专利名称：紧凑型多元件级联循环传能器的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及射频和微波循环传能器，尤其是涉及结点型带状线循环传能器(junction-type stripline circulator)，该结点型带状线循环传能器能够提高机械和电学性能，同时减少制造成本。
背景技术：
本申请要求美国临时专利申请No.60/311709的优先权，该临时专利申请的申请日为2001年8月10日，标题为COMPACT MULTI-ELEMENTCASCADE CIRCULATOR。
公知的射频(RF)和微波循环传能器利用在包围导体的铁氧体材料中产生的直流偏置磁场来在网络信号口之间提供至少一条不可逆的传输通路。普通的结点型带状线循环传能器包括至少一个结点，该结点形成信号口之间的接口。结点型带状线循环传能器的各结点通常包括两个(2)永磁体、布置在磁体之间的两个(2)地线面部分、布置在地线面部分之间的两个(2)铁氧体盘、布置在铁氧体盘之间的介电常数介质、以及夹在铁氧体盘之间且图案与信号口之间的传输通路相对应的导体。永磁体设置成能在铁氧体盘中产生直流偏置磁场，从而在网络的信号口之间提供所需的不可逆工作的传输通路。
普通的结点型带状线循环传能器的一个缺点是它通常有不一致的电性能。例如，有四个(4)信号口的结点型带状线循环传能器通常包括布置在这四个(4)口之间的两个(2)结点，其中，每个结点分别包括相应的多个磁体和铁氧体盘以及相应的导体。而且，4口的结点型带状线循环传能器的两个(2)结点通常通过微带传输线而相互连接。
不过，因为普通的4口结点型带状线循环传能器包括两个(2)互连的结点，该结点包括相应的多个永磁体和铁氧体盘，由相应磁体产生的直流偏置磁场通常不均匀。而且，布置在相应铁氧体盘对之间的介电常数介质也将不均匀。因此，有时很难获得合适的不可逆工作的4口结点型带状线循环传能器。
而且，因为各结点包括相应的部件组，该部件组包括永磁体、地线面部分、铁氧体盘和导体，结点型带状线循环传能器中包含的部件数目随循环传能器结点数目而增加。这将大大增加处理和装配多结点带状线循环传能器的成本。而且，在结点型带状线循环传能器中的各结点有相应的部件组，这可能使得不均匀的公差在部件组中积累，从而可能对带状线循环传能器的性能有不利影响。
因此，希望能有一种可用于RF和微波用途的结点型带状线循环传能器。该结点型带状线循环传能器设置成能提供增强的机械和电性能，同时减小处理和装配的成本。
发明内容
根据本发明，提供了一种结点型带状线循环传能器，其中，提高了该结点型带状线循环传能器的电和机械性能，同时能减小处理和装配成本。所述发明的优点是通过将结点型带状线循环传能器设置成包括可用于循环传能器的多个结点的椭圆形永磁体和长圆形铁氧体部件而实现的。
在一个实施例中，结点型带状线循环传能器包括一个紧凑型多元件级联循环传能器，该紧凑型多元件级联循环传能器包括级联连接的多个结点，以便在网络的信号口之间提供多个不可逆的传输通路。该多个结点包括单个椭圆形永磁体；一靠近永磁体放置的长圆形地线面；一铁氧体部件，该铁氧体部件包括两个(2)布置成靠近地线面的长圆形铁氧体元件；以及导体，该导体夹在铁氧体元件之间。介电常数介质(dielectric constantmedium)布置在两个(2)铁氧体元件之间。而且，该导体的图案与信号口之间的传输通路的形状相对应。多元件级联循环传能器还包括具有开口顶部的金属壳体，多个相邻的结点通过开口布置在该金属壳体内；以及金属盖体，该金属盖体设置成封闭该壳体的顶部，以便保护置于其内的相邻结点。该金属壳体有多个狭缝，导体的相应接触端头穿过该狭缝伸出，以便与网络上的信号口接触。
多个相邻的结点还包括两个(2)椭圆形极片，这两个极片与永磁体相连；以及椭圆形盖体返回部件。第一椭圆形极片布置在磁体和地线面之间，第二椭圆形极片布置在壳体基座和多铁氧体部件之间。盖体返回部件布置在盖体和永磁体之间。
