CN102195593B - 不可逆电路元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不可逆电路元件，能够在多个频带工作，并且能够尽可能地抑制部件个数的增加和插入损耗的增大。具有高通型的第1及第2隔离器，该第1及第2隔离器在利用永磁体施加直流磁场的铁氧体(32)上设有以相互绝缘状态交叉配置的第1及第2中心电极(35、36)，第1隔离器的通过频带比第2隔离器的通过频带高，隔离器(1、2)的输入部相互电连接而成为一个输入端口(P1)，在输入端口(P1)与第2隔离器2的输入部之间插入了低通滤波器(LPF)。

Description

不可逆电路元件

发明领域

本发明涉及不可逆电路元件，特别是涉及在微波段使用的隔离器、循环器等不可逆电路元件。

背景技术

以往的隔离器、循环器等不可逆电路元件，具有只向预先规定的特定方向传送信号，而不向反方向传送信号的特性。利用此特性，例如，隔离器被用于汽车电话、手机等移动通信设备的发送电路部分。

对于此种作为不可逆电路元件使用的两端口型隔离器，已知如专利文献1、2所记载的具有以下基本的构成的元件：在铁氧体的表面以相互绝缘的状态交叉配置第1中心电极及第2中心电极，在与输入端口连接的第1中心电极的一端和与输出端口连接的第2中心电极的一端之间连接有电阻，且以与该电阻串联的方式连接了电感器。均是为了改善插入损耗和隔离特性。

但是，近年来，用一部手机能够进行多频带的通信。为了与此相对应，以往是每个频带使用一个隔离器，但这样就会增加部件个数。因此需要可在多频带使用的不可逆电路元件。即，输入端口是一个，输出端口是将多个频带至少集中为两个的两输出方式。

本发明者，为了在多个频带使用，考虑到将上述专利文献1或专利文献2所记载的两端口型隔离器的一对进行组合来构成一个不可逆电路元件。此两端口型隔离器为高通类型，若如图14所示那样组合为以频率f1、f2工作，则频率f2的高次谐波频带与频率f1重叠，产生不良的通信状态。

另一方面，在专利文献3中，记载了如下的不可逆电路元件：为了扩展三端口型隔离器的工作频带，具有工作于第1、第2频率的第1、第2不可逆电路；和与该第1、第2不可逆电路的输入输出端口相连的、在第2、第1频率大致开路的第1、第2相位转换电路。将该第1、第2相位转换电路和第1、第2不可逆电路并联来构成一个电路元件单元。

在专利文献3中记载的三端口型隔离器，本来是低通型的，由于具有第2相位转换电路，从而不存在第1、第2频率的相互干扰。但是，若为扩展工作频带而设有四个相位转换电路，则会增加插入损耗和零部件个数，不利于小型化。

专利文献1：日本特许第4155342号公报

专利文献2：日本特许第4197032号公报

专利文献3：日本特开平9-93004号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种不可逆电路元件，该不可逆电路元件能够在多个频带工作，并且能够尽可能地抑制零部件个数的增加和插入损耗的增大。

为了达到上述目的，本发明所涉及的不可逆电路元件的特征为，

具有高通型的第1及第2隔离器，该第1及第2隔离器在利用永磁体施加直流磁场的铁氧体上设有以相互绝缘状态交叉配置的第1及第2中心电极，

第1隔离器的通过频带比第2隔离器的通过频带高，

第1及第2隔离器的输入部相互电连接而成为一个输入端口，

在上述输入端口与第2隔离器的输入部之间插入了低通滤波器。

本发明所涉及的不可逆电路元件的第1及第2隔离器的输入部相互电连接而成为一个输入端口，作为一个不可逆电路元件发挥功能。但是，由于输入端口与第2隔离器的输入部之间插入了低通滤波器，通过频带较低的第2隔离器的高次谐波频带被衰减，防止了与通过频带较高的第1隔离器之间的干扰。另外，低通滤波器的插入位置为输入端口和第2隔离器的输入部之间的一处，抑制了插入损耗的增大和零部件个数的增加。

