專利名稱：不可逆電路設(shè)備和包括不可逆電路設(shè)備的通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涉及高頻頻帶例如微波頻帶中使用的不可逆電路裝置，例如隔離器，環(huán)行器等等。
通常，集中的常數(shù)隔離器具有特征其中在作為正向方向的信號傳播方向的衰減值是非常小而在相反方向非常大。這類隔離器例如用在例如移動電話機(jī)之類的通信裝置的發(fā)送／接收電路中。在最近的移動通信設(shè)備中，設(shè)備的小型化和減少費用是可行的。因此，除此之外，不斷的需要減少結(jié)合在該移動通信設(shè)備中的不可逆電路設(shè)備的尺寸和費用。為了實現(xiàn)該目標(biāo)，提供使用四邊形的磁性板極的不可逆電路設(shè)備。
通常，當(dāng)使用這樣的四邊形的磁性板極時，為了保持端口之間的特性平衡，該磁性板極具有一個矩形的形狀。另外，三個中心導(dǎo)體之一并聯(lián)放置在該磁性板極的長邊緣，而剩余兩個中心導(dǎo)體向該磁性板極的每個邊緣傾斜，因此中心導(dǎo)體彼此以120度相交。例如，日本的未審查專利申請公開No．8-23212披露一個不可逆電路設(shè)備。在這個不可逆電路設(shè)備中，磁性板極的長邊緣與短邊緣的比設(shè)置為2∶3，和一個中心導(dǎo)體并聯(lián)放置在該長邊緣而中心導(dǎo)體的長度是相等的。
同時，在新近的諸如移動電話機(jī)之類的移動通信設(shè)備中，為了獲得長時間通信，不僅小型化而且減少功率消耗是非常需要的。因此，提高了對介入損耗的校正，即減少不可逆電路設(shè)備中的介入損耗的需求。另外，在結(jié)合在移動電話機(jī)中的不可逆電路設(shè)備中，認(rèn)為考慮指定的端口之間的介入損耗是重要的，同時很少關(guān)心剩余端口之間的介入損耗。因此，進(jìn)一步減少指定的端口之間的介入損耗比保持端口之間的特性平衡更需要。
但是，當(dāng)減少該磁性板極的尺寸時，通常有一個趨向，通過帶寬變得更窄和介入損耗惡化。結(jié)果，在具有上面的常規(guī)結(jié)構(gòu)的不可逆電路設(shè)備中，想要減少介入損耗是困難的，雖然能夠保持端口之間的特性平衡。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一個緊湊的和便宜的、能夠減少介入損耗的不可逆電路設(shè)備，和結(jié)合該不可逆電路設(shè)備的一個通信設(shè)備。
為了實現(xiàn)上面的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供包括一個磁性部件的一個不可逆電路設(shè)備，直流磁場加到該磁性部件，和放置在該磁性部件上的、在電絕緣狀態(tài)彼此相交的三個中心導(dǎo)體。在這個不可逆電路設(shè)備中，磁性部件為具有長和短邊緣的一個平面的矩形配置，和三個中心導(dǎo)體之一并聯(lián)放置在該磁性部件的短邊緣。
利用這個安排，如在下面描述的，能夠減少與該磁性部件的短邊緣平行地放置的中心導(dǎo)體分開的兩個中心導(dǎo)體的端口之間的介入損耗。其理由是兩個剩余中心導(dǎo)體的長度變得比平行于該磁性部件的短邊緣放置的中心導(dǎo)體的長度更長，從而導(dǎo)致兩個中心導(dǎo)體之間的耦合的加強。
另外，在這個不可逆電路設(shè)備中，終接電阻器可以連接到平行于磁性部件的短邊緣放置的中心導(dǎo)體的端口，以便形成一個隔離器。
另外，與磁性部件的短邊緣平行放置的中心導(dǎo)體分開的兩個中心導(dǎo)體可能以一個角度θ彼此相交，該角度大于120度和小于180度。這個安排允許減少介入損耗。這是因為兩個中心導(dǎo)體之間的耦合通過設(shè)置相交角度θ為大于120度而加強。
另外，在不可逆電路設(shè)備中，每一個中心導(dǎo)體可以從公共的接地部分?jǐn)U展，在該接地部分放置的磁性部件上彎曲，而與該磁性部件的短邊緣并行放置的中心分開的兩個中心導(dǎo)體可能以一個角度彼此相交，該角度大于120度和小于或等于140度，這是因為當(dāng)相交角度θ設(shè)置為大于140度時，與該磁性部件的短邊緣平行放置的中心分開的兩個中心導(dǎo)體在該磁性部件的末端部分互相疊加。結(jié)果，兩個中心導(dǎo)體不能通過在該磁性部件上彎曲放置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供包括上面的不可逆電路設(shè)備作為一個隔離器的通信設(shè)備。利用這個安排，可以減少通信設(shè)備的功率消耗。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例結(jié)合在一個隔離器中的磁性組件的平面圖；圖2是根據(jù)第一實施例結(jié)合在該隔離器中的中心導(dǎo)體的展開視圖；圖3是表示根據(jù)第一實施例的隔離器的整個結(jié)構(gòu)的分解透視視圖；圖4是根據(jù)第一實施例在去除永久磁鐵和上面的磁軛狀態(tài)的隔離器的平面圖
