專利名稱：不可逆電路裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種不可逆電路裝置，它用在諸如隔離器或循環(huán)器之類的微波頻帶上。
通常，諸如集中常數(shù)隔離器或循環(huán)器之類的不可逆電路裝置沿正向具有較低的信號衰減，而沿反向具有較高的信號衰減，并用于諸如移動電話之類的通信設備的發(fā)送電路中。
但是，在結(jié)合在通信設備中的放大器中的線性失真引起輻射(寄生輻射，特別在基波頻率的二次波和三次波)。由于這種輻射可引起功率放大器的干擾和不正常的運作，故必需將其保持得低于一固定值。有時通過使用具有極好的線性的放大器或通過使用附加濾波器使輻射波減弱來防止輻射。
但是，具有極好的線性的放大器較昂貴，而使用附加濾波器增加了元件的數(shù)量和成本，另外，還增加了通信設備的整體尺寸。對于這些因素，無法容易地將它們用于移動電話等等中，在這些設備中對更小和更便宜的裝置有極大需求。
另一方面，集中常數(shù)隔離器作為沿正向的帶通濾波器，并從而使它在離開通帶的頻帶中沿正向具有較大的衰減?？梢韵胂?，可以通過在通帶外面將這些特性用于寄生輻射，使輻射減弱。但是，由于傳統(tǒng)隔離器原先并無設計得在通帶外面得到衰減，故限制了它對這一目的的能力。
相應地，本發(fā)明設計了一種包含電路元件的隔離器(實驗的，但未公知)，該電路元件中包括低通濾波器。如

圖12中所示，隔離器包括作為低通濾波器的構(gòu)成的元件的電感器L1。該電感器L1印刷在設置在磁性元件4和磁鐵6之間的介質(zhì)基片18上，并連接在輸入端和匹配電容器Co’之間。
結(jié)果，如圖13和14的等效電路圖所示，包含C1-L1-C2接點的π型低通濾波器連接到輸入端。這里，由于C1由隔離器的匹配電容器Co’的電容的一部分提供，故它不需個別設置，而C2通過將電容器外部添加到隔離器而形成。
根據(jù)上述包含低通濾波器的隔離器，可增加通帶之外的衰減，并可防止由輻射引起的干擾和不正常運作。低通濾波器具有簡單的結(jié)構(gòu)，并且比較便宜，使得不必有昂貴的放大器和附加濾波器，并能以較低的成本使裝置小型化。
但是，當上述低通濾波器設置在介質(zhì)基片上時，磁鐵和介質(zhì)基片接觸，結(jié)果有一個擔憂，即磁鐵的高頻材料特性(尤其是損耗角δ的正切或損耗因素(損耗因素=tanδ×100[％]))在隔離器的介入損耗上將有不良影響。
通常，可以買到的大批生產(chǎn)的磁鐵并非為高頻元件之用，它們通常具有可觀的損耗因數(shù)。故可以預期當介質(zhì)基片上的電路元件和磁鐵接觸時，隔離器的介入損耗將增加。另一個問題是，磁鐵具有較高的介電常數(shù)，使得難以形成電感應。
本發(fā)明是考慮到這些問題而作出的，其目的在于提供一種當在介質(zhì)基片上設置電路元件時，能夠減小隔離器的介入損耗的不可逆電路裝置。
本發(fā)明的不可逆電路裝置包含磁性元件，磁性元件包含多個安排得在鐵氧體附近交叉的中心導體、設置在介質(zhì)基片磁鐵和所述磁性元件之間的介質(zhì)基片，所述磁鐵將dc磁場施加到所述磁鐵元件；其中通過在所述介質(zhì)基片上印刷來提供電路元件，并且在所述介質(zhì)基片上的所述電路元件和所述磁鐵之間至少設置介質(zhì)薄膜或?qū)印?br> 或者，可將介質(zhì)薄膜固定到磁鐵，或固定到介質(zhì)基片。
在本發(fā)明的另一個實施例中，通過在層疊的介質(zhì)基片上印刷來提供電路元件，在所述層疊介質(zhì)基片的所述電路元件和所述磁鐵之間設置至少一個所述層疊基片的介質(zhì)層。
在另一種安排中，可通過在所述介質(zhì)基片上印刷電路元件，并且介質(zhì)薄膜覆蓋所述電路元件的表面的至少一部分來提供電路元件。
