專利名稱：不可逆電路設(shè)備和使用該設(shè)備的通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不可逆電路設(shè)備和通信設(shè)備。特別地本發(fā)明涉及一個(gè)不可逆電路設(shè)備，諸如隔離器和環(huán)行器，在諸如微波波段的高頻帶中使用，和涉及裝有該不可逆電路設(shè)備的通信設(shè)備。
不可逆電路設(shè)備，諸如集總常數(shù)隔離器和集總常數(shù)環(huán)行器使用在通信設(shè)備中，諸如蜂窩電話機(jī)，利用該設(shè)備相對于信號傳輸方向呈現(xiàn)非常小的衰減和相對于反向呈現(xiàn)非常大衰減的特性。
如圖8的等效電路所示的，典型的集總常數(shù)隔離器包括放置在一個(gè)磁體(鐵氧體)上的三個(gè)中心導(dǎo)體L，使得彼此相交，在地和中心導(dǎo)體L的相應(yīng)的端口P1，P2和P3之間連接的匹配電容器CO，和連接到端口P3的一個(gè)終端電阻器R，直流磁場Hex加到該磁體和中心導(dǎo)體。該磁體在圖8中以虛線表示。
在典型的通信設(shè)備中，結(jié)合在該電路中的放大器不可避免產(chǎn)生一些失真，產(chǎn)生雜散輻射，諸如該基波的第二和第三諧波分量。提供規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，要求該雜散輻射保持低于特定的等級。利用具有好的線性的放大器可以防止雜散輻射；但是，這樣的放大器相當(dāng)昂貴。通常的代替方法是提供一個(gè)濾波器或類似設(shè)備，以便衰減不希望的頻率分量。但是，使用這樣的濾波器增加了通信設(shè)備的費(fèi)用和尺寸，而且引起損耗。
此外，在該通信設(shè)備中，隔離器和環(huán)行器用于該電路中的放大器的穩(wěn)定的操作和保護(hù)。特別地，集總常數(shù)隔離器和集總常數(shù)環(huán)行器在正向方向展現(xiàn)帶通濾波器特性，即使在正向方向在通帶外的頻帶中衰減信號。但是，具有如在圖8中所示的基本結(jié)構(gòu)的常規(guī)的不可逆電路設(shè)備在不希望的頻帶內(nèi)不能提供足夠的衰減。
日本的未審查的專利申請公開號10-93308和10-79607都披露一個(gè)不可逆電路設(shè)備，它在雜散輻射的頻帶中，特別地在該基波的二次和三次諧波分量提供大的衰減。在其中公開的不可逆電路設(shè)備中，除了圖8所示的結(jié)構(gòu)之外，在輸入端口或者輸出端口提供一個(gè)電感器，和一個(gè)電容器是外部地連接的，從而構(gòu)成一個(gè)低通濾波器。因此，衰減不希望的頻帶的分量以便減少雜散輻射，與外部地提供一個(gè)分開的濾波器的安排比較，整個(gè)通信設(shè)備可以構(gòu)成更小型。
但是，在日本的未審查的專利申請公開號10-93308和10-79607中披露的不可逆電路設(shè)備中，要求一個(gè)電感器和一個(gè)或兩個(gè)電容器構(gòu)成一個(gè)低通濾波器，出現(xiàn)的問題是增加部件的數(shù)量，而且電感和電容值的設(shè)置是敏感的，因此抑制尺寸和費(fèi)用的減少。即，增加分離的電容器增加了部件的數(shù)量和費(fèi)用。另一方面，安裝板和匹配電容器的使用包括每一個(gè)元件的特征值的限制，造成設(shè)計(jì)困難。此外，并行該匹配電容器提供的、用于濾波目的的電容器導(dǎo)致尺寸增加。另外，要求相當(dāng)大電感值的電感器構(gòu)成該低通濾波器。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種小型的，便宜的不可逆電路設(shè)備，它在特定的頻帶提供大的衰減，和裝有該不可逆電路設(shè)備的一種通信設(shè)備。
為此目的，根據(jù)本發(fā)明的一種不可逆電路設(shè)備包括接收直流磁場的一個(gè)磁性的單元，所述磁性的單元具有放置的多個(gè)中心導(dǎo)體，使得彼此相交；和一個(gè)電感器與一個(gè)電容器構(gòu)成的一個(gè)串聯(lián)諧振電路，具有比不可逆電路設(shè)備的工作頻率更高的諧振頻率，連接在地和使用作為輸入或者輸出端口的多個(gè)中心導(dǎo)體之一的一個(gè)端口部分之間。更具體地說，一個(gè)電感器串聯(lián)到一個(gè)常規(guī)的匹配電容器，以便在使用作為一個(gè)輸入或者輸出端口的中心導(dǎo)體之一的該端口部分形成一個(gè)串聯(lián)諧振電路。是否該串聯(lián)諧振電路連接到該輸入端口或者該輸出端口，或者連接到該輸入和輸出端口二者是根據(jù)期望的形狀(尺寸)，衰減等等確定的。
