CN1038965C - 非互易电路元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能、小尺寸的不可逆电路元件，它的隔离特性是通过使对每个端口中央电极的电抗是一致的来改进的。电路元件包括具有三层陶瓷片的多层结构。在这些片中分别形成三个中央电极。这些片一片放在另一片的上面，并使得中央电极相互之间成120度。中央电极的条宽或中央电极中的条间隔对各个端口是分开设置的。

Description

非互易电路元件

本发明涉及用于通信领域(例如蜂窝电话或移动电话)的非互易电路元件(例如隔离器或环行器)。

诸如隔离器和环行器那样的非互易电路元件一般只能在传输方向上让信号通过，而在相反方向上则阻止信号传输。这些非互易电路元件用于诸如蜂窝电话那样的移动通信装置的发射机电路部分中。由于这些移动通信装置变得越来越小，所以便越来越希望得到较小和较薄的非互易电路元件。

一种这样的隔离器具有如图4和5所示的结构。隔离器的整体结构以图4的分解立体图表示。图5是形成隔离器一部分的绝缘多层基底的分解立体图。在以下的图中，叠放部件的表面向上。通过图形形成技术在上面形成各个电极的部分用阴影表示。

如图4所示，该隔离器包括一块下磁轭11，它有底壁，上面放置一块铁氧体12。用13表示的绝缘多层基底的中央有一个凹口，其中安装铁氧体块12，于是基底覆盖铁氧体块12。隔离器还包括一块上磁轭15，永久磁铁14附在上磁轭15的内壁表面上。上磁轭15安装到下磁轭11上，形成一个闭合磁路。永久磁铁14对铁氧体块12提供一个直流磁场。下磁轭11和上磁轭15由磁性金属构成，并且它们的表面镀银(Ag)或类似金属。

现在说明制备多层基底13的方法。如图5所示，准备一些未经热处理的绝缘陶瓷片，其厚度约为几十微米。通过图形成形技术或其它技术，将各个电极印制在陶瓷片的表面上。这些陶瓷片被叠在一起，相互挤压，并在一起烧结，于是形成多层基底13。形成在陶瓷片上各个电极通过通孔或孔在所要求的位置相互连接起来。

更具体地说，在陶瓷片21-26中形成接地电极1、端口电极2a、2b、2c和连接电极。这样，多层基底13的输入/输出部分便形成了。

在陶瓷片32上形成电容电极3a、3b和3c。分别在陶瓷片31和33上形成接地电极1。通过电容电极3a-3c和接地电极1之间形成的电容，形成了与中央电极4a、4b和4c的各端相连的匹配电容。

在陶瓷片41、42和43上分别形成中央电极4a、4b和4c，这样，一片陶瓷片上形成了一个中央电极。这些陶瓷片一片放在另一片的上面，并使得中央电极4a、4b和4c相互之间成120度角。  每个中央电极的一端与相应的端口电极2a、2b和2c中的一个电极相连，另一端通过孔与接地电极1相连。

端部电阻器R印制或通过其它方法形成在端口电极2C和接地电极1之间，这两个电极都形成在陶瓷片51的背面。端部电阻器R用环氧树脂或其它树脂涂覆。

在现有技术的隔离器中，围绕端口的中央导体4a、4b和4c都有相同的条宽和相同的条间隔。

在上述结构中，中央电极和下磁轭(或接地表面)和上磁轭之间的距离从端口到端口是变化的。因此，如在现有技术中那样，将端口周围中央电极设计成都有相同的条宽和相同的条间隔，中央电极的特性阻抗从端口到端口是不同的，也就是电感从端口到端口是不同的。结果使这些端口呈现不良的对称性。因此隔离器的特性受到了有害的影响。此外，相邻中央电极之间的电容互不相同。这进一步破坏了端口的对称性。

本发明的目的是提供一种高性能、小尺寸的非互易电路元件，它不存在现有技术所具有的问题。这一目的是通过将端口周围的中央电极中的条宽和条间隔设为不同的值来实现的，以这种方式对每一个端口而言中央电极的电抗是一致的。结果减小了嵌入损耗，还改善了隔离性能。

上述目的是通过本发明的第一方面的非互易电路元件实现的。这种非互易电路元件包括：铁氧体和磁铁，其特征在于还包括：

以相互交叉的方向排列的多个中央电极，每个所述中央电极具有一端和另一端，所述中央电极的条宽对各个端口是分开设置的；以及

与每个中央电极的一端相连的匹配电路，中央电极的另一端接地。

在本发明的第二方面的一种非互易电路元件包括：铁氧体和磁铁，其特征在于还包括：

以相互交叉的方向排列的多个中央电极，每个所述中央电极具有一端和另一端，所述每个中央电极包括许多条，并且所述中央电极中的条间隔对各个端口是分开设置的；以及

与每个中央电极的一端相连的匹配电路，中央电极的另一端接地。

在本发明的第三方面，一种非互易电路元件包括：铁氧体和磁铁，其特征在于还包括：

以相互交叉的方向排列的多个中央电极，每个所述中央电极具有一端和另一端，所述每个中央电极包括许多条，并且所述中央电极的条宽和所述中央电极中的条间隔对各个端口是分开设置的；以及

