CN1200476C - 不可逆电路装置和使用这种不可逆电路装置的通信设备 - Google Patents

Abstract

一种不可逆电路装置，包括一磁性组件，它设有一个铁氧体部件和相互之间以不同方向联接到铁氧体部件上的中央电极(导体)，并且多个片状电容器和一个片状电阻器连接在每一中央导体的输入/输出端口和金属壳体之间。通过在金属壳体中在与输入/输出端口连接的片状元件的端子附近形成一个孔，防止了焊料球的产生，并且如果产生了焊料球的话，也能够防止中央导体的端子电极和金属壳体之间发生短路。本发明还揭示了一种使用这种不可逆电路装置的通信设备。

Description

不可逆电路装置和使用这种 不可逆电路装置的通信设备

技术领域

本发明涉及一种不可逆电路装置，诸如用于微波频段等高频频段的隔离器，并且涉及使用这种不可逆电路装置的通信设备。

背景技术

到目前为止，集中常数型(lumped-constant-type)循环器是以这种方式构成的：多个中央导体和一个磁体安装在一个壳体内，多个中央导体相互交叉，它们设置在一个铁氧体片附近，磁体用于对铁氧体片施加直流磁场。另外，通过将循环器中三个输入/输出端口中的一个固定端口连接到一个终接电阻器，就构成了一个隔离器。

图12是常规的隔离器的分解透视图。这里示出了磁性金属的盒状上磁轭2和设置在上磁轭2的内表面上的盘状永磁体3。此外，一个磁性组件5是这样构成的：一个盘形的铁氧体部件54放置在中央导体的连接部分中，连接部分与铁氧体部件54的底面形状相同，从上述连接部分伸出的三个中央导体被弯折和放置成以相互间大约120度的夹角包绕铁氧体部件54。位于每个中央导体的相应端部的输入/输出端口P1、P2和P3形成为向外突出。片状匹配电容器C1、C2和C3连接到输入/输出端口P1、P2和P3与树脂壳体7内部的接地电极之间。一个片状终接电阻器R连接在与输入/输出端口P3电连接的一个电极和接地电极之间。图中显示出了树脂壳体7。磁性金属的下磁轭8与上磁轭2组合在一起构成一个闭合磁路。

图13A是图12中所示的常规隔离器的主要部分的侧视图。片状电阻器R的一个端子电极被连接到接地端子73。输入/输出端口P3焊接到这个片状电阻器的另一个端子电极。此外，片状电容器C3连接到输入/输出端口P3和接地端子73之间

在用作终接电阻器的片状电阻器R的端子电极通过树脂壳体的底部7b与金属壳体8绝缘的这样一种结构中，当使用树脂进行注塑模制时，树脂壳体的底部7b需要做成0.2mm或更大的厚度，以确保模具内树脂的流动性，并且这种情况对薄断面产品是不利的。

因此，如图13B所示，还可以采用这样一种结构：片状电阻器R的端子电极，即连接到中央导体的输入/输出端口P3的部分，仅设置在金属壳体8的相对侧，而片状电阻器R的另一个端子电极直接焊接到金属壳体上。另外，如图13C所示，通过将片状电容器C3直接焊接到金属壳体8上，也可以获得薄断面的产品。

然而，在片状元件直接焊接到金属壳体8上的这种结构中，当涂覆于端子电极等的焊膏融化时，融化的焊料被限制在与中央导体的输入/输出端口连接的端子电极和金属壳体8之间，并且因此会偶然发生这样的情况：遗留下如图所示的球状焊料。如果产生这样一个球，恐怕上述端子电极和金属壳体8可能短路，并且片状电容器C3的高电压侧的电极和金属壳体可能短路。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够做成薄断面并且能够防止焊料球引起的短路的不可逆电路装置以及使用这种不可逆电路装置的通信设备。

本发明中，一种不可逆电路装置包括铁氧体部件，其上被施加直流磁场；多个中央导体，它们相互交叉包绕铁氧体部件；和片状元件，它们连接在每一中央导体的输入/输出端口和容纳铁氧体部件、中央导体和片状元件的金属壳体之间，其中，在金属壳体中靠近与输入/输出端口连接的片状元件的端子的位置处设有一个孔。由于这样一种结构，片状元件与输入/输出端口的连接部分通过该孔而成为开放的，焊料球留在其中的可能性变得很小了，因此，就防止了产生这样的缺陷：片状元件的端子电极或中央导体的输入输/出端口通过焊料球与金属壳体短路。

此外，在本发明中，将一绝缘材料填充或嵌入该孔中。按这种方式，防止了片状元件的端子部分在该孔部位的松动，并且使得片状元件的整个底部与填充到孔中的绝缘材料和金属壳体接触，从而稳定了片状元件。此外，金属壳体的内部被密封，提高了不可逆电路装置的可靠性。

