CN1120541C - 非互易电路器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非互易电路器件，它通过增加通带外的衰减，以及大大减少额外辐射发射的发生，实现了小型化并降低成本。非互易电路器件包括：磁路；磁性元件；匹配电容器；树脂外壳；以及垫片；滤波器电感器连接在中心导体之一的所述端口和相应于所述端口的输入/输出端子之间；滤波器电容器连接在所述输入/输出端子和所述地端之间；由此，低通滤波器由滤波器电感器、滤波器电容器和匹配电容器形成。

Description

非互易电路器件

技术领域

本发明涉及诸如用于例如微波波段的高频段的隔离器、环行器之类的非互易电路器件。本发明尤其涉及这样的非互易电路器件，当该器件用于移动通信设备时，可以实现小型化，并减小成本。

背景技术

通常，诸如集总常数型隔离器或环行器之类的非互易器件的特征在于，沿信号发送的方向的信号的衰减量极小，而沿相反方向的衰减量极大。这种传统类型的隔离器包括具有如图7中所示的结构的器件。传统的隔离器具有这样的结构，其中，包括永久磁铁3；垫片14；包括三个中心导体51、52和53以及铁氧体元件54的磁性组件5；和树脂外壳7的零件它们被安排在闭合磁路中，该磁路主要由上轭铁2和下轭铁8制成。中心导体51和52的端口P1和P2分别连接到输入/输出端子71和72以及设置在树脂外壳7中的匹配电容器Co；中心导体53的端口P3连接到另一个匹配的电容器Co和终端电阻器R；并且每一个匹配电容器Co的一端和终端电阻器R的一端分别连接到接地终端73。

垫片14设置在永久磁铁3和磁性组件5之间，并且把上轭铁2装进下轭铁8。在这种状态下，磁性组件5和树脂外壳7被按压到并固定下轭铁8中；匹配电容器Co和终端电阻器R被固定到树脂外壳7中；并且各个中心导体51到53的端口P1到P3被固定到安排在树脂外壳7中的匹配电容器Co、终端电阻器R以及输入/输出端子71和72。换句话说，垫片14用于填充非互易电路器件的内部空间，以便使安排在非互易电路器件中的零件，(例如磁性组件5、匹配电容器Co、终端电阻器R等等)稳定固定。

图8是上述传统的隔离器的等效电路图。如图中所示，隔离器的安排是这样的，从而匹配电容器Co分别连接到是中心导体51到53的端部的端口P1到P3，以形成匹配电路，并且端口P3还连接到终端电阻器R。每一个电感器L具有等效的电感，它由铁氧体元件54和中心导体51到53形成。

这种类型的隔离器用于安排在诸如移动电话、车载蜂窝电话等移动通信设备内的共用天线发射/接收电路中。在这种情况下，隔离器被表面安装在包括电路单元的安装板上。

通常，装在这种通信设备中的放大器具有非线性特性，这导致额外的辐射发射(寄生发射，特别是二次和三次谐波)。额外辐射发射是可能在其他通信设备的功率放大器中引发故障或引起干扰的因素；因此应该将额外辐射发射减小到低于某一数值。

另外，由于隔离器沿其传输方向具有带通滤波器的功能，故即使沿信号传输的方向在通带之外的频带中的信号衰减也是很大的。但是，本来并不打算隔离器在通带外得到衰减；因此，无法由上述传统的隔离器得到发生额外辐射发射(尤其二次和三次谐波)的频段中所需衰减的量。因此，传统的通信装置使用一种附加器件(诸如额外的滤波器)，来减小额外来辐射发射。

因此，当使用传统的隔离器时，需要用于阻碍额外辐射发射(寄生发射)的滤波器。这导致了下述问题是，使用额外的滤波器因为额外的零件而导致成本增加，并增加了器件的尺寸。即，传统的器件无法符合小型化和降低成本的要求。

发明内容

相应地，本发明的一个目的是避免这些问题，其做法是提供一种非互易电路器件，它可以通过增加通带外面的信号衰减以显著减小额外辐射发射而实现小型化和成本的减小。

为此，根据本发明的一个方面，提供了一种非互易电路器件，它包括具有磁性元件以及多个中心导体磁性组件，它们如此安排，从而相互交错，以适合接收施加到那里的DC(直流)磁场。多个中心导体可以设置在磁性元件上。或可以设置在磁性元件内(下面将描述的实施例示出前一种配置)；匹配电容器连接在每个中心导体的一个端口和地之间。垫片稳定地支承至少磁性组件以及匹配电容器。

