專利名稱：不可逆電路和不可逆電路元件、以及其中使用的中心導體組裝體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便攜式電話等微波通信設備等中所使用的被稱為隔離器的不可逆電 路、不可逆電路元件及其中心導體組裝體。
背景技術(shù)：
隔離器具有使正向信號通過而屏蔽反向信號的功能，用于除去通信設備內(nèi)的逆流 信號。例如在便攜式電話中，利用來自筐體的金屬部分的輻射，增大可見部分的天線體積從 而提高輻射效率，但是較強地受到接近人體的影響而阻抗會發(fā)生變化，輸出信號的一部分 由天線反射，產(chǎn)生逆流信號。這樣的逆流信號直接輸入功率放大器時，功率效率降低或發(fā)生 噪聲，所以在天線和功率放大器之間配置隔離器。這樣的隔離器具備石榴石等磁性體(微 波鐵氧體)；與其交叉配置的多條中心導體；和施加用于在磁性體內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)共鳴磁場的 直流磁場的永久磁鐵。圖2表示特開2004-15430號公開的被稱為2端口隔離器的不可逆電路元件的等 效電路，圖28表示該不可逆電路元件的結(jié)構(gòu)。該2端口隔離器具有第一輸入輸出端口 Pl ； 第二輸入輸出端口 P2 ；連接在兩輸入輸出端口 PI、P2之間、構(gòu)成第一并聯(lián)諧振電路的第一 電感元件Lin以及第一電容元件Ci ；與第一并聯(lián)諧振電路并聯(lián)連接的電阻元件R ；連接在 第二輸入輸出端口 P2和接地之間、構(gòu)成第二并聯(lián)諧振電路的第二電感元件Lout以及第二 電容元件Cf。在2端口隔離器中，在第一并聯(lián)諧振電路設定隔離(反向衰減)成為最大的 頻率，在第二并聯(lián)諧振電路設定插入損失成為最小的頻率。第一電感元件Lin以及第二電感元件Lout由第一中心導體Lin以及第二中心導 體Lout構(gòu)成，第一中心導體Lin以及第二中心導體Lout由在通過永久磁鐵30施加直流磁 場的鐵氧體板的主面?zhèn)冉徊娴膸顚w構(gòu)成。具有磁性體和第一以及第二中心導體的部件 被稱為中心導體組裝體4。在該例中，第一電容元件Ci以及第二電容元件Cf由陶瓷多層基板10內(nèi)的電極圖 案構(gòu)成。在陶瓷多層基板10的主面設置電極墊15以及連接墊17、18。電極墊15通過通孔 電極以及側(cè)面電極與形成在陶瓷多層基板10的側(cè)面的第二中心導體Lout的端子電極P2 連接。連接墊17通過通孔電極以及側(cè)面電極與形成在陶瓷多層基板10的側(cè)面的第一中心 導體Lin的端子電極Pl連接。連接墊18通過通孔電極以及側(cè)面電極與接地電極GND連 接。作為第一電容元件Ci以及第二電容元件Cf，也有使用多層芯片電容器、或形成在電介 質(zhì)基板的上下面的單板電容器的情況。永久磁鐵30、中心導體組裝體4以及陶瓷多層基板 10被收容在由磁性金屬構(gòu)成的上下殼22、25內(nèi)。伴隨便攜式電話的小型化以及由 多功能化引起的部件數(shù)量的增加，也強烈 地需要隔離器的小型化。當前，廣泛采用外形尺寸為3.2mmX3.2mmX1.2mm或者 3. 2mmX 2. 5mmXl. 2mm的隔離器，但是也進一步要求例如2. OmmX 2. OmmXl. Imm這樣的小 型隔離器。伴隨這樣的小型化，構(gòu)成2端口隔離器的中心導體組裝體也需要小型化。
作為中心導體組裝體，以往提出了各種結(jié)構(gòu)，例如在鐵氧體板上纏繞了銅箔的中 心導體組裝體；或者如圖29所示層疊印刷了作為中心導體的電極圖案的多枚電介質(zhì)薄片、 并燒成為一體而構(gòu)成的層疊體構(gòu)造的中心導體組裝體(特開平9-232818號中公開)等。為了獲得2. OmmX 2. Omm的小型隔離器，需要使中心導體組裝體的外形尺寸減小 到1. 5mmX 1. 2mm左右。伴隨中心導體組裝體的小型化，磁性體的體積減小，并且中心導體 變短，所以中心導體的電感也變小。因此，雖然為了以期望的頻率諧振而不得不增大電容元 件的電容，但是由于不可逆電路元件的小型化而變得困難。其結(jié)果，相對于外部電路的阻抗 而輸入輸出阻抗偏差從而產(chǎn)生不匹配，有可能引起插入損失的劣化、通帶寬度的縮小等問 題。為了應對阻抗的偏差，也進行了在不可逆電路的輸入輸出端口設置阻抗匹配電 路。圖27示出在第一輸入輸出端口 Pl側(cè)設置了匹配電路90的例。在輸入阻抗表示感應 性時連接電容元件Cz，在阻抗表示電容性時連接電感元件。但是，若另外設置匹配電路則部 件數(shù)量增加，產(chǎn)生妨礙不可逆電路元件的小型化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種不用增加部件數(shù)量來調(diào)整阻抗，從而不用另外設置 匹配電路就能夠消除阻抗偏差的中心導體組裝體。本發(fā)明的另一目的是提供一種具備相關(guān)中心導體組裝體、具有優(yōu)異的插入損失等 的電氣特性的小型不可逆電路以及不可逆電路元件。