專利名稱：非可逆電路元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非可逆電路元件，尤其涉及在微波帶中使用的如隔離器或循環(huán)器等非 可逆電路元件。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，如隔離器或循環(huán)器等非可逆電路元件，具有僅在預(yù)定的特定方向 上傳輸信號而不會在相反方向上傳輸?shù)奶匦浴＠眠@種特性，例如將隔離器使用在汽車電 話、便攜電話等移動體通信設(shè)備的發(fā)送電路部。一般而言，這種非可逆電路元件具備既定的匹配電路元件，該匹配電路元件包括 由形成有中心電極的鐵氧體和對其施加直流磁場的永磁體組成的鐵氧體磁體元件、電阻和 電容器(電容)等。在專利文獻1中記載有為了實現(xiàn)低插入損失而在輸入端口和輸出端口之間插入 了耦合用電容器元件的雙端口型隔離器。在專利文獻2中記載有，基于同樣的目的，在輸入 端口和輸出端口之間插入了耦合用電容器元件的雙端口型隔離器。雖然通過這些隔離器能 夠取得較佳的插入損失，但是，尚未考慮到使2倍頻或3倍頻等無用波衰減的情況。專利文獻1 國際公開第2006/080172號公報專利文獻2 日本特開2006-211373號公報

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使頻率高于基本波的無用波衰減而不會使 插入損失惡化的非可逆電路元件。為了實現(xiàn)所述目的，作為本發(fā)明一種方式的非可逆電路元件，包括永磁體；利用 所述永磁體施加直流磁場的鐵氧體；以及在彼此絕緣狀態(tài)下交錯配置在所述鐵氧體上的第 1中心電極以及第2中心電極，所述第1中心電極的一端與輸入端口電連接，另一端與輸 出端口電連接，所述第2中心電極的一端與輸出端口電連接，另一端與接地端口電連接，在 所述輸入端口和所述輸出端口之間電連接有第1匹配電容，在所述輸出端口和所述接地端 口之間電連接有第2匹配電容，在所述輸入端口和所述輸出端口之間電連接有電阻，在所 述輸入端口和所述輸出端口之間，電連接有具有移相器的功能和濾波器的功能、并且不使 工作的基本頻帶的信號通過的分支路，所述移相器使通過的無用波在所述輸出端口側(cè)為反 相，所述濾波器有選擇地使無用波通過。在所述非可逆電路元件中，由于無用波通過在輸入端口和輸出端口之間插入的分 支路，且該無用波的相位與在分支路的出口通過非可逆電路元件的無用波的相位相反，從 而使無用波較大衰減。此外，在工作的基本頻帶中，由于濾波器的輸入輸出阻抗極其高，所 以，實際上插入了分支路的影響并不存在，插入損失不會惡化。依據(jù)本發(fā)明，由于在輸入端口和輸出端口之間插入了具有移相器功能和濾波器功 能、且不使工作的基本頻帶的信號通過的分支路，從而可以使頻率高于基本波的無用波衰減而不會使插入損失惡化。


圖1是表示作為本發(fā)明基本形式的非可逆電路元件(雙端口型隔離器)的分解立 體圖；圖2是表示帶有中心電極的鐵氧體的立體圖；圖3是表示所述鐵氧體素域的立體圖；圖4是表示鐵氧體磁體元件的分解立體圖；圖5是表示雙端口型隔離器的基本電路例的等效電路圖；圖6是表示插入了分支路的第1電路例的等效電路圖；圖7是表示第1電路例的具體例的等效電路圖；圖8是表示插入了分支路的第2電路例的等效電路圖；圖9是表示第2電路例的具體例的等效電路圖；圖10是表示圖5中所示電路的通過特性的圖表；圖11是表示圖5中所示輸入輸出之間相位差特性的圖表；圖12是表示在圖7中所示的分支路的通過特性的圖表；圖13是表示圖7中所示的輸入輸出之間相位差特性的圖表；圖14是表示本發(fā)明的隔離器的通過特性的圖表；圖15是表示本發(fā)明的隔離器的其它電路例的等效電路圖。附圖標記說明1隔離器；20電路基板；30鐵氧體磁體元件；32鐵氧體；35第1中心電極；36第2 中心電極；41永磁體；50、50A分支路；52、52A移相器；Pl輸入端口 ；P2輸出端口 ；P3接地端 口 ；Cl電容器(第1匹配電容)；C2電容器(第2匹配電容)