較好地，電路元件可包含π型低通濾波器、LC串聯(lián)帶通濾波器、微波傳輸帶相移電路、帶狀相移電路、定向耦合器、電容耦合器以及帶阻濾波器的所有，或一部分。
電路元件的等效電路是已知技術。通過印刷形成電路元件。電路元件包括LC串聯(lián)帶通濾波器，它有串聯(lián)的電感器和電容器，相移電路，它構(gòu)成微波傳輸帶，相移電路，它構(gòu)成帶狀傳輸帶，定向耦合器，有電容器的電容耦合器以及帶阻濾波器。
從下面參照附圖，對本發(fā)明的描述，本發(fā)明其它特點和優(yōu)點是顯然的。
圖1是一分解透視圖，用于解釋根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的集中常數(shù)型隔離器；圖2A和2B是示出圖1中所示的隔離器的介質(zhì)基片上電感器的圖3是示出第一實施例的效果的特性圖；圖4A和4B是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的介質(zhì)基片的示圖；圖5是圖4A和4B所示的實施例的隔離器的等效電路圖；圖6是圖4A和4B所示的實施例的隔離器的一部分的等效電路圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的集中常數(shù)型隔離器的分解透視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的第四較佳實施例的集中常數(shù)型隔離器的分解透視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例的介質(zhì)基片的分解透視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一個較佳實施例的介質(zhì)基片的分解透視圖；圖11A和11B是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個較佳實施例的介質(zhì)基片的圖；圖12是實驗的隔離器的分解透視圖，用于解釋本發(fā)明的背景技術；圖13是圖12所示的隔離器的等效電路圖；及圖14是圖12所示的隔離器的一部分的等效電路圖。
下面將參照附圖描述本發(fā)明的較佳實施例。
圖1、2A和2B是解釋本發(fā)明的第一實施例的集中常數(shù)隔離器的圖，圖1是隔離器的分解透視圖，圖2A是設置在介質(zhì)基片上的電感器的平面圖，而圖2B是設置在介質(zhì)基片的背面上的電極的透射平面圖。
圖1中，集中常數(shù)隔離器1包含設置在由磁性金屬制成的罩子2的底表面2a上的接線盒3、設置在接線盒3上的磁性元件4、由和罩子2相同的磁性金屬制成的盒狀蓋子5、附加到蓋子5的內(nèi)部表面的矩形永久磁鐵，它形成磁路、永久磁鐵6將dc磁場施加給磁性元件4。
磁性元件4包含三個中心導體8、9和10，以120度相交，并設置在圓形盤狀鐵氧體7的上表面上，其中有插入的絕緣片(圖中未示)，中間導體8-10的接地端11在鐵氧體7的下表面上鄰接。
接線盒3由電絕緣的樹脂制成，包含矩形框狀側(cè)壁3a，它和底部壁3b形成整體，通孔3c設置在底部壁3b上。凹進部分3d容納單片匹配電容器12a-12c，以及單片終端電阻器R。
磁性元件4插入穿過通孔3c，從而磁性元件4的接地端11連接到罩子2的底部背面2a。
用于表面安裝的輸入/輸出端15和接地終端16設置在接線盒3的左側(cè)和右側(cè)壁3a的外部表面上，并且輸入/輸出端子15在底部壁3b的上表面的拐角處引出。另外，接地端子16在凹進部分3d引出，并連接到電容器12a-12c和終端電阻R的下表面的電極。端子15和16每一個都部分地插入模制在接線盒3中。