圖5是表示根據(jù)第一實施例的隔離器，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的隔離器和常規(guī)的隔離器的介入損耗的頻率特性的曲線圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的一個隔離器的磁性組件的平面圖；和圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的通信設(shè)備的方框圖。
參見圖1至4，描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的不可逆電路設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
第一實施例的不可逆電路設(shè)備具有一個磁性組件5，其中三個中心導(dǎo)體51，52和53放置在一個平面的矩形磁性板極55上，如在圖1中所示的。中心導(dǎo)體51，52和53通過印上金屬，例如銅制造的導(dǎo)電板。在圖2所示的中心導(dǎo)體的展開視圖中，中心導(dǎo)體51，52和53是由作為公共接地端的接地部分54從接地部分54向外面擴(kuò)展整體形成。
在磁性組件5中，磁性部件55安裝在公共的接地部分54，并且中心導(dǎo)體51至53被彎曲以這樣的方式放置在磁性部件55的上表面即中心導(dǎo)體51，52和53經(jīng)過一個絕緣紙頁(未表示)彼此以120度的角度θ相交。對應(yīng)于相應(yīng)的中心導(dǎo)體51至53的頂端部分的端口P1至P3具有適合于與其它部件連接的配置，和端口P1至P3從磁性部件55的周圍向外面擴(kuò)展。在這個安排中，放置在磁性部件55的上表面的中心導(dǎo)體51至53的部分的長度有效地用于確定不可逆電路設(shè)備的特性。
在第一實施例的不可逆電路設(shè)備中，中心導(dǎo)體53與磁性部件55的短邊緣B平行放置在它的長邊緣的中心部分，即在兩個短邊緣之間的中心部分。換句話說，平行于短邊緣B放置的中心導(dǎo)體53的有效長度設(shè)置為比剩余中心導(dǎo)體51和52的有效長度短。這個實施例中，磁性部件55的長邊緣A與短邊緣B的比設(shè)置為10∶9．圖3和4的每個圖表示使用上面的磁性組件5構(gòu)成的不可逆電路設(shè)備的一個例子。圖3是表示不可逆電路設(shè)備的整個結(jié)構(gòu)的分解透視圖。圖4是去除永久磁鐵和上磁軛狀態(tài)的不可逆電路設(shè)備的平面圖。在這個不可逆電路設(shè)備中，終接電阻器R連接到平行于磁性部件55的短邊緣B的中心導(dǎo)體53的端口P3，形成一個隔離器。另外，從端口P1到端口P2的方向是正向方向，而從端口P2到端口P1的方向是反方向。
在這個隔離器的安排中，永久磁鐵3放置在由磁性金屬組成的盒形上磁軛2的內(nèi)表面，和基本上C字形的、由磁性金屬組成下面的磁軛8附加到上磁軛2以便形成一個磁性的閉合電路。另外，終端盒7放置在下面的磁軛8內(nèi)部的底部8a，而磁性組件5，匹配電容器C1至C3和終接電阻器R放置在終端盒7內(nèi)部。直流磁場通過永久磁鐵3施加到磁性組件5。
由電絕緣材料組成的終端盒7具有一個結(jié)構(gòu)，其中底部壁7b與具有矩形框架配置的側(cè)壁7a整體形成。輸入／輸出終端71和72的部分以及接地終端73嵌入在樹脂材料中。插入孔7c基本上在底壁7b的中心形成。在插入孔7c的周圍部分形成在規(guī)定位置的多個凹進(jìn)。
在插入孔7c周圍形成的凹進(jìn)中，裝配匹配電容器C1至C3和終接電阻器R。磁性組件5插入該插入孔7c內(nèi)部。永久磁鐵3放置在該磁性組件5頂部。
永久磁鐵3放置在該磁性組件5頂部。在磁性組件5的下部表面的公共接地部分54連接到下面的磁軛8的底部表面8a。匹配電容器C1至c3的下表面電極和終接電阻器R的一端電極分別連接到接地端73。匹配電容器C1至C3的上表面電極連接到中心導(dǎo)體51至53的端口P1至P3。終接電阻器R的另一端連接到端口P3。
