CN1296307A - 不可逆电路元件 - Google Patents

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藤野优
高木隆
关岛雄德
新村悟
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
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    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
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Abstract

一种不可逆电路元件,它具有一个磁性元件和一个将DC磁场施加到该磁性元件的磁体,其中所述的磁性元件具有约200A/m或以下的铁磁共振半宽。

Description

不可逆电路元件
本发明涉及不可逆电路元件，更确切地说，涉及用于微波段的不可逆电路元件，例如循环器和绝缘子。
通常用于移动通讯器具例如手提式移动电话中的集总常数绝缘子，是用来只让信号在传射方向上通过，而在相反方向上则不允许信号通过。随着对更小和更轻的移动通讯器具的需求日益增长，就要求集总常数绝缘子更小更轻。
然而，问题是当常规集总常数绝缘子内元件的尺寸减小时，绝缘子所要求低的插入损耗性能就会受到影响，而低的插入损耗功能对绝缘器却是很重要的。
由此，本发明的目的是提供可满足更小更轻元件需求的不可逆电路元件。
本发明的不可逆电路元件具有一个磁性元件和一个将DC磁场施加到该磁性元件上的磁体。此不可逆电路元件的特征在于其磁性元件具有约200A/m或更低的铁磁共振半宽。
在本发明的不可逆电路元件中，磁性元件优选的是由单晶材料制成，更优选是磁性石榴石单晶材料。
因为本发明的不可逆电路元件使用具有约200A/m或更低铁磁共振半宽的磁性元件，所以能够减小尺寸、减轻重量，而同时保持低的插入损耗性能。
为了说明本发明，附图中表示了一个目前较好的实施形式，然而，要明白，本发明不局限于图中所示的具体安装和工作方式。
图1示出了一个应用本发明的集总常数绝缘子的组装图。
下面，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。
实施例1
图1是根据本发明一个方面的集总常数绝缘子的组装图。集总常数绝缘子10包括一个上磁轭12和一个下磁轭14。在上磁轭12和下磁轭14之间，装有一个由树脂制成的外壳16。在外壳16中，装有三个电容器18、一个电阻器20、作为磁性材料的磁性石榴石22和一个永久磁体24。在磁性石榴石22的表面上，堆叠着三个彼此电绝缘的中央导体26，互成120°夹角。为了使阻抗匹配，将三个中央导线26中的两个连接到两个电容器18上，这两个中央导体26中的每一个各与两个电容器18中的一个连接，在这两个电容器的一端，一个是输入端，一个是输出端。这两个电容器的另一端则接地。剩下的那个中央导体26与电容器18中的一个和电阻器20连接，使其起绝缘子作用，其另一端接地。图1所示的集总常数绝缘子10构成的尺寸是1.6毫米×1.6毫米×0.6毫米。
实施例1采用从具有不同铁磁共振半宽的单晶材料(Y3Fe5O12)切割成的直径0.5毫米、厚度0.2毫米的薄片，作为图1所示的集总常数绝缘子10中的磁性石榴石22。该单晶是用浮区法生长的。表1显示了实施例1中1GHz的铁磁共振半宽与插入损耗之间的关系。
                     表       1
样品编号 铁磁共振半宽(A/m)     插入损耗(dB)
    1     60     0.9
    2     120     1.2
    3     160     1.5
    4     200     2.0
    5*     240     2.4
如表1所示，铁磁共振半宽为200A/m(约2.5Oe)或更低的样品1-4具有低于2.0dB的插入损耗，所以用作绝缘子是适宜的。然而，铁磁共振半宽高于200A/m的样品5，其插入损耗比2.0dB大，不适于用作绝缘子。
要注意到，标有星号的样品不属于本发明的范围。其他样品属于本发明的范围。
实施例2
实施例2采用从具有不同铁磁共振半宽的单晶材料(Y3Fe5O12)切割成的直径0.5毫米、厚度0.2毫米的薄片，作为图1所示的集总常数绝缘子10中的磁性石榴石22。该单晶是用熔剂法生长的。表2显示了实施例2中1GHz的铁磁共振半宽与插入损耗之间的关系。
