专利名称：不可逆电路设备和包括不可逆电路设备的通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及涉及高频频带例如微波频带中使用的不可逆电路装置，例如隔离器，环行器等等。
通常，集中的常数隔离器具有特征其中在作为正向方向的信号传播方向的衰减值是非常小而在相反方向非常大。这类隔离器例如用在例如移动电话机之类的通信装置的发送／接收电路中。在最近的移动通信设备中，设备的小型化和减少费用是可行的。因此，除此之外，不断的需要减少结合在该移动通信设备中的不可逆电路设备的尺寸和费用。为了实现该目标，提供使用四边形的磁性板极的不可逆电路设备。
通常，当使用这样的四边形的磁性板极时，为了保持端口之间的特性平衡，该磁性板极具有一个矩形的形状。另外，三个中心导体之一并联放置在该磁性板极的长边缘，而剩余两个中心导体向该磁性板极的每个边缘倾斜，因此中心导体彼此以120度相交。例如，日本的未审查专利申请公开No．8-23212披露一个不可逆电路设备。在这个不可逆电路设备中，磁性板极的长边缘与短边缘的比设置为2∶3，和一个中心导体并联放置在该长边缘而中心导体的长度是相等的。
同时，在新近的诸如移动电话机之类的移动通信设备中，为了获得长时间通信，不仅小型化而且减少功率消耗是非常需要的。因此，提高了对介入损耗的校正，即减少不可逆电路设备中的介入损耗的需求。另外，在结合在移动电话机中的不可逆电路设备中，认为考虑指定的端口之间的介入损耗是重要的，同时很少关心剩余端口之间的介入损耗。因此，进一步减少指定的端口之间的介入损耗比保持端口之间的特性平衡更需要。
但是，当减少该磁性板极的尺寸时，通常有一个趋向，通过带宽变得更窄和介入损耗恶化。结果，在具有上面的常规结构的不可逆电路设备中，想要减少介入损耗是困难的，虽然能够保持端口之间的特性平衡。
因此，本发明的一个目的是提供一个紧凑的和便宜的、能够减少介入损耗的不可逆电路设备，和结合该不可逆电路设备的一个通信设备。
为了实现上面的目的，根据本发明的一个方面，提供包括一个磁性部件的一个不可逆电路设备，直流磁场加到该磁性部件，和放置在该磁性部件上的、在电绝缘状态彼此相交的三个中心导体。在这个不可逆电路设备中，磁性部件为具有长和短边缘的一个平面的矩形配置，和三个中心导体之一并联放置在该磁性部件的短边缘。
利用这个安排，如在下面描述的，能够减少与该磁性部件的短边缘平行地放置的中心导体分开的两个中心导体的端口之间的介入损耗。其理由是两个剩余中心导体的长度变得比平行于该磁性部件的短边缘放置的中心导体的长度更长，从而导致两个中心导体之间的耦合的加强。
另外，在这个不可逆电路设备中，终接电阻器可以连接到平行于磁性部件的短边缘放置的中心导体的端口，以便形成一个隔离器。
另外，与磁性部件的短边缘平行放置的中心导体分开的两个中心导体可能以一个角度θ彼此相交，该角度大于120度和小于180度。这个安排允许减少介入损耗。这是因为两个中心导体之间的耦合通过设置相交角度θ为大于120度而加强。
另外，在不可逆电路设备中，每一个中心导体可以从公共的接地部分扩展，在该接地部分放置的磁性部件上弯曲，而与该磁性部件的短边缘并行放置的中心分开的两个中心导体可能以一个角度彼此相交，该角度大于120度和小于或等于140度，这是因为当相交角度θ设置为大于140度时，与该磁性部件的短边缘平行放置的中心分开的两个中心导体在该磁性部件的末端部分互相叠加。结果，两个中心导体不能通过在该磁性部件上弯曲放置。
根据本发明的另一个方面，提供包括上面的不可逆电路设备作为一个隔离器的通信设备。利用这个安排，可以减少通信设备的功率消耗。
图1是根据本发明的第一实施例结合在一个隔离器中的磁性组件的平面图；图2是根据第一实施例结合在该隔离器中的中心导体的展开视图；图3是表示根据第一实施例的隔离器的整个结构的分解透视视图；图4是根据第一实施例在去除永久磁铁和上面的磁轭状态的隔离器的平面图
图5是表示根据第一实施例的隔离器，根据本发明的第二实施例的隔离器和常规的隔离器的介入损耗的频率特性的曲线图；图6是根据本发明第二实施例的一个隔离器的磁性组件的平面图；和图7是根据本发明第三实施例的通信设备的方框图。
参见图1至4，描述根据本发明第一实施例的不可逆电路设备的结构。
第一实施例的不可逆电路设备具有一个磁性组件5，其中三个中心导体51，52和53放置在一个平面的矩形磁性板极55上，如在图1中所示的。中心导体51，52和53通过印上金属，例如铜制造的导电板。在图2所示的中心导体的展开视图中，中心导体51，52和53是由作为公共接地端的接地部分54从接地部分54向外面扩展整体形成。
