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)明涉及一種微波電子器件，特別涉及諸如單面波導(dǎo)管或回轉(zhuǎn)器之類的非可逆電路元件。
用于微波波段的集總常數(shù)型單面波導(dǎo)管和回轉(zhuǎn)器具有使信號僅僅沿所需的傳輸方向通過而阻止其沿相反的方向通過。例如，這種器件適合用于便攜式電話系統(tǒng)之類的移動通信裝置。
圖15和16示出了這種回轉(zhuǎn)器的實例。圖16和15所示回轉(zhuǎn)器50的構(gòu)造如下。嵌入端子57的樹脂塊53放置在鐵氧體部件52的下表面。三個中心電極51a、51b、51c和匹配電容電極(未畫出)包含在鐵氧體部件中。并且永磁鐵54放置在鐵氧體部件52的上表面。這些元件都安置在上下金屬盒件55與56之間。
圖13和14示出了另一種回轉(zhuǎn)器。在回轉(zhuǎn)器60中，鐵氧體部件61包含一對突起61a，并且與中心電極51a-51c相連的端電極62形成于突起61a的底面。按照這種結(jié)構(gòu)，前一實例的樹脂塊53和金屬端子57是不需要的，從而降低了成本并提高了回轉(zhuǎn)器的工作可靠性。
圖12示出了上述回轉(zhuǎn)器50和60的等價電路圖。匹配電容C1-C3與作為感應(yīng)元件的中心電極51a和51c的輸入/輸出端口P1-P3相連，而直流磁場H施加在鐵氧體部件52或61上。
為了改善施加在鐵氧體部件52或61上直流磁場的平行度，并使磁場在鐵氧體部件內(nèi)更為均勻地分布和減少磁場泄漏，通常將下鐵制盒件56安排在鐵氧體部件52或61的下表面而將上鐵制盒件55與下盒件55連接起來以形成閉合磁場。盒件55和56比較好的是由鐵之類的金屬構(gòu)成。
對于非可逆電路元件，特別是在用于上述類型移動通信裝置中時，有著縮小尺寸、減輕重量并降低生產(chǎn)成本的需要。但是，上述非可逆電路元件在結(jié)構(gòu)上要求利用上下盒件構(gòu)成閉合磁路。為了使下盒件與金屬端子57絕緣并將其固定以在樹脂塊53的下面打孔，必須在樹脂塊53上提供凹面。這增加了制造成本。
而且由于部件數(shù)量增加而使制造成本增加也應(yīng)考慮進去。
并且按照普通的非可逆電路元件，樹脂塊53與下盒件56之間的空氣層會產(chǎn)生反磁場，它影響了磁場分布的均勻性。
另外可以預(yù)見的是空氣層的存在會引起磁場泄漏。磁場的泄漏對周圍的電路元件也會有影響。
本發(fā)明的一個目標是提供一種非可逆電路元件，它可以在保持高平行度、高均勻度和低磁場泄漏的前提下縮小尺寸并降低制造成本。
為了實現(xiàn)上述目標，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種非可逆電路元件，它包括鐵氧體部件，所述鐵氧體部件包含中心電極部分，在其內(nèi)部，若干用作感應(yīng)元件的電極線排放成以預(yù)先確定的角度相交但又沒有電接觸。磁性部件至少與鐵氧體部件上下表面中的一個形成為一體，所述磁性部件由磁導(dǎo)率大于鐵氧體部件的磁性材料組成并且是絕緣的。
鐵氧體部件還包含與電極線的輸入/輸出端口相連的匹配電容電極以用作電容元件。中心電極部分和匹配電容電極形成于鐵氧體部件的主表面上或者內(nèi)部。永磁鐵將直流磁場施加在鐵氧體部件中心電極部分的相交部分上。
在上述非可逆電路部件中，按照本發(fā)明的第二方面，與電極線輸入/輸出端口相連的端電極形成于磁性部件至少一個表面上。
在上述非可逆電路部件中，按照本發(fā)明的第三方面，鐵氧體、永磁鐵和磁性部件都放置在由磁導(dǎo)率大于鐵氧體部件的磁性材料組成的磁軛內(nèi)部。