在上面的結(jié)構(gòu)中，包括電感器和電容器的串聯(lián)諧振電路形成一個(gè)陷波電路在比該不可逆電路設(shè)備的工作頻率更高的頻率具有一個(gè)極點(diǎn)的，在比該工作頻率更高的頻帶提供大的衰減，和衰減該基波(該工作中心頻率)的二次和三次諧波分量的不希望的輻射。
因此，通過使得該串聯(lián)諧振電路用作匹配電路和帶阻濾波器，不需要外部地提供用于防止該不希望的輻射，分開的濾波器，該濾波器的部件，LC串聯(lián)諧振電路等等。因此，部件的數(shù)量可以減少，并且該不可逆電路設(shè)備和和該通信設(shè)備可以以較小的尺寸和較少的費(fèi)用實(shí)現(xiàn)。
此外，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與在日本未審查的專利申請公告號10-93308中的低通濾波器比較，電容和電感的值可以減少，并且該不可逆電路設(shè)備可以進(jìn)一步減小尺寸。
一般地，在該不可逆電路設(shè)備中二次諧波分量的衰減比三次諧波分量該衰減更小，因此，當(dāng)該串聯(lián)諧振電路的諧振頻率是在二次諧波分量的頻率附近時(shí)，更有效地抑制不希望的輻射。這個(gè)諧振頻率最好是在該基波頻率和三次諧波分量的頻率之間。
該串聯(lián)諧振電路可以通過集成地形成構(gòu)成具有該中心導(dǎo)體的串聯(lián)諧振電路的電感器形成，而不增加部件的數(shù)量，另外，費(fèi)用可以減少。
本發(fā)明的通信設(shè)備包括具有上面描述的特性的不可逆電路設(shè)備。一個(gè)小型的，便宜的通信設(shè)備提供較好的特性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的隔離器的分解透視圖；圖2是根據(jù)具有被去除的頂部磁軛的第一實(shí)施例的隔離器的頂部平面圖；圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的隔離器的等效電路圖；圖4是所示根據(jù)第一實(shí)施例的隔離器和常規(guī)的隔離器的衰減頻率特性的曲線圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的一個(gè)隔離器的等效電路圖；圖6是表示根據(jù)第二實(shí)施例的隔離器和常規(guī)的隔離器的衰減頻率特性的曲線圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的通信設(shè)備的方框圖。和圖8是常規(guī)的隔離器的等效電路圖。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的隔離器的結(jié)構(gòu)將參照圖1至3進(jìn)行描述。圖1是該隔離器的分解透視圖，圖2是具有去除頂部磁軛的隔離器的頂部平面圖，和圖3是它的等效電路圖。
如圖1和2所示的，該隔離器包括由磁性的金屬組成的一個(gè)盒形的頂部磁軛2，放置在頂部磁軛2的內(nèi)面的一個(gè)扁圓形永久磁鐵3，類似地由磁性的金屬組成的基本上U形的底部磁軛8，頂部磁軛2和底部磁軛8構(gòu)成一個(gè)閉合磁路，放置在該底部磁軛8的底部表面8a上的樹脂盒7，通過永久磁鐵3加上直流磁場的一個(gè)磁性的組件，匹配電容器C1，C2和C3，以及一個(gè)終端電阻器R。
磁性的組件5包括一個(gè)扁圓形磁體55和三個(gè)中心導(dǎo)體51，52與53。三個(gè)中心導(dǎo)體51，52和53的公共接地部分鄰接該磁體55的底部表面。此外，三個(gè)中心導(dǎo)體51至53是折疊的并且利用插入之間的紙頁(未表示)放置在磁體55的頂部表面，以便形成彼此相對120度的角度。在中心導(dǎo)體51至53的正向的端側(cè)邊的端口部分P1，P2和P3是向外面伸出的。中心導(dǎo)體51至53通過在例如由銅組成的金屬導(dǎo)體薄板上打孔形成的，和具有作為公共接地端的圓形的接地部分，并且提供使得彼此之間以指定的角度的間隔(120度)從這個(gè)接地部分向外面伸出。
在該隔離器中，中心導(dǎo)體51的正向的端部被機(jī)加工成窄的曲折形狀，并且具有指定的電感值的電感器L1與中心導(dǎo)體51的端口部分P1集成地形成。