根据本发明，能够在多个频带工作，并且能够尽可能地抑制零部件个数的增加和插入损耗的增大。

附图说明

图1是表示第1实施例的不可逆电路元件的等价电路图。

图2是表示第1实施例的不可逆电路元件的外观的斜视图。

图3是表示铁氧体磁铁元件的分解斜视图。

图4是表示带有中心电极的铁氧体的斜视图。

图5是表示第1实施例的不可逆电路元件的输入反射特性的曲线图。

图6是表示第1实施例的不可逆电路元件的隔离特性的曲线图。

图7是表示第1实施例的不可逆电路元件的插入损耗特性的曲线图。

图8是表示第1实施例的不可逆电路元件的输出反射特性的曲线图。

图9是表示第2实施例的不可逆电路元件的等价电路图。

图10是表示第三实施例的不可逆电路元件的等价电路图。

图11是表示第四实施例的不可逆电路元件的等价电路图。

图12是表示第五实施例的不可逆电路元件的等价电路图。

图13是表示第六实施例的不可逆电路元件的等价电路图。

图14是表示组合了一对以往的两端口型隔离器的情况下的插入损耗特性的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的不可逆电路元件的实施例进行说明。另外，对各实施例中的相同部件、部分附上了共同的符号，省略了重复的说明。

(第1实施例，参照图1～图8)

第1实施例的不可逆电路元件，如图1的等价电路所示，将两端口型的第1隔离器1及第2隔离器2构成为一体化的单元。第1及第2隔离器1、2，分别为集中常数型隔离器，在铁氧体32上，以相互绝缘状态交叉配置了构成电感器L1H、L1L的第1中心电极35与构成电感器L2H、L2L的第2中心电极36。

第1隔离器1的通过频带f1被设为比第2隔离器2的通过频带f2高，第1及第2隔离器1、2的输入部相互电连接而成为一个输入端口P1，各自具有输出端口P2H、P2L。此外，在输入端口P1和第2隔离器2的输入部之间插入了低通滤波器LPF。

下面说明第1及第2隔离器1、2的电路构成。另外，在各电路部件的符号的末尾，对第1隔离器1添加了“H”，对第2隔离器2添加了“L”，下面针对第1隔离器1进行说明，第2隔离器2具有同样的构成。

第1中心电极35的一端经由匹配电容器CS1H与输入端口P1连接。第1中心电极35的另一端和第2中心电极36的一端经由匹配电容器CS2H与输出端口P2H连接，第2中心电极36的另一端与地连接。

在输入端口P1与输出端口P2H之间以与第1中心电极35并联的方式连接有匹配电容器C1H，在输出端口P2H与地之间以与第2中心电极36并联的方式连接有匹配电容器C2H。在输入端口P1与输出端口P2H之间以与第1中心电极35并联的方式连接有电阻R1H和LC串联共振电路(由电感器L3H和电容器C3H构成)。

在具有以上电路构成的两端口型隔离器1中，若向输入端口P1输入了高频率电流，则大的高频电流流入第2中心电极36中，第1中心电极35中几乎没有高频电流流入，插入损耗小，而在宽频带工作。在进行该动作时，电阻R1H和LC串联共振电路(电感器L3H和电容器C3H)中也几乎没有高频电流流入，所以该LC串联共振电路产生的损耗可以忽略，不会增大插入损耗。另一方面，若向输出端口P2H输入了高频电流，则通过电阻R1H和LC串联共振电路的阻抗特性被匹配到宽频带，提高了隔离特性。

此外，在本第1实施例中，在输入端口P1与第2隔离器2的输入部之间插入了低通滤波器LPF。此低通滤波器LPF由利用电感器L4L和电容器C4L组成的L型的共振电路构成。插入了此低通滤波器LPF后的本第1实施例的插入损耗特性如图7所示，相对于第1隔离器1的通过频带f1，第2隔离器2的通过频带f2被设定得较低，且通过插入低通滤波器LPF，第2隔离器2的与频带f1相当的频带被较大地衰减。另外，本第1实施例的输入反射特性如图5所示，隔离特性如图6所示，输出反射特性如图8所示。