本發(fā)明的第一中心導體組裝體使用于在第一輸入輸出端口和第二輸入輸出端口 之間配置了第一電感元件、在第二輸入輸出端口和接地端口之間配置了第二電感元件的不 可逆電路，其特征在于，在磁性材料基板上一體地形成構(gòu)成所述第一電感元件的第一中心導體和構(gòu)成所 述第二電感元件的第二中心導體，所述第二中心導體在所述基板的主面?zhèn)雀糁判泽w層或者電介質(zhì)層與所述第一 中心導體交叉，所述第二中心導體的至少一個端部按照其中流過的高頻電流相對于流過所述第 一中心導體的高頻電流成為正向或者反向的方式彎曲。通過按照相對于流過第一中心導體的高頻電流大致正向或者反向地流過高頻電 流的方式使所述第二中心導體的端部彎曲，對于不可逆電路或者不可逆電路元件的輸入阻 抗，能夠增強感應性或者增強電容性。本發(fā)明的第二中心導體組裝體使用于在第一輸入輸出端口和第二輸入輸出端口 之間配置了第一電感元件、在第二輸入輸出端口和接地端口之間配置了第二電感元件的不 可逆電路，其特征在于，在磁性材料基板上一體地形成構(gòu)成所述第一電感元件的第一中心導體和構(gòu)成所 述第二電感元件的第二中心導體，所述第二中心導體是串聯(lián)連接形成在所述基板的主面?zhèn)鹊亩鄺l帶狀導體和形成 在背面?zhèn)鹊闹辽僖粭l帶狀導體而構(gòu)成的1. 5匝以上的線圈狀，所述第二中心導體的多條帶狀導體在所述基板的主面?zhèn)雀糁判泽w層或者電介質(zhì)層與所述第一中心導體交叉。使第二中心導體為串聯(lián)連接主面?zhèn)鹊亩鄺l帶狀導體和背面?zhèn)鹊闹辽僖粭l帶狀導 體而構(gòu)成的1.5匝以上的線圈狀時，能夠使電感變大。本發(fā)明的第三中心導體組裝體使用于在第一輸入輸出端口和第二輸入輸出端口 之間配置了第一電感元件、在第二輸入輸出端口和接地端口之間配置了第二電感元件的不 可逆電路，其特征在于，在磁性材料基板上一體地形成構(gòu)成所述第一電感元件的第一中心導體和構(gòu)成所 述第二電感元件的第二中心導體，所述第二中心導體是串聯(lián)連接形成在所述基板的主面?zhèn)鹊亩鄺l帶狀導體和形成 在背面?zhèn)鹊闹辽僖粭l帶狀導體而構(gòu)成的1. 5匝以上的線圈狀，所述基板的主面?zhèn)鹊乃龆鄺l帶狀導體隔著磁性體層或者電介質(zhì)層與所述第一 中心導體交叉，所述基板的主面?zhèn)鹊乃龅诙行膶w的多條帶狀導體各自的至少一個端部按 照其中流過的高頻電流相對于流過所述第一中心導體的高頻電流成為正向或者反向的方 式彎曲。在第一 第三中心導體組裝體中，優(yōu)選所述第一中心導體的一部分形成在所述基 板的主面?zhèn)?，其他部分形成在所述基板?nèi)。所述第一電感元件優(yōu)選電感比所述第二電感元件小。所述第一中心導體和所述第 二中心導體的端部優(yōu)選分別通過通孔或者形成在基板側(cè)面的電極與形成在底面的端子電 極導通。本發(fā)明的不可逆電路，特征在于具備上述中心導體組裝體、對所述中心導體組裝 體施加直流磁場的永久磁鐵、與所述第一電感元件構(gòu)成第一并聯(lián)諧振電路的第一電容元 件、與所述第二電感元件構(gòu)成第二并聯(lián)諧振電路的第二電容元件。本發(fā)明的不可逆電路元件，特征在于具備上述中心導體組裝體、對所述中心導體 組裝體施加直流磁場的永久磁鐵、與所述第一電感元件構(gòu)成第一并聯(lián)諧振電路的第一電容 元件、與所述第二電感元件構(gòu)成第二并聯(lián)諧振電路的第二電容元件，所述第一以及第二電 容元件內(nèi)置在多層基板內(nèi)，所述中心導體組裝體安裝在所述多層基板的主面上。對在第一輸入輸出端口和第二輸入輸出端口之間配置了具備第一電感元件以及 第一電容元件的第一并聯(lián)諧振電路、在第二輸入輸出端口和接地端口之間配置了具備第二 電感元件以及第二電容元件的第二并聯(lián)諧振電路的不可逆電路的阻抗進行調(diào)整的本發(fā)明 的第一方法，特征在于，在磁性材料基板上一體地形成構(gòu)成所述第一電感元件的第一中心導體和構(gòu)成所 述第二電感元件的第二中心導體，
使所述第二中心導體在所述基板的主面?zhèn)雀糁判泽w層或者電介質(zhì)層與所述第 一中心導體交叉，將所述第二中心導體的至少一個端部按照其中流過的高頻電流相對于流過所述 第一中心導體的高頻電流成為正向或者反向的方式彎曲，從而調(diào)整所述第二并聯(lián)諧振電路 的諧振頻率下的阻抗。在上述不可逆電路的阻抗調(diào)整方法中，(a)將所述第二中心導體的接地端口側(cè)的端部按照其中流過的高頻電流相對于流過所述第一中心導體的高頻電流成為正向的方式 彎曲、或者將第二輸入輸出端口側(cè)的端部按照其中流過的高頻電流相對于流過所述第一中 心導體的高頻電流成為反向的方式彎曲時，能夠使諧振頻率下的阻抗沿史密斯圓圖的等電 導曲線向逆時針方向移動；(b)將所述第二中心導體的接地端口側(cè)的端部按照其中流過的 高頻電流相對于流過所述第一中心導體的高頻電流成為反向的方式彎曲、或者將第二輸入 輸出端口側(cè)的端部按照其中流過的高頻電流相對于流過所述第一中心導體的高頻電流成 為正向的方式彎曲時，能夠使諧振頻率下的阻抗沿史密斯圓圖的等電導曲線向順時針方向 移動。