樹脂盒7是由電絕緣材料形成的。底部壁7b與矩形框架形狀的側(cè)壁7a集成地形成，并且提供輸入/輸出端71和72與接地端73，以便部分地嵌入在該樹脂盒中。組件通孔7c是在底部壁7b的基本上中心部分形成的，而磁性的組件5插入在通孔7c中。在這個(gè)磁性組件5的底部表面上的中心導(dǎo)體的接地部分51至53例如通過焊接連接到該底部磁軛8的底部表面8a。每一個(gè)輸入/輸出端71和72的一端以及接地端73暴露在底部壁7b的頂部表面，并且它的另一端暴露在底部壁7b的底部表面和側(cè)壁的外表面。
放置在通孔7c圓周的邊緣的是附近芯片型的匹配電容器C1，C2和C3，以及芯片型的終端電阻器R。中心導(dǎo)體51和52的端口部分P1和P2連接到輸入/輸出端71和72。匹配電容器C1至C3的底部電極和在終端電阻器R的一側(cè)的電極分別連接到接地端73和73。電容器C1的頂部電極連接到在中心導(dǎo)體51的端口部分P1上形成的電感器L1的正向的端。電容器C2和C3的頂部電極連接到中心導(dǎo)體52和53的端口部分P2和P3，而終端電阻器R的另一端連接到端口部分P3。
因此，在該隔離器中，如在圖3的等效電路圖中所示的，其中電感器L1串聯(lián)連接到電容器C1的串聯(lián)諧振電路連接在中心導(dǎo)體51該端口P1和接地之間，電容器C2和C3連接在接地和相應(yīng)的端口P2以及P3之間，而終端電阻器R連接到端口P3。在圖3中，該磁體是由虛線表示的，直流磁場表示為Hex，中心導(dǎo)體51至53由一個(gè)等效的電感器L，和另外的符號對應(yīng)于在圖1和2中使用的元件。
電感器L1和電容器C1構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路起陷波電路的功能，并且抑制基波的二次和三次諧波分量的不希望的輻射。確定電感器L1的電感和電容器C1的電容量以使該諧振頻率比隔離器的工作頻率更高。一般地，二次諧波分量的衰減小于三次諧波分量的衰減。因此，為了提供對二次諧波分量大的衰減，諧振頻率設(shè)置在基波的頻率和三次諧波分量的頻率之間的范圍中，考慮包括通帶寬度的另一特性和絕緣特性。
在下面描述本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。圖4表示相對于在根據(jù)本實(shí)施例(圖3中的結(jié)構(gòu))的隔離器中和在常規(guī)的隔離器(圖8中的基本的結(jié)構(gòu))的傳輸方向的衰減特性，實(shí)線表示本實(shí)施例的特性，而虛線表示常規(guī)的隔離器的特性。整個(gè)尺寸規(guī)格是基本上7.0毫米寬，7.0毫米深和2.0毫米高，和基波頻率(工作中心頻率)設(shè)置為900MHz，并且例如電感器L1的電感設(shè)置為大約1.1nH，和電容器C1的電容量設(shè)置為大約6.7pF。因此，串聯(lián)諧振電路的諧振頻率大約為1.9GHz。電容器C2和C3的電容量以及常規(guī)的隔離器中的電容器CO的電容量設(shè)置為9.0pF。
如在圖4中所示的，在該實(shí)施例中的串聯(lián)諧振電路的諧振頻率形成衰減極點(diǎn)，在比基波頻率更高的頻率范圍中的衰減比常規(guī)的隔離器的衰減更高。更具體地說，常規(guī)的隔離器中二次諧波分量的衰減大約是19dB，和三次諧波分量的衰減大約是28dB，而在本實(shí)施例中二次諧波分量的衰減大約為30dB和三次諧波分量的衰減大約為39dB，對于兩個(gè)分量獲得大約11dB的改善。
圖5表示根據(jù)第二實(shí)施例的不可逆電路設(shè)備的結(jié)構(gòu)。在上面描述的第一實(shí)施例中，電感器和電容器構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路連接到該隔離器的輸入端口或者輸出端口；另一方面，在圖5所示的隔離器中，包括電感器L1和電容器C1的串聯(lián)諧振電路連接在輸入端口P1和地之間，和電感器L2與電容器C2構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路連接在輸出端口P2和地之間。兩個(gè)串聯(lián)諧振電路的諧振頻率設(shè)置為比該隔離器的工作頻率更高。
在下面描述本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。圖6表示在相對于本實(shí)施例的隔離器(圖6中的結(jié)構(gòu))中和在常規(guī)的隔離器(圖8中的基本的結(jié)構(gòu))中傳輸方向的衰減特性。電感器L1和L2的電感設(shè)置為大約1.1nH，電容器C1和C2的電容量設(shè)置為大約6.7pF，而其它值設(shè)置為與第一實(shí)施例中的相同。