换言之，从频带f2来看的与频带f1相当的频带被衰减而大致成为开路端，即使将第1及第2隔离器1、2的输入部结合在一起也不会使电特性较大地恶化。另一方面，从频带f1来看的频带f2，由于第2隔离器是高通型的，所以大致成为开路端，不妨碍合成。

如上那样，在第1实施例中，第1及第2隔离器1、2的输入部彼此电连接而成为一个输入端口P1，作为一个不可逆电路元件而被单元化。但是，由于在输入端口P1和第2隔离器2的输入部之间插入了低通滤波器LPF，具有较低的通过频带f2的第2隔离器2的高次谐波频带被衰减，可防止与具有较高的通过频带f1的第1隔离器1之间的信号干扰。另外，低通滤波器LPF的插入位置是输入端口P1和第2隔离器2的输入部之间的一处，抑制了插入损耗的增大和零部件个数的增加。

下面，对上述第1及第2隔离器1、2的具体构成，参照图2～图4进行说明。如图2所示，隔离器1、2被搭载于基板20上，分别由铁氧体磁铁元件30和芯片类型的各元件构成，且该铁氧体磁铁元件30由铁氧体32和永磁铁41组成。

如图3及图4所示，第1中心电极35及第2中心电极36以彼此电绝缘的状态缠绕于铁氧体32上。永磁铁41在厚度方向对铁氧体32施加直流磁场，例如通过环氧树脂粘接剂42进行粘接。

第1中心电极35由导体膜形成。即，如图4所示，形成在铁氧体32的表面侧从右下上升分成两支的状态，以相对于长边较小的角度向左上方倾斜，上升到左上方，经由上面的转接用电极35a转入里面侧，在里面侧形成以透视状态与表面侧重叠的方式分为两支的状态，其一端与在下面形成的连接用电极35b连接。另外，第1中心电极35的另一端与在下面形成的连接用电极35c连接。这样，第1中心电极35绕铁氧体32缠绕一周。此外，第1中心电极35和下面要说明的第2中心电极36之间形成有绝缘膜，以相互绝缘状态交叉。

第2中心电极36由导体膜形成。首先，第0.5圈的36a在表面侧以相对于长边较大的角度从右下向左上方倾斜，形成与第1中心电极35交叉的状态，经由上面的转接用电极36b转入里面侧，在里面侧，以大致垂直地与第1中心电极35交叉的状态形成第1圈36c。第1圈36c的下端部经由下面的转接用电极36d转回表面侧，在表面侧以与第1中心电极35交叉的状态形成第1.5圈36e，并经由上面的转接用电极36f转入里面侧。以下同样地，在铁氧体32的表里面及上下面分别形成了第2圈36g、转接用电极36h、第2.5圈36i、转接用电极36j、第3圈36k、转接用电极36l、第3.5圈36m、转接用电极36n、第4圈36o。另外，第2中心电极36的两端分别与在铁氧体32下面形成的连接用电极35c、36p连接。此外，连接用电极35c作为第1中心电极35及第2中心电极36各自的端部的连接用电极被共用。

即，第2中心电极36在铁氧体32上以螺旋状缠绕4圈形成。此处，所为圈数，将中心电极36穿过表里面各一次的状态计算为0.5圈。而且，根据需要设定中心电极35、36的交叉角，调整输入阻抗和插入损耗。

上述各部件在电路基板20上由未图示的布线连接成图1所示的电路。

(第2实施例，参照图9)

第2实施例的不可逆电路元件如图9所示，基本上与上述第1实施例具有同样的电路构成，从图1所示的等价电路中省略了LC串联共振电路(电感器L3H、L3L，电容器C3H、C3L)。在输入端口P1和第2隔离器2的输入部之间插入了L型的上述低通滤波器LPF，其作用效果与上述第1实施例相同。

(第三实施例，参照图10)