對在第一輸入輸出端口和第二輸入輸出端口之間配置了具備第一電感元件以及 第一電容元件的第一并聯(lián)諧振電路、在第二輸入輸出端口和接地端口之間配置了具備第二 電感元件以及第二電容元件的第二并聯(lián)諧振電路的不可逆電路的阻抗進行調(diào)整的本發(fā)明 的第二方法，特征在于，在磁性材料基板上一體地形成構(gòu)成所述第一電感元件的第一中心導體和構(gòu)成所 述第二電感元件的第二中心導體，使所述第二中心導體為串聯(lián)連接形成在所述基板的主面?zhèn)鹊亩鄺l帶狀導體和形 成在背面?zhèn)鹊闹辽僖粭l帶狀導體而構(gòu)成的1. 5匝以上的線圈狀，使所述第二中心導體的多條帶狀導體在所述基板的主面?zhèn)雀糁判泽w層或者電 介質(zhì)層與所述第一中心導體交叉，從而調(diào)整所述第二并聯(lián)諧振電路的諧振頻率下的阻抗。(發(fā)明效果)采用將第二中心導體的至少一個端部按照其中流過的高頻電流相對于流過第一 中心導體的高頻電流成為正向或者反向的方式彎曲的本發(fā)明的中心導體組裝體時，即使使 不可逆電路元件小型化，也不用另外設置匹配電路，能夠使阻抗的偏差變小，能夠獲得優(yōu)異 的插入損失等電氣特性。此外，通過使第二中心導體為串聯(lián)連接形成在所述基板的主面?zhèn)?的多條帶狀導體和形成在背面?zhèn)鹊闹辽僖粭l帶狀導體而構(gòu)成的1. 5匝以上的線圈狀，能夠 使電感變大，從而有助于中心導體組裝體的小型化。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的不可逆電路元件的分解立體圖。圖2是表示本發(fā)明的一個實施方式的不可逆電路元件的等效電路的圖。圖3是表示本發(fā)明的一個實施方式的中心導體組裝體的外觀的分解立體圖。圖4是表示本發(fā)明的一個實施方式的中心導體組裝體的內(nèi)部構(gòu)造的立體圖。圖5是表示本發(fā)明的一個實施方式的不可逆電路元件中的高頻電流的方向的示 意圖。圖6(a)是表示中心導體組裝體的一個模型的俯視圖。圖6 (b)是對于圖6 (a)的中心導體組裝體模型通過高頻三維電磁場仿真實驗求出 的阻抗特性圖。圖7(a)是表示中心導體組裝體的另一模型的俯視圖。圖7 (b)是對于圖7 (a)的中心導體組裝體模型通過高頻三維電磁場仿真實驗求出 的阻抗特性圖。
圖8(a)是表示中心導體組裝體的再一模型的俯視圖。圖8 (b)是對于圖8 (a)的中心導體組裝體模型通過高頻三維電磁場仿真實驗求出 的阻抗特性圖。圖9(a)是表示中心導體組裝體的再一模型的俯視圖。圖9 (b)是對于圖9 (a)的中心導體組裝體模型通過高頻三維電磁場仿真實驗求出 的阻抗特性圖。圖10(a)是表示中心導體組裝體的再一模型的俯視圖。圖10 (b)是對于圖10 (a)的中心導體組裝體模型通過高頻三維電磁場仿真實驗求 出的阻抗特性圖。圖11是表示本發(fā)明的另一實施方式的中心導體組裝體的俯視圖。圖12是表示本發(fā)明的再一實施方式的中心導體組裝體的俯視圖。圖13是表示本發(fā)明的再一實施方式的中心導體組裝體的俯視圖。圖14是表示本發(fā)明的再一實施方式的中心導體組裝體的外觀的立體圖。圖15是表示本發(fā)明的再一實施方式的中心導體組裝體的外觀的立體圖。圖16是表示實施例1以及比較例1的不可逆電路元件的Sll阻抗特性的史密斯 圓圖(smith chart)。圖17是表示實施例1以及比較例1的不可逆電路元件的S22阻抗特性的史密斯 圓圖。圖18是表示實施例1以及比較例1的不可逆電路元件的插入損失特性和輸入 (Pl)側(cè)V. S. W. R特性的曲線圖。圖19是表示實施例1以及比較例1的不可逆電路元件的隔離特性和輸出(P2)側(cè) V. S. W. R特性的曲線圖。圖20是表示本發(fā)明的再一實施方式的中心導體組裝體的外觀的立體圖。圖21是表示本發(fā)明的再一實施方式的中心導體組裝體的內(nèi)部構(gòu)造的分解立體 圖。圖22是表示實施例2的不可逆電路元件的阻抗特性的史密斯圓圖。圖23是表示實施例3的不可逆電路元件的阻抗特性的史密斯圓圖。圖24是表示實施例4的不可逆電路元件的阻抗特性的史密斯圓圖。圖25是表示實施例2 4的不可逆電路元件的插入損失特性的曲線圖。圖26是表示實施例2 4的不可逆電路元件的逆程耗損特性的曲線圖。圖27是表示以往不可逆電路元件的等效電路的圖。圖28是表示以往不可逆電路元件的分解立體圖。圖29是表示以往中心導體組裝體的內(nèi)部構(gòu)造的分解立體圖。
具體實施例方式圖1示出本發(fā)明一個 實施方式的不可逆電路元件的構(gòu)造，圖2示出其等效電路。該 不可逆電路元件具備中心導體組裝體4、安裝中心導體組裝體4的陶瓷多層基板(電容器層 疊體)5、搭載在陶瓷多層基板5上的電阻體R、對中心導體組裝體4施加直流磁場的永久磁 鐵3、兼具磁軛的上下金屬殼1、2。圖3示出中心導體組裝體4的外觀，圖4示出中心導體組裝體4的內(nèi)部構(gòu)造。圖5示出在該不可逆電路元件的輸入側(cè)(Pl側(cè))接通電源、在輸出 側(cè)(P2側(cè))連接匹配負載時的高頻電流的流動方向。中心導體組裝體4具備由第一線路165a、165b、第二線路167a、167b以及第三線 路160a、160b構(gòu)成的第一中心導體和由一條線路構(gòu)成的第二中心導體150。中心導體組裝 體4依層Sl S3的順序?qū)盈B，形成在層S2、S3的各線路由帶狀導體形成。