此外，在本发明中，不可逆电路装置还包括在金属壳体中的树脂壳体，其中片状元件容纳在树脂壳体中，并且树脂壳体的一部分由绝缘材料构成。按这种方法，部件的总数目减少了，降低了成本。

此外，在本发明中，在金属壳体外表面中的开口比其内表面中的开口小。由于这样一种结构，与金属壳体隔离的并且位于片状元件端子电极附近的空间增大了。该开口面积在朝向金属壳体外侧的方向上减小，因此增强了环境抗性。

此外，在本发明中，片状元件呈平行六面体形状，并且不可逆电路装置还包括在片状元件的上下表面或相对侧表面形成的端子电极，其中一个端子电极电连接到金属壳体，而其中另一个端子电极仅形成在片状元件的与金属壳体相对的一侧。按照这样一种结构，高电压侧的端子电极和金属壳体之间的距离增加了，高电压侧的端子电极是片状元件的位于与连接到金属壳体的一侧相反的一侧上的端子电极。因此，更安全地避免了短路的可能性，并且进一步提高了可靠性。

另外，在本发明中，通过使用具有上述任一结构的不可逆电路装置构成了一种通信设备。

附图说明

图1是根据第一实施例的隔离器的分解透视图；

图2是图1中的隔离器的顶视图和侧视剖面图，其中上磁扼已去除；

图3是图1中的隔离器的等效电路图；

图4是图1中的隔离器的主要部分的局部剖面图；

图5A和图5B是根据第二实施例的隔离器的主要部分的局部剖面图；

图6A和图6B是根据第三实施例的隔离器的主要部分的局部剖面图；

图7是根据第四实施例的隔离器的主要部分的局部剖面图；

图8是根据第五实施例的隔离器的主要部分的局部剖面图；

图9是根据第六实施例的隔离器的主要部分的局部剖面图；

图10是根据第七实施例的隔离器的主要部分的局部剖面图；

图11是显示根据第八实施例的通信设备的结构的方框图；

图12是显示常规隔离器的结构的分解透视图；

图13A、13B和13C是三种常规隔离器的局部剖面图。

具体实施方式

下面参照图1-4说明根据第一实施例的隔离器的结构。

图1是一个隔离器的分解透视图，图2是隔离器的顶视图和侧视剖面图，其中去除了上磁扼2。在这里显示出一个磁性金属的盒状上磁扼2和一个盘状永磁体3，永磁体3设置在上磁扼2的内表面上。紧接着下面还显示出一个磁性组件5。一个铁氧体部件54放置在中央导体的连接部分，连接部分具有与铁氧体部件54的底表面大致相同的形状。通过以相互成大约120度的角度弯曲其间带有绝缘片(未示出)的导体，从上述连接部分延伸的三个中央导体51、52和53被设置成包绕铁氧体部件54。中央导体51、52和53顶端的输入/输出端口P1、P2和P3向外突出。图示树脂壳体7包含上面的磁性组件和下面的片状元件，并且一个部分暴露于树脂壳体7内部上表面的接地端子、一个从底面到侧面暴露的输入/输出端子72、一个接地端子73等通过插接模压(insert molding)方式安装在树脂壳体7中。片状匹配电容器C1、C2和C3连接于输入/输出端口P1、P2和P3与树脂壳体7内的接地电极之间。一个片状终接电阻器R还连接到与输入/输出端口P3电连接的一个电极与接地电极之间。还示出了一个磁性材料做成的下磁轭8，下磁轭8与上磁轭2结合构成一个闭合的磁路。按这种方式，永磁体3产生的磁场沿铁氧体部件的厚度方向施加到铁氧体部件54上。

图1显示出与树脂壳体7分离的金属壳体8。这个金属壳体8可以构成为与树脂壳体7不同的壳体，并且树脂壳体7也可以通过插接模压方式与金属壳体8整体模制。

图3是上述隔离器的等效电路图。图中H代表直流磁场，中央导体51、52、53表示为一个等效电感器L。由于这样一种电路结构，从作为正(前)向输入端子的输入/输出端子71输入的信号，以很小的插入损耗从作为正(前)向输出端子的输入/输出端子72输出，而进入到输入/输出端子72的信号被电阻器R消耗了，该信号几乎不从输入/输出端子71输出。

图4是沿着穿过上述隔离器的片状电阻器R和片状电容器C3的线获得的局部剖面图。在图4中，在金属壳体8的一部分中形成的一个孔H位于片状电阻器R的高电压端子电极处。另外，树脂壳体的底部与所示的一个部分73是整体模压的。片状电容器C3的位于接地侧的下电极焊接到接地端子73上。此外，一个中央导体的输入/输出端口P3分别焊接到片状电阻器R的高电压端子电极和电容器C3的高电压端子电极。另外，片状电阻器R的接地侧端子电极直接焊接到金属壳体8上。