如在圖6中所示的，在比基波頻率更高的頻率范圍中的衰減甚至大于第一實(shí)施例中的衰減。更具體地說，二次諧波分量的衰減大約是33dB，和三次諧波分量的衰減大約是50dB，與在常規(guī)的隔離器中的衰減比較分別獲得了大約14dB和22dB的改善。通過連接串聯(lián)諧振電路到輸入和輸出端口二者，在比工作頻率更高的頻帶中的衰減進(jìn)一步增加了。
在圖6的設(shè)置中，相同電感和電容量的電感器和電容器在輸入端口和輸出端口使用。做為選擇，可以使用不同的電感和電容值的電感器和電容器，以使串聯(lián)諧振電路的諧振頻率彼此不同。這種情況下，在比工作頻率更高的頻率范圍中形成兩個(gè)衰減極點(diǎn)，提供期望的各種的衰減特性。
在上面描述的實(shí)施例中，本發(fā)明可以用于環(huán)行器而不連接終端電阻器R到端口P3。
在上面描述的實(shí)施例中，構(gòu)成串聯(lián)諧振電路的電感器L1由與中心導(dǎo)體51至53相同的材料集成地形成；但是，不限制于此，可以使用另一類型的電感器元件，諸如片電感器和螺線管線圈，而電感器可以通過在電介質(zhì)基片上或者在其內(nèi)部制作一個(gè)電極型式形成。特別地，在隔片用于穩(wěn)定地保持部件的結(jié)構(gòu)中，如果在該襯墊上或者在該襯墊中形成該電感器，串聯(lián)諧振電路可以不增加部件的數(shù)量形成。
不可逆電路設(shè)備的結(jié)構(gòu)不局限于第一實(shí)施例的的結(jié)構(gòu)，并且可能是在這樣的中心導(dǎo)體是在電介質(zhì)或者磁體內(nèi)部或者在電介質(zhì)或者磁體上形成的。在這種情況下如果電感器是在疊層的基片上或者在疊層的基片中形成的，部件的數(shù)量不需要增加。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)通信設(shè)備中，天線ANT連接到具有發(fā)送濾波器TX和接收濾波器RX的雙工器DPX的一個(gè)天線端子，隔離器ISO連接在發(fā)送濾波器TX和發(fā)送電路的輸入端之間，并且接收電路連接到接收濾波器RX的輸出端。來自發(fā)送電路的發(fā)送信號通過隔離器ISO和發(fā)送濾波器TX發(fā)送到天線ANT。由天線ANT接收的接收信號通過接收濾波器RX饋送給接收電路。
在上面描述的實(shí)施例的隔離器可使用作為隔離器ISO。小型的，提供較好的特性的便宜的通信設(shè)備是通過使用根據(jù)本發(fā)明的不可逆電路設(shè)備獲得的。
權(quán)利要求
1．一種不可逆電路設(shè)備，包括一個(gè)磁性的單元，它接收直流磁場，所述磁性的單元具有放置彼此相交的多個(gè)中心導(dǎo)體；和一個(gè)電感器與一個(gè)電容器構(gòu)成的一個(gè)串聯(lián)諧振電路，具有比所述不可逆電路設(shè)備的工作頻率更高的諧振頻率，連接在地和用作輸入或者輸出端口的所述多個(gè)中心導(dǎo)體之一的一個(gè)端口部分之間。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的不可逆電路設(shè)備，其中所述串聯(lián)諧振電路的所述諧振頻率設(shè)置為低于該不可逆電路設(shè)備的工作頻率的三次諧波分量的頻率。
3．根據(jù)權(quán)利要求1和2的不可逆電路設(shè)備，其中構(gòu)成所述串聯(lián)諧振電路的所述電感器是以與所述多個(gè)中心導(dǎo)體的相同的材料集成地形成的。
4．一種通信設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1，2和3之一的一個(gè)不可逆電路設(shè)備。
全文摘要
一種小型的,便宜的不可逆電路設(shè)備在特定的頻帶中提供大的衰減,和裝有該不可逆電路設(shè)備的通信設(shè)備。一種串聯(lián)諧振電路連接在中心導(dǎo)體的第一端口和地之間,該串聯(lián)諧振電路中電感器和電容器是彼此串聯(lián)連接的,電容器連接在地和另一中心導(dǎo)體的第二和第三端口與地之間,而終端電阻器連接到第三端口。
文檔編號H01P1/387GK1299156SQ0013749
公開日2001年6月13日 申請日期2000年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月9日
發(fā)明者長谷川隆, 森征克 申請人:株式會(huì)社村田制作所