在這個隔離器中，因為使用矩形的磁性部件，磁性部件的材料費用和生產(chǎn)成本減少了，獲得低成本產(chǎn)品。另外，獲得了磁性組件的小型化。而且，依據(jù)放置在該終端盒中的部件安排，使用在磁性部件周圍的區(qū)域的效率可以增加，獲得該隔離器的整體小型化。
其次，參見圖5，描述根據(jù)第一實施例的隔離器的結(jié)構(gòu)優(yōu)點。圖5是表示在第一實施例的隔離器和常規(guī)的隔離器中介入損耗(正向衰減量)的頻率特性。在第一實施例的中使用的磁性部件具有3．0毫米的長邊緣、2．7毫米的短邊緣和0．5毫米的厚度。在常規(guī)的隔離器中使用的磁性部件具有3．1毫米的長邊緣，2．7毫米的短邊緣，厚度為0．5毫米，其中長邊緣對短邊緣的比設(shè)置為2∶√3。在常規(guī)的磁性組件中，連接到終接電阻器R的中心導(dǎo)體放置在平行于磁性部件的長邊緣。每一個上述的隔離器具有2．0毫米的高度(厚度)的5×5的外形尺度。每個隔離器的中心頻率是924．5MHz。
如在圖5中所示的，關(guān)于在中心頻率的介入損耗，第一實施例中的介入損耗大約是0．40dB，它大大低于常規(guī)隔離器的介入損耗(大約0．45dB)。另外，第一實施例的通過帶寬例如在0．75dB的介入損耗的帶寬大大寬于常規(guī)例子的帶寬。如在這里所示的，使用平面的矩形磁性部件55，因為連接到終接電阻器R的中心導(dǎo)體53平行于磁性部件55的短邊緣放置，可以減少信號輸入／輸出端口P1和P2之間的介入損耗。即，在第一實施例的隔離器中，可以獲得小型化和減少介入損耗。
其次，圖6示出在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的隔離器中使用的磁性組件的結(jié)構(gòu)。第二實施例的磁性組件5使用一個平面的矩形磁性板極55。中心導(dǎo)體53平行于磁性板極55的短邊緣放置，而放置其余兩個中心導(dǎo)體51和52使得兩個中心導(dǎo)體51和52彼此相交的角度θ設(shè)置為130度。另外，安排中心導(dǎo)體53使得二等分中心導(dǎo)體51和52彼此相交的角度θ。在這種情況下，中心導(dǎo)體53與51彼此相交的角度θ1和中心導(dǎo)體53與52彼此相交的角度θ2分別設(shè)置為115度。其它結(jié)構(gòu)與在圖1所示的第一實施例中使用的結(jié)構(gòu)相同，而省略其說明。
其次，參見圖5，描述根據(jù)第二實施例的隔離器的結(jié)構(gòu)優(yōu)點。表示在圖5的根據(jù)第二實施例的隔離器的特性與表示在圖3和4根據(jù)第一實施例的隔離器的特性相同。
如在圖5中所示的，在第二實施例中，在中心頻率的介入損耗大約是0．35dB．這低于第一實施例所示的值。此外，第二實施例的通過帶寬大大寬于第一實施例中的通過帶寬。如在這里所示的，除了中心導(dǎo)體53平行于磁性部件55的短邊緣放置外，當(dāng)對應(yīng)于其余信號輸入／輸出端口的兩個中心導(dǎo)體51和52彼此相交的角度θ設(shè)置為130度，信號輸入／輸出端口P1和P2之間的介入損耗可以進(jìn)一步減少。
在第二實施例中，中心導(dǎo)體51和52的交叉角θ設(shè)置為130度的情況作為一個例子描述。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)設(shè)置交叉角θ大于120度能夠減少該介入損耗。相反，如在上面的實施例中所示的，當(dāng)由金屬導(dǎo)電的板極形成的中心導(dǎo)體在磁性部件上彎曲時，如果交叉角θ設(shè)置為大于140度，與磁性部件的邊緣平行的中心導(dǎo)體分開的兩個中心導(dǎo)體疊加在磁性部件的末端部分，因此兩個中心導(dǎo)體不能彎曲放置。結(jié)果，基本上中心導(dǎo)體51和52的交叉角θ設(shè)置為小于或等于140度。
在上面的實施例中，已經(jīng)提供由金屬導(dǎo)電板極形成的中心導(dǎo)體在該磁性部件上彎曲的例子。但是，適用于本發(fā)明的該磁性部件和中心導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)不局限于這個結(jié)構(gòu)，例如本發(fā)明可以使用由電極薄膜形成的中心導(dǎo)體在磁性部件內(nèi)部形成或者在它的表面形成的一種結(jié)構(gòu)。在這種情況下，與該磁性部件的短邊緣平行的中心導(dǎo)體分開的兩個中心導(dǎo)體的交叉角θ在理論上可以設(shè)置為在小于180度范圍的任何度數(shù)。但是，當(dāng)交叉角θ大于150度時，不能獲得需要的隔離(反向方向的衰減量)。因此，交叉角θ設(shè)置為小于或等于150度。