在磁性组件5中，磁性部件55安装在公共的接地部分54，并且中心导体51至53被弯曲以这样的方式放置在磁性部件55的上表面即中心导体51，52和53经过一个绝缘纸页(未表示)彼此以120度的角度θ相交。对应于相应的中心导体51至53的顶端部分的端口P1至P3具有适合于与其它部件连接的配置，和端口P1至P3从磁性部件55的周围向外面扩展。在这个安排中，放置在磁性部件55的上表面的中心导体51至53的部分的长度有效地用于确定不可逆电路设备的特性。
在第一实施例的不可逆电路设备中，中心导体53与磁性部件55的短边缘B平行放置在它的长边缘的中心部分，即在两个短边缘之间的中心部分。换句话说，平行于短边缘B放置的中心导体53的有效长度设置为比剩余中心导体51和52的有效长度短。这个实施例中，磁性部件55的长边缘A与短边缘B的比设置为10∶9．图3和4的每个图表示使用上面的磁性组件5构成的不可逆电路设备的一个例子。图3是表示不可逆电路设备的整个结构的分解透视图。图4是去除永久磁铁和上磁轭状态的不可逆电路设备的平面图。在这个不可逆电路设备中，终接电阻器R连接到平行于磁性部件55的短边缘B的中心导体53的端口P3，形成一个隔离器。另外，从端口P1到端口P2的方向是正向方向，而从端口P2到端口P1的方向是反方向。
在这个隔离器的安排中，永久磁铁3放置在由磁性金属组成的盒形上磁轭2的内表面，和基本上C字形的、由磁性金属组成下面的磁轭8附加到上磁轭2以便形成一个磁性的闭合电路。另外，终端盒7放置在下面的磁轭8内部的底部8a，而磁性组件5，匹配电容器C1至C3和终接电阻器R放置在终端盒7内部。直流磁场通过永久磁铁3施加到磁性组件5。
由电绝缘材料组成的终端盒7具有一个结构，其中底部壁7b与具有矩形框架配置的侧壁7a整体形成。输入／输出终端71和72的部分以及接地终端73嵌入在树脂材料中。插入孔7c基本上在底壁7b的中心形成。在插入孔7c的周围部分形成在规定位置的多个凹进。
在插入孔7c周围形成的凹进中，装配匹配电容器C1至C3和终接电阻器R。磁性组件5插入该插入孔7c内部。永久磁铁3放置在该磁性组件5顶部。
永久磁铁3放置在该磁性组件5顶部。在磁性组件5的下部表面的公共接地部分54连接到下面的磁轭8的底部表面8a。匹配电容器C1至c3的下表面电极和终接电阻器R的一端电极分别连接到接地端73。匹配电容器C1至C3的上表面电极连接到中心导体51至53的端口P1至P3。终接电阻器R的另一端连接到端口P3。
在这个隔离器中，因为使用矩形的磁性部件，磁性部件的材料费用和生产成本减少了，获得低成本产品。另外，获得了磁性组件的小型化。而且，依据放置在该终端盒中的部件安排，使用在磁性部件周围的区域的效率可以增加，获得该隔离器的整体小型化。
其次，参见图5，描述根据第一实施例的隔离器的结构优点。图5是表示在第一实施例的隔离器和常规的隔离器中介入损耗(正向衰减量)的频率特性。在第一实施例的中使用的磁性部件具有3．0毫米的长边缘、2．7毫米的短边缘和0．5毫米的厚度。在常规的隔离器中使用的磁性部件具有3．1毫米的长边缘，2．7毫米的短边缘，厚度为0．5毫米，其中长边缘对短边缘的比设置为2∶√3。在常规的磁性组件中，连接到终接电阻器R的中心导体放置在平行于磁性部件的长边缘。每一个上述的隔离器具有2．0毫米的高度(厚度)的5×5的外形尺度。每个隔离器的中心频率是924．5MHz。
如在图5中所示的，关于在中心频率的介入损耗，第一实施例中的介入损耗大约是0．40dB，它大大低于常规隔离器的介入损耗(大约0．45dB)。另外，第一实施例的通过带宽例如在0．75dB的介入损耗的带宽大大宽于常规例子的带宽。如在这里所示的，使用平面的矩形磁性部件55，因为连接到终接电阻器R的中心导体53平行于磁性部件55的短边缘放置，可以减少信号输入／输出端口P1和P2之间的介入损耗。即，在第一实施例的隔离器中，可以获得小型化和减少介入损耗。
其次，图6示出在根据本发明第二实施例的隔离器中使用的磁性组件的结构。第二实施例的磁性组件5使用一个平面的矩形磁性板极55。中心导体53平行于磁性板极55的短边缘放置，而放置其余两个中心导体51和52使得两个中心导体51和52彼此相交的角度θ设置为130度。另外，安排中心导体53使得二等分中心导体51和52彼此相交的角度θ。在这种情况下，中心导体53与51彼此相交的角度θ1和中心导体53与52彼此相交的角度θ2分别设置为115度。其它结构与在图1所示的第一实施例中使用的结构相同，而省略其说明。
