专利名称：非互易电路器件和通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用在微波波段中的非互易电路器件比如单向器或类似物以及包括这种单向器的通信装置。
通过如下的方式构造常规的双端口型非互易电路器件分别地预制电路元件比如电容器和电阻器，以及将它们设置在印刷电路板的预定位置上，安装它们并在印刷电路板上设置铁氧体组件，该铁氧体组件包括铁氧体和设置在该铁氧体上并彼此交叉的两个中心导体。
人们已经通过如下的方式构造上文所述的电容器在电介质基片的两个表面上形成电极然后将该电极切割成预定大小。人们已经使用常规的芯片电阻作为电阻元件。
在常规的双端口型非互易电路器件中，在印刷电路板的预定位置上正确地设置电路元件并安装它们需要要许多步骤和大量的工时，这就使得很难以较低的成本进行大量生产。此外，由于需要根据非互易电路器件的运行频率或用途改变每个所需的电容器的电容量，增加不同的电介质基片的切割尺寸，因此电容器元件的管理变得很复杂。此外，由于安装了许多电路元件，增加了连接点，造成可靠性降低。此外，由于需要提供在印刷电路板上设置这些电路元件所需的面积，印刷电路板很难减小其的尺寸。这就使其很难满足市场上对非互易电路器件的微型化的要求。
因此，本发明的一个目的是通过不将上述的电路元件安装在印刷电路板上来解决上述问题，以及提供一种非互易电路器件，这种非互易电路器件允许以较低的成本大量生产，消除了电容器元件的管理的复杂性，通过减少连接点有利于确保可靠性，以及通过减少基片的面积可以降低其总体尺寸。
本发明提供一种非互易电路器件，包括铁氧体组件、将静磁场施加到铁氧体组件的磁体、磁轭以及电路元件，通过将铁氧体和第一及第二中心导体组合起来组成铁氧体组件，该第一和第二中心导体彼此电绝缘地相互交叉设置，该电路元件连接到第一和第二中心导体并构成匹配电路。在这种非互易电路器件中，电路元件包括在其上安装有所说的铁氧体组件的电介质叠层基片的电介质主体和设置在电介质叠层基片的预定层上的电极。
因此通过在铁氧体组件所安装的基片上形成构成匹配电路的电路元件解决上述在印刷电路板上安装单个的片形电容器和芯片电阻所涉及的问题。
在根据本发明的非互易电路器件中，可取的是，在电介质叠层基片中形成许多电容器。具体地说，在双端口型非互易电路器件中，通过将匹配电路所需的许多电容器并入到单个电介质叠层基片中，提高了批量生产率，消除了电容器元件管理的复杂性，提高了可靠性，由此实现了减少总体尺寸和降低成本。
此外，在本发明中，可取的是，电介质叠层基片具有凹口或孔，通过该凹口或孔铁氧体组件的铁氧体部分与电介质叠层基片相接触。这有利于将铁氧体组件固定在非互易电路器件内，并且不需要专用的固定部件，由此在总的高度上减少了接合在上述的凹口或孔中的铁氧体部分的尺寸。
此外，在本发明中，优选通过将每个中心导体绕在铁氧体上形成铁氧体组件，并且电介质叠层基片具有凹口或孔，通过该凹口或孔铁氧体组件的中心导体部分接合在电介质叠层基片中。由此有利于将铁氧体组件固定在非互易电路器件内，且在总的高度上减少了接合在上述的凹口或孔中的中心导体部分的尺寸。
此外，在本发明中，可取的是，铁氧体组件、磁体和磁轭以如下的顺序设置在电介质叠层基片上通孔电极设置在电介质叠层基片的侧面上，在磁轭上设置的突起接合在通孔电极中。这种结构有利于电介质叠层基片和磁轭的接地连接，并且能够防止连接部分从电介质叠层基片的侧面凸伸到外面。
此外，在本发明中，可取的是，磁轭的突起和通孔电极都焊接在一起，由此能够同时实现电和机械耦合。
此外，在本发明中，可取的是，连接到中心导体的电极设置在电介质叠层基片的顶部表面上。因此铁氧体组件的中心导体能够容易地表面安装在电介质叠层基片的顶部表面上。
此外，在本发明中，可取的是，连接到外部电路的电极设置在电介质叠层基片底部表面上。这就允许在非互易电路器件表面安装在它要安装的印刷电路板上时这些电极用作端子。
此外，本发明提供一种通信装置，这种通信装置应用了包括上述结构中任一种结构的非互易电路器件，例如这种通信装置设置在用于放大所发射的信号的电路的输出部分中。
通过结合附图对本发明的优选实施例进行的详细描述将使本发明的上述目的和其它目的、特征以及优点更加清楚。