与每个中央电极的一端相连的匹配电路，中央电极的另一端接地。一种非互易电路元件包括：铁氧体和磁铁，其特征在于还包括：

以相互交叉的方向排列的多个中央电极，每个所述中央电极具有一端和另一端，所述每个中央电极包括许多条，并且所述中央电极的条宽和所述中央电极中的条间隔对各个端口是分开设置的；以及

与每个中央电极的第一端相连的匹配电路，中央电极的第二端接地。

本发明的第四方面的非互易电路元件基于本发明的第一至第三方面中任一方面，其特征在于全部或一些所述中央电极、所述匹配电路和输入/输出部分形成在多层基底中或多层基底上。

在上述结构中，形成非互易电路元件的端口周围的中央电极中，条宽或条间隔对各个端口是分开设置的。这样对每个端口，中央电极的电抗可以做到一致。由于中央电极、匹配电路等是由多层基底制备的，因此可以进一步减小体积。

通过以下的描述，本发明的其它目的和特征将会一目了然。

图1是构成本发明的第一实施例的隔离器的主要部分的分解立体图；

图2是构成本发明的第二实施例的隔离器的整体结构的分解立体图；

图3是图2的隔离器的主要部分的分解立体图；

图4是现有技术的隔离器的整体结构的分解立体图；以及

图5是用于现有技术的隔离器的多层基底的分解立体图。

根据本发明设定中央电极中的条宽和条间隔，以便使每个端口中央电极的电抗是一致的，其方式将在下面参照有关的附图予以描述。附图中，不同图中的相同部分用相同的参考号表示。

构成本发明的第一实施例的隔离器的主要部分示于图1，它是分解立体图，表示包括在多层基底中的中央电极相对于铁氧体块的位置。本实施例的隔离器和多层结构的整体结构与图4和图5中所示的对等部分类似，所以这里不再描述。

如图1所示，形成本实施例的多层基底的中央电极部分的片41、42和43分别提供有中央电极4a、4b、和4c，因此在一片上形成一个中央电极。这些片一片放在另一片的上面，并使得中央电极4a、4b和4c相互之间成120度。放在下磁轭的底壁上的单块铁氧体12位于片41上。也就是中央电极4a、4b和4c与形成接地表面的下磁轭的距离不同。中央电极4a-4c的每个中央部分由两条组成。如前所述，每条的一端与相应端口电极相连，而另一端与接地电极相连。

假定该结构的中央电极4a、4b和4c中条间隔D1、D2和D3分别相等。在这一条件下，首先讨论条宽W1、W2和W3的设置方式。

每个中央电极的电抗包括中央电极的条的电感以及相邻的中央电极的条之间的电容。通常电感引起的电抗大于条之间的电容引起的电抗，所以首先讨论条的电感。

条的电感一般与条的特性阻抗成正比。当条的位置靠近地时，条的特性阻抗便减小。此外，当条宽增加时，条的特性阻抗减小。因此，使中央电极靠近地以便具有较窄的条。于是，使得端口的特性阻抗均匀。结果，可以使端口的电感一致。

这就是设定中央电极4a、4b和4c的条宽W1、W2和W3，使得满足这一关系式W1≤W2≤W3。结果，端口周围的中央电极的电感可以做到均匀。

然后讨论相邻条之间的电容。由于以上所描述的对中央电极的条宽的修改是很小的，所以对相邻条之间的电容的影响也是很小的。中央电极4a的条之间的电容基本等于中央电极4c的条之间的电容。中央电极4b的条之间的电容大约等于中央电极4a或4c的条之间的电容的两倍。因此，中央电极4b的条之间的电容引起的电抗大于中央电极4a或4c的条之间的电容引起的电抗。为了使中央电极4a、4b和4c的电抗均匀，必需使中央电极4b的电感小于中央电极4a或4c的电感。这就需要加宽中央电极4b的条宽W2，降低中央电极4b的特性阻抗。因此，设计装置时也考虑了条之间电容，并且分别设定中央电极4a、4b和4c的条宽W1、W2和W3，使得满足关系式W1≤W3≤W2。

当设计条宽时，既考虑中央电极的电感，也考虑条之间的电容，并且分别设定中央电板4a、4b和4c的条宽W1、W2和W3，使得或者满足关系式W1≤W2≤W3，或者满足关系式W1≤W3≤W2。

在图1所示的结构中，假定中央电极4a、4b和4c的条宽W1、W2和W3分别相等。现在讨论这一条件下的条间隔D1、D2和D3的设定方式。

通常，当中央电极的条之间的间隔增加时，中央电极的特性阻抗减小。此外如前所述，当中央电极靠近地时，特性阻抗减小。因此，以这样的方式设计中央电极，使靠近地的中央电极具有较窄的条间隔，从而端口的特性可以做得一致。这又使得端口的电感一致。这就是说，分别设定中央电极4a、4b和4c中的条间隔D1、D2和D3，使得满足关系式D1≤D2≤D3。用这种方式，端口周围的中央电极的电感可以做得均匀。