在该实施例中，地线面、多铁氧体部件和导体组合形成射频(RF)或微波电路，该电路设置成能够在网络信号口之间提供合适的不可逆传输通路。而且，极片、永磁体、金属壳体、盖体返回部件和金属盖体组合形成磁路，该磁路设置成在多铁氧体部件中产生直流偏置磁场从而获得合适的不可逆工作的传输通路。而且，两个(2)极片设置成能提高在多铁氧体部件中磁场的均匀性，而盖体返回部件设置成能提供使直流偏置磁场的磁通容易从铁氧体元件到永磁体的返回通路。
通过使紧凑型多元件级联循环传能器包括可以由循环传能器的多个结点共用的椭圆形永磁体和长圆形铁氧体部件，该循环传能器可以获得多个优点。例如，可以增强该多元件级联循环传能器的性能。特别是，因为结点之间的介电常数介质在整个RF或微波电路中都均匀，因此，该循环传能器的电性能一致性更好。其它优点包括减小插入损失，使返回损失值更有一致性，使直流偏置磁场更均匀，由于改进了长圆形铁氧体部件中热量的分布而使功率处理更好，因为长圆形铁氧体部件消除了通常在普通的多结点型带状线循环传能器结构中都存在的空间线路接口而减小了公差积累，因为包含的部件更少和消除了关键的变压器位置而使固定和装配更简单和更容易，因为在库房中和在装配过程中处理的部件更少而使总体成本更低，由于部件组合和部件数量减少而使材料总成本更低，以及由于该椭圆形永磁体结构能够用于C线圈去磁电路而使得磁场的建立更快和更均匀，该C线圈去磁电路通常不能用于普通的结点型带状线循环传能器结构。
通过下面对本发明的详细说明，可以更清楚本发明的其它特征、功能和方面。
通过下面结点合附图对本发明的详细说明，可以更充分地了解本发明，附图中
图1是本发明的紧凑型多元件级联循环传能器的平面图；图2是图1中的多元件级联循环传能器的分解图；图3a是包含于图1的多元件级联循环传能器中的长圆形铁氧体部件的平面图；图3b是图3a中的长圆形铁氧体部件的侧视图；图4a是包含于图1多元件级联循环传能器中的椭圆形永磁体的平面图；以及图4b是图4a的椭圆形永磁体的侧视图。
具体实施例方式
申请日为2001年8月10日的美国临时专利申请No.60/311709被本文应用作为参考。
所述的结点型带状线循环传能器具有增强的电性能和机械性能，并减小了制造成本。在所述结点型带状线循环传能器中，循环传能器的多个结点采用了椭圆形永磁体和长圆形铁氧体部件，以便消除结点之间的不均匀公差积累和不均匀的介电常数介质，该不均匀公差的积累和不均匀的介电常数介质能够降低装置的机械和电性能。而且，通过在多结点的带状线循环传能器中提供椭圆形永磁体和长圆形铁氧体部件，能够减小装置的总零件数和总装配时间，从而减小库存和制造成本。
图1表示了紧凑型多元件级联循环传能器100的说明性实施例的平面图，该循环传能器100设置成在网络(未示出)上的信号口之间提供多个不可逆的传输通路。在所示实施例中，多元件级联循环传能器100包括一个椭圆形永磁体106、一个长圆形铁氧体部件108、夹在铁氧体部件108的两(2)个长圆形铁氧体元件之间的中心导体110和椭圆形的盖体返回部件104。永磁体106、铁氧体部件108、中心导体110和盖体返回部件104布置在金属壳体102中，该金属壳体102有开口顶部和多个狭缝112a-112d，通过这些狭缝，中心导体110的各接触端头114a-114d伸出，以便与例如网络上的四个(4)信号口(未示出)接触。
例如，中心导体110可以由箔片或薄铜片形成，或者由其它任意合适的导电材料薄片形成。而且，通过蚀刻、冲压、光刻或其它合适方法，可以使该中心导体110的图案与信号口之间的传输通路相同。
应当注意，多口多元件的级联循环传能器100包括多个结点，这些结点级联连接，并成为多个信号口之间的接口。尤其是，第一结点包括中心导体部分110a，在公共导体部分111处与第一结点级联连接的第二结点包括中心导体部分110b。永磁体106、铁氧体部件108的铁氧体元件元件盖体返回部件104设置成层叠放置，并共用循环传能器100的第一和第二结点。应当知道，多元件级联循环传能器100可以设置成有一个或多个结点，以便在所需数目的网络信号口之间提供传输通路。