在層S3上，第 一線路165a、165b以及第二線路167a、167b對稱地配置在第二中心導體150的兩側(cè)。形成 在層S2上的第三線路160a、160b通過設置在層S3上的通孔(圖中表示為黑圓點)，與第一 線路165a、165b的一端以及第二線路167a、167b的一端連接。其結(jié)果，第一中心導體和第 二中心導體隔著磁性體層交叉。此外若僅層S3由電介質(zhì)形成，則第一中心導體和第二中心 導體成為隔著電介質(zhì)層交叉。在該例中，第一中心導體由2條并聯(lián)線路165a和165b、167a和167b、以及160a和 160b構(gòu)成，第二中心導體由1條線路150構(gòu)成。通過這樣的結(jié)構(gòu)，使由第一中心導體獲得的 電感比由第二中心導體獲得的電感小，從而調(diào)整了阻抗，可獲得優(yōu)異的電氣特性。在圖示的例中，第一 第三線路165a和165b、167a和167b、以及160a和160b分 別平行，并且與第二中心導體150正交，但不限于此，在可以獲得本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)能 夠進行適當變更。第一中心導體和第二中心導體的交叉角度θ (圖3)不足90°時輸入阻抗表示電 容性，超過90°時輸入阻抗表示感應性。通過加入這樣的阻抗變化能夠增大阻抗的調(diào)整范 圍，但是改變交叉角度時也需要調(diào)整施加磁場，有不能獲得作為不可逆電路工作所需的磁 場的情況。因此，交叉角度的范圍優(yōu)選80° 110°。本發(fā)明的第一特征在于使構(gòu)成第二電感元件Lout的第二中心導體150的至少一 個端部彎曲。如圖5所示，來自電源的電流通過構(gòu)成第一電感元件Lin的第一中心導體，流 過構(gòu)成第二電感元件Lout的第二中心導體。在該實施方式中，第二中心導體彎曲為L字狀， 彎曲了的端部與第一中心導體平行，并且在與流過第一中心導體的電流的正向上延伸。中心導體的形成方法不做限定，例如，可列舉在磁性體層印刷導體糊的方法，在聚 酰亞胺等可撓性耐熱絕緣薄片的兩面形成了導體層之后進行蝕刻的方法等。中心導體組裝體4中所用的磁性體只要能夠?qū)崿F(xiàn)相對于來自永久磁鐵的直流磁 場作為不可逆電路的功能即可。作為優(yōu)選的磁性材料，可列舉釔鐵石榴石(YIG)等這樣的 具有石榴石構(gòu)造的微波鐵氧體，但是根據(jù)使用頻率，還能夠采用M系鐵氧體等具有尖晶石 構(gòu)造的鐵氧體。在YIG的情況下，可以用Gd、Ca、V等置換Y的一部分，此外可以用Al、Ga等 置換Fe的一部分。此外在印刷第一以及第二中心導體時，為了能夠與中心導體同時燒成， 還可以在YIG中添加規(guī)定量的Bi。對中心導體組裝體4施加直流磁場的永久磁鐵3，通過粘合劑等固定在上殼1的內(nèi) 面。從成本以及與微波鐵氧體的溫度特性的相容性的觀點出發(fā)，永久磁鐵3優(yōu)選鐵氧體磁 鐵[例如(Sr/Ba) 0 · nFe203]。而且具有由(Sr/Ba) RO · η (FeM) 203 (R是用包含Y的稀土元 素的至少一種元素置換Sr以及/或者Ba的一部分，M是用從由Co、Mn、Ni以及Zn構(gòu)成的 群中選擇的至少一種元素置換Fe的一部分)表示的組成，具有磁鉛石型結(jié)晶構(gòu)造，R元素 以及/或者M元素以化合物的狀態(tài)在煅燒后的粉碎工序所添加的鐵氧體磁鐵，具有高的磁 通密度，能夠使不可逆電路元件進一步小型化。作為鐵氧體磁鐵的磁氣特性，優(yōu)選殘留磁通密度Br為430mT以上、尤其為440mT以上，矯頑磁力iHc為340kA/m以上，最大能量積(BH) max 為 35kJ/m3 以上。陶瓷多層基板 5 能夠利用 LTCC(Low-Temperature-Cofireable Ceramics)法制 作。在該方法中，在由可以低溫燒成的陶瓷構(gòu)成的電介質(zhì)薄片上，印刷以Ag、Cu等為主體的 導電糊從而形成期望的導體圖案，層疊所得到的多個帶導體圖案的電介質(zhì)薄片，進行燒成。 對陶瓷多層基板5采用可以低溫燒結(jié)的陶瓷時，對電極圖案可以使用導電率高的金屬，從 而能夠抑制由電氣電阻引起的損失。進而，若采用具有高的Q值的電介質(zhì)材料，則能夠獲得 損失極小的不可逆電路元件。在史密斯圓圖(圖6 圖10)示出采用高頻三維電磁場仿真實驗來評價在第二中 心導體150的端部形成的彎曲部151給予不可逆電路元件的影響的結(jié)果。中心導體組裝體 中的A C對應于圖2的等效電路中的連接點A C，虛線表示連接狀態(tài)，箭頭表示電流i 的方向。圖6(a)示出在第二中心導體150沒有設置彎曲部的以往的模型(設計為在 1.95GHz匹配)，圖6(b)示出其Sll以及S22的阻抗特性。圖7 (a)示出將第二中心導體 150的連接點C(接地)側(cè)的端部按照與第一中心導體平行、并且其中流過的高頻電流相對 于流過第一中心導體的電流為正向的方式來彎曲的模型，圖7(b)示出其Sll以及S22的阻 抗特性。圖8(a)示出將第二中心導體150的連接點C(接地)側(cè)的端部按照與第一中心導 體平行、并且其中流過的高頻電流相對于流過第一中心導體的電流為反向的方式來彎曲的 模型，圖8(b)示出其Sll以及S22的阻抗特性。