JP6231555B2 - 挿入損性能が向上した接合型フェライトデバイスに関する装置および方法 - Google Patents

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Description

関連出願への相互参照
この出願は、２０１２年５月１８日に出願された、「挿入損性能が向上した接合型フェライトデバイスに関する装置および方法」と題された米国仮出願番号第６１／６４８，８８０号の優先権を主張し、その全体が本明細書中に引用により明示的に援用される。
背景
分野
本開示は概して、無線周波数（ＲＦ）適用例における挿入損性能が向上した接合型フェライトデバイスに関する装置および方法に関する。
関連技術の説明
無線周波数（ＲＦ）適用例では、たとえば、アンテナと送信機と受信機との間で選択的にＲＦ信号を経路設定するのに、サーキュレータなどの接合型フェライトデバイスを利用することができる。ＲＦ信号が送信機とアンテナとの間で経路設定されている場合、好ましくは受信機を分離する必要がある。そのため、サーキュレータはアイソレータと称されることもあり、そのような分離性能がサーキュレータの性能を表わすことができる。
要約
いくつかの実現例では、本開示は、第１の側および第２の側を有する接地平面を含むサーキュレータに関する。サーキュレータは、接地平面の第１の側上に配設される磁石をさらに含む。サーキュレータは、接地平面の第２の側上に配設されるフェライト系ディスクをさらに含む。フェライト系ディスクは接地表面上に金属被覆層を含み、これにより金属被覆層は接地平面の第２の側と電気的に接する。
いくつかの実施形態では、フェライト系ディスクは円形形状を有することができる。フェライト系ディスクは、誘電体リングで囲まれる円形形状のフェライトディスクを含むことができる。フェライトディスクおよび誘電体リングは、実質的に糊を用いずに互いに固着され得る。フェライトディスクおよび誘電体リングは、予備焼結されたフェライトロッドとフェライトロッドの周りに嵌合される未焼結誘電体円筒とを含むアセンブリを同時焼成することによって形成され得る。
いくつかの実施形態では、金属被覆層は、選択された周波数範囲について表皮厚さの少なくとも０．５倍の厚みを有することができる。いくつかの実施形態では、厚みは表皮厚さの少なくとも１．０倍であることができる。いくつかの実施形態では、厚みは表皮厚さの少なくとも２．０倍であることができる。
いくつかの実施形態では、接地表面は、接地表面上の特徴サイズの平均値が約１．０ミクロン以下となるような仕上げを有することができる。いくつかの実施形態では、接地表面上の特徴サイズの平均値は約０．５ミクロン以下であることができる。いくつかの実施形態では、接地表面上の特徴サイズの平均値は約０．２ミクロン以下であることができる。
いくつかの実施形態では、金属被覆層は銀層を含むことができる。いくつかの実施形態では、サーキュレータは、フェライト系ディスクの接地側とは反対側に配設される中心導体をさらに含むことができる。サーキュレータは、フェライト系ディスク、磁石、および接地平面と実質的に同様に構成され、かつ中心導体に対してフェライト系ディスク、磁石、および接地平面の鏡像として配置される、第２のフェライト系ディスク、第２の磁石、および第２の接地平面をさらに含むことができる。
多数の実現例に従うと、本開示はサーキュレータを作製するための方法に関する。方法は、第１の側および第２の側を有する接地平面を設けることを含む。方法はさらに、接地平面の第１の側上に磁石を位置決めすることを含む。方法はさらに、接地平面の第２の側上にフェライト系ディスクを位置決めすることを含む。フェライト系ディスクは接地表面上に金属被覆層を含み、これにより金属被覆層は接地平面の第２の側と電気的に接する。
いくつかの実現例に従うと、本開示は、無線周波数（ＲＦ）サーキュレータのためのフェライトディスクアセンブリに関する。ディスクアセンブリは、フェライト中央部分を含むフェライト系ディスクを含む。ディスクアセンブリはさらに、ディスクの第１の表面と外側接触面との間の電気的コンタクトを向上させるようにディスクの第１の表面上に形成される金属被覆層を含む。
いくつかの実施形態では、ディスクの第１の表面は接地表面を含むことができ、これにより、金属被覆層は、ディスクの接地表面と外側接地表面との間の電気的コンタクトを向上させる。いくつかの実施形態では、フェライト系ディスクは、フェライト中央部分の周囲の周りに配設される誘電体部分をさらに含むことができる。フェライト中央部分は円形形状を有することができ、誘電体部分は円形リング形状を有することができる。