上述每个元件的焊接都是用这样的方式进行的：每个要焊接的位置首先涂覆焊膏(膏状焊料)，片状电阻器R临时固定在金属壳体8的一个预定位置处，片状电容器C3临时固定在接地端子73的一个预定位置处，并且中央导体的输入/输出端口P3也临时固定在一个预定位置处，然后整个结构被加热来融化上述焊膏，从而被焊接固定。此时，由于片状电阻器R的高电压侧的端子电极所处的空间是通过孔H开放的，融化的焊料没有被限制在一个狭窄的空间中，并且防止了焊料球的形成。此外，片状电阻器R的高电压侧的端子电极和金属壳体8之间通过孔H电绝缘，因此，即使产生了焊料球并且焊料球粘到了片状电阻器R的高电压侧的端子电极上，片状电阻器R的高电压侧的端子电极或中央导体的输入/输出端口P3也不会通过焊料球与金属壳体8短路。

在图4和13中，当每个元件的厚度这样设定时：树脂壳体厚0.2mm，接地端子(电极)73厚0.1mm，片状电容器C3厚0.2mm，片状电阻器R厚0.35mm，那么，在图13A所示的常规结构中，从与树脂壳体接触的金属壳体的表面到片状电阻器R的上表面的距离是0.65mm。另一方面，在图4所示的例子中，片状电阻器R的上表面做成低于片状电容器C3的上表面，相应地从与树脂壳体接触的金属壳体的表面到片状电容器C3的上表面的距离变成0.5mm，因此减小了隔离器的高度。

下面在图5A和5B中示出了根据第二实施例的隔离器的主要部分的局部剖面图。如图5A所示，图4中所示的孔H填充(fill)有绝缘树脂9。此外，在图5B所示的例子中，绝缘树脂9嵌入(insert)上述孔9中。根据如图5A所示的结构，片状电阻器R的整个底表面与一个平坦表面接触，安装状态稳定，因此可靠性增加了。此外，在图5A和图5B所示的每个例子中，由于金属壳体中的孔不是保持开放状态，灰尘不会从孔进入隔离器内，因此可以实现高的环境抗性。

下面图6A和6B显示出根据第三实施例的隔离器的主要部分的局部剖面图。如图6A所示，金属壳体8和树脂壳体是通过插接模压结合成整体的，金属壳体8所设的孔被树脂壳体的底部7b的树脂填充。此外，在图6B所示的例子中，该孔构成为由树脂壳体的底部7b封闭同时没有完全填充该孔。但是，它们都增加了安装的片状电阻器R的稳定性，即使一个焊料球粘到了该电阻器的高电压侧的端子电极上，也可以防止焊料球和金属壳体8之间的电导通，并且可以防止片状电阻器R的高电压侧的端子电极与金属壳体8的短路。

此外，嵌入或填充到上述孔H中的材料不限于树脂，也可以使用其它电绝缘材料。

下面图7显示出根据第四实施例的隔离器的主要部分的局部剖面图。金属壳体8所设的孔H在其外表面的开口比在内表面的开口要小。由于这样一种结构，片状电阻器R的高电压侧的端子电极与金属壳体8可靠地绝缘，并且磁路的有效截面面积的减小被降至最低程度，结果防止了磁阻的增加，并且使磁路的特性变差影响减弱到最小程度。此外，由于开口面积在朝向金属壳体8所设的孔H的外部方向上是减小的，金属壳体8的电磁屏蔽效果不会变差，并且可以增强对于灰尘等的环境抗性。

此外，不仅仅是金属壳体8所设的孔H在其外表面的开口简单地做成比在内表面的开口小，而且两个开口的形状也可以彼此不同。例如，在金属壳体外表面的开口做成方形，而在内表面的开口做成矩形。

此外，金属壳体的外表面中开口的形状不同于内表面中开口的形状这种结构可以适用于图5A、5B、6A和6B所示的隔离器所设孔的情况。

下面图8显示出根据第五实施例的隔离器的主要部分的局部剖面图。一个片状匹配电容器C3直接焊接到金属壳体8的内表面。在这样一种结构中，通过设置一个孔H，此孔使片状电阻器R的高电压侧的端子电极与金属壳体8隔离开，抑止了焊料球的出现，并且即使产生了焊料球，也能够可靠地防止片状电阻器R的高电压侧的端子电极与金属壳体8短路。

另外，在片状匹配电容器C3直接焊接到金属壳体8的内表面这样一种结构中，可以采用如图5A、5B、6A和6B所示的孔中设置绝缘材料的结构。类似地，也可以采用如图7所示的金属壳体外表面中的开口形状与内表面中的开口形状不同的结构。