圖9 (a)示出將第二中心導體150的連接 點B(第二輸入輸出端口 P2)側(cè)的端部按照與第一中心導體平行、并且其中流過的高頻電流 相對于流過第一中心導體的電流為反向的方式來彎曲的模型，圖9(b)示出其Sll以及S22 的阻抗特性。圖10(a)示出將第二中心導體150的連接點B(第二輸入輸出端口 P2)側(cè)的 端部按照與第一中心導體平行、并且其中流過的高頻電流相對于流過第一中心導體的電流 為正向的方式來彎曲的模型，圖10(b)示出其Sll以及S22的阻抗特性。由仿真實驗的結(jié)果可知，(a)對于流過第一中心導體的高頻電流的方向，將第二中 心導體150的接地端口側(cè)端部按照其中流過的高頻電流與第一中心導體中的電流為反向 的方式彎曲、或者將第二中心導體150的第二輸入輸出端口 P2側(cè)的端部按照其中流過的高 頻電流與第一中心導體中的電流為反向的方式彎曲時，能夠使諧振頻率中的阻抗向史密斯 圓圖的等電導曲線的逆時針方向移動；并且(b)將第二中心導體150的接地端口側(cè)的端部 按照其中流過的高頻電流相對于第一中心導體中的電流成為正向的方式彎曲、或者將第二 中心導體150的第二輸入輸出端口 P2側(cè)的端部按照其中流過的高頻電流相對于第一中心 導體中的電流成為正向的方式彎曲時，能夠使諧振頻率中的阻抗向史密斯圓 圖的等電導曲 線的順時針方向移動。此外，知道了彎曲部151越長，阻抗的變化量越大。由此可知，無論 在第二中心導體150的任一端部設置彎曲部151，若流過第二中心導體150的彎曲部151的 電流相對于流過第一中心導體的電流為正向，則阻抗的電容性強，若是反向則阻抗的感應 性強。這樣的變化，可以推測為由流過第二中心導體150的彎曲部151的電流產(chǎn)生的磁 場作用于第一中心導體的高頻磁場，使中心導體組裝體4中發(fā)生的磁束分布變化，從而產(chǎn)生。
在這些例中，第二中心導體150的端部按照保持相同的寬度成為與第一中心導體平行的方式彎曲為L字狀，但是也可以改變彎曲部151的寬度以及相對于第一中心導體的 角度。圖11所示的例中，第二中心導體150的彎曲部151相對于第一中心導體為鈍角，圖 12所示的例中，第二中心導體150的彎曲部151為J字狀，圖13所示的例中，第二中心導 體150的彎曲部151的寬度寬。在這些情況下，也是若彎曲部151的電流方向相對于第一 中心導體中的電流方向為正向則阻抗的電容性強，若是反向則阻抗的感應性強。此外，在通過形成在中心導體組裝體4的內(nèi)部的連續(xù)帶狀電極構(gòu)成第一中心導體 的情況下，以及將第一中心導體以及第二中心導體150都形成在中心導體組裝體4的內(nèi)部 的情況下，也能獲得同樣的結(jié)果。另外，伴隨第一中心導體與第二中心導體的端部150的距離在厚度方向變大而阻 抗的變化變小。例如，將第二中心導體150的彎曲端部形成在陶瓷多層基板5的背面時，阻 抗的變化顯著變小。彎曲部151還可以形成在第二中心導體150的兩端。在第二中心導體150的各端 部按照相對于流過第一中心導體的電流成為正向的方式彎曲時，阻抗的變化比僅使一端側(cè) 彎曲的情況變大，同時與第二中心導體150變長的量相對應的電感也變大。此外如圖14所 示，若將第二中心導體150的一端側(cè)按照成為正向的方式彎曲、將另一端側(cè)按照成為反向 的方式彎曲，則能夠抑制阻抗的變化并且使電感變大。此外若使彎曲部151、151的長度在 兩端不同，則不僅能夠使電感變大，還能夠進行阻抗的調(diào)整。本發(fā)明的第二特征是，第二中心導體150為串聯(lián)連接形成在基板的主面?zhèn)鹊亩鄺l 帶狀導體和形成在背面?zhèn)鹊闹辽僖粭l帶狀導體而構(gòu)成的1.5匝(turn)以上的線圈狀，第二 中心導體150的多條帶狀導體在基板的主面?zhèn)雀糁判泽w層或者電介質(zhì)層與第一中心導 體交叉。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使電感變大，能夠使中心導體組裝體4進一步小型化。典型的是 第二中心導體150的主面?zhèn)鹊膸顚w為2條、背面?zhèn)鹊膸顚w為1條，但是不限于此。 通過增多主面?zhèn)纫约氨趁鎮(zhèn)鹊膸顚w，線圈的匝數(shù)增加，電感變大。實施例1該不可逆電路元件具有圖1所示的基本結(jié)構(gòu)，如圖4所示，具備在由磁性材料 (微波鐵氧體)構(gòu)成的矩形狀基板(磁性體層)形成第一以及第二中心導體用線路，層疊而 成的中心導體組裝體4 (第二中心導體150在主面上以與第一中心導體電絕緣狀態(tài)交叉)； 在內(nèi)部形成電容器Ci以及Cf，在表面形成電極圖案501 503，安裝了電阻元件R的陶瓷 多層基板5 ；收容陶瓷多層基板5的下殼7 ；對微波鐵氧體施加直流磁場的永久磁鐵3 ；和收 容永久磁鐵3、與下殼7接合的上殼1。如圖2所示，該不可逆電路元件的等效電路具備第一電感元件Lin、第二電感元 件Lout、與第一電感元件Lin構(gòu)成第一并聯(lián)諧振電路的第一電容元件Ci、與第二電感元件 Lout構(gòu)成第二并聯(lián)諧振電路的第二電容元件Cf、連接在第一輸入輸出端口 Pl與第二輸入 輸出端口 P2之間的電阻元件R。圖15中示出中心導體組裝體4的外觀。該中心導體組裝體4，除了第二中心導體 150的端部的彎曲方向、端子電極200a(圖4)的位置、以及與端子電極200a連接的通孔的 位置以外，與圖3所示的中心導體組裝體相同。因此，第二中心導體150的端部的彎曲方向 相對于流過第一中心導體的高頻電流為反向。
