CN1271975A

CN1271975A - 双频带不可逆电路装置

Info

Publication number: CN1271975A
Application number: CN 00117950
Authority: CN
Inventors: 龟井浩二; 古田淳; 小野典彦; 吉田荣吉; 高师健二
Original assignee: NEC Corp; Tokin Corp
Current assignee: NEC Corp; Tokin Corp
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2000-11-01
Also published as: NO20001663L; NO20001663D0; JP2000286611A; EP1041664A1

Abstract

一个双频带不可逆电路装置由工作在磁路的不同频率下的两个循环器组件构成,其中一个循环器组件采用工作在靠近低频侧的集中常数型组件;另一个循环器组件采用工作在常高频侧的分布常数型组件。

Description

双频带不可逆电路装置

本发明涉及双频带不可逆电路装置，其是在一个终端中，提供发射和接收两种不同频率无线服务的装置。此装置可在移动通信领域的两种频率工作。

在日本的未审查专利公开号(JP-A)平02-55406(55406/1990)中，曾揭示过的一项发明被认为是现有技术。此项发明的特点在于两个循环器被布置在一个磁性回路中。这种构造有利于磁场强度的控制，并可减少元件的数目。这种现有技术为循环器提供了一种简单的构造。

现在将进一步说明，此前在日本未审查专利公开号(JP-A)平02-55406中曾揭示过的发明。此项发明是关于一种循环器类型的混合电路。这种循环器类型的混合电路，在输入端或输出端设有两个循环器。每一个循环器由一个内部导体和一个铁氧体组成，并且均有一个接地导体和一块磁铁与循环器层叠在一起。前面提到的两个循环器固定成夹着一块铁等组成的磁体。正因为这种结构，使得与这种混合电路具有相匹配的输入端或输出端的阻抗得以实现。当相应于两个循环器的磁体被磁化时，它们能够在磁场的同一方向上同时被磁化。

在这种情况下，由于相应于循环器的磁体能够被同一磁场同时磁化，使得每一个磁场的强度能够很容易的被控制。随着构成这种循环器类型的混合电路的元件数目的减少，混合电路的结构得以简化。

然而，在以上所述的传统双循环器中，当两个不可逆电路装置被并联在一起时，由于阻抗的不匹配将使插入损耗大大减退。

另外，新近的通信系统向宽通频带趋势发展，以满足大电路容量，由于传统的不可逆电路装置仅有很窄的带宽，它不能适应于这些系统。

另外，为防止二次谐波或三次谐波而要求有大的衰减。而在传统的构造中，在寄生(spurious)频带中是很难保证有大的衰减的。还有，从产品的观点来看，这种不可逆电路装置需要有尽可能小的外形及简单的结构。因此，在本发明中，充分考虑了这些问题，本发明的目的是提供一种双频带不可逆电路装置，它将无插入损耗引起的劣化，即使两个不可逆电路装置并联在一起，它有一个宽频带，较小巧的外形，以及简易的结构。

一种由天线共用器，开关，低通滤波器(LPF)，带通滤波器(BPF)组成的能对应于双频带的天线共享装置是很众所周知的。然而，天线共用器、开关、低通滤波器(LPF)，频通滤波器(BPF)等的插入损耗，导致发射及接收信号损失较大。这反过来导致发射功率短缺及接受灵敏度的恶化。进一步来说，当开关切换时，能量被消耗了，电池的使用期也缩短了。在本发明中，充分考虑了这些问题，本发明的另一个目的就是要提供一种低插入损耗，无能量消耗的天线共享装置。

因此，本发明的目的是提供一种双频带宽不可逆电路装置，它不会遭受因插入损耗引起的劣化，即使双频带不可逆电路装置并接在一起，它具有宽的频带宽度，精巧的外形，优化的结构。

本发明的另一个目的是提供一种具有小的插入损耗，无能量损耗的天线共享装置。

按照本发明的双频带不可逆电路装置，其一种情况是具有第一不可逆电路组件及第二不可逆电路组件。这些组件各至少包含有一个铁氧体板，一个中央导体，一块磁铁，和一个接地导体。第一不可逆电路组件工作在第一频带中，第二不可逆电路组件工作在第二条频带中，其中第一频带不同于第二频带。第一不可逆电路组件具有靠近低频侧的集中常数型频带，而第二不可逆电路组件具有靠近高频侧的分布常数型频带。

