不可逆電路元件的製作方法
2024-03-06 20:57:15
不可逆電路元件的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種能夠實現低輸入阻抗並極力抑制發送側電路的部件件數、成本的增加、並且能夠不使插入損耗惡化地調整隔離頻率的不可逆電路元件。該不可逆電路元件(隔離器)具備：鐵氧體(32)；第一中心電極和第二中心電極(35、36)，以相互絕緣狀態交叉地配置於鐵氧體(32)；永久磁鐵，對第一中心電極和第二中心電極(35、36)的交叉部分施加直流磁場。將第一中心電極(35)的一端設為輸入埠(P1)並將另一端設為輸出埠(P2)，將第二中心電極36的一端設為輸入埠(P1)並將另一端設為接地埠(P3)，相互並聯連接的電阻元件(R)和電容元件(C1)被以串聯的方式連接在輸入埠(P1)和輸出埠(P2)之間，在輸入埠(P1)和輸出埠(P2)之間與電阻元件(R)並聯連接有能夠切換容量的電容單元(C12)。
【專利說明】不可逆電路元件
【技術領域】
[0001]本發明涉及不可逆電路元件，尤其涉及在微波波段使用的隔離器、循環器等不可逆電路元件。
【背景技術】
[0002]以往，隔離器、循環器等不可逆電路元件具有僅向預先決定的特定方向傳輸信號而不向反向傳輸的特性。利用該特性，例如隔離器被用於行動電話等移動體通信設備的發送電路部。
[0003]作為這種不可逆電路元件，已知有如專利文獻I所記載那樣進行了低插入損耗的2埠類型的隔離器。如圖14所示，該隔離器100為如下結構:將第一中心電極和第二中心電極135、136 (電感器LU、L12)以相互絕緣狀態交叉地配置於鐵氧體132的表面，從永久磁鐵(未圖不)對交叉部分施加直流磁場來使第一中心電極和第二中心電極135、136磁率禹合，將第一中心電極135的一端設為輸入埠 Pl並將另一端設為輸出埠 P2,將第二中心電極136的一端設為輸出埠 P2並將另一端設為接地埠 P3，在輸入埠 Pl和輸出埠 P2之間連接相互並聯連接的終端電阻Rll和電容器Cl I，並且與第二中心電極136並聯地連接電容器C12。第一中心電極135和電容器Cll形成諧振電路，第二中心電極136和電容器C12形成諧振電路。另外，在輸入埠 Pl側以及輸出埠 P2側連接有阻抗調整用的電容器CS11、CS12。另外，具備外部連接用端子IN、0UT、GND。
[0004]該隔離器100內裝於行動電話的發送用電路。即，輸入側外部連接用端子IN經由匹配電路60、70與發送側功率放大器PA連接，輸出側外部連接用端子OUT經由雙工器等與天線連接。
[0005]通常，功率放大器PA的輸出阻抗低至5 Ω左右，作為隔離器100的輸入阻抗高達50 Ω左右。要降低作為隔離器100的輸入阻抗，能夠像專利文獻I所記載的那樣，通過減小第一中心電極和第二中心電極135、136的交叉角度來實現，並且通過插入電容器CSll也能夠實現，但根據隔離器100的小型化的要求，在減小交叉角度(減小輸入阻抗)方面產生限制。
[0006]因此，使由電容器C14和電感器L13構成的匹配電路60以及由電容器C15和電感器L14構成的匹配電路70夾設在隔離器100和功率放大器PA之間來逐漸地增大阻抗，並與隔離器100的阻抗相匹配。然而，夾設匹配電路60、70導致插入損耗增加，並且發送用電路的部件件數、成本也增加。關於插入損耗，如圖14所示，將隔離器100的插入損耗0.5dB加上匹配電路60、70的插入損耗0.7dB,總計變為1.2dB。
[0007]另一方面，作為這種不可逆電路元件，如專利文獻2所記載的那樣，記載有如下的不可逆電路元件，即，為了在任意的頻帶獲得足夠的隔離特性，對多個匹配用電容器分別串聯連接第一可變匹配機構，並使該第一可變匹配機構的電抗變化。
[0008]然而，在該不可逆電路元件中，在從正向輸入高頻電流時該高頻電流通過上述第一可變匹配機構，所以無論如何都會存在插入損耗變大的問題。