通過以下借助附圖對本發(fā)明的描述可以進一步理解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點。
圖1為表示本發(fā)明實施例的回轉(zhuǎn)器的分解透視圖；圖2為圖1所示回轉(zhuǎn)器的透視圖；圖3為圖1所示回轉(zhuǎn)器安裝狀態(tài)下的剖面圖；圖4為表示本發(fā)明另一個實施例的回轉(zhuǎn)器的示意圖；圖5A和5B為表示本發(fā)明其他實施例的回轉(zhuǎn)器的示意圖；圖6A和6B為表示本發(fā)明進一步實施例的回轉(zhuǎn)器的示意圖；圖7A和7B為表示本發(fā)明更一步實施例的回轉(zhuǎn)器的示意圖；圖8為表示為確認本發(fā)明實施例優(yōu)點所做實驗結(jié)果的特性示意圖；圖9為表示實驗結(jié)果的特性示意圖；圖10為表示實驗結(jié)果的特性示意圖；圖11為表示實驗結(jié)果的特性示意圖；圖12為普通回轉(zhuǎn)器的等價電路示意圖；圖13為普通回轉(zhuǎn)器的分解透視圖，用于解釋本發(fā)明所實現(xiàn)的功能；圖14為圖13所示回轉(zhuǎn)器的透視圖；圖15為另一個普通回轉(zhuǎn)器的分解透視圖；以及圖16為圖15所示普通回轉(zhuǎn)器的透視圖。
以下借助附圖描述本發(fā)明的較佳實施例。
參見圖1-3，表示本發(fā)明實施例的集總常數(shù)型回轉(zhuǎn)器1包括盒狀鐵盒2、放置在鐵盒2內(nèi)表面下面的盤狀永磁鐵3和放置在永磁鐵3下表面下面的矩形棱柱狀鐵氧體4。永磁鐵3的直流磁場施加在鐵氧體部件4(例如釔鐵石榴石“YIG”或鈣鋇石榴石“CaBaG”)上。
鐵氧體部件4包含內(nèi)部中心電極部分5。中心電極部分5具有如下的結(jié)構(gòu)，其中用作感應(yīng)元件的三條電極線5a-5c排放成各對之間互相呈120度的夾角而又沒有電接觸。在鐵氧體部件4的內(nèi)部包含有與電極線5a-5c的輸入/輸出端口P1-P3相連的匹配電容電極C。電極線5a-5c的輸入/輸出端口P1-P3和接地導(dǎo)體G1-G3延伸至鐵氧體部件4的下表面上。
上述中心電極部分5為腔體結(jié)構(gòu)，腔體形成于鐵氧體部件4，而電極線5a-5c和電容電極C形成于腔體內(nèi)。作為上述鐵氧體部件結(jié)構(gòu)的一種替換，也可以采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中電極線5a-5c通過在上述鐵氧體部件的上表面或下表面刻制圖案形成，或者采用另一種結(jié)構(gòu)，其中上述鐵氧體部件4由若干鐵氧體片組成，電極線5a-5c形成于鐵氧體片上，鐵氧體片疊置以共同形成鐵氧體部件。
棱柱狀的磁性部件6與鐵氧體部件4的下表面相連以同鐵氧體部件4連為一體。在這種情況下，“連為一體”的意思是通過使原材料疊置在一起并進行煅燒而將這些部件連接起來。按照這種方法，在這些部件之間不會形成空氣層間隙。磁性部件6和上盒件2形成閉合的磁路。磁性部件6由磁導(dǎo)率大于鐵氧體部件4的磁性材料構(gòu)成。并且鐵氧體部件4由絕緣材料構(gòu)成。例如可以采用Ni-Zn鐵氧體或Mn-Zn鐵氧體材料。具體而言，采用的是磁導(dǎo)率為幾百左右的材料。這樣的磁導(dǎo)率遠大于YIG(磁導(dǎo)率為1.5-2)或CaBaG(1.5-2)的磁導(dǎo)率。端電極7形成于磁性部件6的相對側(cè)面。輸入端口P1-P3和接地導(dǎo)體G1-G3與端電極7相連。
接下來描述實施例的運行和優(yōu)點。
