CN1299156A - 不可逆电路设备和使用该设备的通信设备 - Google Patents

Abstract

一种小型的,便宜的不可逆电路设备在特定的频带中提供大的衰减,和装有该不可逆电路设备的通信设备。一种串联谐振电路连接在中心导体的第一端口和地之间,该串联谐振电路中电感器和电容器是彼此串联连接的,电容器连接在地和另一中心导体的第二和第三端口与地之间,而终端电阻器连接到第三端口。

Description

不可逆电路设备和使用该设备的通信设备

本发明涉及不可逆电路设备和通信设备。特别地本发明涉及一个不可逆电路设备，诸如隔离器和环行器，在诸如微波波段的高频带中使用，和涉及装有该不可逆电路设备的通信设备。

不可逆电路设备，诸如集总常数隔离器和集总常数环行器使用在通信设备中，诸如蜂窝电话机，利用该设备相对于信号传输方向呈现非常小的衰减和相对于反向呈现非常大衰减的特性。

如图8的等效电路所示的，典型的集总常数隔离器包括放置在一个磁体(铁氧体)上的三个中心导体L，使得彼此相交，在地和中心导体L的相应的端口P1，P2和P3之间连接的匹配电容器CO，和连接到端口P3的一个终端电阻器R，直流磁场Hex加到该磁体和中心导体。该磁体在图8中以虚线表示。

在典型的通信设备中，结合在该电路中的放大器不可避免产生一些失真，产生杂散辐射，诸如该基波的第二和第三谐波分量。提供规则和标准，要求该杂散辐射保持低于特定的等级。利用具有好的线性的放大器可以防止杂散辐射；但是，这样的放大器相当昂贵。通常的代替方法是提供一个滤波器或类似设备，以便衰减不希望的频率分量。但是，使用这样的滤波器增加了通信设备的费用和尺寸，而且引起损耗。

此外，在该通信设备中，隔离器和环行器用于该电路中的放大器的稳定的操作和保护。特别地，集总常数隔离器和集总常数环行器在正向方向展现带通滤波器特性，即使在正向方向在通带外的频带中衰减信号。但是，具有如在图8中所示的基本结构的常规的不可逆电路设备在不希望的频带内不能提供足够的衰减。

日本的未审查的专利申请公开号10-93308和10-79607都披露一个不可逆电路设备，它在杂散辐射的频带中，特别地在该基波的二次和三次谐波分量提供大的衰减。在其中公开的不可逆电路设备中，除了图8所示的结构之外，在输入端口或者输出端口提供一个电感器，和一个电容器是外部地连接的，从而构成一个低通滤波器。因此，衰减不希望的频带的分量以便减少杂散辐射，与外部地提供一个分开的滤波器的安排比较，整个通信设备可以构成更小型。

但是，在日本的未审查的专利申请公开号10-93308和10-79607中披露的不可逆电路设备中，要求一个电感器和一个或两个电容器构成一个低通滤波器，出现的问题是：增加部件的数量，而且电感和电容值的设置是敏感的，因此抑制尺寸和费用的减少。即，增加分离的电容器增加了部件的数量和费用。另一方面，安装板和匹配电容器的使用包括每一个元件的特征值的限制，造成设计困难。此外，并行该匹配电容器提供的、用于滤波目的的电容器导致尺寸增加。另外，要求相当大电感值的电感器构成该低通滤波器。

因此，本发明的一个目的是提供一种小型的，便宜的不可逆电路设备，它在特定的频带提供大的衰减，和装有该不可逆电路设备的一种通信设备。

为此目的，根据本发明的一种不可逆电路设备包括接收直流磁场的一个磁性的单元，所述磁性的单元具有放置的多个中心导体，使得彼此相交；和一个电感器与一个电容器构成的一个串联谐振电路，具有比不可逆电路设备的工作频率更高的谐振频率，连接在地和使用作为输入或者输出端口的多个中心导体之一的一个端口部分之间。更具体地说，一个电感器串联到一个常规的匹配电容器，以便在使用作为一个输入或者输出端口的中心导体之一的该端口部分形成一个串联谐振电路。是否该串联谐振电路连接到该输入端口或者该输出端口，或者连接到该输入和输出端口二者是根据期望的形状(尺寸)，衰减等等确定的。

在上面的结构中，包括电感器和电容器的串联谐振电路形成一个陷波电路在比该不可逆电路设备的工作频率更高的频率具有一个极点的，在比该工作频率更高的频带提供大的衰减，和衰减该基波(该工作中心频率)的二次和三次谐波分量的不希望的辐射。

因此，通过使得该串联谐振电路用作匹配电路和带阻滤波器，不需要外部地提供用于防止该不希望的辐射，分开的滤波器，该滤波器的部件，LC串联谐振电路等等。因此，部件的数量可以减少，并且该不可逆电路设备和和该通信设备可以以较小的尺寸和较少的费用实现。