中心電感器8-10的輸入/輸出端P1-P3連接到電容器12a-12c的上表面上的電極。端子P2的端頭連接到輸出端子15，而端子P3的端頭連接到端子電阻器R。
磁性元件4的上表面上有一個矩形片狀電介質(zhì)基片18，當蓋子5和永久磁鐵6裝到罩子2上時，介質(zhì)基片18電氣地和力學地將磁性元件4和接線盒3保持面罩子2上，并將中間導體8-10的端子P1-P3保持到電容器12a-12c。另外，在介質(zhì)基片18的中心設置孔18a，以和磁性元件4對應，在介質(zhì)基片18的拐角中設置切口18b，和終端電阻R對應。
通過在介質(zhì)基片18的上表面上印刷來提供電感器L1，以形成包含π型低通濾波器的電路元件20。電感器L1的第一端通過通孔電極21連接到介質(zhì)基片18的后表面上的連接電極22，電感器L1的第二端類似地通過通孔電極23連接到后表面上的輸入電極24。電感器L1的第一端通過連接電極22連接到芯導體8的端子P1，第二端通過輸入電極24連接到輸入終端15。
另外，在介質(zhì)基片18和永久磁鐵6之間設置介質(zhì)薄膜25，介質(zhì)薄膜25夾在永久磁鐵6和介質(zhì)基片18之間。介質(zhì)薄膜25是矩形的，從而完全覆蓋永久磁鐵6的下表面，并具有較低介電常數(shù)和較低損耗因數(shù)。
下面，將描述本發(fā)明的效果和優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的集中常數(shù)隔離器1，通過在介質(zhì)基片18上印刷而提供電感器L1，而L1、電容器12a和外部電容器組成π型低通濾波器，由此可以增加通帶外邊的衰減，并可防止由不需要的輻射引起的不正常運作。結(jié)果，可實現(xiàn)結(jié)果簡單的低通濾波器，它便宜，并使得不再需要上述昂貴的放大器和附加濾波器，并有助于減小尺寸和降低成本。
在上述實驗裝置中，考慮到當永久磁鐵6接觸介質(zhì)基片18上的電感器L1時，隔離器的介入損耗將增加。通過比較，在本實施例中，具有低介電常數(shù)和低損耗正切的介質(zhì)薄膜25夾在介質(zhì)基片18和永久磁鐵6之間，使電感器L1能夠同具有高介電常數(shù)和高損耗因數(shù)的永久磁鐵6分開，由于電感由此增加，并且介入損耗減小，可改善電感器的Q，結(jié)果，可以減小電感器的介入損耗。
本實施例描述了一種矩形介質(zhì)薄膜25，它完全地覆蓋永久磁鐵6的下表面，本發(fā)明的優(yōu)點是用插入一片低介電常數(shù)和低損耗角的電介質(zhì)以隔離電感器和永久磁鐵的方法達到的。因此，對插入的介質(zhì)薄膜的形狀和尺寸沒有特別的限制。
例如，由于空氣也是低介電常數(shù)和低損耗正切的電介質(zhì)，故通過在接觸電感器L1的介質(zhì)薄膜的部分中設置一孔，可在磁鐵和電感器之間提供空氣層，達到和上面已經(jīng)描述的實施例相同的效果。另外，當使用其中設置有孔的介質(zhì)薄膜時，可使用具有高介電常數(shù)和損耗正切的電介質(zhì)。
將聚酰亞胺、聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧玻璃鋼板等等用作介質(zhì)薄膜25的材料。另外，可將上面指出的之外的絕緣材料運作介質(zhì)薄膜25。
圖3是特性圖，示出介入損耗的測量值，取出這些值是為了確認上述集中常數(shù)隔離器的效果。用于這個試驗中的永久磁鐵相對介電常數(shù)為25，而損耗正切為1×10-2，介質(zhì)薄膜的相對介電常數(shù)為3.5，損耗正切為2×10-3，厚度為50μm。為了比較，對沒有介質(zhì)薄膜的隔離器(在圖3中，點-劃線表示比較例，實線表示本實施例)進行類似的試驗。如在圖3中清楚地表示的，當使用介質(zhì)薄膜時，介入損耗可改善大約0.05dB。