在上述回轉(zhuǎn)器1內(nèi)，磁導(dǎo)率大于鐵氧體部件4的磁性部件6與鐵氧體部件4的下表面相連以同鐵氧體部件4形成為一體。利用磁性部件6，可以改善永磁鐵3產(chǎn)生的直流磁場的平行度和鐵氧體部件4內(nèi)部磁場的分布。而且利用磁性部件6和鐵制盒件2可以形成一個防止磁場泄漏的閉合磁路。因此，在保持所需的不可逆特性的同時可以省略普通布局中所需的下盒件。這樣可以減少元件的數(shù)量從而降低制造成本并減輕重量。
由于端電極7形成于磁性部件6的上面，所以可以省略普通布局中所需的樹脂塊，從而也降低了制造成本。磁性部件6的厚度可以設(shè)定為所需的數(shù)值，例如基本上等于普通布局中下盒件的厚度，從而減少了總體尺寸。
上述磁性部件6還可以用作回轉(zhuǎn)器1的溫度補償器，從而防止了溫度特性的變差。
本發(fā)明已經(jīng)對磁性部件6與鐵氧體部件4的下表面相連以同鐵氧體部件4形成為一體的情形作了描述。但是本發(fā)明并不局限于這種布局。圖4-7示出了本發(fā)明的其他實施例。在這些附圖中，與圖3中相同的元件用同樣的標號表示。
圖4示出了一個實施例，其中第一磁性部件6與鐵氧體部件4的下表面形成為一體，第二磁性部件10與鐵氧體部件4的上表面形成為一體。在該實施例中，由于磁性部件6和10與鐵氧體部件4的兩個表面形成為一體，所以直流磁場分布的平行度得到了進一步的改善。
圖5A示出了一個實施例，其中磁性部件6與鐵氧體部件4的下表面形成為一體，而永磁鐵3與鐵氧體部件4的上表面連為一體。圖5B示出了一個實施例，其中磁性部件6和10分別與鐵氧體部件4的上下表面形成為一體，而永磁鐵3與磁性部件10的上表面連為一體。在這些實施例中，由于永磁鐵3與鐵氧體部件4連為一體，所以可以進一步減少元件的數(shù)量從而降低了制造成本并更加容易安裝這些元件。
圖6A示出了一個實施例，其中上磁軛11和下磁軛12由磁導(dǎo)率大于鐵氧體的磁性材料構(gòu)成，并且永磁鐵3、鐵氧體部件4和磁性部件6都安放在上下磁軛11和12形成的空間內(nèi)。圖6B示出了一個實施例，其中永磁鐵3、鐵氧體部件4以及磁性部件6和10都安放在上下磁軛11和12形成的空間內(nèi)。在這些實施例中，由于利用上下磁軛11和12形成了閉合的磁路，所以可以省去上下鐵制盒件以進一步降低制造成本。
圖7A示出了一個實施例，其中尺寸小于鐵氧體部件4的磁性部件13與鐵氧體部件4的下表面形成為一體，而圖7B示出了一個實施例，其中尺寸大于鐵氧體部件4的磁性部件14與鐵氧體部件4的下表面形成為一體。上述鐵氧體部件、磁性部件和永磁鐵的形狀并無特殊的限制，并且這些部件可以做成任何形狀，例如環(huán)形或者多邊形。
本發(fā)明的實施例已經(jīng)以三端口的形式作了描述。但是，本發(fā)明也可以用于單面波導(dǎo)管，其中終端電阻與一個端口連接。在這種應(yīng)用中，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點。
圖8-11示出了確認本發(fā)明上述實施例優(yōu)點所做實驗的結(jié)果。
在該實驗中，測試了作為上述實施例的包含與上述鐵氧體部件的下表面形成為一體的磁性部件(磁導(dǎo)率為100)的回轉(zhuǎn)器；對于回轉(zhuǎn)器的磁場分布和磁場曲線也進行了測量(參見圖8和9)。通過分別測量離開原點的A’(0.1mm)、B’(0.5mm)、C’(0.9mm)處的磁場強度得到了磁場曲線，該原點對應(yīng)厚度方向上鐵氧體部件的下表面。鐵制盒件的厚度和內(nèi)徑分別設(shè)定為0.2mm和3mm，而永磁鐵和鐵氧體部件的厚度設(shè)定為1.0mm。制作了具有下鐵制盒件(磁導(dǎo)率約為10000)位于鐵氧體部件下表面結(jié)構(gòu)的普通回轉(zhuǎn)器，并在同樣條件下進行測量(見圖10和11)。
