專利名稱：非互易電路器件和通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在微波波段中的非互易電路器件比如單向器或類似物以及包括這種單向器的通信裝置。
通過如下的方式構(gòu)造常規(guī)的雙端口型非互易電路器件分別地預(yù)制電路元件比如電容器和電阻器，以及將它們設(shè)置在印刷電路板的預(yù)定位置上，安裝它們并在印刷電路板上設(shè)置鐵氧體組件，該鐵氧體組件包括鐵氧體和設(shè)置在該鐵氧體上并彼此交叉的兩個中心導(dǎo)體。
人們已經(jīng)通過如下的方式構(gòu)造上文所述的電容器在電介質(zhì)基片的兩個表面上形成電極然后將該電極切割成預(yù)定大小。人們已經(jīng)使用常規(guī)的芯片電阻作為電阻元件。
在常規(guī)的雙端口型非互易電路器件中，在印刷電路板的預(yù)定位置上正確地設(shè)置電路元件并安裝它們需要要許多步驟和大量的工時，這就使得很難以較低的成本進(jìn)行大量生產(chǎn)。此外，由于需要根據(jù)非互易電路器件的運行頻率或用途改變每個所需的電容器的電容量，增加不同的電介質(zhì)基片的切割尺寸，因此電容器元件的管理變得很復(fù)雜。此外，由于安裝了許多電路元件，增加了連接點，造成可靠性降低。此外，由于需要提供在印刷電路板上設(shè)置這些電路元件所需的面積，印刷電路板很難減小其的尺寸。這就使其很難滿足市場上對非互易電路器件的微型化的要求。
因此，本發(fā)明的一個目的是通過不將上述的電路元件安裝在印刷電路板上來解決上述問題，以及提供一種非互易電路器件，這種非互易電路器件允許以較低的成本大量生產(chǎn)，消除了電容器元件的管理的復(fù)雜性，通過減少連接點有利于確?？煽啃?，以及通過減少基片的面積可以降低其總體尺寸。
本發(fā)明提供一種非互易電路器件，包括鐵氧體組件、將靜磁場施加到鐵氧體組件的磁體、磁軛以及電路元件，通過將鐵氧體和第一及第二中心導(dǎo)體組合起來組成鐵氧體組件，該第一和第二中心導(dǎo)體彼此電絕緣地相互交叉設(shè)置，該電路元件連接到第一和第二中心導(dǎo)體并構(gòu)成匹配電路。在這種非互易電路器件中，電路元件包括在其上安裝有所說的鐵氧體組件的電介質(zhì)疊層基片的電介質(zhì)主體和設(shè)置在電介質(zhì)疊層基片的預(yù)定層上的電極。
因此通過在鐵氧體組件所安裝的基片上形成構(gòu)成匹配電路的電路元件解決上述在印刷電路板上安裝單個的片形電容器和芯片電阻所涉及的問題。
在根據(jù)本發(fā)明的非互易電路器件中，可取的是，在電介質(zhì)疊層基片中形成許多電容器。具體地說，在雙端口型非互易電路器件中，通過將匹配電路所需的許多電容器并入到單個電介質(zhì)疊層基片中，提高了批量生產(chǎn)率，消除了電容器元件管理的復(fù)雜性，提高了可靠性，由此實現(xiàn)了減少總體尺寸和降低成本。
此外，在本發(fā)明中，可取的是，電介質(zhì)疊層基片具有凹口或孔，通過該凹口或孔鐵氧體組件的鐵氧體部分與電介質(zhì)疊層基片相接觸。這有利于將鐵氧體組件固定在非互易電路器件內(nèi)，并且不需要專用的固定部件，由此在總的高度上減少了接合在上述的凹口或孔中的鐵氧體部分的尺寸。
此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選通過將每個中心導(dǎo)體繞在鐵氧體上形成鐵氧體組件，并且電介質(zhì)疊層基片具有凹口或孔，通過該凹口或孔鐵氧體組件的中心導(dǎo)體部分接合在電介質(zhì)疊層基片中。由此有利于將鐵氧體組件固定在非互易電路器件內(nèi)，且在總的高度上減少了接合在上述的凹口或孔中的中心導(dǎo)體部分的尺寸。
此外，在本發(fā)明中，可取的是，鐵氧體組件、磁體和磁軛以如下的順序設(shè)置在電介質(zhì)疊層基片上通孔電極設(shè)置在電介質(zhì)疊層基片的側(cè)面上，在磁軛上設(shè)置的突起接合在通孔電極中。這種結(jié)構(gòu)有利于電介質(zhì)疊層基片和磁軛的接地連接，并且能夠防止連接部分從電介質(zhì)疊層基片的側(cè)面凸伸到外面。
此外，在本發(fā)明中，可取的是，磁軛的突起和通孔電極都焊接在一起，由此能夠同時實現(xiàn)電和機(jī)械耦合。
此外，在本發(fā)明中，可取的是，連接到中心導(dǎo)體的電極設(shè)置在電介質(zhì)疊層基片的頂部表面上。因此鐵氧體組件的中心導(dǎo)體能夠容易地表面安裝在電介質(zhì)疊層基片的頂部表面上。