附
图1所示为根据本发明的第一实施例的单向器的分解透视图。
附图2A至2D所示为在附图1中所示的单向器的电介质叠层基片的结构透视图。
附图3所示为在附图1中所示的单向器的等效电路图。
附图4A至4C所示为根据本发明的第二实施例的单向器的结构视图。
附图5A和5B所示为根据本发明的第三实施例的单向器的结构视图。
附图6所示为根据本发明的第四实施例的通信装置结构的方块图。
参考附图1至3描述根据本发明的第一实施例的单向器的结构。
附图1所示为本单向器的分解透视图。在此参考标号1表示铁氧体组件，通过将第一中心导体11和第二中心导体12绕在铁氧体10上形成该铁氧体组件，该第一和第二中心导体11和12每个都由带有绝缘涂层的导线形成。
参考标号3a和3b每个都表示将静磁场施加到铁氧体10的永磁体，参考标号6表示构成磁路的磁轭，该磁轭兼作壳体。参考标号4表示电介质叠层基片，该电介质叠层基片具有在该电介质叠层基片4的顶面上形成的电极E10、E11和E12，以将铁氧体组件的中心导体连接到该电介质叠层基片。铁氧体组件1的第一和第二中心导体11和12的一侧端部P1和P2分别连接到电极E11和E12，另一端G1和G2每个都连接到电极E10。
附图2A至2D所示为上述的电介质叠层基片4的结构透视图。附图2A所示为电介质叠层基片的整体的透视图，附图2B所示为在倒置时的电介质叠层基片的透视图。本电介质叠层基片是一种由3个电介质层和4个电极层所构成的电介质陶瓷多层基片。附图2C所示为中间电介质层的顶面的透视图，以及附图2D所示为底部电介质层的顶面的透视图。
在附图2D所示的电极E21和E22和相应的附图2C所示的电极E31和E32之间产生的静电电容用作电容器。此外，在附图2D所示的电极E19和E20和相应的附图2C所示的电极E31和E32之间产生的静电电容用作电容器。参考字符R所示的电阻膜作为在电极E31和E32的一侧端之间的电阻。在附图2A中所示的在该表面上的电极E11和E12通过通孔分别导电地连接到在附图2C中所示的电极E31和E32。E10和E20也通过通孔彼此导电地连接。电极E19和E20导电地连接到端电极E1和E4并通过基片的端面分别连接到在基片的底面上的端电极E3和E6。此外，电极E21和E22从基片的端面到底面分别导电地连接到端电极E5和E2。
附图3所示为上述的单向器的电路图。
中心导体11和12每个的一端都接地。电容器C21串联在中心导体11的另一端和输入端之间。电容器C22串联在中心导体12的另一端和输出端之间。此外，电容器C11与在中心导体11的另一端和地端之间的中心导体11并联。电容器C12与在中心导体12的另一端和地端之间的中心导体12并联。此外，电阻R连接在中心导体11和12的另一端之间。
在正向上给定一发射信号，电阻R的两端将具有相同的相位和相同的幅值，并且没有电流流经电阻R，结果从输入端输入的信号从输出端原样地输出。
在另一方面，在反向上给定一入射信号，穿过铁氧体10的高频磁场的方向变成与上述正向发射的情况相反的方向，因此在电阻R的两端上产生彼此相位相反的信号，并且在电阻R上消耗了功率。因此，理想的情况是，没有信号从输入端输出。然而，在实际中，根据在中心导体11和12之间的夹角和法拉第旋转所产生的极化波表面的旋转角，上述电阻两端之间的相位差在正向发射信号时和在反向入射信号时之间产生了变化。因此，需设定施加到铁氧体10的静磁场的强度和在中心导体11和12之间的夹角以减少插入损耗并实现较高的非互易(单向)特性。
上述操作基于在输入/输出阻抗和单向器的阻抗之间已经实现了匹配的前提。然而，当减小铁氧体10的尺寸时，减小了中心导体11和12的长度，同时电感分量相应地降低了。结果，当以所需的频率操作单向器时，并不能实现阻抗匹配。
因此，中心导体11和12绕在铁氧体10上，因此即使在使用很小的铁氧体极板时也能够增加了中心导体的电感。然而，由于中心导体的绕组引起的中心导体的电感的增加较急剧，因此出现这样的情况单向器的阻抗变得高于输入/输出阻抗(通常为50欧姆)，因此仅通过使用彼此并联连接在输入/输出端的电容器11和12并不能实现阻抗匹配。因此，每个都具有预定电容的电容器C21和C22都与输入/输出端串联。