[0009]專利文獻1:日本特開2007 - 208943號公報
[0010]專利文獻2:日本特開2008 - 85981號公報
【發明內容】
[0011]本發明的目的在於提供一種能夠實現低輸入阻抗並能夠極力抑制發送側電路的部件件數、成本的增加、並且能夠不使插入損耗惡化地調整隔離頻率的不可逆電路元件。
[0012]本發明的第一方式的不可逆電路元件的特徵在於，具備:
[0013]微波用磁性體；
[0014]第一中心電極和第二中心電極，以相互絕緣狀態交叉地配置於上述微波用磁性體；以及
[0015]永久磁鐵,對上述第一中心電極和第二中心電極的交叉部分施加直流磁場，
[0016]將上述第一中心電極的一端設為輸入埠並將另一端設為輸出埠，
[0017]將上述第二中心電極的一端設為輸入埠並將另一端設為接地埠，
[0018]相互並聯連接的電阻元件和電容元件被以串聯的方式連接在輸入埠和輸出埠之間，
[0019]在輸入埠和輸出埠之間，與上述電阻元件並聯連接有能夠切換容量的電容單
J Li ο
[0020]本發明的第二方式的不可逆電路元件的特徵在於，具備:
[0021]微波用磁性體；
[0022]第一中心電極和第二中心電極，以相互絕緣狀態交叉地配置於上述微波用磁性體；以及
[0023]永久磁鐵，對上述第一中心電極和第二中心電極的交叉部分施加直流磁場，
[0024]將上述第一中心電極的一端設為輸入埠並將另一端設為輸出埠，
[0025]將上述第二中心電極的一端設為輸入埠並將另一端設為接地埠，
[0026]相互並聯連接的電阻元件和電容元件被以串聯的方式連接在輸入埠和輸出埠之間，
[0027]上述電容元件的容量是可變的。
[0028]在第一以及第二方式的不可逆電路元件中，將第二中心電極的電感設定得比第一中心電極的電感大，由此若從輸入埠輸入(正向輸入)高頻信號，則通過迴轉器動作，第一中心電極的兩端成為相同電位，幾乎不向第一中心電極、終端電阻流入電流，被輸出至輸出埠。另一方面，若從輸出埠輸入(反向輸入)高頻信號，則高頻信號因不可逆作用而不通過第一中心電極，並流向電阻元件而作為熱量被消耗。即電流衰減(隔離)。能夠通過使第二中心電極的電感相對較大來降低輸入阻抗，能夠降低至以往的一半左右。因此，能夠省略或減少夾設在與功率放大器之間的匹配電路，伴隨此，作為發送側電路的插入損耗變小,並且部件件數、成本減少。
[0029]另外，在第一方式的不可逆電路元件中通過切換電容單元的容量值，在第二方式的不可逆電路元件中通過切換電容元件的容量值，任一種方法均能調整針對反向輸入的隔離頻率。另外，通過選擇電阻元件的阻抗，能夠調整衰減量。另一方面，若從正向輸入高頻信號，則幾乎不向電阻元件、電容單元或者電容元件流入高頻電流，所以即使追加電容單元、電容元件，也能夠忽略由此帶來的損耗，插入損耗不增大。
[0030]根據本發明，能夠實現不可逆電路元件中的低輸入阻抗，並能夠極力抑制發送側電路的部件件數、成本的增加，並且能夠不使插入損耗惡化地調整隔離頻率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1是包括第一實施例的隔離器的發送側電路的等效電路圖。
[0032]圖2是第一實施例的隔離器的分解立體圖。
[0033]圖3是第一實施例的隔離器的立體圖。
[0034]圖4是表示構成第一實施例的隔離器的鐵氧體磁鐵元件的分解透視圖。
[0035]圖5是表示基於第一實施例的隔離器的阻抗變換量的曲線圖。
[0036]圖6是表示第一實施例的隔離器的輸入匹配特性的史密斯圖。
[0037]圖7是表示第一實施例的隔離器的輸出匹配特性的史密斯圖。
[0038]圖8是表示第一實施例的隔離器的隔離特性的曲線圖。
[0039]圖9是表示第一實施例的隔離器的插入損耗的曲線圖。