中心導體組裝體4具有層疊形成了中心導體用的帶狀導體的磁性體層而成的構(gòu) 造。中心導體組裝體4的制造方法如下所示。首先，利用球磨機(ball mill)濕式混合由 Y2O3> Bi203> CaCO3> Fe203> In2O3^ Al2O3以及V2O5構(gòu)成的石榴石鐵氧體用原料，將所得到的漿 (slurry)干燥之后用850°C煅燒，再用球磨機進行濕式粉碎，得到多結(jié)晶磁性陶瓷粉末。磁 性陶瓷粉末的組成是(YL45Bi0.85Ca0.7) (Fe3.95In。.3Al。.4V。.35)012(原子比)。利用球磨機在磁 性陶瓷粉末中混合有機粘結(jié)劑(例如聚乙烯醇縮丁醛)、可塑劑(例如鄰苯二甲酸(丁酯) (羥乙酸丁酯)酯；butyl phthalyl butyl glycolate)、以及有機溶劑(例如乙醇或者丁 醇)，調(diào)整了粘度后，利用刮板法(doctor blade method)使磁性陶瓷(石榴石鐵氧體)粉 末的生片(green sheet)成形。生片為燒結(jié)后的厚度分別是15 μ m、25 μ m以及50 μ m的三 種。層Sl中使用兩片厚度50 μ m的生片，層S2中使用厚度25 μ m的生片，層S3中使用厚 度15 μ m的生片。在各生片上，以規(guī)定的圖案印刷Ag、Cu等的導電糊從而形成第一以及第二中心導 體用電極圖案，并且在貫穿孔(through hole)中填充導電糊來形成通孔。將形成了電極圖 案的生片層疊并進行熱壓接，利用鋼刀在規(guī)定的尺寸設置狹縫(slit)之后，進行燒成，制 作了具有多個中心導體組裝體的集合基板。沿狹縫分割集合基板，得到 各個中心導體組裝 體。所得到的中心導體組裝體4的外形尺寸是1. 4_X1. 1_X0. 16_。第一中心 導體的各線路的寬度為0. 16mm、厚度為 ομπι，第一 第三線路的間距(中心間距離)是
0.36mm,第三線路160和第二中心導體150的間隔是15 μ m。包含通孔的第一中心導體的長 度是0. 94mm。此外第二中心導體150的寬度為0. 12mm、厚度為10 μ m、長度為1.24mm(包含 通孔)。將第二中心導體150的端部按照與第一中心導體平行、并且其中流過的高頻電流相 對于流過第一中心導體的電流為反向的方式彎曲。彎曲部151的長度(第二中心導體150 的中心線與彎曲部151的通孔的中心之間的距離)是0. 15mm。作為對中心導體組裝體4施加直流磁場的永久磁鐵3，采用了
1.8mmX 1. 5mmX0. 35mm的La-Co置換型鐵氧體磁鐵(日立金屬株式會社制YBM-9BE、殘留 磁通密度Br 430 450mT、固有矯頑磁力iHc 382 414kA/m)。陶瓷多層基板5由將形成了電極圖案的電介質(zhì)陶瓷薄片層疊、并一體地燒結(jié)的層 疊體構(gòu)成，內(nèi)部形成了構(gòu)成電容器Ci、Cf的電容電極。在多層基板的上面，形成與中心導體 組裝體4的端子電極200a 200d連接的電極501 503，在背面設置與設置在樹脂殼7內(nèi) 的安裝端子IN、0UT、GND連接的輸入輸出端子以及接地端子，該樹脂殼7與金屬制下殼2 — 體地形成。如圖1所示，在樹脂殼7內(nèi)依次配置陶瓷多層基板5以及中心導體組裝體4，并進 行電連接，并且配置永久磁鐵3以及金屬制上殼1，得到2. OmmX 2. OmmX 1. Imm的不可逆電 路元件。該不可逆電路元件的工作中心頻率是1.95GHz。比較例1比較例1的不可逆電路元件，除了在中心導體組裝體的第二中心導體150不設置 彎曲部151以外，與實施例1同樣地制作。圖16 圖19中示出實施例1以及比較例1的不可逆電路元件的插入損失以及隔 離的測定結(jié)果。圖16示出Sll阻抗特性，圖17示出S22阻抗特性。圖18示出插入損失特性和輸入(Pl)側(cè)的V. S. W. R特性，圖19示出隔離和輸出(P2)側(cè)的V. S. W. R特性。可知比 較例1的輸入輸出阻抗的電容性顯得較強，但在實施例1中被補正。實施例1的不可逆電 路元件示出0. 4dB這一小的插入損失，而比較例1的不可逆電路元件示出了約0. 55dB這一 大的插入損失。關(guān)于隔離，實施例1的不可逆電路元件與比較例1相比，較大。由以上的結(jié) 果可知，中心導體組裝體中的第二中心導體150的彎曲部151給予阻抗特性、插入損失特性 以及隔離特性較大的影響。實施例2 實施例2的不可逆電路元件具有與實施例1相同的基本結(jié)構(gòu)以及外形尺寸，但其 中心導體組裝體4具有圖20所示的外觀以及圖21所示的內(nèi)部構(gòu)造。層Sl以及層S2中使 用厚度50 μ m的生片，層S3中使用厚度25 μ m的生片，層S4中使用厚度15 μ m的生片。因為工作中心頻率為900MHz比實施例1低，所以中心導體組裝體4的第二中心導 體為了作為1. 5匝的線圈發(fā)揮功能，通過利用通孔連接形成在主面?zhèn)鹊亩鄺l(2條)帶狀導 體150a、150b和形成在背面的一條帶狀導體150c而形成。