具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明所述的非可逆電路元件的實施例進行說明。另外，在各實 施例中通用的部件、部分，均賦予相同的附圖標記且省略重復(fù)的說明。(隔離器的基本形式，參照圖1 圖5)首先對作為本發(fā)明的非可逆電路元件的雙端口型隔離器的基本形式進行說明。如 圖1所示，該雙端口型隔離器1為集中常數(shù)型隔離器，大體包括電路基板20、由鐵氧體32和 一對永磁體41構(gòu)成的鐵氧體磁體元件30、以及作為匹配電路元件的一部分的片式電阻R。鐵氧體32如圖2所示，在正反主面32a、32b上形成有彼此電絕緣的第1中心電極 35以及第2中心電極36。在此處，鐵氧體32呈長方體形狀，所述長方體具有彼此相對且平 行的第1主面32a以及第2主面32b。此外，以在與主面32a、32b大致垂直的方向?qū)﹁F氧體32施加直流磁場的方式，經(jīng) 由例如環(huán)氧類的粘結(jié)劑42將永磁體41粘接在主面32a、32b上(參照圖4)。永磁體41的 主面41a與所述鐵氧體32的主面32a、32b的尺寸相同，并且以彼此外形一致的方式使主面 32a、41a、主面32b、41a彼此對置配置。第1中心電極35由導(dǎo)體膜形成。也就是說，如圖2所示，對于該第1中心電極35來說，在鐵氧體32的第1主面32a上，自右下方直立，分叉為兩條，并相對于長邊以較小的 角度朝著左上部傾斜形成，且在左上方直立，經(jīng)上表面32c上的中繼用電極35a繞到第2主 面32b，在第2主面32b上，以在透視狀態(tài)下與第1主面32a重疊的方式分成兩條形成，其一 端與形成在下表面32d上連接用電極35b連接。此外，第1中心電極35的另一端與形成在 下表面32d上的連接用電極35c相連接。這樣，第1中心電極35在鐵氧體32上環(huán)繞一匝。 并且，第1中心電極35和下述第2中心電極36以在其間形成有絕緣膜且彼此絕緣的狀態(tài) 下交叉。中心電極35、36的交叉角根據(jù)需要設(shè)定，從而能夠調(diào)整輸入阻抗、插入損失。第2中心電極36由導(dǎo)體膜形成。對于該第2中心電極36來說，首先，在第1主面32a上，自右下到左上，以相對于長邊成較大角度傾斜地在與第1中心電極35交叉的狀態(tài) 下形成第0. 5匝36a，經(jīng)由上表面32c上的中繼用電極36b繞到第2主面32b，在第2主面 32b上以大致垂直地與第1中心電極35交叉的狀態(tài)形成該第1匝36c。第1匝36c的下端 部經(jīng)由下表面32d的中繼用電極36d繞到第1主面32a，在第1主面32a上與第0. 5匝36a 平行且與第1中心電極35a交叉的狀態(tài)下形成有第1. 5匝36e，經(jīng)由上表面32c上的中繼用 電極36f繞到第2主面32b。以下同樣地，在鐵氧體32的表面上分別形成有第2匝36g、中 繼用電極36h、第2. 5匝36i、中繼用電極36j、第3匝36k、中繼用電極361、第3. 5匝36m、 中繼用電極36η、第4匝36ο。此外，第2中心電極36的兩端部分別與形成在鐵氧體32的 下表面32d上的連接用電極35c、35p連接。并且，連接用電極35c被共用作第1中心電極 35以及第2中心電極36的各自端部的連接用電極。此外，連接用電極35b、35c、36p、中繼用電極 35a、36b、36d、36f、36h、36j、361、 36η，是通過涂敷或者填充銀、銀合金、銅、銅合金等電極用導(dǎo)體而形成于在鐵氧體32的上、 下表面32c、32d上所形成的凹部37內(nèi)(參照圖3)。此外，在上、下表面32c、32d上還形成 與各種電極相平行的虛設(shè)凹部38，并且形成有虛設(shè)電極39a、39b、39c。這種電極是通過預(yù) 先在母鐵氧體基板上形成通孔并且以電極用導(dǎo)體填充該通孔，然后在分割通孔的位置處切 割而形成的。另外也可以是，各種電極在凹部37、38作為導(dǎo)體膜形成。