第一和第二不可逆电路组件各具有初级切比雪夫电路(Chebyshev)，包含有串联到其输入/输出端的电感器和电容器。因此它们能在一个宽频系统中无差错的工作。

第一不可逆电路组件与第二不可逆电路组件，通过使它们的阻抗相匹配的阻抗匹配电路彼此并联在一起，这使得阻抗的控制简易可行。

天线连接到阻抗匹配电路中，以便第一及第二不可逆电路组件共接于天线上。也就是具有无能量消耗及低插入损耗的天线共享装置能用作为对应于两个频率的天线共享装置的不可逆电路装置来构成。

第一种频带的发射和接收装置被连接到第一不可逆电路组件的端子，而第二种频带的发射和接收装置被连接到第二不可逆电路组件的端子。

第一及第二不可逆电路组件用作循环器或隔离器，即当一个组件可以作为隔离器时，另一个组件则可以作为循环器。

图1A和1B是传统循环器类型混合电路的构成图。

图2是传统双频带天线共享装置的结构示意图。

图3是显示按照本发明最佳实施例的双频带不可逆电路装置的分解式透视图。

图4是800MHZ频带循环器的电路组成图。

图5是分布常数型不可逆电路组件的结构图。

图6表示800MHZ和1.9HZ频带循环器连接的一个最佳实施例。

图7是按照本发明的一个最佳实施例的双频带不可逆电路装置的结构剖视图。

图8是按照本发明的另一个最佳实施例的双频带不可逆电路装置的结构剖视图。

图9A是按照本发明的双循环器的800MHZ频带的频率特性示意图。

图9B是按照本发明的双循环器的1.9G频带的频率特性示意图。

图10是按照本发明的的双频带循环器应用于PDC/800MHZ发射和接收装置以及PHS/1.9GHZ的发射和接收装置的一个示例图。

下面将参考图1A及图1B，对循环器和混合电路的传统组合(在日本未审专利公开号JP-A平02-55406中公开的)进行详细描述。在这份官方出版的公告中公开的该发明技术涉及一种循环器型混合电路。如图1A和图1B所示，这种循环器型混合电路，具有2个循环器4、14，排列在混合电路的输入端或输出端。循环器4由内部导体5及铁氧体6组成。循环器14由内部导体15及铁氧体16组成。接地导体7及磁铁8被层叠在循环器4中。接地导体17及磁铁18则被层叠在循环器14中。循环器4和循环器14夹着由铁之类做成的磁体11。这种结构能对混合电路的输入/输出端阻抗进行匹配，当相应于两个循环器4、14的磁铁8和磁铁18被磁化时，它们能在磁场的同一方向同时被磁化。

在这种情况下，由于相应于两个循环器的磁铁能够被同一磁场同时磁化，使得每一个磁场的强度能够很容易地被控制。随着构成这种循环器类型混合电路的元件的数量减少，混合电路的结构得以简化。

然而，在以上所述的传统双循环器中，当两个不可逆电路装置被并联在一起时，由于阻抗的不匹配，插入损耗大大减退。

另外，新近的通信系统向宽通频带趋势发展，以满足大电路容量的需求，由于传统的不可逆电路装置仅有很窄的带宽，它不能适应于这些系统。

还有，为防止二次谐波或三次谐波的通过而要求有大的衰减。而在传统的构造中，在寄生频带中是很难保证有大的衰减的。还有，从产量的观点来看，这种不可逆电路装置需要有紧凑而小的外形及简单的结构。因此，在本发明中，充分考虑了这些问题，在本发明的目的是提供一种双频带不可逆电路装置，它不会受到因插入损耗的劣化，即使两个不可逆电路装置并联在一起并有一个宽频带，它有紧凑而小巧的外形，以及简易的结构。

还有，在图2中展示了对应于双频带的天线共享装置的结构。然而，由于天线共用器21，开关22、23，低通滤波器(LPF)24、26，带通滤波器(BPF)25、27插入到这种装置中，它们都导致发送/接受信号的损失，以至总的信号损失较大。这反过来导致发射信号的能量短缺及接受信号灵敏度的劣化。进一步来说，当开关转换时，能量被消耗了，因此电池的寿命也缩短了。