此外，在本發(fā)明中，可取的是，連接到外部電路的電極設(shè)置在電介質(zhì)疊層基片底部表面上。這就允許在非互易電路器件表面安裝在它要安裝的印刷電路板上時這些電極用作端子。
此外，本發(fā)明提供一種通信裝置，這種通信裝置應(yīng)用了包括上述結(jié)構(gòu)中任一種結(jié)構(gòu)的非互易電路器件，例如這種通信裝置設(shè)置在用于放大所發(fā)射的信號的電路的輸出部分中。
通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行的詳細(xì)描述將使本發(fā)明的上述目的和其它目的、特征以及優(yōu)點更加清楚。
附

圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的單向器的分解透視圖。
附圖2A至2D所示為在附圖1中所示的單向器的電介質(zhì)疊層基片的結(jié)構(gòu)透視圖。
附圖3所示為在附圖1中所示的單向器的等效電路圖。
附圖4A至4C所示為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的單向器的結(jié)構(gòu)視圖。
附圖5A和5B所示為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的單向器的結(jié)構(gòu)視圖。
附圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的通信裝置結(jié)構(gòu)的方塊圖。
參考附圖1至3描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的單向器的結(jié)構(gòu)。
附圖1所示為本單向器的分解透視圖。在此參考標(biāo)號1表示鐵氧體組件，通過將第一中心導(dǎo)體11和第二中心導(dǎo)體12繞在鐵氧體10上形成該鐵氧體組件，該第一和第二中心導(dǎo)體11和12每個都由帶有絕緣涂層的導(dǎo)線形成。
參考標(biāo)號3a和3b每個都表示將靜磁場施加到鐵氧體10的永磁體，參考標(biāo)號6表示構(gòu)成磁路的磁軛，該磁軛兼作殼體。參考標(biāo)號4表示電介質(zhì)疊層基片，該電介質(zhì)疊層基片具有在該電介質(zhì)疊層基片4的頂面上形成的電極E10、E11和E12，以將鐵氧體組件的中心導(dǎo)體連接到該電介質(zhì)疊層基片。鐵氧體組件1的第一和第二中心導(dǎo)體11和12的一側(cè)端部P1和P2分別連接到電極E11和E12，另一端G1和G2每個都連接到電極E10。
附圖2A至2D所示為上述的電介質(zhì)疊層基片4的結(jié)構(gòu)透視圖。附圖2A所示為電介質(zhì)疊層基片的整體的透視圖，附圖2B所示為在倒置時的電介質(zhì)疊層基片的透視圖。本電介質(zhì)疊層基片是一種由3個電介質(zhì)層和4個電極層所構(gòu)成的電介質(zhì)陶瓷多層基片。附圖2C所示為中間電介質(zhì)層的頂面的透視圖，以及附圖2D所示為底部電介質(zhì)層的頂面的透視圖。
在附圖2D所示的電極E21和E22和相應(yīng)的附圖2C所示的電極E31和E32之間產(chǎn)生的靜電電容用作電容器。此外，在附圖2D所示的電極E19和E20和相應(yīng)的附圖2C所示的電極E31和E32之間產(chǎn)生的靜電電容用作電容器。參考字符R所示的電阻膜作為在電極E31和E32的一側(cè)端之間的電阻。在附圖2A中所示的在該表面上的電極E11和E12通過通孔分別導(dǎo)電地連接到在附圖2C中所示的電極E31和E32。E10和E20也通過通孔彼此導(dǎo)電地連接。電極E19和E20導(dǎo)電地連接到端電極E1和E4并通過基片的端面分別連接到在基片的底面上的端電極E3和E6。此外，電極E21和E22從基片的端面到底面分別導(dǎo)電地連接到端電極E5和E2。
附圖3所示為上述的單向器的電路圖。
中心導(dǎo)體11和12每個的一端都接地。電容器C21串聯(lián)在中心導(dǎo)體11的另一端和輸入端之間。電容器C22串聯(lián)在中心導(dǎo)體12的另一端和輸出端之間。此外，電容器C11與在中心導(dǎo)體11的另一端和地端之間的中心導(dǎo)體11并聯(lián)。電容器C12與在中心導(dǎo)體12的另一端和地端之間的中心導(dǎo)體12并聯(lián)。此外，電阻R連接在中心導(dǎo)體11和12的另一端之間。