[0040]圖10是包括第二實施例的隔離器的發送側電路的等效電路圖。
[0041]圖11是包括第三實施例的隔離器的發送側電路的等效電路圖。
[0042]圖12是包括第四實施例的隔離器的發送側電路的等效電路圖。
[0043]圖13是包括第五實施例的隔離器的發送側電路的等效電路圖。
[0044]圖14是包括以往的隔離器的發送側電路的等效電路圖。
【具體實施方式】
[0045]以下，參照附圖對本發明所涉及的不可逆電路元件的實施例進行說明。其中，在各圖中，對相同的部件、部分標註共用的標記，並省略重複的說明。
[0046](第一實施例，參照圖1?圖9)
[0047]如圖1的等效電路所示，在第一實施例的不可逆電路元件(2埠類型的集總參數型隔離器1A)中，將第一中心電極和第二中心電極35、36(電感器L1、L2)以相互絕緣狀態交叉地配置於微波用磁性體(以下稱為鐵氧體32)的表面，從永久磁鐵41 (參照圖2、圖3)對交叉部分施加直流磁場來使第一中心電極和第二中心電極35、36磁稱合,將第一中心電極35的一端設為輸入埠 Pl並將另一端設為輸出埠 P2,將第二中心電極36的一端設為輸入埠 Pl並將另一端設為接地埠 P3，在輸入埠 Pl和輸出埠 P2之間連接有相互並聯連接的終端電阻R和電容器Cl。並且，在輸入埠 Pl和輸出埠 P2之間，串聯連接的調整用電容器C12和半導體開關S12相對於終端電阻R以及電容器Cl並聯連接。
[0048]半導體開關S12是作為由二極體D15、電阻R15以及電容器C15構成的SPST開關而公知的半導體開關。此外，作為半導體開關S12，也可以使用SPDT開關、MEMS開關等。
[0049]由第一中心電極35和電容器C1、C12、終端電阻R形成諧振電路。並且，在輸入埠 Pl側以及輸出埠 P2側連接有阻抗調整用的電容器CS1、CS2。另外，具備外部連接用端子 IN、OUT、GND。
[0050]該隔離器IA內裝於行動電話的發送用電路。即，輸入側外部連接用端子IN經由匹配電路60與發送側功率放大器PA連接，輸出側外部連接用端子OUT經由雙工器等與天線連接。
[0051]在上述隔離器IA中，將第二中心電極36的電感設定得比第一中心電極35的電感大，由此若從輸入埠 Pl輸入高頻信號，貝1J通過迴轉器動作，第一中心電極35的兩端成為相同電位，幾乎不向第一中心電極35、終端電阻R流入電流，被輸出至輸出埠 P2。另一方面，若從輸出埠 P2輸入高頻信號，則高頻信號因不可逆作用而不通過第一中心電極35，並流向終端電阻R而作為熱量被消耗。即電流衰減(隔離)。能夠通過使第二中心電極36的電感相對較大來降低輸入阻抗，能夠降低至以往的一半左右。因此，能夠省略或減少夾設在與功率放大器PA之間的匹配電路。具體而言，能夠省略圖14所示的匹配電路70。伴隨此，作為發送側電路的插入損耗變小，並且部件件數、成本減少。另外，也無需為了降低輸入阻抗而強硬地減小第一中心電極和第二中心電極35、36的交叉角度。
[0052]而且，通過利用半導體開關S12切換調整用電容器C12的接通、斷開來調整隔離頻率。另外，通過選擇終端電阻R的阻抗來調整衰減量。另一方面，在從輸入埠 Pl向輸出埠 P2流入高頻電流的動作時，幾乎不向終端電阻R、電容器Cl、C12流入高頻電流，所以即使追加電容器C12、開關元件S11，也能夠忽略由此帶來的損耗，插入損耗不增大。
[0053]以下，具體地對隔離器IA的結構進行說明。如圖2?圖4所示，對於隔離器IA而言，在電路基板20上安裝了利用一對永久磁鐵41經由粘合劑層42固定鐵氧體32的左右而成的鐵氧體磁鐵元件30，並且鐵氧體磁鐵元件30的周圍被磁軛45包圍,應予說明，利用導體膜在鐵氧體32上形成有第一中心電極和第二中心電極35、36 (第一電感器L1、第二電感器L2)。構成匹配電路、諧振電路的電容器Cl、CSU CS2、C12、終端電阻R分別作為晶片類型構成，並與半導體開關S12 —起安裝在電路基板20上。