鐵氧體32采用了 YIG鐵氧體等。第1中心電極35、第2中心電極36或各種電極， 也能夠以印刷、轉(zhuǎn)印、光刻或者電鍍等工藝形成為銀或銀合金的厚膜或者薄膜。作為中心電 極35、36的絕緣膜，可以采用玻璃或鋁等電介體厚膜、聚酰亞胺等樹脂膜。它們可以由印 刷、轉(zhuǎn)印、光刻等工藝形成。另外，鐵氧體32可以通過包含絕緣膜以及各種電極的磁性體材料來一體燒結(jié)成。 在這種情況下，各種電極可以采用耐高溫?zé)Y(jié)的Cu、Pd、Ag或者Pd/Ag。永磁體41通常能夠采用鍶類、鋇類、鑭鈷類的鐵氧體。作為粘結(jié)永磁體41和鐵氧 體32的粘結(jié)劑，優(yōu)選采用液態(tài)的熱硬化型環(huán)氧粘結(jié)劑。電路基板20構(gòu)成為陶瓷多層基板，在其表面上形成有所述鐵氧體磁體元件30、用 于安裝作為匹配電路元件的一部分的片式電阻R的端子電極25a、25b、25C、25d、25e、輸入 用電極26、輸出用電極27、接地電極28等。此外，參照圖5，下述說明的匹配電路元件(電 容器02工51工52丄 1、0 2、0 3)作為內(nèi)部電極形成在電路基板20中，經(jīng)導(dǎo)通孔導(dǎo)體等構(gòu) 成既定電路。所述鐵氧體磁體元件30載置在電路基板20上，鐵氧體32的下表面32d的電極 35b、35c、35p通過回流焊接而與電路基板20上的端子電極25a、25b、25c 一體化形成，而且，永磁體41的下表面利用粘結(jié)劑而一體形成在電路基板20上。此外，電阻R與電路基板20 上的端子電極25d、25e回流焊接在一起。(電路結(jié)構(gòu)，參照圖5)在此處，圖5的等效電路中表示所述隔離器1的電路例。輸入端口 Pl經(jīng)匹配用電容器CSl而與匹配用電容器Cl和末端電阻R連接，匹配用電容器CSl與第1中心電極35 的一端相連接。第1中心電極35的另一端以及第2中心電極36的一端與末端電阻R以及 電容器C1、C2連接，并且，經(jīng)電容器CS2而與輸出端口 P2連接。第2中心電極36的另一端 以及電容器CS2與接地端口 P3連接。此外，在輸入端口 Pl和電容器CSl之間連接有接地的電容器CPl，在電容器CSl和 第1中心電極35的一端之間連接有接地的電容器CP2。而且，在輸出端口 P2和電容器CS2 之間連接有接地的電容器CP3。在由以上等效電路構(gòu)成的雙端口型隔離器1中，第1中心電極35的一端與輸入端 口 Pl連接，另一端與輸出端口 P2連接；第2中心電極36的一端與輸出端口 P2連接，另一 端與接地端口 P3連接，由此，可以得到插入損失較低的雙端口型的集中常數(shù)型隔離器。而 且，在工作時，有較大的高頻率電流流經(jīng)第2中心電極36，在第1中心電極35中幾乎沒有高 頻率電流通過。此外，鐵氧體磁體元件30的鐵氧體32和一對永磁體41經(jīng)粘結(jié)劑42而一體形成， 從而可以取得機械性穩(wěn)定、受到振動或沖擊也不會變形、破損的牢靠的隔離器。在此處，對所述各種匹配電路元件的功能進行說明。電容器Cl決定隔離器的頻 率，在工作頻帶優(yōu)選隔離最大的值。電容器C2決定通過頻率，在工作頻帶優(yōu)選插入損失最 小的值。電容器〔31、032使隔離器1與50 0的特性阻抗相匹配。在工作頻帶均優(yōu)選插入 損失最小的值。電阻R作為隔離器1的末端電阻吸收相反方向的電力。在工作頻帶優(yōu)選隔 離最大的值。電容器CP1、CP2、CP3使隔離器1與50 Ω的特性阻抗相匹配。在工作頻帶，電容器 CPUCP2分別優(yōu)選輸入回波損耗最大、插入損失最小的值。在工作頻帶，電容器CP3優(yōu)選輸 出回波損耗最大、插入損失最小的值。(分支路，參照圖6 9)然而，相對于作為上述基本形式的隔離器1，本發(fā)明的非可逆電路元件作為第1電 路例如圖6所示，在輸入端口 Pl和輸出端口 Ρ2之間電連接有由移相器51和濾波器52構(gòu) 成的、且不使工作的基本頻帶的信號通過的分支路50。