使用每个带有绝缘涂层表面的铜线作为如上文所说的中心导体11和12。作为绝缘涂层材料，可以使用聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酯、聚亚胺酯或类似的材料。该铜线的直径可以为0.1毫米或以下。
在上文所示的实例中，应用铜线作为中心导体的实例，但是由其它金属比如银、金或包括它们之中的任何一种金属的合金所形成的金属线也都可以用作中心导体。
接着，参考附图4A至附图4C描述根据本发明第二实施例的单向器的结构。附图4A所示为电介质叠层基片的透视图，附图4B所示为在单向器的铁氧体组件和一个磁体之间的结构关系的垂直剖面。附图4C所示为除了在附图4B中所示的结构相同部分以外的结构的单向器的垂直剖面。
如附图4A所示，基本在电介质叠层基片4的中心部分形成孔8。如附图4B所示，当将铁氧体组件设置在由电介质叠层基片4和磁轭6所形成的间隙中时，铁氧体10的一个角部分与电介质叠层基片4的孔8接合。因此，铁氧体组件固定地设置在电介质叠层基片4和磁轭6之间以使铁氧体组件立在两个磁体3a和3b之间的中部并使铁氧体10的主表面与两个磁体3a和3b的表面平行。
在附图4C所示的实例中，铁氧体组件固定在电介质叠层基片4和磁轭6之间以使绕在铁氧体10上的中心导体11和12中的一个中心导体11接合在形成在电介质叠层基片4上的孔8中。由于中心导体11和12由此绕在铁氧体10上，因此一个中心导体从铁氧体10的端面突伸出中心导体的截面直径部分。这种结构消除了在铁氧体10周围的无用空间，因此可以将具有确定的尺寸的铁氧体组件容纳在有限的空间中。
接着，参考附图5A和5B描述根据第三实施例的单向器的结构。附图5A所示为磁轭6的结构和磁轭6与电介质叠层基片4之间的位置关系的透视图，附图5B所示为在组装磁轭6和电介质叠层基片4时的侧视图。
在附图5中，在电介质叠层基片4的端面中的端电极是通孔电极。在端面上通过如下的方式形成这些通孔电极形成通孔以使在将电介质叠层基片4从母板上切割下来之前延伸过相邻的基片，以及通过穿过该通孔的导线将这些通孔分开。
磁轭6具有突起16以接合在设置在电介质叠层基片4上的通孔电极15的形成部分中。电介质叠层基片4的通孔电极15导电地连接到地电极，并且磁轭6的突起和通孔电极15的凹口以彼此相互接合的状态焊接在一起，如附图5B所示，由此同时实现了在其间的机械连接和电接地连接。
接着，参考附图6描述根据第四实施例的通信装置的结构。在附图6中，参考字符ANT表示发射/接收天线，DPX表示天线共用器。BPFa和BPFb每个都表示带通滤波器，AMPa和AMPb表示放大电路，MIXa和MIXb表示混合器。参考字符OSC表示振荡器，SYN表示频率合成器，而ISO表示单向器。
MIXa将所输入的IF信号和从SYN输出的信号混合，BPFa仅通过在从MIXa输出的混合输出信号中的发射频带，而AMPa对这些信号进行功率放大并通过单向器ISO和DPX将它们从ANT发射。在另一方面，AMPb放大从DPX中所接收的信号。BPFb仅通过在从AMPb输出的接收信号中的接收频带。MIX将从SYN输出的频率信号和所接收的信号进行混合，并输出中间频率信号IF。
对于在附图6中所示的单向器部分，使用具有如上所示的结构的单向器。
通过应用这种可以实现微型化、很薄、提高了可靠性以及成本降低了的单向器，提供了这样一种通信装置比如便携式电话，这种通信装置成本较低并且可靠性较高，同时整体降低了厚度和重量。
从上文的描述可以清楚地看出，根据本发明，不需要将单个的片状电容器元件和芯片电阻安装在印刷电路板上。这就可以实现以较低的成本进行批量生产，并且电路元件的管理并不复杂，由于极大地减少了连接点的数量因此提高了可靠性，因而增强了总体上减小了尺寸和降低了成本的效果。
特别是在双端口型非互易电路器件中，在单个电介质叠层基片上并入了匹配电路所需的许多电容器，提高了批量生产率，消除了管理电路元件的复杂性，提高了电介质叠层基片的可靠性，因而增强了总体上减小了尺寸和降低了成本的效果。
通过在电介质叠层基片上形成凹口或孔，在该凹口或孔上铁氧体组件的铁氧体部分与电介质叠层基片接合，有利于将铁氧体组件固定在非互易电路器件内，不需要专用的固定的部件，因此通过接合在上述凹口或孔中的铁氧体部分的尺寸而降低了总高度。