其次，参见图5，描述根据第二实施例的隔离器的结构优点。表示在图5的根据第二实施例的隔离器的特性与表示在图3和4根据第一实施例的隔离器的特性相同。
如在图5中所示的，在第二实施例中，在中心频率的介入损耗大约是0．35dB．这低于第一实施例所示的值。此外，第二实施例的通过带宽大大宽于第一实施例中的通过带宽。如在这里所示的，除了中心导体53平行于磁性部件55的短边缘放置外，当对应于其余信号输入／输出端口的两个中心导体51和52彼此相交的角度θ设置为130度，信号输入／输出端口P1和P2之间的介入损耗可以进一步减少。
在第二实施例中，中心导体51和52的交叉角θ设置为130度的情况作为一个例子描述。已经发现设置交叉角θ大于120度能够减少该介入损耗。相反，如在上面的实施例中所示的，当由金属导电的板极形成的中心导体在磁性部件上弯曲时，如果交叉角θ设置为大于140度，与磁性部件的边缘平行的中心导体分开的两个中心导体叠加在磁性部件的末端部分，因此两个中心导体不能弯曲放置。结果，基本上中心导体51和52的交叉角θ设置为小于或等于140度。
在上面的实施例中，已经提供由金属导电板极形成的中心导体在该磁性部件上弯曲的例子。但是，适用于本发明的该磁性部件和中心导体的结构不局限于这个结构，例如本发明可以使用由电极薄膜形成的中心导体在磁性部件内部形成或者在它的表面形成的一种结构。在这种情况下，与该磁性部件的短边缘平行的中心导体分开的两个中心导体的交叉角θ在理论上可以设置为在小于180度范围的任何度数。但是，当交叉角θ大于150度时，不能获得需要的隔离(反向方向的衰减量)。因此，交叉角θ设置为小于或等于150度。
此外，在上面的实施例中，描述了隔离器的例子。但是，本发明例如可以用于环行器，其中形成端口P3作为第三输入／输出端口，而不连接终接电阻器R到端口P3。在此情况中，也可以减少与该磁性部件的短边缘平行地放置的中心导体分开的两个中心导体的端口之间的介入损耗。
随后，图7表示根据本发明第三实施例的通信设备的结构。在这个通信设备中，天线ANT连接到由传输滤波器TX和接收滤波RX构成的双工器DPX的天线端，隔离器ISO连接在传输滤波器TX的输入端和发送电路之间，而接收电路连接到接收滤波器RX的输出端。从发送电路发送的信号通过隔离器ISO输入到传输滤波器TX，并且从天线ANT输出。在天线ANT接收的信号通过接收滤波器RX发送给接收电路。
在这种情形下，作为隔离器ISO，可使用根据第一和第二实施例之一的隔离器。使用本发明的隔离器，可以减少介入损耗，可以减少通信设备中的电源消耗。
如上所述，在根据本发明的不可逆电路设备中，磁性部件为具有短和长边缘的平面矩形结构。另外，平行于磁性部件的短边缘放置三个中心导体之一。利用这个安排，除了与该磁性部件的短边缘平行的中心导体外，可以减少与该磁性部件的短边缘平行地放置的其余两个中心导体的端口之间的介入损耗。
另外，其余两个中心导体的交叉角θ设置为大于120度。这个安排允许进一步减少介入损耗。
此外，根据本发明的通信设备通过在上面描述的不可逆电路设备能够减少电源消耗。
前述的发明已经依据最佳实施例描述了。但是，本领域的技术人员将认识到该实施例存在许多变化。这些变化在本发明和所附的权利要求的范围内。
权利要求
1．一种不可逆电路设备，包括一个磁性部件，直流磁场加到该磁性部件；和放置在该磁性部件上以便在电绝缘状态彼此相交的三个中心导体；其中磁性部件为具有长和短边缘的一个平面矩形结构，和三个中心导体之一平行于该磁性部件的短边缘放置。
2．根据权利要求1的不可逆电路设备，另外包括平行于磁性部件的短边缘放置的该中心导体的端口；和连接到该端口的一个终接电阻器。
3．根据权利要求1和2的不可逆电路设备，其中与该磁性部件的短边缘平行放置的中心导体分开的两个中心导体以一个角度θ彼此相交，该角度大于120度和小于180度。
4．根据权利要求1和2之一的不可逆电路设备，其中每一个中心导体从一个公共接地部分扩展，以便在放置在接地部分上的该磁性部件上弯曲该接地部分，和与该磁性部件的短边缘平行放置的中心导体分开的两个中心导体以一个角度θ彼此相交，该角度大于120度和小于或等于140度。
5．包括根据权利要求1的不可逆电路设备的一种通信设备。
全文摘要
本发明公开一种紧凑的和便宜的不可逆电路设备,能够减少插入衰耗。在这个设备中,磁性组件是通过在一个平面的矩形磁性板极上放置三个中心导体构成的。三个中心导体之一与该磁性板极的短边缘平行放置。
文档编号H01P1/32GK1292582SQ0013173
公开日2001年4月25日 申请日期2000年9月21日 优先权日1999年9月21日
发明者川浪崇, 长谷川隆 申请人:株式会社村田制作所