移相器51能夠由電容器或長度可變式同軸管等構(gòu)成，使通過的無用波與在輸出 端口 Ρ2 —側(cè)通過隔離器1的無用波為反相。通過分支路50的無用波和通過隔離器1的無 用波在輸出端口 Ρ2處合流。此時，兩個無用波若是相反相位，則彼此相互抵消，從而使無用 波衰減。濾波器52有選擇性地使要衰減的無用波(2倍頻、3倍頻、4倍頻、5倍頻等高次諧 波)通過。優(yōu)選的情況是，使無用波在分支路50的出口處的振幅與通過隔離器1的無用波 的振幅大體等同的程度通過。濾波器52可以采用高通濾波器、帶通濾波器、低通濾波器、帶 阻濾波器等濾波器。在濾波器52為高通濾波器的情況下，截止頻率優(yōu)選設(shè)定在基頻頻率的1. 5倍以上 3. 5倍以下；在是帶通濾波器的情況下，通過頻率的中心值優(yōu)選設(shè)定在基頻頻率的1. 5 倍以上 3. 5倍以下；在是帶阻濾波器的情況下，帶阻優(yōu)選設(shè)定為基頻頻率或者在其附近。圖7表示由高通濾波器構(gòu)成分支路50的具體例。高通濾波器以如下方式構(gòu)成作為由電容器Chi、Ch2以及連接在其間的電感器L3構(gòu)成的T型電路，使3倍頻衰減。圖8表示在輸入端口 Pl和輸出端口 P2之間并聯(lián)插入了兩個分支路50、50A的第2電路例。具體而言，如圖9所示，分支路50是圖7中示出的T型高通濾波器、且以使3倍 頻衰減的方式構(gòu)成；分支路50A是由電容器Ch3、電容器Ch4以及連接在其間的帶有電容器 Ch5和電感器L4的并聯(lián)共振電路構(gòu)成的單級帶通濾波器，且以使2倍頻衰減的方式構(gòu)成。上述分支路50、50A可以通過將各元件內(nèi)置于所述電路基板20中的狀態(tài)形成。當然也可以外置在電路基板20來構(gòu)成。(隔離器以及分支路的特性，參照圖10 14)接下來，對于具有圖5中示出的基本電路例的隔離器部分的特性、以及圖7中示出的第1電路例(分支路50)的特性進行說明。測定的電路常數(shù)如下所述。第1中心電極(電感器Li) 1. 7nH第2中心電極(電感器L2) :22nH電容器 Cl :4pF電容器 C2:0.3pF電容器 CSl:2.5pF電容器 CS2:3.5pF電阻390 Ω電容器 CPl 0. 05pF電容器 CP2 0. 05pF電容器 CP3 0. 05pF電容器 Chl :0· 3pF電容器 Ch2 0. 3pF電感器 L3:1. OnH圖10表示在圖5中示出的隔離器部分的通過(振幅)特性。圖11表示同一隔離 器部分的輸入輸出之間相位差的特性。圖12表示在圖7中示出的分支路50部分的通過 (振幅)特性。圖13表示同一分支路50部分的輸入輸出之間相位差的特性。圖14表示具 有分支路50的隔離器的通過(振幅)特性?；l頻率大約為1. 9GHz，對比圖10和圖14明顯可知，4. 2GHz以上的頻率的通過 特性得到了衰減。在該例中，衰減量是數(shù)dB 數(shù)IOdB的程度。這表明，若根據(jù)圖10和 圖12的比較、以及圖11和圖13的比較來分析，并不存在振幅完全一致且相位差確實為 180° (反相)的頻率。然而通過簡單的分支路即可得到一定的效果。此外，插入分支路，從而可以實現(xiàn)高性能化(低插入損失化、高隔離化)。也就是 說，由于在隔離器的基本頻帶中，濾波器的輸入輸出的阻抗極其高，實際上成為與還沒有連 接分支路相等同的狀態(tài)，因而不會對基本頻帶下的工作帶來影響。而且，可以實現(xiàn)隔離器的小型化、薄型化。即無需使用高Q值阻抗等易于大型化的 部件，即可形成用于衰減無用波的電路。