帶狀導體150a、150b的端部按 照與第一中心導體平行且成為反向的方式彎曲。該中心導體組裝體具有與實施例相同的外形尺寸。第一中心導體的各線路是寬度 0.12mm以及厚度10 μ m，第一 第三線路的間距(中心間距離)是0. 28mm，第三線路160 和第二中心導體150之間的間隔是15μπι。包含通孔的第一中心導體的長度是1.04mm。第 二中心導體的各帶狀導體150a、150b是寬度0. 12mm、厚度10 μ m、以及長度1. 28mm(包含通 孔)。彎曲部151的長度(從各第二中心導體的中心線到與彎曲部的通孔的中心之間)是 0. 12mm。實施例3采用除了不使第二中心導體的線路150a、150b的端部彎曲以外與實施例2相同的 中心導體組裝體，與實施例1同樣地制作了不可逆電路元件。實施例4如圖14所示，(a)通過寬度0. 12mm以及厚度10 μ m的一條線路形成第二中心導 體150，(b)將第二中心導體150的一個端部按照其中流過的高頻電流相對于流過第一中心 導體的高頻電流的方向成為反向的方式彎曲，(c)將接地端口側(cè)的另一端部按照其中流過 的高頻電流相對于流過第一中心導體的高頻電流的方向成為正向的方式彎曲，并且(d)除 了使各彎曲部的長度為0. 12mm以外與實施例1同樣地制作了中心導體組裝體。采用該中 心導體組裝體，制作了不可逆電路元件。形成在陶瓷多層基板5內(nèi)的電容器與實施例2的 電容器相比為高電容。圖22 24分別示出實施例2 4的Sll阻抗特性以及S22阻抗特性。圖25以 及圖26分別示出實施例2 4的插入損失特性以及輸入(Pl)側(cè)的逆程耗損特性。用1. 5 匝的線圈構(gòu)成了第二中心導體150的實施例2以及實施例3的不可逆電路元件，與設置了 彎曲部但用一條線路構(gòu)成第二中心導體150的實施例4的不可逆電路元件相比，表現(xiàn)良好 的插入損失特性以及逆程耗損特性。其中，用1. 5匝線圈構(gòu)成第二中心導體150并且設置了 彎曲部151的實施例2的不可逆電路元件表現(xiàn)了最好的插入損失特性以及逆程耗損特性。
權(quán)利要求
1.一種中心導體組裝體，使用于在第一輸入輸出端口與第二輸入輸出端口之間配置 了第一電感元件、且在第二輸入輸出端口與接地端口之間配置了第二電感元件的不可逆電 路，其特征在于，在磁性材料基板上一體地形成構(gòu)成所述第一電感元件的第一中心導體和構(gòu)成所述第 二電感元件的第二中心導體，所述第二中心導體在所述基板的主面?zhèn)雀糁判泽w層或者電介質(zhì)層與所述第一中心 導體交叉，所述第二中心導體的至少一個端部按照其中流過的高頻電流相對于流過所述第一中 心導體的高頻電流成為正向或者反向的方式彎曲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心導體組裝體，其特征在于，所述第一中心導體的一部分以及所述第二中心導體形成在所述基板的主面?zhèn)?，所述?一中心導體的其他部分形成在所述基板內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中心導體組裝體，其特征在于，所述第一電感元件的電感比所述第二電感元件的電感小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項所述的中心導體組裝體，其特征在于，所述第一中心導體和所述第二中心導體的端部，分別通過通孔或者形成在基板側(cè)面的 電極，與形成在底面的端子電極導通。
5.一種中心導體組裝體，使用于在第一輸入輸出端口與第二輸入輸出端口之間配置 了第一電感元件、且在第二輸入輸出端口與接地端口之間配置了第二電感元件的不可逆電 路，其特征在于，在磁性材料基板上一體地形成構(gòu)成所述第一電感元件的第一中心導體和構(gòu)成所述第 二電感元件的第二中心導體，所述第二中心導體是串聯(lián)連接形成在所述基板的主面?zhèn)鹊亩鄺l帶狀導體和形成在背 面?zhèn)鹊闹辽僖粭l帶狀導體而構(gòu)成的1. 5匝以上的線圈狀，所述第二中心導體的多條帶狀導體在所述基板的主面?zhèn)雀糁判泽w層或者電介質(zhì)層 與所述第一中心導體交叉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中心導體組裝體，其特征在于，所述第一中心導體的一部分形成在所述基板的主面?zhèn)龋渌糠中纬稍谒龌鍍?nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的中心導體組裝體，其特征在于，所述第一電感元件的電感比所述第二電感元件的電感小。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中任意一項所述的中心導體組裝體，其特征在于，所述第一中心導體和所述第二中心導體的端部，分別通過通孔或者形成在基板側(cè)面的 電極，與形成在底面的端子電極導通。