通过将每个中心导体绕在铁氧体上形成铁氧体组件，在电介质叠层基片上具有凹口或孔，在该凹口或孔上铁氧体组件的中心导体部分接合在电介质叠层基片中。由此有利于将铁氧体组件固定在非互易电路器件内，因此通过接合在上述凹口或孔中的中心导体部分的尺寸而降低了总高度。
将铁氧体组件、磁体和磁轭以这个顺序从下到上设置在电介质叠层基片上，以及将通孔电极设置在电介质叠层基片的侧面上，在磁轭侧面上设置有用于接合在电极中的突起。应用这种结构，有利于实现电介质叠层基片和磁轭的接地连接，该连接部分可以防止从电介质叠层基片的侧面凸伸到外面。这就能够实现微型化。
此外，通过将磁轭的每个突起和一个通孔电极焊接在一起，可以同时实现电和机械耦合。
此外，通过形成用于连接中心导体和电介质叠层基片的电极，在电介质叠层基片的顶面上，铁氧体组件的中心导体可以容易地表面安装在电介质叠层基片的顶面上。
此外，在本发明中，通过形成连接电介质叠层基片和外部电路的电极，在电介质叠层基片的底面上，当非互易电路器件表面安装在它所安装的印刷电路板上时可以应用这些电极作为端子本身。
此外，根据本发明，通过例如在放大发射信号的电路的输出部分中设置上述非互易电路器件，提供一种通信装置比如便携式电话，这种通信装置成本低且可靠性高，而且实现了总体地降低这种通信装置的厚度和重量。
虽然已经参考当前认为是优选的实施例描述了本发明，但是应该理解的是在不脱离本发明的更宽泛的方面的前提下可以做出各种变化和改进，因此希望所附加的权利要求覆盖落在本发明的真实精神和范围内的各种改变和改进。
权利要求
1.一种非互易电路器件，包括铁氧体组件，通过将铁氧体和第一及第二中心导体组合起来构成该铁氧体组件，该第一和第二中心导体彼此电绝缘的状态下在相互交叉设置；将静磁场施加到所说的铁氧体组件的磁体；磁轭；以及电路元件，该电路元件连接到所说的第一和第二中心导体并构成匹配电路，其中所说的电路元件包括在其上安装有所说的铁氧体组件的电介质叠层基片的电介质主体和设置在电介质叠层基片的预定层上的电极。
2.根据权利要求1所述的非互易电路器件，其中在所说的电介质叠层基片上设置的所说的电路元件包括许多电容器。
3.根据权利要求1所述的非互易电路器件，其中所说的电介质叠层基片具有凹口或孔，在该凹口或孔上所说的铁氧体组件的铁氧体部分与所说的电介质叠层基片接合。
4.根据权利要求1所述的非互易电路器件，其中通过将每个所说的中心导体绕在所说的铁氧体上形成所说的铁氧体组件；和所说的电介质叠层基片具有凹口或孔，在该凹口或孔上所说的铁氧体组件的中心导体部分接合在所说的电介质叠层基片中。
5.根据权利要求1所述的非互易电路器件，其中所说的铁氧体组件、所说的磁体和所说的磁轭设置在所说的电介质叠层基片上；通孔电极设置在所说的电介质叠层基片的侧面上；以及在所说的磁轭上设置的突起接合在所说的通孔电极中。
6.根据权利要求5所述的非互易电路器件，其中所说的磁轭的所说的突起和所说的通孔电极都焊接在一起。
7.根据权利要求1所述的非互易电路器件，其中要连接到中心导体的电极设置在所说的电介质叠层基片的顶部表面上。
8.根据权利要求1所述的非互易电路器件，其中要连接到外部电路的电极设置在所说的电介质叠层基片的底部表面上。
9.一种通信装置，包括根据权利要求1所述的非互易电路器件。
全文摘要
本发明提供一种非互易电路器件,这种非互易电路器件能够解决比如生产成本增加、可靠性降低以及总体尺寸变大的问题,而这些问题都是由于将具有匹配电路的电路元件安装在印刷电路板上造成的,本发明还提供一种包括这种非互易电路的通信装置。这种非互易电路包括铁氧体组件、将静磁场施加到这个铁氧体组件的磁体以及磁扼,通过将铁氧体和相互交叉的第一和第二中心导体组合起来形成铁氧体组件。此外,电路元件连接到第一和第二中心导体并构成匹配电路,该电路元件形成在其上安装有该铁氧体组件的电介质叠层基片上。
文档编号H01P1/32GK1333642SQ0112484
公开日2002年1月30日 申请日期2001年7月6日 优先权日2000年7月7日
发明者牧野敏弘, 日野圣吾 申请人:株式会社村田制作所