此外，根據(jù)分支路的設(shè)計可以取得寬頻帶或多個頻帶的衰減。若給隔離器附加采用了共振的陷波電路，則能夠僅使特定頻率帶的信號衰減。但是，若采用分支路，則可以使 無用波在較寬的頻帶或者多個頻帶內(nèi)得到衰減。此外，分支路不會受到隔離器內(nèi)部電路的工作阻抗的影響。即分支路有別于隔離 器的內(nèi)部電路的工作而獨立設(shè)計，發(fā)揮功效。例如，所述隔離器1在相對于50 Ω而言相比 較高的70 200 Ω左右的阻抗下進行工作，在輸入輸出的匹配電路中，即便當阻抗變更為 50 Ω的情況下，不會對工作或是在設(shè)計上帶來影響。另外，到此為止作為針對把中心電極35、36卷繞在鐵氧體32的兩個主面32a、32b 上的隔離器的適用例進行了說明。但是，即便使用的是中心電極靠近鐵氧體的一個主面、或 者是一個主面和側(cè)面設(shè)置的隔離器，設(shè)置所述分支路也能取得期待的效果。在該情況下，鐵 氧體以在電路基板上主面位于與基板的表面相平行的位置的方式配置。在鐵氧體的其它主 面上設(shè)置有用于將中心電極連接在匹配電路或者輸入輸出端子上的連接電極。在圖15中 示出將由移相器51以及濾波器52構(gòu)成的分支路50連接在這種形態(tài)的隔離器上的等效電 路。(其它實施例)另外，本發(fā)明所述的非可逆電路元件并不限定于所述實施例，在其要旨范圍內(nèi)可 以進行各種變更。特別是，匹配電路的結(jié)構(gòu)是任意的。此外，作為將鐵氧體磁體元件或匹配電路元件 接合在基板表面上的方法而言，除了在上述實施例中示出的錫焊接合以外，還可以采用導(dǎo) 電性粘結(jié)劑的接合、超音波接合、橋式焊接的接合方式等。產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明適用于非可逆電路元件，尤其在使頻率高于基本波的無用波衰 減而不使插入損失惡化的方面上性能優(yōu)異。
權(quán)利要求
一種非可逆電路元件，其特征在于，包括永磁體；利用所述永磁體施加直流磁場的鐵氧體；以及在彼此絕緣狀態(tài)下交錯配置在所述鐵氧體上的第1中心電極以及第2中心電極，所述第1中心電極的一端與輸入端口電連接，另一端與輸出端口電連接，所述第2中心電極的一端與輸出端口電連接，另一端與接地端口電連接，在所述輸入端口和所述輸出端口之間電連接有第1匹配電容，在所述輸出端口和所述接地端口之間電連接有第2匹配電容，在所述輸入端口和所述輸出端口之間電連接有電阻，在所述輸入端口和所述輸出端口之間，電連接有具有移相器功能和濾波器功能、并且不使工作的基本頻帶的信號通過的分支路，所述移相器使通過的無用波在所述輸出端口側(cè)為反相，所述濾波器有選擇地使無用波通過。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非可逆電路元件，其特征在于，所述第1中心電極以及所述第2中心電極利用導(dǎo)體膜形成在所述鐵氧體的相互平行的兩主面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非可逆電路元件，其特征在于， 所述第2中心電極在所述鐵氧體上卷繞至少一匝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的非可逆電路元件，其特征在于， 多個所述分支路并聯(lián)地電連接在所述輸入端口和所述輸出端口之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的非可逆電路元件，其特征在于，所述濾波器由高通濾波器、帶通濾波器、低頻通過濾波器、帶阻濾波器中的任一濾波器構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非可逆電路元件，可以使頻率高于基本波的無用波衰減而不使插入損失惡化。雙端口型隔離器具備鐵氧體(32)和匹配電路，所述鐵氧體(32)具有在彼此電絕緣狀態(tài)下交錯配置在所述鐵氧體上的第1中心電極(35)以及第2中心電極(36)。在輸入端口(P1)和輸出端口(P2)之間連接有由移相器(51)和濾波器(52)構(gòu)成的、且不會使工作的基本頻帶的信號通過的分支路，從而使高次諧波衰減。
文檔編號H01P1/212GK101803111SQ200980100399
公開日2010年8月11日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者川浪崇 申請人:株式會社村田制作所