多数の実現例では、本開示は、無線周波数（ＲＦ）サーキュレータのためのフェライトディスクアセンブリを作製するための方法に関する。方法は、フェライト中央部分を含むフェライト系ディスクを形成することを含む。方法はさらに、ディスクの第１の表面と外側接触面との間の電気的コンタクトを向上させるようにディスクの第１の表面上に金属被覆層を形成することを含む。
いくつかの実現例では、方法はさらに、金属被覆層の形成の前に、ディスクの第１の表面上に所望の仕上げ表面を形成することを含むことができる。金属被覆層を形成することは、インク堆積法を用いて金属の膜を堆積することを含むことができる。方法はさらに、堆積された金属の膜を硬化させることを含むことができる。
いくつかの教示に従うと、本開示は、無線周波数（ＲＦ）サーキュレータの挿入損性能を向上させるための方法に関する。方法は、フェライト中央部分を含むフェライト系ディスクを形成することを含む。方法はさらに、ディスク上に接地表面のための所望の仕上げを形成することを含む。仕上げは、接地表面と１つ以上の金属構造との間の電気的接続を向上させるように選択される。所望の仕上げは、フェライト系ディスクを生じる切断の結果得られる平均サイズよりも小さな接地表面上の平均特徴サイズを含む。
いくつかの実現例では、１つ以上の金属構造は、接地表面上に形成される金属被覆層を含むことができる。
いくつかの実現例に従うと、本開示は、パッケージ化サーキュレータモジュールに関する。モジュールは、１つ以上の構成要素をその上に受けるように構成される実装プラットフォームを含む。モジュールはさらに、実装プラットフォーム上に実装されるサーキュレータデバイスを含む。サーキュレータデバイスは、第１の側および第２の側を有する接地平面と、接地平面の第１の側上に配設される磁石とを含む。サーキュレータデバイスはさらに、接地平面の第２の側上に配設されるフェライト系ディスクを含む。フェライト系ディスクは接地表面上に金属被覆層を有し、これにより金属被覆層は接地平面の第２の側と電気的に接する。モジュールはさらに、実装プラットフォーム上に実装され、サーキュレータデバイスを実質的に囲繞し保護するように寸法決めされる筐体を含む。
多数の実現例では、本開示は無線周波数（ＲＦ）回路板に関する。回路板は、複数の構成要素を受けるように構成される回路基板を含む。回路板はさらに、回路基板上に配設され、ＲＦ信号を処理するように構成される複数の回路を含む。回路板はさらに、回路基板上に配設されかつ回路のうち少なくともいくつかと相互接続されるサーキュレータデバイスを備える。サーキュレータデバイスは、第１の側および第２の側を有する接地平面と、接地平面の第１の側上に配設される磁石とを含む。サーキュレータデバイスはさらに、接地平面の第２の側上に配設されるフェライト系ディスクを含む。フェライト系ディスクは接地表面上に金属被覆層を有し、これにより金属被覆層は接地平面の第２の側と電気的に接する。回路板はさらに、ＲＦ回路板へのおよびＲＦ回路板からのＲＦ信号の通過を容易にするように構成される複数の接続特徴を含む。
いくつかの実現例では、本開示は無線周波数（ＲＦ）システムに関する。システムは、ＲＦ信号の送受信を容易にするように構成されるアンテナアセンブリを含む。システムはさらに、アンテナアセンブリと通信し、アンテナアセンブリによる送信のための送信信号を生成し、かつアンテナアセンブリからの受信信号を処理するように構成されるトランシーバを含む。システムはさらに、送信信号および受信信号の経路設定を容易にするように構成されるフロントエンドモジュールを含む。フロントエンドモジュールは１つ以上のサーキュレータを含み、各々のサーキュレータは、第１の側および第２の側を有する接地平面と、接地平面の第１の側上に配設される磁石とを含む。サーキュレータはさらに、接地平面の第２の側上に配設されるフェライト系ディスクを含む。フェライト系ディスクは接地表面上に金属被覆層を有し、これにより金属被覆層は接地平面の第２の側と電気的に接する。
いくつかの実施形態では、システムは基地局を含むことができる。基地局はセルラー基地局を含むことができる。
開示を要約する目的のため、発明のある局面、利点、および新規の特徴を本明細書中に記載した。発明の任意の特定の実施形態に従ってすべてのそのような利点を必ずしも達成し得るわけではないことを理解すべきである。このように、本明細書中に教示または示唆され得るような他の利点を必ずしも達成することなく、本明細書中に教示されるような１つの利点または利点の群を達成または最適化する態様で発明を具現化または実施してもよい。