[0054]如圖4所不，第一中心電極35卷繞鐵氧體32 —圈，並設一端電極35a為輸入埠P1，設另一端電極35b為輸出埠 P2。第二中心電極36以與第一中心電極35按規定的角度交叉了的狀態卷繞鐵氧體32四圈(應予說明，圈數是任意的)，並設一端電極35a(與第一中心電極35共用)為輸入埠 P1，設另一端電極36a為接地埠 P3。此外，為了避免繁瑣，在圖4中省略鐵氧體32的背面側的電極的圖示。
[0055]電路基板20是層置了樹脂基材和導體猜的樹脂基板，在電路基板20的上表面形成有端子電極21?27，這些端子電極21?27經由通孔導體(未圖示)與形成於電路基板20的下表面的外部連接用端子IN、OUT、GND (參照圖1)連接。形成於鐵氧體32的電極35a (輸入埠 Pl)與端子電極21連接，電極35b (輸出埠 P2)與端子電極22連接，電極36a(接地埠 P3)與端子電極23連接。電容器Cl連接在端子電極21、22之間，電容器CSl連接在端子電極21、24之間，電容器CS2連接在端子電極22、25之間。並且，終端電阻R連接在端子電極21、22之間，電容器Cl2連接在端子電極22、26之間，半導體開關S12連接在端子電極26、27之間，形成圖1所示的等效電路。
[0056]這裡，對上述隔離器IA的埠 Pl - P2間的阻抗變換量以及第一中心電極和第二中心電極35、36的電感比L2/L1進行敘述。在以下所示的表I以及圖5中示出電感比L2/LI和埠 Pl - P2間的阻抗變換量之間的關係。電感比L2/L1與第一中心電極和第二中心電極35、36的圈數比對應。在圖5中，特性曲線A表示阻抗的實部，特性曲線B表示阻抗的虛部。直線C和實部特性曲線A的交點表示圖1中的實部的阻抗變換量25 Ω (輸入25 Ω，輸出50 Ω)。
[0057](表1)
[0058]
【權利要求】
1.一種不可逆電路元件，其特徵在於，具備: 微波用磁性體； 第一中心電極和第二中心電極，以相互絕緣狀態交叉地配置於所述微波用磁性體；以及 永久磁鐵，對所述第一中心電極和第二中心電極的交叉部分施加直流磁場， 將所述第一中心電極的一端設為輸入埠並將另一端設為輸出埠， 將所述第二中心電極的一端設為輸入埠並將另一端設為接地埠， 相互並聯連接的電阻元件和電容元件被以串聯的方式連接在輸入埠和輸出埠之間， 在輸入埠和輸出埠之間，與所述電阻元件並聯連接有能夠切換容量的電容單元。
2.根據權利要求1所述的不可逆電路元件，其特徵在於， 所述電容單元具有至少一個電容器和對該電容器的接通、斷開進行切換的開關元件。
3.根據權利要求1所述的不可逆電路元件，其特徵在於， 所述電容單元具有多個並聯連接的電容器和對各個電容器的接通、斷開進行切換的開關元件。
4.一種不可逆電路元件，其特徵在於，具備: 微波用磁性體； 第一中心電極和第二中心電極，以相互絕緣狀態交叉地配置於所述微波用磁性體；以及 永久磁鐵，對所述第一中心電極和第二中心電極的交叉部分施加直流磁場， 將所述第一中心電極的一端設為輸入埠並將另一端設為輸出埠， 將所述第二中心電極的一端設為輸入埠並將另一端設為接地埠， 相互並聯連接的電阻元件和電容元件被以串聯的方式連接在輸入埠和輸出埠之間， 所述電容元件的容量是可變的。
5.根據權利要求4所述的不可逆電路元件，其特徵在於， 所述電容元件是容量可變電容器。
6.根據權利要求4所述的不可逆電路元件，其特徵在於， 所述電容元件由利用開關元件對接通、斷開進行切換的至少兩個元件構成。
【文檔編號】H01P1/36GK104081579SQ201280068557
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年11月1日 優先權日:2012年2月6日
【發明者】和田貴也 申請人:株式會社村田製作所