此外，根据该结构，与在日本未审查的专利申请公告号10-93308中的低通滤波器比较，电容和电感的值可以减少，并且该不可逆电路设备可以进一步减小尺寸。

一般地，在该不可逆电路设备中二次谐波分量的衰减比三次谐波分量该衰减更小，因此，当该串联谐振电路的谐振频率是在二次谐波分量的频率附近时，更有效地抑制不希望的辐射。这个谐振频率最好是在该基波频率和三次谐波分量的频率之间。

该串联谐振电路可以通过集成地形成构成具有该中心导体的串联谐振电路的电感器形成，而不增加部件的数量，另外，费用可以减少。

本发明的通信设备包括具有上面描述的特性的不可逆电路设备。一个小型的，便宜的通信设备提供较好的特性。

图1是根据本发明的第一实施例的隔离器的分解透视图；

图2是根据具有被去除的顶部磁轭的第一实施例的隔离器的顶部平面图；

图3是根据第一实施例的隔离器的等效电路图；

图4是所示根据第一实施例的隔离器和常规的隔离器的衰减频率特性的曲线图；

图5是根据本发明的第二实施例的一个隔离器的等效电路图；

图6是表示根据第二实施例的隔离器和常规的隔离器的衰减频率特性的曲线图；

图7是根据本发明的第三实施例的通信设备的方框图。和

图8是常规的隔离器的等效电路图。

根据本发明的第一实施例的隔离器的结构将参照图1至3进行描述。图1是该隔离器的分解透视图，图2是具有去除顶部磁轭的隔离器的顶部平面图，和图3是它的等效电路图。

如图1和2所示的，该隔离器包括由磁性的金属组成的一个盒形的顶部磁轭2，放置在顶部磁轭2的内面的一个扁圆形永久磁铁3，类似地由磁性的金属组成的基本上U形的底部磁轭8，顶部磁轭2和底部磁轭8构成一个闭合磁路，放置在该底部磁轭8的底部表面8a上的树脂盒7，通过永久磁铁3加上直流磁场的一个磁性的组件，匹配电容器C1，C2和C3，以及一个终端电阻器R。

磁性的组件5包括一个扁圆形磁体55和三个中心导体51，52与53。三个中心导体51，52和53的公共接地部分邻接该磁体55的底部表面。此外，三个中心导体51至53是折叠的并且利用插入之间的纸页(未表示)放置在磁体55的顶部表面，以便形成彼此相对120度的角度。在中心导体51至53的正向的端侧边的端口部分P1，P2和P3是向外面伸出的。中心导体51至53通过在例如由铜组成的金属导体薄板上打孔形成的，和具有作为公共接地端的圆形的接地部分，并且提供使得彼此之间以指定的角度的间隔(120度)从这个接地部分向外面伸出。

在该隔离器中，中心导体51的正向的端部被机加工成窄的曲折形状，并且具有指定的电感值的电感器L1与中心导体51的端口部分P1集成地形成。

树脂盒7是由电绝缘材料形成的。底部壁7b与矩形框架形状的侧壁7a集成地形成，并且提供输入/输出端71和72与接地端73，以便部分地嵌入在该树脂盒中。组件通孔7c是在底部壁7b的基本上中心部分形成的，而磁性的组件5插入在通孔7c中。在这个磁性组件5的底部表面上的中心导体的接地部分51至53例如通过焊接连接到该底部磁轭8的底部表面8a。每一个输入/输出端71和72的一端以及接地端73暴露在底部壁7b的顶部表面，并且它的另一端暴露在底部壁7b的底部表面和侧壁的外表面。

放置在通孔7c圆周的边缘的是附近芯片型的匹配电容器C1，C2和C3，以及芯片型的终端电阻器R。中心导体51和52的端口部分P1和P2连接到输入/输出端71和72。匹配电容器C1至C3的底部电极和在终端电阻器R的一侧的电极分别连接到接地端73和73。电容器C1的顶部电极连接到在中心导体51的端口部分P1上形成的电感器L1的正向的端。电容器C2和C3的顶部电极连接到中心导体52和53的端口部分P2和P3，而终端电阻器R的另一端连接到端口部分P3。

因此，在该隔离器中，如在图3的等效电路图中所示的，其中电感器L1串联连接到电容器C1的串联谐振电路连接在中心导体51该端口P1和接地之间，电容器C2和C3连接在接地和相应的端口P2以及P3之间，而终端电阻器R连接到端口P3。在图3中，该磁体是由虚线表示的，直流磁场表示为Hex，中心导体51至53由一个等效的电感器L，和另外的符号对应于在图1和2中使用的元件。

电感器L1和电容器C1构成的串联谐振电路起陷波电路的功能，并且抑制基波的二次和三次谐波分量的不希望的辐射。确定电感器L1的电感和电容器C1的电容量以使该谐振频率比隔离器的工作频率更高。一般地，二次谐波分量的衰减小于三次谐波分量的衰减。因此，为了提供对二次谐波分量大的衰减，谐振频率设置在基波的频率和三次谐波分量的频率之间的范围中，考虑包括通带宽度的另一特性和绝缘特性。