图2表示了多元件级联循环传能器100的分解图(也可见图1)。如图2所示，多元件级联循环传能器100包括永磁体106、包括铁氧体元件108a和108b的铁氧体部件108、中心导体110、盖体返回部件104和金属壳体102。
特别是，永磁体106与极片116a和116b一起工作，该极片用于提高通过磁体106而在铁氧体部件中产生的直流偏置磁场的均匀性。在所示实施例中，永磁体106布置在盖体返回部件104和极片116a之间，极片116b布置在铁氧体元件108b和壳体102的基座之间。应当知道，直流偏置磁场也可选择为由一对永磁体产生或由电磁体产生。
铁氧体元件108a和108b、布置在铁氧体元件108a和108b之间的介电常数介质(例如空气)、夹在铁氧体元件108a和108b之间的中心导体110以及布置在极片116a和铁氧体元件108a之间的地线面114组合形成射频(RF)或微波电路，该电路设置成当在铁氧体部件108中产生合适的直流偏置磁场时，在四个(4)网络信号口之间提供合适的不可逆传输通路。例如，该RF或微波电路可以设置成沿从接触端头114a伸向接触端头114b、从接触端头114b伸向接触端头114c和从接触端头114c伸向接触端头114d的各传输通路的正向方向传送功率，而阻止沿反向传送功率(即，接触端头114与接触端头114b隔离，接触端头114b与接触端头114c隔离，而接触端头114d与接触端头114a隔离)。应当知道，RF或微波电路可以设置成沿在网络信号口之间的各不可逆传输通路的正向传送功率，且阻止沿该不可逆通路反向传送功率。
而且，极片116a和116b、永磁体106、金属壳体102、盖体返回部件104以及金属盖体118组合形成磁路，该磁路设置成在极片116a和116b之间的铁氧体部件108中产生合适的直流偏置磁场。盖体返回部件104设置成能提供使直流偏置磁场的磁通容易从铁氧体元件108a和108b返回永磁体106的返回通路。
例如，金属壳体102和金属盖体118可以由能够完成极片116a和116b之间的磁路的铁、钢或其它任意合适的铁磁材料制成。
图3a是表示包含于多元件的级联循环传能器100(见图1和2)中的铁氧体元件108a的平面图。应当知道，铁氧体元件108b(见图1和2)的结构与铁氧体元件108a类似。例如，用于制造铁氧体元件108a和108b的材料可以是TTVG-1200或其它任意合适材料。在优选实施例中，尺寸L1为大约1.400英寸，尺寸L2为大约0.690英寸，半径R1为大约0.345弧度。而且，优选是，该铁氧体元件108a的表面光洁度小于20μ英寸。
图3b是表示图3a中所示的铁氧体元件108a的侧视图。在优选实施例中，该尺寸L3为大约0.040英寸。通常，包含于多元件级联循环传能器100中的结点的数目确定了铁氧体元件108a和108b的尺寸。
图4a是表示包含于多元件级联循环传能器100(见图1)中的永磁体106的平面图。例如，用于制造该永磁体106的材料可以包括根据磁性材料厂商协会(MMPA)的标准说明书的各向异性陶瓷8(钡铁氧体)或SSR-360H，或者是其它任意合适材料。在优选实施例中，尺寸L3为大约1.446英寸，尺寸L4为大约0.735英寸，而半径R2为大约0.367弧度。
图4b是表示永磁体106的侧视图。在优选实施例中，尺寸L5为大约0.150英寸。而且，在图4b中的标记“-0-”表示永磁体106的磁方向。
应当知道，通过使紧凑型多元件级联循环传能器100(见图1和2)包括由该循环传能器100的两个(2)或更多结点共用的永磁体106和铁氧体部件108，可以在两个(2)或更多结点所共用的铁氧体部件108中产生均匀的直流偏置磁场。而且，在循环传能器100的两个(2)结点中，布置在铁氧体部件108的铁氧体元件108a和108b之间的介电常数介质均匀。因此，能够提高该多元件级联循环传能器100的电性能，例如减小插入损失和增强信号口之间的隔离。而且，还能提高该循环传能器100的机械性能，例如，基本可以消除两个(2)结点之间的不均匀公差积累。而且，因为所述循环传能器的结构减少了该装置的总部件数，因此也能减小库存和装配成本。