在正向上給定一發(fā)射信號，電阻R的兩端將具有相同的相位和相同的幅值，并且沒有電流流經(jīng)電阻R，結(jié)果從輸入端輸入的信號從輸出端原樣地輸出。
在另一方面，在反向上給定一入射信號，穿過鐵氧體10的高頻磁場的方向變成與上述正向發(fā)射的情況相反的方向，因此在電阻R的兩端上產(chǎn)生彼此相位相反的信號，并且在電阻R上消耗了功率。因此，理想的情況是，沒有信號從輸入端輸出。然而，在實際中，根據(jù)在中心導(dǎo)體11和12之間的夾角和法拉第旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的極化波表面的旋轉(zhuǎn)角，上述電阻兩端之間的相位差在正向發(fā)射信號時和在反向入射信號時之間產(chǎn)生了變化。因此，需設(shè)定施加到鐵氧體10的靜磁場的強(qiáng)度和在中心導(dǎo)體11和12之間的夾角以減少插入損耗并實現(xiàn)較高的非互易(單向)特性。
上述操作基于在輸入/輸出阻抗和單向器的阻抗之間已經(jīng)實現(xiàn)了匹配的前提。然而，當(dāng)減小鐵氧體10的尺寸時，減小了中心導(dǎo)體11和12的長度，同時電感分量相應(yīng)地降低了。結(jié)果，當(dāng)以所需的頻率操作單向器時，并不能實現(xiàn)阻抗匹配。
因此，中心導(dǎo)體11和12繞在鐵氧體10上，因此即使在使用很小的鐵氧體極板時也能夠增加了中心導(dǎo)體的電感。然而，由于中心導(dǎo)體的繞組引起的中心導(dǎo)體的電感的增加較急劇，因此出現(xiàn)這樣的情況單向器的阻抗變得高于輸入/輸出阻抗(通常為50歐姆)，因此僅通過使用彼此并聯(lián)連接在輸入/輸出端的電容器11和12并不能實現(xiàn)阻抗匹配。因此，每個都具有預(yù)定電容的電容器C21和C22都與輸入/輸出端串聯(lián)。
使用每個帶有絕緣涂層表面的銅線作為如上文所說的中心導(dǎo)體11和12。作為絕緣涂層材料，可以使用聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚酯酰亞胺、聚酯、聚亞胺酯或類似的材料。該銅線的直徑可以為0.1毫米或以下。
在上文所示的實例中，應(yīng)用銅線作為中心導(dǎo)體的實例，但是由其它金屬比如銀、金或包括它們之中的任何一種金屬的合金所形成的金屬線也都可以用作中心導(dǎo)體。
接著，參考附圖4A至附圖4C描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的單向器的結(jié)構(gòu)。附圖4A所示為電介質(zhì)疊層基片的透視圖，附圖4B所示為在單向器的鐵氧體組件和一個磁體之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系的垂直剖面。附圖4C所示為除了在附圖4B中所示的結(jié)構(gòu)相同部分以外的結(jié)構(gòu)的單向器的垂直剖面。
如附圖4A所示，基本在電介質(zhì)疊層基片4的中心部分形成孔8。如附圖4B所示，當(dāng)將鐵氧體組件設(shè)置在由電介質(zhì)疊層基片4和磁軛6所形成的間隙中時，鐵氧體10的一個角部分與電介質(zhì)疊層基片4的孔8接合。因此，鐵氧體組件固定地設(shè)置在電介質(zhì)疊層基片4和磁軛6之間以使鐵氧體組件立在兩個磁體3a和3b之間的中部并使鐵氧體10的主表面與兩個磁體3a和3b的表面平行。
在附圖4C所示的實例中，鐵氧體組件固定在電介質(zhì)疊層基片4和磁軛6之間以使繞在鐵氧體10上的中心導(dǎo)體11和12中的一個中心導(dǎo)體11接合在形成在電介質(zhì)疊層基片4上的孔8中。由于中心導(dǎo)體11和12由此繞在鐵氧體10上，因此一個中心導(dǎo)體從鐵氧體10的端面突伸出中心導(dǎo)體的截面直徑部分。這種結(jié)構(gòu)消除了在鐵氧體10周圍的無用空間，因此可以將具有確定的尺寸的鐵氧體組件容納在有限的空間中。
接著，參考附圖5A和5B描述根據(jù)第三實施例的單向器的結(jié)構(gòu)。附圖5A所示為磁軛6的結(jié)構(gòu)和磁軛6與電介質(zhì)疊層基片4之間的位置關(guān)系的透視圖，附圖5B所示為在組裝磁軛6和電介質(zhì)疊層基片4時的側(cè)視圖。