此外，在上面的實施例中，描述了隔離器的例子。但是，本發(fā)明例如可以用于環(huán)行器，其中形成端口P3作為第三輸入／輸出端口，而不連接終接電阻器R到端口P3。在此情況中，也可以減少與該磁性部件的短邊緣平行地放置的中心導(dǎo)體分開的兩個中心導(dǎo)體的端口之間的介入損耗。
隨后，圖7表示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)。在這個通信設(shè)備中，天線ANT連接到由傳輸濾波器TX和接收濾波RX構(gòu)成的雙工器DPX的天線端，隔離器ISO連接在傳輸濾波器TX的輸入端和發(fā)送電路之間，而接收電路連接到接收濾波器RX的輸出端。從發(fā)送電路發(fā)送的信號通過隔離器ISO輸入到傳輸濾波器TX，并且從天線ANT輸出。在天線ANT接收的信號通過接收濾波器RX發(fā)送給接收電路。
在這種情形下，作為隔離器ISO，可使用根據(jù)第一和第二實施例之一的隔離器。使用本發(fā)明的隔離器，可以減少介入損耗，可以減少通信設(shè)備中的電源消耗。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的不可逆電路設(shè)備中，磁性部件為具有短和長邊緣的平面矩形結(jié)構(gòu)。另外，平行于磁性部件的短邊緣放置三個中心導(dǎo)體之一。利用這個安排，除了與該磁性部件的短邊緣平行的中心導(dǎo)體外，可以減少與該磁性部件的短邊緣平行地放置的其余兩個中心導(dǎo)體的端口之間的介入損耗。
另外，其余兩個中心導(dǎo)體的交叉角θ設(shè)置為大于120度。這個安排允許進(jìn)一步減少介入損耗。
此外，根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備通過在上面描述的不可逆電路設(shè)備能夠減少電源消耗。
前述的發(fā)明已經(jīng)依據(jù)最佳實施例描述了。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到該實施例存在許多變化。這些變化在本發(fā)明和所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種不可逆電路設(shè)備，包括一個磁性部件，直流磁場加到該磁性部件；和放置在該磁性部件上以便在電絕緣狀態(tài)彼此相交的三個中心導(dǎo)體；其中磁性部件為具有長和短邊緣的一個平面矩形結(jié)構(gòu)，和三個中心導(dǎo)體之一平行于該磁性部件的短邊緣放置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的不可逆電路設(shè)備，另外包括平行于磁性部件的短邊緣放置的該中心導(dǎo)體的端口；和連接到該端口的一個終接電阻器。
3．根據(jù)權(quán)利要求1和2的不可逆電路設(shè)備，其中與該磁性部件的短邊緣平行放置的中心導(dǎo)體分開的兩個中心導(dǎo)體以一個角度θ彼此相交，該角度大于120度和小于180度。
4．根據(jù)權(quán)利要求1和2之一的不可逆電路設(shè)備，其中每一個中心導(dǎo)體從一個公共接地部分?jǐn)U展，以便在放置在接地部分上的該磁性部件上彎曲該接地部分，和與該磁性部件的短邊緣平行放置的中心導(dǎo)體分開的兩個中心導(dǎo)體以一個角度θ彼此相交，該角度大于120度和小于或等于140度。
5．包括根據(jù)權(quán)利要求1的不可逆電路設(shè)備的一種通信設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開一種緊湊的和便宜的不可逆電路設(shè)備,能夠減少插入衰耗。在這個設(shè)備中,磁性組件是通過在一個平面的矩形磁性板極上放置三個中心導(dǎo)體構(gòu)成的。三個中心導(dǎo)體之一與該磁性板極的短邊緣平行放置。
文檔編號H01P1/32GK1292582SQ0013173
公開日2001年4月25日 申請日期2000年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月21日
發(fā)明者川浪崇, 長谷川隆 申請人:株式會社村田制作所