３ポートサーキュレータなどのサーキュレータの例を概略的に示す図である。 ４ポートサーキュレータなどのサーキュレータの例を概略的に示す図である。 サーキュレータの非選択ポートを分離しながら、選択されたポート同士の間で電磁エネルギを経路設定するようにどのように磁界を印加できるかの例を示す図である。 サーキュレータの非選択ポートを分離しながら、選択されたポート同士の間で電磁エネルギを経路設定するようにどのように磁界を印加できるかの例を示す図である。 １対のフェライトディスクが１対の円筒磁石の間に配設されるサーキュレータデバイスの例示的な構成を示す図である。 図３の例示的なサーキュレータデバイスの部分の組立てられていない様子を示す図である。 いくつかの実現例で、フェライトディスクまたはフェライト／誘電体ディスクアセンブリが、接地されるディスクの側上に形成される金属被覆層を含むことができることを示す図である。 金属被覆されて図５の金属被覆ディスクを形成することができるフェライトディスクおよび誘電体リングを有するディスクアセンブリの例を示す図である。 金属被覆されて図５の金属被覆ディスクを形成することができるフェライトディスクおよび誘電体リングを有するディスクアセンブリの別の例を示す図である。 フェライト系ディスクの接地側表面上に形成される金属被覆層を含む金属被覆ディスクを示す図である。 フェライト系ディスクが接地平面の表面に直接に実装される例示的な構成を示す図である。 フェライト系ディスクと接地平面の表面との間に導電性金属箔が位置決めされる例示的な構成を示す図である。 金属被覆面が接地平面の表面を係合するように金属被覆面を有するフェライト系ディスクが接地平面に実装される例示的な構成を示す図である。 図９−図１１のさまざまな構成についての挿入損性能プロットの比較を示す図である。 フェライト系デバイスの表面仕上げが挿入損性能にどのように影響し得るかの例を示す図である。 本明細書中に記載の１つ以上の特徴を有する金属被覆フェライト系アセンブリを作製するように実現可能な工程を示す図である。 図１４の金属層形成ステップのより具体的な例として実現可能な工程を示す図である。 本明細書中に記載の１つ以上の特徴を有するフェライト／誘電体ディスクを含むサーキュレータなどのデバイスを製造するように実現可能な工程を示す図である。 パッケージ化プラットフォーム上に実装されかつ筐体構造で囲繞されるサーキュレータデバイスを有する例示的なパッケージ化デバイスを示す図である。 いくつかの実施形態で、図１７の例などのパッケージ化モジュールが回路板またはモジュール中で実現され得ることを示す図である。 いくつかの実施形態で、図１８の例示的な回路板をＲＦ装置のフロントエンドモジュール中で実現可能なことを示す図である。 本明細書中に記載のような１つ以上のサーキュレータ／アイソレータを有する回路およびデバイスに結合可能な１つ以上のアンテナを有する例示的なワイヤレス基地局を描く図である。 複合ディスクアセンブリを作製するように実現可能な工程を示す図である。 同時焼成技術を利用する、複合ディスクアセンブリを作製するように実現可能な工程を示す図である。 誘電体セラミック材料から形成可能な例示的な円筒を示す図である。 同時焼成のために図２３の円筒内に嵌合するように寸法決め可能な例示的なフェライトロッドを示す図である。 予備焼成されたフェライトロッドを未焼成円筒の中に挿入して、同時焼成のためのロッド−円筒アセンブリを形成する段階を示す図である。 同時焼成工程によってともに固着されるフェライトロッドと誘電体円筒とを示す図である。 同時焼成されたロッド−円筒アセンブリを複数の複合磁性−誘電体ディスクアセンブリにスライスできることを示す図である。 図２３の誘電体円筒のために利用可能な例示的な誘電体セラミック組成の例示的な組成範囲を有する表を示す図である。 本明細書中に記載の例示的な誘電体セラミック組成の例示的な電気的性質および例示的な焼結温度を有する表を示す図である。 本明細書中に記載のような１つ以上の特徴を有する誘電体セラミック組成を形成するために実現可能な工程を示す図である。
いくつかの実施形態の詳細な説明
本明細書中に与えられる見出しは、あるとしても便宜上のものにすぎず、請求される発明の範囲または意味に必ずしも影響を及ぼすとは限らない。