滤波器电感器和滤波器的电容器形成在垫片上(或在垫片内)；滤波器电感器连接在中心导体的至少一个端口和相应于端口的输入/输出端子之间；而于滤波器电容器连接在连接到滤波器电感器的输入/输出端子和地之间。因此低通滤波器由滤波器电感器、滤波器电容器和匹配电容器构成。

根据本发明的另一个方面，提供了一种非互易电路器件，它具有包括设置在轭铁中的永久磁铁的磁路；设置在磁路中，并具有磁性元件和多个中心导体的磁性组件，这些中央导体被安排得相互交叉；连接在每一个中心导体的一个端口和地之间的匹配电容器；容纳磁性组件和匹配电容器，并具有输入/输出端子和接地端子的树脂外壳；以及稳定地支承至少磁性组件和匹配电容器的垫片；其中，滤波器电感器和滤波器电容器形成在垫片上；滤波器电感器连接在中心导体的至少一个端口和相应于这一端口的输入/输出端子之间；滤波器电容器连接在连至滤波器电感器的输入/输出端子和地之间；低通滤波器由滤波器电感器、滤波器电容器和匹配电容器构成。

在上述第一和第二方面的非互易电路器件中，滤波器电感器和滤波器电容器可以通过形成在垫片的表面上或垫片内的电极图案形成。

根据本发明的一个有利的特点，低通滤波器可以通过以下的方式构成。电感器电极和第一电容器电极串联地形成在垫片的表面上，它们之间有第一连接点。第二连接点形成在第一电容器电极的自由端；第三连接点形成在电感器电极的自由端。在垫片的背部相对于第一电容器电极片，形成第二电容器电极，在相应于电感器电极的所述自由端处形成第一连接电极，在相应于第一电容器电极的第二连接点形成第二连接电极；一个通孔连接电感器电极的自由端和第一连接电极，而另一个通孔连接第二连接点和第二连接电极。

由上述安排，由于可以通过由形成在垫片上的滤波器电感器和滤波器电容器以及匹配电容器而形成低通滤波器，故可以大大增加通带外的衰减。

即，不需改变非互易电路器件的外形尺寸，就可以将形成低通滤波器的滤波器电感器、滤波器电容器以及匹配电容器设置在该器件中。由于C-L-C连接π型低通滤波器是通过使用滤波器电感器、滤波器电容器以及匹配电容器形成的，故本发明的非互易电路器件能有助于显著减小额外的辐射发射，而不需使用额外的滤波器，它在传统上为了减小这种辐射发射而必需使用。

附图说明

将从下面对其实施例的描述理解本发明的其他特点和优点，其中相同的标号表示相同的元件和部件。

图1是在根据本发明的较佳实施例的隔离器的部件分解透视图；

图2是根据本发明的实施例中使用的隔离器的平面图；

图3是根据本发明的实施例中使用的垫片的平面图；

图4是根据本发明的实施例中使用的隔离器的等效电路图；

图5是描述在本发明的实施例中使用的隔离器的工作的电路图；

图6是指出传统的隔离器和根据本发明的实施例的隔离器各自的频率特性的曲线图；

图7是传统的隔离器的部件分解透视图；及

图8是传统的隔离器的等效电路图。

图9A是第一层的上侧。

图9B是第二层的上侧。

图9C是第二层的下侧。

图10是根据另一个实施例的隔离器的部件分解透视图，该实施例使用图9A、9B和9C所示的垫片90。

具体实施方式

参照附图，将对本发明的较佳实施例进行描述。

图1到图4示出根据本发明的隔离器实施例的结构和安排。图1是隔离器的部件分解透视图；图2是隔离器的平面图，其中垫片、永久磁铁以及上轭铁被移去；图3A是示出垫片的前面(上侧)的平面图，而图3B是示出垫片背面(下侧)的平面图；而图4是等效电路图。