在附圖5中，在電介質(zhì)疊層基片4的端面中的端電極是通孔電極。在端面上通過如下的方式形成這些通孔電極形成通孔以使在將電介質(zhì)疊層基片4從母板上切割下來之前延伸過相鄰的基片，以及通過穿過該通孔的導(dǎo)線將這些通孔分開。
磁軛6具有突起16以接合在設(shè)置在電介質(zhì)疊層基片4上的通孔電極15的形成部分中。電介質(zhì)疊層基片4的通孔電極15導(dǎo)電地連接到地電極，并且磁軛6的突起和通孔電極15的凹口以彼此相互接合的狀態(tài)焊接在一起，如附圖5B所示，由此同時實現(xiàn)了在其間的機(jī)械連接和電接地連接。
接著，參考附圖6描述根據(jù)第四實施例的通信裝置的結(jié)構(gòu)。在附圖6中，參考字符ANT表示發(fā)射/接收天線，DPX表示天線共用器。BPFa和BPFb每個都表示帶通濾波器，AMPa和AMPb表示放大電路，MIXa和MIXb表示混合器。參考字符OSC表示振蕩器，SYN表示頻率合成器，而ISO表示單向器。
MIXa將所輸入的IF信號和從SYN輸出的信號混合，BPFa僅通過在從MIXa輸出的混合輸出信號中的發(fā)射頻帶，而AMPa對這些信號進(jìn)行功率放大并通過單向器ISO和DPX將它們從ANT發(fā)射。在另一方面，AMPb放大從DPX中所接收的信號。BPFb僅通過在從AMPb輸出的接收信號中的接收頻帶。MIX將從SYN輸出的頻率信號和所接收的信號進(jìn)行混合，并輸出中間頻率信號IF。
對于在附圖6中所示的單向器部分，使用具有如上所示的結(jié)構(gòu)的單向器。
通過應(yīng)用這種可以實現(xiàn)微型化、很薄、提高了可靠性以及成本降低了的單向器，提供了這樣一種通信裝置比如便攜式電話，這種通信裝置成本較低并且可靠性較高，同時整體降低了厚度和重量。
從上文的描述可以清楚地看出，根據(jù)本發(fā)明，不需要將單個的片狀電容器元件和芯片電阻安裝在印刷電路板上。這就可以實現(xiàn)以較低的成本進(jìn)行批量生產(chǎn)，并且電路元件的管理并不復(fù)雜，由于極大地減少了連接點的數(shù)量因此提高了可靠性，因而增強(qiáng)了總體上減小了尺寸和降低了成本的效果。
特別是在雙端口型非互易電路器件中，在單個電介質(zhì)疊層基片上并入了匹配電路所需的許多電容器，提高了批量生產(chǎn)率，消除了管理電路元件的復(fù)雜性，提高了電介質(zhì)疊層基片的可靠性，因而增強(qiáng)了總體上減小了尺寸和降低了成本的效果。
通過在電介質(zhì)疊層基片上形成凹口或孔，在該凹口或孔上鐵氧體組件的鐵氧體部分與電介質(zhì)疊層基片接合，有利于將鐵氧體組件固定在非互易電路器件內(nèi)，不需要專用的固定的部件，因此通過接合在上述凹口或孔中的鐵氧體部分的尺寸而降低了總高度。
通過將每個中心導(dǎo)體繞在鐵氧體上形成鐵氧體組件，在電介質(zhì)疊層基片上具有凹口或孔，在該凹口或孔上鐵氧體組件的中心導(dǎo)體部分接合在電介質(zhì)疊層基片中。由此有利于將鐵氧體組件固定在非互易電路器件內(nèi)，因此通過接合在上述凹口或孔中的中心導(dǎo)體部分的尺寸而降低了總高度。
將鐵氧體組件、磁體和磁軛以這個順序從下到上設(shè)置在電介質(zhì)疊層基片上，以及將通孔電極設(shè)置在電介質(zhì)疊層基片的側(cè)面上，在磁軛側(cè)面上設(shè)置有用于接合在電極中的突起。應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，有利于實現(xiàn)電介質(zhì)疊層基片和磁軛的接地連接，該連接部分可以防止從電介質(zhì)疊層基片的側(cè)面凸伸到外面。這就能夠?qū)崿F(xiàn)微型化。
此外，通過將磁軛的每個突起和一個通孔電極焊接在一起，可以同時實現(xiàn)電和機(jī)械耦合。
此外，通過形成用于連接中心導(dǎo)體和電介質(zhì)疊層基片的電極，在電介質(zhì)疊層基片的頂面上，鐵氧體組件的中心導(dǎo)體可以容易地表面安裝在電介質(zhì)疊層基片的頂面上。
此外，在本發(fā)明中，通過形成連接電介質(zhì)疊層基片和外部電路的電極，在電介質(zhì)疊層基片的底面上，當(dāng)非互易電路器件表面安裝在它所安裝的印刷電路板上時可以應(yīng)用這些電極作為端子本身。