9.一種中心導體組裝體，使用于在第一輸入輸出端口與第二輸入輸出端口之間配置 了第一電感元件、且在第二輸入輸出端口與接地端口之間配置了第二電感元件的不可逆電 路，其特征在于，在磁性材料基板上一體地形成構(gòu)成所述第一電感元件的第一中心導體和構(gòu)成所述第 二電感元件的第二中心導體，所述第二中心導體是串聯(lián)連接形成在所述基板的主面?zhèn)鹊亩鄺l帶狀導體和形成在背面?zhèn)鹊闹辽僖粭l帶狀導體而構(gòu)成的1. 5匝以上的線圈狀，所述基板的主面?zhèn)鹊乃龆鄺l帶狀導體隔著磁性體層或者電介質(zhì)層與所述第一中心 導體交叉，所述基板的主面?zhèn)鹊乃龅诙行膶w的多條帶狀導體各自的至少一個端部按照其 中流過的高頻電流相對于流過所述第一中心導體的高頻電流成為正向或者反向的方式彎曲。
10.一種不可逆電路，具備權(quán)利要求1 9中任意一項所述的中心導體組裝體，其特征 在于，具備對所述中心導體組裝體施加直流磁場的永久磁鐵、與所述第一電感元件構(gòu)成第 一并聯(lián)諧振電路的第一電容元件、及與所述第二電感元件構(gòu)成第二并聯(lián)諧振電路的第二電 容元件。
11.一種不可逆電路元件，具備權(quán)利要求1 9中任意一項所述的中心導體組裝體，其 特征在于，具備對所述中心導體組裝體施加直流磁場的永久磁鐵、與所述第一電感元件構(gòu)成第 一并聯(lián)諧振電路的第一電容元件、及與所述第二電感元件構(gòu)成第二并聯(lián)諧振電路的第二電 容元件，所述第一電容元件以及第二電容元件內(nèi)置在多層基板內(nèi)，所述中心導體組裝體安 裝在所述多層基板的主面上。
12.—種不可逆電路的阻抗調(diào)整方法，用于調(diào)整不可逆電路的阻抗，該不可逆電路在第 一輸入輸出端口和第二輸入輸出端口之間配置了具備第一電感元件以及第一電容元件的 第一并聯(lián)諧振電路、且在第二輸入輸出端口和接地端口之間配置了具備第二電感元件以及 第二電容元件的第二并聯(lián)諧振電路，所述不可逆電路的阻抗調(diào)整方法的特征在于，在磁性材料基板上一體地形成構(gòu)成所述第一電感元件的第一中心導體和構(gòu)成所述第 二電感元件的第二中心導體，使所述第二中心導體在所述基板的主面?zhèn)雀糁判泽w層或者電介質(zhì)層與所述第一中 心導體交叉，將所述第二中心導體的至少一個端部按照其中流過的高頻電流相對于流過所述第一 中心導體的高頻電流成為正向或者反向的方式彎曲，從而調(diào)整所述第二并聯(lián)諧振電路的諧 振頻率下的阻抗。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的不可逆電路的阻抗調(diào)整方法，其特征在于，將所述第二中心導體的接地端口側(cè)的端部按照其中流過的高頻電流相對于流過所述 第一中心導體的高頻電流成為正向的方式彎曲、或者將第二輸入輸出端口側(cè)的端部按照其 中流過的高頻電流相對于流過所述第一中心導體的高頻電流成為反向的方式彎曲，從而使 諧振頻率下的阻抗沿史密斯圓圖的等電導曲線向逆時針方向移動。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的不可逆電路的阻抗調(diào)整方法，其特征在于，將所述第二中心導體的接地端口側(cè)的端部按照其中流過的高頻電流相對于流過所述 第一中心導體的高頻電流成為反向的方式彎曲、或者將第二輸入輸出端口側(cè)的端部按照其 中流過的高頻電流相對于流過所述第一中心導體的高頻電流成為正向的方式彎曲，從而使 諧振頻率下的阻抗沿史密斯圓圖的等電導曲線向順時針方向移動。
15.一種不可逆電路的阻抗調(diào)整方法，用于調(diào)整不可逆電路的阻抗，該不可逆電路在第一輸入輸出端口和第二輸入輸出端口之間配置了具備第一電感元件以及第一電容元件的 第一并聯(lián)諧振電路、且在第二輸入輸出端口和接地端口之間配置了具備第二電感元件以及 第二電容元件的第二并聯(lián)諧振電路，所述不可逆電路的阻抗調(diào)整方法的特征在于，在磁性材料基板上一體地形成構(gòu)成所述第一電感元件的第一中心導體和構(gòu)成所述第 二電感元件的第二中心導體，使所述第二中心導體為串聯(lián)連接形 成在所述基板的主面?zhèn)鹊亩鄺l帶狀導體和形成在 背面?zhèn)鹊闹辽僖粭l帶狀導體而構(gòu)成的1. 5匝以上的線圈狀，使所述第二中心導體的多條帶狀導體在所述基板的主面?zhèn)雀糁判泽w層或者電介質(zhì) 層與所述第一中心導體交叉，從而調(diào)整所述第二并聯(lián)諧振電路的諧振頻率下的阻抗。
全文摘要
一種中心導體組裝體，使用于在第一輸入輸出端口與第二輸入輸出端口之間配置了第一電感元件、在第二輸入輸出端口與接地端口之間配置了第二電感元件的不可逆電路，在磁性材料基板上一體地形成構(gòu)成所述第一電感元件的第一中心導體和構(gòu)成所述第二電感元件的第二中心導體，所述第二中心導體在所述基板的主面?zhèn)雀糁判泽w層或者電介質(zhì)層與所述第一中心導體交叉，并且使其至少一個端部按照其中流過的高頻電流相對于流過所述第一中心導體的高頻電流成為正向或者反向的方式彎曲。
文檔編號H01P1/36GK102007638SQ200980113219
公開日2011年4月6日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者岸本靖 申請人:日立金屬株式會社