现在提供的本发明就是要解决以上所提到的问题。参照附图，现进一步描述本发明的一个最佳实施例。对应于PDC/800MHZ和PHS1.9GHZ两个频带的双频带循环器的结构示于图3中。PDC/800MHZ频带的循环器组件101由铁氧体盘片102和固定在其上的网状中央导体103组成。应用于PDC/800MHZ频带的循环器组件101采用810MHZ至830MHZ频带作为接收频带，而用940MHZ-960MHZ作为发射频带。因此，为了涵盖所有的发射和接收频带，PDC/800MHz频带的循环器组件101必须采用810MHZ到960MHZ的带宽。

循环器的通带宽，一般都在80MHZ左右，如图4中所示，一个线圈107和电容器108被串接至循环器101的输入/输出端104、105、106上，由于这是为了在宽频带内产生切比雪夫(Chebyshev)特性所必须的，因此使得PDC/800MHZ频带的循环器组件101能确保所需的150MHZ的带宽。线圈107和电容器108被安装在组装基板125中。

接下来，参考图5详细描述工作在1.9MHZ频带的循环器组件109的结构。一环形的绝缘平板111围绕铁氧体盘片110的外部周边。一个中央导体112被形成在铁氧体盘片110上，并且电极113也被形成在绝缘平板111上，以产生电容114。中央导体1 12和电容114组成等效的低通滤波器(LPF)。这会使频带衰减量增加通带衰减量的2至3倍，以防止谐振。此外，这种简单构造也可简化制造过程。

工作在800MHZ的循环器组件101与工作于1.9GMH的循环器组件109，配置成夹着两个表面均有导电膜的接地基板115。衬片124用于使循环器组件101、109的顶端整平。这两个循环器组件101、109则通过插针130连接至输入/输出端。

频率越高，循环器组件沿径向的尺寸则越小。当工作于800MHZ频带的循环器组件和工作于1.9GHZ频带的循环器组件用分布常数型组件构成时，工作于1.9GHZ频带的循环器组件沿径向的尺寸比工作于800MHZ频带的循环器组件沿径向上的尺寸要小。另一方面，集中常数型循环器组件可以制成沿径向的尺寸比分布常数型循环器组件要小。如果用于800MHZ频带的循环器组件采用集中常数型组件，并且用于1.9G频带的循环器组件采用分布常数型组件，则这两个循环器组件沿径向的尺寸几乎相同。也就是说，这是在一个循环器组件上叠加另一个循环器组件的适当结构。进一步说，由于分布常数型循环器组件在结构上薄，分布常数型循环器组件与两个集中常数型循环器组件的组合件相比，能制造得厚些。

工作于800MH频带的循环器组件101的端子106和工作于1.9GHZ的循环器组件109的端子116，(参见图6)通过一个阻抗匹配电路并联到一个共同端子121上。这个阻抗匹配电路包括线圈119和电容120，线圈119和电容120则安装于外罩基板125上。这就有可能通过自由地选择线圈119和电容120的常数(constant)，轻易地控制阻抗匹配。

永久性磁铁122被置于铁氧体盘片102之上。两者间有预定的间隙以产生所需的磁场。另一永久性磁铁122被置于铁氧体盘片109之下，两者间也有预定的间隙，以产生所需的磁场。永久性磁铁122和铁氧体盘片102及109被插入带有磁轭的金属外壳123中。

在这种连接中，在上述优选实施例中，两个循环器101，109被夹在两个永久性磁铁122中间，但如图8所示，两个循环器101，109可以夹着一块永久性磁铁129。

从共享端子121上输入的RF信号被输出到端子117、127上；从端子126、118输入的RF信号被输出到共享端子121。从共享端子121输入的RF信号通过到转磁场方向被输出到端子126、118之上。从端子117、127进入的RF信号也同样能输出到共享端子121上。

以下是一具体例子说明，800MHZ频带的循环器是由直径(φ)为4mm的铁氧体，760高斯的磁场密度(4πMs)及1mm宽(d)的中央导体组成的。组成低通滤波器(LPF)的电容(G1)是12pF，宽带线圈的电感(Ls)是10nH，宽带电容器的电容(Cs)是1.5pF。1.9GHZ的频带的循环器是由直径(φ)为3.5mm的铁氧体，550高斯的磁场密度(4πMs)和0.5mm宽的中央导体组成的。按照本发明的双循环器在800MHZ频带时的频率特性描述于图9A中，而1.9GHZ频带时的频率特性则描述于图9B中。