上述實施例描述了一種情況，即，在介質(zhì)基片18上設置構(gòu)成低通濾波器的電感器L1，但本發(fā)明的電路元件并不限制于此，使用例如LC串聯(lián)帶通濾波器、微帶相移電路、帶狀相移電路、定向耦合器、電容耦合器、或者帶阻濾波器(BEF)、陷波濾波器器或切口濾波器等是可以接受的，并且這些大致上達到了和上述實施例中相同的效果。
圖4A到6是解釋本發(fā)明的上述其它實施例的附圖，圖4A是設置在介質(zhì)基片上的電容器和電感器的平面圖，圖4B是設置在介質(zhì)基片的后表面上的電容器和電感器的平面圖，圖5和圖6是它們各自的等效電路。在這些附圖中，和圖2、圖13和圖14相同和相應的部分由相同的參數(shù)表示。
本實施例的隔離器包含電感器L1和電容器30，它們通過在介質(zhì)基片18的上表面上印刷以形成電路元件并組成低通濾波器。中心導線8的端P1通過通孔電極21和連接電極22連接到電感器L1的第一端。
第一電容器電極30a連接到電感器L1的第二端，并通過通孔電極21連接到輸入電極24。在介電基片18的后表面上，將第二電容器電極30b設置在和第一電容器電極30a相對的部分，并且該第二電容器電極30b連接到罩子2，作為接地端。
結(jié)果，如圖5和6的等效電路圖所示，在輸入端形成π型低通濾波器。這里，C1由隔離器的匹配電容器Co’形成，由此，不需要另外提供，C2是設置在介質(zhì)基片18上的電容器30。
在這個實施例中，介質(zhì)薄膜固定在介質(zhì)基片和永久磁鐵之間，由此，可防止由不想要的輻射引起的干擾和不正常運作，同時減小了隔離器的介入損耗，結(jié)果得到和上述實施例相同的效果。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的集中常數(shù)隔離器的分解透視圖，其中和圖1的那些相同和相應的元件由相同的參數(shù)表示。
本實施例的集中常數(shù)隔離器1是一例子，其中具有低介電常數(shù)和低損耗正切的介質(zhì)薄膜25固定在介質(zhì)基片18和永久磁鐵6之間，介質(zhì)薄膜25固定到永久磁鐵6的下表面上，以重疊于至少介質(zhì)基片18上的電感器L1處。
在本實施例中，將介質(zhì)薄膜25設置在介質(zhì)基片18和永久磁鐵6之間，另外，它被固定到永久磁鐵6上，由此，隔離器的介入損失和前面的實施例一樣減小，另外，當裝配隔離器時，可容易地結(jié)合介質(zhì)薄膜25，改善操作性。
圖8是本發(fā)明的第四實施例的分解透視圖，其中和圖1的那些相同和相應的元件由相同的參數(shù)表示。
本發(fā)明的集中常數(shù)隔離器1是一個例子，其中，將具有低介電常數(shù)和低損耗正切的介質(zhì)薄膜25固定到介質(zhì)基片18和永久磁鐵6之間，介質(zhì)薄膜25固定到介質(zhì)基片18的整個上表面上，或至少上表面的足夠的部分，以重疊于電感器L1。
在本實施例中，介質(zhì)薄膜25設置在介質(zhì)基片18和永久磁鐵6之間，另外，介質(zhì)薄膜25被固定到介質(zhì)基片18上，由此和前面的實施例一樣減小了隔離器的介入損耗，另外，當裝配隔離器時，容易結(jié)合介質(zhì)薄膜25，這改善了操作性。
圖9是解釋根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的介質(zhì)基片的示意圖，其中和圖2的那些相同和相應的元件由相同的參數(shù)表示。
在本實施例中，電感器L1作為組成低通濾波器的電路元件，設置在第一介質(zhì)基片31上，而單層的第二介質(zhì)基片32設置在第一介質(zhì)基片31的上表面和永久磁鐵6之間。