下面图9显示出根据第六实施例的隔离器的主要部分的局部剖面图。其中设有一个孔H，它使片状电阻器R的高电压侧的端子电极与金属壳体隔离开，并且该孔H扩大到中央导体的输入输出端口P3和片状电容器C3的连接部分附近。由于这种结构，抑止了在片状电容器C3的高电压侧的端子电极(上电极)与金属壳体8之间焊料球的产生，并且即使产生了焊料球，也可防止片状电阻器R的高电压侧的端子电极或输入/输出端口P3与金属壳体8之间由焊料球引起的短路。

此外，在孔H扩大到中央导体的输入/输出端口P3和片状电容器C3的连接部分附近这样一种结构中，孔可以设置如图5A、5B、6A和6B中所示的绝缘材料

下面图10显示出根据第七实施例的隔离器的主要部分的局部剖面图。金属壳体8有一个孔H，这个孔H在中央导体的输入/输出端口P3与片状电阻器R的高电压侧的端子电极和片状电容器C3的高电压侧的端子电极的整个连接部分上是开口的，并且孔H的外表面中的开口面积是减小的。由于这样一种结构，片状电阻器R的高电压侧的端子电极与金属壳体8可靠地隔离开，并且磁路的有效断面面积的减小被降至最低程度，结果防止了磁阻的增加，磁路的特性变差达到最小程度。此外，由于金属壳体8中设置的孔的开口面积在朝外的方向上是减小的，那么，不会使金属壳体8的电磁屏蔽效果变差，对于灰尘等的环境抗性也增强了。

在上面所示的每个实施例中，采用了这样的片状电阻器，即其端子电极形成为通过侧面从上表面向下表面延伸，但是，如图13B和13C所示，端子电极可以仅形成于上表面。根据这种结构，片状元件的与金属壳体连接侧相反的一侧的端子电极，即高电压侧的端子电极和金属壳体之间的距离增大了，相应地被焊料球短路的可能性被更可靠地避免了，可靠性能进一步提高。

在上面所示的每个实施例中，片状电阻器和单板(single-plate)片状电容器被作为片状元件的一个例子，但如果端子电极形成在片状元件的上表面和下表面上，可以按相同的方式使用任何片状元件。例如，当使用叠层类型的片状电感(片状线圈)和片状电容器时，它们可以按相同方式使用。

此外，在每个实施例中，三个输入/输出端口类型的隔离器被作为一个例子，但是相同构思可以应用于两个输入/输出端口类型的不可逆电路元件，其中两个中央导体耦连到磁性部件上。

此外，在图1到图3等所示的实施例中，使用的是盘形铁氧体部件，但也可以使用方形和其它多边形的铁氧体部件。

下面参照图11说明使用上述隔离器的通信设备的一个例子。图中示出了一个发射接收天线ANT、一个天线公用器DPX、带通滤波器BPFa和BPFb、放大器AMPa和AMPb、混频器MIXa和MIXb、一个振荡器OSC以及一个频率合成器SYN。混频器MIXa用一个调制信号调制频率合成器SYN输出的频率信号，带通滤波器BPFa仅使发射频带的的信号通过，功率放大器AMPa放大所通过的信号并且经隔离器ISO和天线公用器DPX将该信号从天线ANT发射出去。带通滤波器BPFb仅使来自天线公用器DPX的信号中的接收频带的信号通过，放大器AMPb放大该接收信号。混频器MIXb将频率合成器SYN输出的频率信号与接收信号混频，从而输出一个中频信号IF。在具有这种结构的通信设备中，使用图1-10所示的任一装置作为上述隔离器ISO。

Claims (6)

1.一种不可逆电路装置，包括：

铁氧体部件，其上被施加直流磁场；

多个中央导体，它们相互交叉包绕所述铁氧体部件；和

片状元件，它们连接在每一中央导体的输入/输出端口和容纳所述铁氧体部件、所述中央导体和所述片状元件的金属壳体之间，其中，在所述金属壳体中靠近与输入/输出端口连接的片状元件的端子的位置处设有一个孔。

2.如权利要求1所述的不可逆电路装置，其中，将一绝缘材料填充或嵌入该孔中。

3.如权利要求2所述的不可逆电路装置，其中，所述不可逆电路装置还包括在所述金属壳体中的树脂壳体，其中片状元件容纳在所述树脂壳体中，并且所述树脂壳体的一部分由所述绝缘材料构成。

4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的不可逆电路装置，其中，在该孔中，在金属壳体外表面中的开口比其内表面中的开口小。

5.如权利要求1-3中任一权利要求所述的不可逆电路装置，其中，片状元件呈平行六面体形状，并且所述不可逆电路装置还包括在片状元件的上下表面或相对侧表面形成的端子电极，其中一个所述端子电极电连接到金属壳体，而其中另一个所述端子电极仅形成在片状元件的与金属壳体相对的一侧。

6.一种通信设备，包括如权利要求1所述的不可逆电路装置。

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