第三实施例的不可逆电路元件如图10所示，基本上与上述第1实施例具有同样的电路构成，此外，在第1中心电极35的一端增加了与地连接的阻抗调整用电容器CAH、CAL以及在第1隔离器1中在输入部和输出部之间增加了电容器CJH，用于调整插入损耗和隔离特性。在输入端口P1和第2隔离器2的输入部之间插入了L型的上述低通滤波器LPF，其作用效果和第1实施例的低通滤波器LPF相同。

(第四实施例，参照图11)

第四实施例的不可逆电路元件如图11所示，基本上与上述第三实施例具有同样的电路构成，将在输入端口P1和第2隔离器2的输入部之间插入的低通滤波器LPF利用由电感器L4L和电容器C4L、C5L组成的π型共振电路构成。π型低通滤波器LPF的作用效果和L型的上述低通滤波器LPF相同。

(第五实施例，参照图12)

第五实施例的不可逆电路元件如图12所示，基本上与上述第三实施例具有同样的电路构成，在输入端口P1和第2隔离器2的输入部之间插入了带状线SLL。带状线SLL作为低通滤波器发挥功能，其作用效果和上述低通滤波器LPF相同。

(第六实施例，参照图13)

第六实施例的不可逆电路元件如图13所示，基本上与上述第三实施例具有同样的电路构成，在输入端口P1和第2隔离器2的输入部之间插入了两级的低通滤波器LPF1、LPF2。低通滤波器LPF1、LPF2构成了分别由电感器L4L、L5L和电容器C4L、C5L组成的L型共振电路。其作用效果和上述低通滤波器LPF相同。

(其他的实施例)

此外，本发明所涉及的不可逆电路元件不限定于上述实施例，在其主要宗旨范围内可进行种种变更。

特别是，图2所示的基板上的各部件的搭载方式是任意的。另外，各隔离器的电路构成和铁氧体磁铁元件的构成也是任意的。

如上，本发明对不可逆电路元件是有效的，特别是，优越之处为：能在多个频带工作，并且可以尽可能地抑制零部件个数的增加和插入损耗的增大。

符号的说明

30…铁氧体磁铁元件；32…铁氧体；35…第1中心电极；36…第2中心电极；41…永磁铁；P1…输入端口；P2H、P2L…输出端口；LPF、LPF1、LPF2…低通滤波器；L4L、L5L…电感器；C4L、C5L…电容器；SLL…带状线；C1H、C1L…第1匹配电容；C2H、C2L…第2匹配电容；R1H、R1L…电阻。

Claims (6)

1.一种不可逆电路元件，其特征在于，

具有高通型的第1及第2隔离器，该第1及第2隔离器在利用永磁体施加直流磁场的铁氧体上设有以相互绝缘状态交叉配置的第1及第2中心电极，

从第1隔离器来看的第2隔离器大致成为开路端，第1隔离器的通过频带比第2隔离器的通过频带高，

第1及第2隔离器的输入部相互电连接而成为一个输入端口，

在上述输入端口与第2隔离器的输入部之间插入了低通滤波器。

2.根据权利要求1所述的不可逆电路元件，其特征在于，第2中心电极在上述铁氧体上缠绕一圈以上。

3.根据权利要求2所述的不可逆电路元件，其特征在于，

第1及第2隔离器，分别地构成为，

第1中心电极的一端与输入部电连接，另一端与输出部电连接，

第2中心电极的一端与输出部电连接，另一端与地电连接，

在上述输入部和上述输出部之间电连接有第1匹配电容，

在上述输出部和上述地之间电连接有第2匹配电容，

在上述输入部和上述输出部之间电连接有电阻。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的不可逆电路元件，其特征在于，

上述低通滤波器是由电感器和电容器构成的L型或π型的低通滤波器。

5.根据权利要求4所述的不可逆电路元件，其特征在于，

上述低通滤波器以2级的方式连接。

6.根据权利要求1至3的任意一项所述的不可逆电路元件，其特征在于，

上述低通滤波器由带状线构成。