前記Ca成分及びCo成分の含有量が、前記主成分1モルに対し、総計で0.001〜0.8モルであることを特徴とする非可逆回路素子用フェライト磁器組成物。The ferrite porcelain composition for a non-reciprocal circuit device according to any one of claims 1 to 3, comprising at least one of a Ca component and a Co component as a subcomponent, wherein the Ca component and The ferrite porcelain composition for nonreciprocal circuit elements, wherein the content of Co component is 0.001 to 0.8 mol in total with respect to 1 mol of the main component. 請求の範囲第1項乃至請求の範囲第4項のいずれかに記載の非可逆回路素子用フェライト磁器組成物において、副成分としてMn成分及びZr成分のうちの少なくとも一方を含み、前記Mn成分及びZr成分の含有量が、酸化物換算で、総計で1.50重量%以下(0重量%を含まず)であることを特徴とする非可逆回路素子用フェライト磁器組成物。The ferrite porcelain composition for a non-reciprocal circuit device according to any one of claims 1 to 4, comprising at least one of a Mn component and a Zr component as a subcomponent, wherein the Mn component and A ferrite porcelain composition for nonreciprocal circuit elements, wherein the content of the Zr component is 1.50% by weight or less (not including 0% by weight) in terms of oxide. 請求の範囲第1項乃至請求の範囲第5項のいずれかに記載の非可逆回路素子用フェライト磁器組成物で形成されたフェライト部材を備えていることを特徴とする非可逆回路素子。A nonreciprocal circuit element comprising a ferrite member formed of the ferrite porcelain composition for a nonreciprocal circuit element according to any one of claims 1 to 5. 請求の範囲第6項記載の非可逆回路素子を備えていることを特徴とする無線装置。A wireless device comprising the nonreciprocal circuit device according to claim 6.
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