いくつかの実現例では、サーキュレータなどの接合型フェライトデバイスは、たとえば、アンテナと送信機と受信機との間でＲＦ信号を選択的に経路設定するのに無線周波数（ＲＦ）適用例で利用される受動デバイスである。信号が送信機とアンテナとの間で経路設定されている場合、好ましくは受信機を分離するべきである。そのため、サーキュレータはアイソレータと称されることもあり、そのような分離性能がサーキュレータの性能を表わすことができる。
いくつかの実施形態では、サーキュレータは、３つ以上のポート（たとえば、アンテナ、送信機、および受信機用のポート）を有する受動デバイスであり得る。図１Ａおよび図１Ｂは、３ポートサーキュレータ１００および４ポートサーキュレータ１０４の例を概略的に示す。例示的な３ポートサーキュレータ１００では、信号はポート１からポート２へ経路設定されて（矢印１０２）示され、ポート３はそのような信号から実質的に分離され得る。例示的な４ポートサーキュレータ１０４では、信号はポート１からポート２へ経路設定されて（矢印１０６）示され、別の信号はポート３からポート４へ経路設定されて（矢印１０８）示される。図１Ｂの例の信号経路の２つの接合部は互いから実質的に分離され得る。３および４ポートサーキュレータならびに他の数のポートを有するサーキュレータの他の構成も実現可能である。
いくつかの実現例では、サーキュレータはフェライト材料系であることができる。フェライトは、オーミック抵抗が非常に高い磁性材料である。そのため、フェライトは、変化する磁界を受けると渦電流をほとんどまたは全く有することがなく、したがってＲＦ適用例に好適である。
フェライトは、各々の磁区（domain）が正味非ゼロ磁化を有するワイス磁区（Weiss domains）を含むことができる。フェライト物体に影響する外部磁界がない場合、ワイス磁区は実質的にランダムに配向されるので、フェライト全体の正味磁化はほぼゼロである。
十分な強さの外部磁界がフェライト物体に印加されると、外部磁界の方向に沿ってワイス磁区が整列する傾向がある。そのような正味磁化は、電磁波がフェライト物体内でどのように伝播するかに影響を及ぼす可能性がある。
たとえば、図２Ａおよび図２Ｂに描かれるように、円形ディスク形状のフェライト物体１１０がディスクの（紙面に垂直な）磁区に沿って向けられる実質的に静的な外部磁界を受けると想定する。そのような外部界（図示せず）が存在しなければ、ポート１に入力され、ディスクの軸に垂直に伝播するＲＦ信号は伝播速度が実質的に同じ２つの回転波に分かれる。一方の波はディスクの周りを時計回りに回転し、他方の波はディスクの周りを反時計回りに回転して、定常波パターンを生じる。ポート２および３がポート１に対して方位角的に等間隔（互いから約１２０°）を空けて位置決めされると、定常波パターンはポート２および３の各々から出ていく入来波の約半分となる。
そのような外部磁界の存在下では、２つの回転波の伝播速度はもはや同じではなくなる。伝播速度の差のために、結果的に生じる定常波パターンは、入来波のエネルギの実質的にすべてが２つのポートのうちの一方に伝えられる一方で、他方のポートが実質的に分離される状況を生じさせる可能性がある。
たとえば、図２Ａは、軸方向の静的磁界（図示せず）が（ポート１に沿った）入来波の伝播方向に対して回転された定常波パターンを生じる構成を示す。そのような定常波パターンに対応する電気力線（electric field lines）の例が（ディスクの平面に沿った）１１２および（ディスクの軸に沿った）１１４、１１６として描かれる。例示的な回転された定常波パターンは、ポート３での電界の強さが実質的にヌルであり、これによりポート３の実質的な分離を生じる。一方で、ポート２はポート１での入力と同様の（反転された）波のパターンを有するものとして描かれ、したがって、ポート１からポート２へエネルギを伝送する。
図２Ｂは、軸方向の静的磁界（図示せず）が回転された定常波パターンを生じ、これにより、ポート１を通って入力される波が出力としてポート３に伝えられ、ポート２が実質的に分離される別の例を示す。いくつかの実現例では、フェライト磁区（ferrite domain）の歳差運動における共鳴という結果をもたらす界の値よりも高いおよび低い磁界を与えることによって、２つの回転された定常波パターンを達成することができる。
図３は、１対のフェライトディスク２０２、２１２が１対の円筒磁石２０６、２１６の間に配設されるサーキュレータデバイス２００の例示的な構成を示す。図４は、例示的なサーキュレータデバイス２００の部分の組立てられていない様子を示す。