图10是一个示例图，其中上述的双频带循环器应用于与PDC/800MHZ和PHS/1.9GHZ对应的发射/接收装置。天线135被连接至双频带循环器的共享端子121上。而对应于PDC/800MZ的800MHZ发射装置131和800MHZ的接收装置134分别连接至端子126和127之上，对应于PHS/1.9GHZ的1.9G接收装置133和1.9GHZ发射装置132也分别连接至端子117和118上。

在这里，考虑到双频带循环器的微波信号的通过，它将使对应于两个频带的发射和接收装置131，132，133，134能够共享一一个天线。与由选择开关切换的传统的双频带天线共享装置相比，在该最佳实施例中描述的双频带天线共享装置具有低插入性损失以及低能量消耗。

如上所述，如果初级切比雪夫(Chebyshev)电路加入到按照本发明的双频带循环器后，它也能适用于宽频带系统。另外，按照本发明的双频带循环器通过采用分布常数型不可逆电路组件，能够防止较高次谐振。此外，由于按照本发明的双频带循环器具有简单的结构，使减少成本提高生产效率成为可能。根据本发明，进一步说，两个不可逆性电路通过阻抗匹配电路而并接在一起，阻抗匹配电路包含有线圈元件和电容元件等，因此阻抗匹配的控制更简易可行。

按照本发明，进一步说，如果不可逆电路装置被用作对应于两种频率的天线共享装置，则它们能构成无能量消耗和低插入损耗的天线共享装置。

Claims

1、一种双频带不可逆电路装置，在一个外壳中具有第一及第二不可逆电路组件，每一不可逆电路组件都至少包含有铁氧体板，中央导体，磁铁，接地导体，其中：

每一不可逆电路组件工作在磁路的不同频带中，

第一不可逆电路组件采用集中常数型构成，具有第一个频带，第一不可逆电路组件靠近低频侧工作；

第二组不可逆电路组件采用分布常数型构成，并具有第二个频带，第二不可逆电路组件靠近高频侧工作。

2、按照权利要求1的双频带不可逆电路装置，其特征在于初级切比雪夫电路连接到第一和第二不可逆电路组件中至少一个的输入或输出端子，这种初级切比雪夫电路包含有电感器及电容器。

3、按照权利要求1的双频带不可逆组件，其特征在于，第一与第二不可逆电路组件通过用于阻抗匹配的阻抗匹配电路而彼此并联在一起。

4、按照权利要求3的双频带不可逆装置，其特征在于，天线被接到阻抗匹配电路上，以便天线能共接到第一与第二不可逆电路组件，

对应于第一个频带的发射装置和接收装置被连接到第一不可逆电路组件的端子上，而对应于第二个频带的发射装置和接收装置被连接到第二不可逆电路组件的端子上。

5、按照权利要求1的双频带不可逆电路装置，其特征在于第一及第二不可逆电路组件为循环器。

6、按照权利要求2的双频带不可逆电路装置，其特征在于第一及第二不可逆电路组件为循环器。

7、按照权利要求3的双频带不可逆电路装置，其特征在于第一及第二不可逆电路组件为循环器。

8、按照权利要求1的双频带不可逆电路装置，其特征在于第一及第二不可逆电路组件为隔离器。

9、按照权利要求2的双频带不可逆电路装置，其特征在于第一及第二不可逆电路组件为隔离器。

10、按照权利要求3的双频带不可逆电路装置，其特征在于第一及第二不可逆电路组件为隔离器。

11、按照权利要求1的双频带不可逆电路装置，其特征在于第一或第二不可逆电路组件为隔离器，其中的另一不可逆电路组件为循环器。

12、按照权利要求2的双频带不可逆电路装置，其特征在于第一或第二不可逆电路组件为隔离器，其中的另一不可逆电路组件为循环器。

13、按照权利要求3的双频带不可逆电路装置，其特征在于第一或第二不可逆电路组件为隔离器，其中的另一不可逆电路组件为循环器。