根據(jù)本實施例，在第一介質(zhì)基片31上層疊第二介質(zhì)基片32，其中第一介質(zhì)基片31上設置有電感器L1，并且由此可減小隔離器的介入損耗，實現(xiàn)和上述實施例相同的效果。另外，可一起層疊第一和第二介質(zhì)基片31和32，減小元件的數(shù)量，使其比如上所述使用介質(zhì)薄膜時小，由此進一步降低成本。
圖10是解釋根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的附圖，其中和圖9的那些相同和相應的元件由相同的參數(shù)表示。
本實施例是一個例子，其中通過在第一介質(zhì)基片31的上表面上印刷而設置電感器L1，通過在第二介質(zhì)基片32的上表面上印刷而設置連接到電感器L1的連接電極22和輸入電極24。
在本發(fā)明中，由于電感器L1、連接電極22和輸入電極24分別設置在第一和第二介質(zhì)基片31和32的上表面上，故制造要比將電極圖案設置在單個基片的兩個表面上時要更容易，這使可進一步降低成本，并使得可提供一種具有低損耗的便宜的隔離器。
圖11是解釋根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的附圖，其中和圖2的那些相同和相應的元件由相同的參數(shù)表示。
在本發(fā)明中，介質(zhì)基片18的上表面上的電感器L1由厚介質(zhì)薄膜35覆蓋，該介質(zhì)薄膜35通過諸如印刷之類的方法提供。該介質(zhì)薄膜35完全覆蓋電感器L1(除了導線的中心部分36)，在介質(zhì)薄膜35和磁鐵之間形成一層空氣。
在本實施例中，在介質(zhì)基片18上的電感器L1上設置低介電常數(shù)和低介質(zhì)損耗角的薄膜35，使得能夠減小隔離器的介入損耗，并得到和上述實施例相同的效果。另外，由于將介質(zhì)薄膜35施加到介質(zhì)基片18上，故可防止可能導致更高成本的元件數(shù)量的增加，并且可使裝置便宜。
另外，由于電感器L1的中心部分36由包含空氣的介質(zhì)層覆蓋，故得到和在其上設置介質(zhì)薄膜35時一樣的效果?；蛘?，可以將介質(zhì)薄膜施加給整個的電感器L1，而不需使中心部分36暴露。
上述每一個實施例使用集中常數(shù)隔離器描述了一個例子，但是，當然本發(fā)明也可以應用于循環(huán)器。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的不可逆電路裝置，通過在介質(zhì)基片上印刷設置了電路元件，并且將介質(zhì)薄膜夾在形成在介質(zhì)基片的電路元件和磁鐵之間，結(jié)果具有高介電常數(shù)和高損耗正切的磁鐵可以保持和電路元件分開，這減小了隔離器的介入損耗。
另外，可實現(xiàn)便宜的，具有簡單結(jié)構(gòu)的低通濾波器，由此可防止由不想要的輻射導致的干擾和不正常運作，并可以低成本使裝置尺寸較小。
根據(jù)本發(fā)明，將介質(zhì)薄膜或材料固定到磁鐵，或固定到介質(zhì)基片，由此如上所述減小隔離器的介入損失，另外，當制造隔離器時可更容易地結(jié)合介質(zhì)薄膜，這具有改進可操作性的優(yōu)點。
本發(fā)明另一個實施例提供了一種層疊的結(jié)構(gòu)，在介質(zhì)基片上的電路元件和磁鐵之間提供了一種額外的層，由此如上所述地減小隔離器的介入損耗，另外，可防止元件數(shù)量增加，元件數(shù)量的增加會導致成本升高，從而能便宜地實現(xiàn)本實施例。