如图1到3中所示，实施例中使用的隔离器具有如此的安排，即永久磁铁3设置在盒状的上轭铁2的内部表面上，该上轭铁2由磁性材料制成；使轭铁2装入大致上为U形状的下轭铁8，下轭铁8类似地由磁性材料制成，从而致形成闭合磁路；树脂外壳7设置在下轭铁8内的底面8a上；磁性组件5、匹配电容器C1到C3以及终端电阻器R设置在树脂外壳7中；板形状的垫片4设置在永久磁铁3和磁性组件5之间；而DC磁场通过永久磁铁3施加到磁性组件5。

垫片4由玻璃-环氧树脂、塑料或聚四氟乙烯印刷电路板、陶瓷电路板或液晶聚合物树脂板，其上通过压力接触、印刷等方式形成电极，或其中嵌入模制金属板。垫片通过填充器件内的空间以及使用间隔件的弹力，稳定地固定设置在隔离器内部的零件。通孔安排在相应于磁性组件5的位置的中心部分。通孔用于更有效地保持匹配电容器C1到C3以及中心导体51到53的端部(端口P1到P3)等等，但安排孔不是非要不可的。

根据图3A和3B中所示的垫片的放大图，在垫片的表面上(图中所示的上侧)形成电感器电极41和电容器电极42a，它们构成连续的电极图案，并且连接部分44a形成在电容器电极42a的一端。在垫片的背面(图中所示的下侧)，在和电容器电极42a相对的位置处形成有电容器电极42b，在相应于电感器电极的一端的位置处形成连接电极43，并在相应于电容器电极42a的连接部分44a的位置处形成连接电极44b。在电容器电极42b上相应于连接电感器电极41和电容器电极42a的部分处，形成有连接部分45。一个通孔分别连接电感器电极41的一端和连接电极43，而另一个通孔分别连接电容器电极42a的连接部分44a和连接电极44b。电感器电极41形成为曲线，以便具有所需的电感值，而电容器电极42a和42b形成为特别的尺寸和形状，以具有所需的电容值。

磁性组件5具有一种结构，其中，三个中心导体51到53的接地部分分别由贴在盘状的铁氧体元件54的下表面上的金属薄板制成；并且三个中心导体51到53在铁氧体54的上表面上叠合，并在它们之间插入绝缘片，从而相互形成120°的角度。中心导体51到53的端部(端口P1到P3)以向外延伸的方式安排。

由电气绝缘件制成的树脂外壳7具有一种结构，其中，矩形框形式的侧壁7a与底壁7b结合。在这种安排下，输入/输出端子71和72的某部分、接地端子73的某些部分和金属导电片75的某些部分被嵌入外壳的树脂中；通孔7c形成在底壁7b的大致中心处；在通孔7c的周围，在预定的位置形成凹入部分，用于容纳匹配电容器C1到C3以及终端电阻器R；输入/输出端子71和72如此分别设置在树脂外壳7的一侧的两个角隅处，即，各端子的端部露出在底壁7b的上表面上，而端子的其他端部露出在底壁7b的下表面上以及侧壁7a的外表面上。另外，两个接地端子73安排在树脂外壳7的另一侧，端子73的各端部露出在底壁7b的凹入部分的内表面上(凹入部分是设置匹配电容器C1到C3以及终端电阻器R的地方)，而端子73的其他各端部露出在底壁7b的下表面上以及侧壁7a的外表面上。金属导电片75安排在输入/输出端子71和72之间大致中点处，并且导电片75的一端露出在底壁7b的上表面上，而导电片75的另一端露出在底壁7b的下表面上，以贴在下轭铁8的底表面8a上，从而连接到地端。

在形成在通孔7c的周围的凹入部分中，安排了用于匹配的片状电容器C1到C3以及用于端接的片状电阻器R；将磁性组件5插入通孔7c中；并且如此安排垫片4，从而它覆盖磁性组件5的整个上面部分。

设置在磁性组件5的下表面上的中心导体51到53的接地部分连接到下轭铁8的底面；匹配电容器C1到C3的下表面电极以及终端电阻器R的一端上的电极分别连接到接地端子73；并且匹配电容器C1到C3的上表面电极分别连接到中心导体51到53的端口P1到P3，而终端电阻器R的另一端连接到端口P3。