当设计装置时，考虑到条之间的电容，也可以以这样的方式设定条间隔D1、D2和D3，使得满足关系式D1≤D3≤D2。这样，中央电极中的条间隔可以设定为或者满足关系式D1≤D2≤D3，或者满足关系式D1≤D3≤D2。

构成本发明的第二实施例的隔离器的结构示于图2和3。图2是表示该隔离器的整体结构的分解立体图。图3是分解立体图，表示多层基底的中央电极相对于铁氧体块的位置。本实施例的隔离器的多层结构的整体结构类似于已经结合图5所描述的结构，所以这里不再描述。

如图2所示，除了用12表示的铁氧体块和接地板16放在多层基底13和永久磁铁14之间以外，本实施例的隔离器类似于已经结合图4所描述的隔离器。特别是如图3所示在隔离器的中央电极的上、下分别放有两块铁氧体块12。在这一结构中，对应于中央电极4a、4b和4c的接地表面是下磁轭板11和接地板16。上接地表面和上面形成有中央电极4b的片42之间的距离基本与下接地表面和片42之间的距离相等。

在这一结构中，条间隔D1、D2和D3做得一致，为了使得对每个端口中央电感的电感量一致，应这样来设定条宽W1、W2和W3，使得W1＝W3≤W2。此外，考虑条之间的电容，中央电极4b的电感可以设定为小于中央电极4a和4c的电感。为了使得对每个端口中央电极的电抗是一致的，可以这样来设定条宽W1、W2和W3，使得W1＝W3≤W2。

当条宽W1、W2和W3一致，为了使得对每个端口中央电极的电抗一致，可以这样来设定条间隔D1、D2和D3，使得D1＝D3≤D2。

如同已经在第一和第二实施例中描述的那样，多个中央电极的条宽或条间隔对各端口而言是分开设定的，以便使端口周围的中央电极的电抗一致。因此改善了端口的对称性。此外可以降低嵌入损耗，进一步提高隔离器的性能。

在以上讨论中，条宽或条间隔都是一致的，并设定了其它的尺寸。本发明并不限于这种方案。例如，对各个端口中央电极中的条宽和条间隔可以分开设定。在这种情况下，设计装置就有了更大的自由度。因此，可以设计装置，使其具有更好的性能。

在以上实施例中，每个中央电极包括两条。本发明并不限于这一结构。每个中央电极可以包括一条或三条或更多条。当然，当每个中央电极只包括一条时，只有条宽需要设定。

此外在以上实施例中，隔离器是这样设计的，端部电阻器与一个端口相连。图5所示的片51可以省略。另外也可以在不将端部电阻器R与片51相连的情况下制备环行器。

再者，在以上实施例中，中央电极、匹配电路等是由多层基底制备的，以便进一步减小尺寸。本发明不限于这一结构。本发明也适用于这样的结构，其中每个中央电极是由金属导体制成的。

如上所述，在新颖的非互易电路元件中，电路元件中端口周围的中央电极中的条宽或条间隔对各个端口是分开设定的，以便使得对每个端口中央电极的电抗是一致的。因此，改进了端口的对称性。此外可以降低嵌入损耗，进一步提高隔离器的性能。

再者，中央电极、匹配电路等是由多层基底制备的，这可以进一步减小尺寸。

因此，本发明提供了一种小尺寸、高性能的非互易电路元件，它产生较小的嵌入损耗，并提高了隔离器的性能。

Claims (4)

1.一种非互易电路元件包括：铁氧体和磁铁，其特征在于还包括：

以相互交叉的方向排列的多个中央电极，每个所述中央电极具有一端和另一端，所述中央电极的条宽对各个端口是分开设置的；以及

与每个中央电极的一端相连的匹配电路，中央电极的另一端接地。

2.一种非互易电路元件包括：铁氧体和磁铁，其特征在于还包括：

以相互交叉的方向排列的多个中央电极，每个所述中央电极具有一端和另一端，所述每个中央电极包括许多条，并且所述中央电极中的条间隔对各个端口是分开设置的；以及

与每个中央电极的一端相连的匹配电路，中央电极的另一端接地。

3.一种非互易电路元件包括：铁氧体和磁铁，其特征在于还包括：

以相互交叉的方向排列的多个中央电极，每个所述中央电极具有一端和另一端，所述每个中央电极包括许多条，并且所述中央电极的条宽和所述中央电极中的条间隔对各个端口是分开设置的；以及

与每个中央电极的一端相连的匹配电路，中央电极的另一端接地。

4.权利要求1-3中任何一项的非互易电路元件，其特征在于全部或一些所述中央电极、所述匹配电路和输入/输出部分形成在多层基底中或多层基底上。

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