在下面描述本实施例的优点。图4表示相对于在根据本实施例(图3中的结构)的隔离器中和在常规的隔离器(图8中的基本的结构)的传输方向的衰减特性，实线表示本实施例的特性，而虚线表示常规的隔离器的特性。整个尺寸规格是基本上7.0毫米宽，7.0毫米深和2.0毫米高，和基波频率(工作中心频率)设置为900MHz，并且例如电感器L1的电感设置为大约1.1nH，和电容器C1的电容量设置为大约6.7pF。因此，串联谐振电路的谐振频率大约为1.9GHz。电容器C2和C3的电容量以及常规的隔离器中的电容器CO的电容量设置为9.0pF。

如在图4中所示的，在该实施例中的串联谐振电路的谐振频率形成衰减极点，在比基波频率更高的频率范围中的衰减比常规的隔离器的衰减更高。更具体地说，常规的隔离器中二次谐波分量的衰减大约是19dB，和三次谐波分量的衰减大约是28dB，而在本实施例中二次谐波分量的衰减大约为30dB和三次谐波分量的衰减大约为39dB，对于两个分量获得大约11dB的改善。

图5表示根据第二实施例的不可逆电路设备的结构。在上面描述的第一实施例中，电感器和电容器构成的串联谐振电路连接到该隔离器的输入端口或者输出端口；另一方面，在图5所示的隔离器中，包括电感器L1和电容器C1的串联谐振电路连接在输入端口P1和地之间，和电感器L2与电容器C2构成的串联谐振电路连接在输出端口P2和地之间。两个串联谐振电路的谐振频率设置为比该隔离器的工作频率更高。

在下面描述本实施例的优点。图6表示在相对于本实施例的隔离器(图6中的结构)中和在常规的隔离器(图8中的基本的结构)中传输方向的衰减特性。电感器L1和L2的电感设置为大约1.1nH，电容器C1和C2的电容量设置为大约6.7pF，而其它值设置为与第一实施例中的相同。

如在图6中所示的，在比基波频率更高的频率范围中的衰减甚至大于第一实施例中的衰减。更具体地说，二次谐波分量的衰减大约是33dB，和三次谐波分量的衰减大约是50dB，与在常规的隔离器中的衰减比较分别获得了大约14dB和22dB的改善。通过连接串联谐振电路到输入和输出端口二者，在比工作频率更高的频带中的衰减进一步增加了。

在图6的设置中，相同电感和电容量的电感器和电容器在输入端口和输出端口使用。做为选择，可以使用不同的电感和电容值的电感器和电容器，以使串联谐振电路的谐振频率彼此不同。这种情况下，在比工作频率更高的频率范围中形成两个衰减极点，提供期望的各种的衰减特性。

在上面描述的实施例中，本发明可以用于环行器而不连接终端电阻器R到端口P3。

在上面描述的实施例中，构成串联谐振电路的电感器L1由与中心导体51至53相同的材料集成地形成；但是，不限制于此，可以使用另一类型的电感器元件，诸如片电感器和螺线管线圈，而电感器可以通过在电介质基片上或者在其内部制作一个电极型式形成。特别地，在隔片用于稳定地保持部件的结构中，如果在该衬垫上或者在该衬垫中形成该电感器，串联谐振电路可以不增加部件的数量形成。

不可逆电路设备的结构不局限于第一实施例的的结构，并且可能是在这样的：中心导体是在电介质或者磁体内部或者在电介质或者磁体上形成的。在这种情况下如果电感器是在叠层的基片上或者在叠层的基片中形成的，部件的数量不需要增加。

图7表示根据本发明的第三实施例的通信设备的结构。在这个通信设备中，天线ANT连接到具有发送滤波器TX和接收滤波器RX的双工器DPX的一个天线端子，隔离器ISO连接在发送滤波器TX和发送电路的输入端之间，并且接收电路连接到接收滤波器RX的输出端。来自发送电路的发送信号通过隔离器ISO和发送滤波器TX发送到天线ANT。由天线ANT接收的接收信号通过接收滤波器RX馈送给接收电路。

在上面描述的实施例的隔离器可使用作为隔离器ISO。小型的，提供较好的特性的便宜的通信设备是通过使用根据本发明的不可逆电路设备获得的。

Claims (4)

1．一种不可逆电路设备，包括：

一个磁性的单元，它接收直流磁场，所述磁性的单元具有放置彼此相交的多个中心导体；和

一个电感器与一个电容器构成的一个串联谐振电路，具有比所述不可逆电路设备的工作频率更高的谐振频率，连接在地和用作输入或者输出端口的所述多个中心导体之一的一个端口部分之间。

2．根据权利要求1的不可逆电路设备，其中所述串联谐振电路的所述谐振频率设置为低于该不可逆电路设备的工作频率的三次谐波分量的频率。

3．根据权利要求1和2的不可逆电路设备，其中构成所述串联谐振电路的所述电感器是以与所述多个中心导体的相同的材料集成地形成的。

4．一种通信设备，包括根据权利要求1，2和3之一的一个不可逆电路设备。

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