由通孔连接到电感器电极41的连接电极43连接到中心导体51的端口P1或匹配电容器C1的上表面电极；由通孔连接到电容器电极42a的连接电极44b连接到输入/输出端子71；而形成在电容器电极42b上的连接部分45连接到金属导电片75。

当上轭铁装入下轭铁时，永久磁铁3和垫片4将磁性组件5和树脂外壳7按压并固定到下轭铁8内；将匹配电容器C1到C3和终端电阻器R固定在树脂外壳7的相应的凹入部分中，并将中心导体51到53的端口P1到P3按压并固定在匹配电容器C1到C3以及终端电阻器R上。

如图4中的等效电路图所示，这个实施例中的隔离器具有一种安排，其中，由电感器电极41形成的电感器Lf通过电容器电极42a连接在中心导体51的端口P1和输入/输出端子71之间，而由电容器电极42a和42b形成的电容器Cf1连接在输入/输出端子71和接地的金属导电片75之间。具体说，虽然电感器Lf具有通过将电感器电极41的电感值加到电容器电极42a的电感值而得到的值，但是电容器电极42a最好形成得尽可能大，从而其电感可以忽略。

在实施例中所述的安排中，端口P1到P3(它们是中心导体51到53的端部)连接到匹配电容器C1到C3；端口P3连接到终端电阻器R；滤波器电感器Lf连接在输入/输出端口P1和输入/输出端子71之间；滤波器电容器Cf连接到输入/输出端子71和地之间。结果，在一个输入/输出端口处安排π型低通滤波器，它包括匹配电容器C1、滤波器电感器Lf和滤波器电容器Cf1。

下面，将描述实施例中使用的隔离器的优点。图5是用于描述上述隔离器的工作的电路图。

如图5中所示，端口P1的匹配电容器C1表示为本来作为隔离器中的匹配电路的电容器Co和作为π型低通滤波器中的电容器之一的滤波器电容器Cf2并联。由滤波器电容器Cf2、滤波器电感器Lf和滤波器电容器Cf1的结合使用得到了一种安排，其中，端口P1连接到C-L-C连接π型低通滤波器。换句话说，实施例中所采用的隔离器的匹配电容器C1的值是通过将形成上述π型低通滤波器LPF的滤波器电容器Cf2的值加到作为隔离器的匹配电路的匹配电容器Co的值而获得的。例如，在1.5GHz波段中，匹配电容器Co的值约为5pF，而滤波器电容器Cf1和Cf2分别约为2pF；在900Mhz波段中，匹配电容器Co的值约为10pF，滤波器电容器Cf1和Cf2约为3pF，而滤波器电感器Lf约为6nH。

通常，滤波器电容器Cf1和Cf2设定为相同的值，从而隔离器的输入/输出阻抗(通常为50Ω)不变。相应地，通过设定滤波器电容器Cf1和Cf2为不同的值能够改变隔离器的输入/输出阻抗。

通过改变形成在垫片4上的电感器电极41以及电容器电极42a和42b的电极图案的宽度、结构等等，将滤波器电感器Lf和滤波器电容器Cf1设定为所需的值。

图6是一曲线图，示出实施例的和传统的隔离器的频率一衰减特性。在这个曲线图中，实线示出本实施例中使用的隔离器的特性，而虚线示出传统的隔离器的特性。如图中所示，和传统类型相比，很清楚，本实施例的隔离器允许在高频段大大增加衰减。

如上所述，在本实施例的隔离器中，滤波器电感器Lf和滤波器电容器Cf1形成在垫片4上；并在相应于端口P1的信号输入/输出部分处形成π型低通滤波器，这种滤波器由滤波器电感器Lf、滤波器电容器Cf1以及匹配电容器C1构成。相应地，如图6中所示，在该隔离器中，通带的衰减可以比传统的隔离器增加许多。

形成低通滤波器LPF的滤波器电感器Lf以及滤波器电容器Cf1和Cf2合并在本实施例的隔离器中，并且不需使其外形尺寸比传统的隔离器大。因此，不需增加另一个滤波器(以往需要它来阻挡额外的辐射发射)，也不必单独形成电极图案等(用于安装基片上的滤波器)，即可大大地减小额外的辐射发射，从而本发明的隔离器可有助于通信设备的小型化和降低成本。