             表     2
样品编号 铁磁共振半宽(A/m)     插入损耗(dB)
    6     80     1.1
    7     140     1.6
    8     180     1.9
    9*     260     2.6
如表2所示，即使使用熔剂法生长的磁性石榴石单晶，铁磁共振半宽为200A/m或更低的样品6-8也具有低于2.0dB的插入损耗，所以用作绝缘子是适宜的。然而，铁磁共振半宽高于200A/m的样品9，其接入损耗比2.0dB大，不适于用作绝缘子。
要注意到，标有星号的样品不属于本发明的范围。其他样品属于本发明的范围。
实施例3
实施例3采用从具有不同铁磁共振半宽的单晶材料(Y3Fe5O12)切割成的直径为0.5毫米、厚度0.1毫米的磁性石榴石单晶材料以及厚度为0.1毫米的非磁性石榴石单晶材料薄片，作为图1所示的集总常数绝缘子10中的磁性石榴石22。该单晶是用液相外延生长法生长的。表3显示了实施例3中1GHz的铁磁共振半宽与插入损耗之间的关系。
                       表      3
样品编号 铁磁共振半宽(A/m)     插入损耗(dB)
    10     30     0.7
    11     80     0.9
    12     200     2.0
    13*     260     2.5
如表3所示，即使使用液相外延生长法生长的磁性石榴石单晶，铁磁共振半宽为200A/m或更低的样品10-12也具有低于2.0dB的插入损耗，因此用作绝缘子是适宜的。然而，铁磁共振半宽高于200A/m的样品13具有高于2.0dB的插入损耗，不适于用作绝缘子。
要注意到，标有星号的样品不属于本发明的范围。其他样品属于本发明的范围。
从上述实施例可以明白，铁磁元件的铁磁共振半宽并不仅仅决定于成分比例。例如在铁磁材料为多晶的情形下，铁磁共振半宽会取决于铁磁元件的烧结密度。在铁磁元件是单晶的情形下，铁磁元件的结晶度和表面状态也会影响其铁磁共振半宽。因此，调节铁磁共振半宽使铁磁元件具有200A/m或以下的铁磁共振半宽是很重要的。只要铁磁共振半宽约为200A/m或以下，作为铁磁元件材料的Y3Fe5O12，其中部分Y可以用Bi或Y以外的稀土元素替代，部分Fe可以用Ga、Al、In或Sc替代。
可注意的是，关于用作目前市场上供应的集总常数绝缘子的磁性元件的磁性石榴石，由Mimatsu Data System出版的“高频器件的部件和设备设计”(1997年)一书第8页上记叙了其样品的铁磁共振半宽，其中，398A/m是最低值。
也可注意的是，日本未经审查的专利公告No.10-233308揭示了铁磁共振半宽小，适用于不可逆电路元件的一些多晶陶瓷磁性材料。根据该文献，最小的铁磁共振半宽是16Oe(1280A/m)，远比用于本发明的数值大得多。另外，该文献中的铁磁元件为圆盘形，直径25毫米，厚度1.5毫米。
可注意的是，虽然上述每个实施例都是就1GHz频率段集总常数绝缘子进行描述的，但是本发明可应用于其他的频率段和绝缘子以外的其他类型不可逆电路元件，例如循环器。另外，本发明不可逆电路元件总体结构并不局限于图1所示的结构。
虽然已经揭示了本发明的优选实施方式，但体现本发明所揭示原理的各种实施方式均可视为属于所附权利要求的范围。因此要明白，本发明的范围仅受权利要求书的限定。

Claims (8)

1．不可逆电路元件，其中包括磁性元件和将DC磁场施加到所述磁性元件的磁体，所述的磁性元件具有约200A/m或以下的铁磁共振半宽。
2．如权利要求1所述的不可逆电路元件，其中所述的磁性元件包括单晶材料。
3．如权利要求2所述的不可逆电路元件，其中所述的单晶包括Y3Fe5O12的单晶，它可含有Bi、Ga、Al、In、Sc和稀土元素中的至少一种。
4．如权利要求1所述的不可逆电路元件，其中所述的磁性元件包括磁性石榴石单晶材料。
5．如权利要求1所述的不可逆电路元件，其中所述的铁磁共振半宽约为180A/m或以下。
6．如权利要求1-5中任一项所述的不可逆电路元件，所述的不可逆电路元件是绝缘子。
7．如权利要求1-5中任一项所述的不可逆电路元件，所述的不可逆电路元件是集总常数绝缘子。
8．如权利要求1-5中任一项所述的不可逆电路元件，所述的不可逆电路元件是循环器。
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