根據(jù)本發(fā)明，介質(zhì)薄膜覆蓋介質(zhì)基片上的電路元件的表面的至少一部分，由此如上所述減小隔離器的介入損耗，另外，防止了元件數(shù)量的增加，元件數(shù)量的增加導致成本升高，使能夠便宜地提供本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明，例如電感器、π型低通濾波器、LC串聯(lián)帶通濾波器、微波傳輸帶相移電路、帶狀相移電路、定向耦合器、電容耦合器以及帶阻濾波器都可用作電路元件，在每一種情況下可便宜地制造電路，可將裝置制得小尺寸，并且成本低。
雖然已經(jīng)根據(jù)具體實施例描述了本發(fā)明，對熟悉本領域的人可有其它許多改變和修改，以及用途。因此，本發(fā)明不限于這里具體的揭示。
權(quán)利要求
1．一種不可逆電路裝置，其特征在于包含磁性元件，包含多個中心導體，所述中心導體如此安排，即在交叉點交錯，并相互絕緣，鐵氧體設置在所述交叉點處；磁鐵，用于給所述磁性元件提供dc磁場；介質(zhì)基片，設置在所述磁鐵和書磁性元件之間；電路元件，包含所述介質(zhì)基片上的導線圖案；及介質(zhì)層，設置在所述磁鐵和所述介質(zhì)基片的所述電路元件之間。
2．如權(quán)利要求1所述的不可逆電路裝置，其特征在于所述介質(zhì)層和所述磁鐵相比，具有更低的介質(zhì)常數(shù)和更低的損耗因數(shù)。
3．如權(quán)利要求1所述的不可逆電路裝置，其特征在于所述介質(zhì)層設置在所述整個電路元件和所述磁鐵之間。
4．如權(quán)利要求1所述的不可逆電路裝置，其特征在于所述介質(zhì)層設置在1所述電路元件的一部分和所述磁鐵之間。
5．如權(quán)利要求1所述的不可逆電路裝置，其特征在于所述介質(zhì)層是空氣層。
6．如權(quán)利要求1所述的不可逆電路裝置，其特征在于所述介質(zhì)層是固定到所述磁鐵的介質(zhì)薄膜。
7．如權(quán)利要求1所述的不可逆電路裝置，其特征在于所述介質(zhì)層是固定到所述介質(zhì)基片的介質(zhì)薄膜。
8．如權(quán)利要求1所述的不可逆電路裝置，其特征在于所述電路元件構(gòu)成電感器、π型低通濾波器、LC串聯(lián)帶通濾波器、微波傳輸帶相移電路、帶狀相移電路、定向耦合器、電容耦合器以及帶阻濾波器中的至少一部分。
9．已知不可逆電路裝置，其特征在于包含磁性元件，包含多個中心導體，如此設置，即在交叉點交錯，同時相互絕緣，并將鐵氧體設置在所述交叉點處；磁鐵，用于給所述磁性元件施加dc電場；層疊介質(zhì)基片，設置在所述磁鐵和所述磁性元件之間；電路元件，包含所述層疊介質(zhì)基片上的導線圖案；及所述的層疊基片有一層或多層介質(zhì)層，設置在所述電路元件的至少一部分和磁鐵之間。
10．如權(quán)利要求9所述的不可逆電路裝置，其特征在于所述電路元件構(gòu)成電感器、π型低通濾波器、LC串聯(lián)帶通濾波器、微波傳輸帶相移電路、帶狀相移電路、定向耦合器、電容耦合器以及帶阻濾波器中的至少一部分。
全文摘要
一種不可逆電路裝置,在設置在低通濾波器的至少一部分的介質(zhì)基片上具有電路元件,不可逆電路裝置具有由寄生輻射引起的更小的干擾和不規(guī)則工作,另外,具有減小了的介入損耗。集中常數(shù)隔離器(一例不可逆電路裝置)包括給磁性元件提供DC磁場的磁鐵,依次具有多個交錯的中心電極,它們在鐵氧體附近交錯。介質(zhì)基片設置在永久磁鐵和磁性元件之間。形成π型低通濾波器的電感器提供作為介質(zhì)基片上的電路元件的一例,介質(zhì)層或薄膜設置在介質(zhì)基片和磁鐵之間。
文檔編號H01P1/36GK1235410SQ9910473
公開日1999年11月17日 申請日期1999年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月30日
發(fā)明者岡田剛和, 牧野敏弘, 川浪崇, 長谷川隆 申請人:株式會社村田制作所