根据图9A、9B、9C和10中所示的垫片90的放大图，它是垫片4的另一个修改的实施例。

在垫片90的第一层的上侧，形成电感器电极91。电感器电极91延伸到其一端处的第一连接部分93a，并延伸到其另一端处的第二连接部分94a。

在垫片90的第二层的上侧，形成电容器电极92a和由通孔连接到第一连接部分93a的第三连接部分93b。电容器电极92a延伸到由另一个通孔连接到第二连接部分94a的第四连接部分94b。在第二层的下侧，形成在相对于电容器电极92a处的电容器电极92b连接到第五连接部分95。第六连接部分94c连接到第四连接部分94b。连接电极93c连接到第三连接部分93b。

因此，通过通孔连接到电感器电极91的连接电极93c连接到中心导体51的端口P1或匹配电容器C1的上表面电极；通过通孔连接到电容器电极92a的第六连接部分94c连接到输入/输出端子71；而形成在电容器电极92b上的第五连接部分95连接到金属导电片75。

垫片4、电感器电极41以及电容器电极42a和42b的图案形式不应该限于上述实施例中的那些；垫片4可以不是平板形状的；它可以具有凹入部分和凸出部分，用于更紧密而可靠地按压固定零件。另外，电极图案可以通过在由多层形成的垫片内形成滤波器电感器Lf和滤波器电容器Cf1而产生。

虽然低通滤波器只形成在本实施例的隔离器的信号输入/输出端口中的一个端口处形成，但滤波器也可以在隔离器的两个输入/输出端口处形成。

另外，虽然揭示的实施例是一个隔离器。但是如果将终端电阻器R连接到端口P3，也能提供环行器。在此环形器中，安排端口P3作为第三个输入/输出端子。

另外，器件的整个结构不应限于实施例的那种结构；只要提供具有如本发明的实施例中所揭示的新颖特点的非互易电路器件，其他的结构和特征也是可能的。

如上所述，根据本发明的非互易电路器件，滤波器电感器和滤波器电容器形成在垫片上；由此低通滤波器可以由安排在垫片上的滤波器电感器和滤波器电容器，以及匹配电容器形成。这种安排使得在通带外的衰减极大地增加。

换句话说，形成低通滤波器的滤波器电感器和滤波器电容器可以形成在非互易电路器件中，而不改变器件的外形尺寸；并且低通滤波器可以由滤波器电感器、滤波器电容器和匹配电容器形成。因此，由本发明提供的非互易电路器件不需使用额外的滤波器来阻挡额外辐射发射，因此有助于通信设备的小型化和成本的降低。

Claims (7)

1.一种非互易电路器件，其特征在于包括：

外壳；

所述外壳中的磁性元件；

所述外壳中的磁性组件，具有多个中心导体，在所述磁性元件上相互交叉，用于接收施加到那里的直流磁场；

多个匹配电容器，分别连接在相应中心导体和地之间；及

用于至少稳定地支承在所述外壳中的磁性组件和匹配电容器的垫片；

其中，垫片包括滤波器电感器和滤波器电容器；所述滤波器电感器连接在所述中心导体之一的端口和相应于所述端口的输入/输出端子之间；所述滤波器电容器连接在所述输入/输出端子和所述地之间；由此，低通滤波器由所述滤波器电感器、所述滤波器电容器和所述匹配电容器形成。

2.如权利要求1所述的非互易电路器件，其特征在于还包括：

设置在轭铁中的永久磁铁；

其中，所述外壳是树脂外壳，由所述永久磁铁产生直流磁场。

3.如权利要求1或2所述的非互易电路器件，其特征在于所述滤波器电感器和所述滤波器电容器由所述垫片的外表面上的电极图案形成。

4.如权利要求3所述的非互易电路器件，其特征在于所述电极图案形成在所述垫片两个相对的外部表面上。

5.如权利要求1或2所述的非互易电路器件，其特征在于所述滤波器电感器和所述滤波器电容器所连接的唯一部分是所述中心导体之一的所述端口。

6.如权利要求1或2所述的非互易电路器件，其特征在于所述中心导体设置在所述磁性元件外部，并与所述磁性元件的一个外表面相邻。

7.如权利要求1或2所述的非互易电路器件，其特征在于滤波器电容器通过电极图案形成在所述垫片的内部。

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