此外，根據(jù)本發(fā)明，通過例如在放大發(fā)射信號的電路的輸出部分中設(shè)置上述非互易電路器件，提供一種通信裝置比如便攜式電話，這種通信裝置成本低且可靠性高，而且實現(xiàn)了總體地降低這種通信裝置的厚度和重量。
雖然已經(jīng)參考當(dāng)前認(rèn)為是優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是在不脫離本發(fā)明的更寬泛的方面的前提下可以做出各種變化和改進(jìn)，因此希望所附加的權(quán)利要求覆蓋落在本發(fā)明的真實精神和范圍內(nèi)的各種改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種非互易電路器件，包括鐵氧體組件，通過將鐵氧體和第一及第二中心導(dǎo)體組合起來構(gòu)成該鐵氧體組件，該第一和第二中心導(dǎo)體彼此電絕緣的狀態(tài)下在相互交叉設(shè)置；將靜磁場施加到所說的鐵氧體組件的磁體；磁軛；以及電路元件，該電路元件連接到所說的第一和第二中心導(dǎo)體并構(gòu)成匹配電路，其中所說的電路元件包括在其上安裝有所說的鐵氧體組件的電介質(zhì)疊層基片的電介質(zhì)主體和設(shè)置在電介質(zhì)疊層基片的預(yù)定層上的電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非互易電路器件，其中在所說的電介質(zhì)疊層基片上設(shè)置的所說的電路元件包括許多電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非互易電路器件，其中所說的電介質(zhì)疊層基片具有凹口或孔，在該凹口或孔上所說的鐵氧體組件的鐵氧體部分與所說的電介質(zhì)疊層基片接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非互易電路器件，其中通過將每個所說的中心導(dǎo)體繞在所說的鐵氧體上形成所說的鐵氧體組件；和所說的電介質(zhì)疊層基片具有凹口或孔，在該凹口或孔上所說的鐵氧體組件的中心導(dǎo)體部分接合在所說的電介質(zhì)疊層基片中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非互易電路器件，其中所說的鐵氧體組件、所說的磁體和所說的磁軛設(shè)置在所說的電介質(zhì)疊層基片上；通孔電極設(shè)置在所說的電介質(zhì)疊層基片的側(cè)面上；以及在所說的磁軛上設(shè)置的突起接合在所說的通孔電極中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非互易電路器件，其中所說的磁軛的所說的突起和所說的通孔電極都焊接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非互易電路器件，其中要連接到中心導(dǎo)體的電極設(shè)置在所說的電介質(zhì)疊層基片的頂部表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非互易電路器件，其中要連接到外部電路的電極設(shè)置在所說的電介質(zhì)疊層基片的底部表面上。
9.一種通信裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的非互易電路器件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非互易電路器件,這種非互易電路器件能夠解決比如生產(chǎn)成本增加、可靠性降低以及總體尺寸變大的問題,而這些問題都是由于將具有匹配電路的電路元件安裝在印刷電路板上造成的,本發(fā)明還提供一種包括這種非互易電路的通信裝置。這種非互易電路包括鐵氧體組件、將靜磁場施加到這個鐵氧體組件的磁體以及磁扼,通過將鐵氧體和相互交叉的第一和第二中心導(dǎo)體組合起來形成鐵氧體組件。此外,電路元件連接到第一和第二中心導(dǎo)體并構(gòu)成匹配電路,該電路元件形成在其上安裝有該鐵氧體組件的電介質(zhì)疊層基片上。
文檔編號H01P1/32GK1333642SQ0112484
公開日2002年1月30日 申請日期2001年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月7日
發(fā)明者牧野敏弘, 日野圣吾 申請人:株式會社村田制作所