本领域普通技术人员还应当知道，在不脱离所述的本发明实质的情况下，可以对上述紧凑型多元件级联循环传能器进行各种变化。因此，本发明将由附加权利要求的范围和精神限定。
权利要求
1.一种射频/微波结点型循环传能器，包括多个信号口；多个结点，这些结点级联连接，并设置成在信号口之间提供多个传输通路，各结点包括一个导体元件，该导体元件的图案与该多个传输通路中的至少一部分相对应；一铁氧体部件，该铁氧体部件设置成覆盖多个结点；以及一永磁体，该永磁体布置成与铁氧体部件相对，以便在该铁氧体部件中产生磁场，从而产生在信号口之间的不可逆工作的多个传输通路。
2.根据权利要求1所述的循环传能器，其中铁氧体部件包括两个铁氧体元件，该导体元件夹在两个铁氧体元件之间。
3.根据权利要求1所述的循环传能器，其中该导体元件包括单个导体部件的相应部分。
4.根据权利要求1所述的循环传能器，其中该多个结点、铁氧体部件和永磁体布置在金属壳体中。
5.根据权利要求4所述的循环传能器，其中金属壳体包括一盖体和一基座部分，该循环传能器还包括布置在永磁体和铁氧体部件之间的第一极片、布置在壳体的基座部分和导体元件之间的第二极片以及布置在壳体的盖体和永磁体之间的盖体返回部件。
6.根据权利要求5所述的循环传能器，其中该第一和第二极片、永磁体、金属壳体和盖体返回部件布置成彼此相对，以便形成磁路，用于铁氧体部件中产生磁场。
7.根据权利要求2所述的循环传能器，还包括布置在铁氧体元件之间的介电常数介质和布置在铁氧体部件和永磁体之间的地线面。
8.根据权利要求7所述的循环传能器，其中该铁氧体元件、介电常数介质、导体元件和地线面布置成彼此相对，以便形成射频/微波电路，用于当铁氧体部件内产生磁场时产生不可逆工作的传输通路。
9.一种制造射频/微波结点型循环传能器的方法，包括以下步骤提供多个结点，这些结点级联连接，并设置成在多个信号口之间提供多个传输通路，各结点包括一个导体元件，该导体元件的图案与该多个传输通路中的至少一部分相对应；提供一铁氧体部件，该铁氧体部件设置成覆盖多个结点；以及提供一永磁体，该永磁体布置成与铁氧体部件相对，以便在该铁氧体部件中产生磁场，从而在信号口之间产生不可逆工作的多个传输通路。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括该多个结点、铁氧体部件和永磁体布置在金属壳体中的步骤。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤提供布置在永磁体和铁氧体部件之间的第一极片；提供布置在金属壳体的基座部分和导体元件之间的第二极片；以及提供布置在壳体的盖体和永磁体之间的盖体返回部件。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤提供布置在铁氧体部件的第一和第二铁氧体元件之间的介电常数介质；以及提供布置在铁氧体部件和永磁体之间的地线面。
全文摘要
一种紧凑型多元件级联循环传能器，其中，在增强电性能和机械性能的同时还减小处理和装配成本。该循环传能器包括级联连接的多个结点，以便在网络的信号口之间提供多个不可逆的传输通路；以及有盖体的金属壳体，该结点布置在该金属壳体内。该多个结点包括椭圆形永磁体；多铁氧体部件，该多铁氧体部件包括两个(2)长圆形铁氧体元件；介电常数介质，该介电常数介质布置在铁氧体元件之间；以及多个导体部分，该导体部分夹在铁氧体元件之间。通过使该多元件级联循环传能器包括可以由循环传能器的多个结点共用的椭圆形永磁体和长圆形铁氧体部件，可以在减小库存和制造成本的情况下增强该多元件级联循环传能器的性能。
文档编号H01P1/32GK1407652SQ0212853
公开日2003年4月2日 申请日期2002年8月9日 优先权日2001年8月10日
发明者乔治·W·亨普尔, 雷蒙德·G·贾索姆 申请人:蒂科电子公司