由圖表可見，就平行度和磁場分布而言，按照本發(fā)明實施例的回轉(zhuǎn)器與普通回轉(zhuǎn)器是等同的，并且它們的鐵氧體磁場曲線也大致相似。因此當(dāng)采用磁性部件代替普通的鐵制盒件時鐵氧體內(nèi)的磁場強度和分布基本上沒有變化，并且可以這么說，在形成按照本發(fā)明的回轉(zhuǎn)器磁路時不會引起任何問題。
但是考慮到由于空氣層引起的磁場泄漏和反磁場，比較好的是采用本發(fā)明的非可逆電路元件。
如上所述，對于在本發(fā)明第一方面中提供的非可逆電路元件，磁導(dǎo)率大于鐵氧體的磁性部件與鐵氧體部件上下表面中至少一個形成為一體，從而在保持高平行度、高均勻度和低磁場泄漏的前提下縮小電路元件的尺寸并降低其制造成本。
對于在本發(fā)明第二方面中提供的非可逆電路元件，與電極線輸入/輸出端口相連的端電極形成于磁性部件的表面，從而省略了常用的樹脂塊和普通的樹脂塊并減少了連接的數(shù)量。這樣也降低了成本。
對于在本發(fā)明第三方面中提供的非可逆電路元件，鐵氧體部件、永磁鐵和磁性部件都放置在由磁導(dǎo)率大于鐵氧體部件磁性材料構(gòu)成并形成閉合磁路的磁軛內(nèi)部。在這種情況下，可以省略上下鐵制盒件并降低了制造成本。
雖然借助特殊實施例對本發(fā)明作了描述，但是對于本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員來說，他們可以很容易地對本發(fā)明作出各種改動。因此本發(fā)明的精神和實質(zhì)范圍由后面所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種非可逆電路元件，其特征在于包括鐵氧體部件，所述鐵氧體部件包含中心電極部分，在所述中心電極內(nèi)部，若干用作感應(yīng)元件的電極線排放成以預(yù)先確定的角度相交但又沒有電接觸，所述鐵氧體部件還包含與所述電極線的輸入/輸出端口相連的匹配電容電極以用作電容元件，所述中心電極部分和所述匹配電容電極形成于所述鐵氧體部件的主表面上或者內(nèi)部；將直流磁場施加在所述鐵氧體部件的所述中心電極部分的相交部分的永磁鐵；以及至少與所述鐵氧體部件上下表面中的一個形成為一體的磁性部件，所述磁性部件由磁導(dǎo)率大于所述鐵氧體部件的磁性材料組成并且是絕緣的。
2.一種如權(quán)利要求1所述的非可逆電路部件，其特征在于，與所述電極線輸入/輸出端口相連的端電極形成于所述磁性部件至少一個表面上。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的非可逆電路部件，其特征在于所述鐵氧體、永磁鐵和磁性部件都放置在由磁導(dǎo)率大于所述鐵氧體部件的磁性材料組成的磁軛內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非可逆電路元件，它包括鐵氧體部件，它包含中心電極部分，在其內(nèi)部，若干用作感應(yīng)元件的電極線以預(yù)先確定的角度相交但又沒有電接觸，所述鐵氧體部件還包含匹配電容電極，所述中心電極部分和所述匹配電容電極形成于所述鐵氧體部件的表面；將直流磁場施加在中心電極部分的相交部分的永磁鐵；以及與所述鐵氧體部件上下表面中的一個形成為一體的磁性部件，所述磁性部件由磁導(dǎo)率大于所述鐵氧體部件的磁性材料組成。
文檔編號H01P1/383GK1158013SQ9611858
公開日1997年8月27日 申請日期1996年11月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月27日
發(fā)明者德寺博, 大平勝幸 申請人:株式會社村田制作所