示される例では、第１のフェライトディスク２０２は、第１の接地平面２０４の下側に実装されて示される。第１の接地平面２０４の上側は、第１の磁石２０６を受けかつ保持するように寸法決めされた凹部を規定して示される。同様に、第２のフェライトディスク２１２は、第２の接地平面２１４の上側に実装されて示され、第２の接地表面２１４の下側は、第２の磁石２１６を受けかつ保持するように寸法決めされる凹部を規定して示される。
以上の態様で配置される磁石２０６、２１６は、フェライトディスク２０２、２１２を通るほぼ軸方向の力線を生じることができる。フェライトディスク２０２、２１２を通る磁界束は２２０、２１８、２０８、および２１０が設ける帰還経路を通るその回路を完成させて、フェライトディスク２０２、２１２に印加される界を強めることができる。いくつかの実施形態では、帰還経路部分２２０および２１０は、磁石２１６、２０６よりも直径が大きなディスクであり得、帰還経路部分２１８および２０８は、帰還経路ディスク２２０、２１０の直径にほぼ一致する内径を有する中空の円筒であり得る。帰還経路の以上の部分を単一部品として形成することができる、または当該部分は複数部品のアセンブリであることができる。
例示的なサーキュレータデバイス２００は、２つのフェライトディスク２０２、２１２の間に配設される（本明細書中では中心導体とも称される）内部束導体２２２をさらに含むことができる。そのような内部導体は、共振器およびポート（図示せず）に対する整合回路として機能するように構成可能である。
いくつかの実現例では、例示的なサーキュレータデバイス２００は、フェライトディスク２０２、２１２の端縁部分と帰還経路部分２０８、２１８との間に配設される高比誘電（Ｅｒ）材料をさらに含むことができる。そのような高Ｅｒ誘電体を、対応のフェライトディスクと外側帰還経路部分との間に嵌合するように寸法決めされるリングとして形成可能である。
いくつかの実現例では、そのような誘電体リングは、誘電体がフェライトの一部を置き換える複合フェライト／誘電体ＴＭ共振器の一部であることができる。複合体の直径を所望の周波数のフェライト単独共振器とほぼ同じに保つために、高誘電率材料を用いることができる。いくつかの実現例では、そのような誘電体材料は、約１６〜３０の間の誘電率値を有することができるが、必ずしもその範囲に限定されるものではない。いくつかの実現例では、そのような誘電体は、フェライトと帰還経路磁界との間の非磁気ギャップを設け、これにより、フェライトが帰還経路へとさらに外に延在する構成に対して、相互変調歪み（ＩＭＤ）低減性能を向上させることができる。
図５は、いくつかの実現例で、フェライトディスクまたはフェライト／誘電体ディスクアセンブリ２５０が、接地されるディスク２５０の側上に形成される金属被覆層２６０を含むことができることを示す。本明細書中に記載のように、ディスク２５０の接地側上のそのような金属被覆層は、剥き出しのディスク構成または高導電性金属箔がフェライト系ディスクと接地平面との間に配設される構成と比較して、挿入損性能の大幅な向上をもたらすことができる。そのような金属被覆層２６０に関する付加的な詳細を本明細書中により詳細に記載する。いくつかの実施形態では、金属被覆層２６０を有するディスク２５０を、図３および図４を参照して記載するフェライト系ディスク２０２、２１２として利用することができる。
説明の目的のため、ディスクは、フェライト単独ディスク、またはフェライトディスク−誘電体リングアセンブリを含むことができる。図５に示される例では、金属被覆層２６０を有するディスク２５０は、フェライトディスク２５２と誘電体リング２５４とを含む。ディスクがフェライト単独ディスクである構成でも本開示の１つ以上の特徴を実現可能であることが理解される。本開示の１つ以上の特徴を他の形状のディスクまたはプレートにも適用可能であることも理解される。たとえば、三角形状のディスクは、金属被覆された辺を含んで、そのような金属被覆に関連の利点を与えることができる。
いくつかの実現例では、フェライト系ディスクの以上の金属被覆は、サーキュレータの挿入損性能を向上させることができる。フェライトデバイスの挿入損は、導電性と導体経路長さとの観点の両方で、接地平面からの寄与分を含むことができる。さらに、フェライト系ディスクと接地平面との間に導電性金属箔を用いる構成では、空隙が存在する可能性がある。そのような空隙は、挿入損応答における小さなピークとして現われる可能性があるスプリアスレスポンスを導入する、ならびに／またはサーキュレータの動作における対称性を低下させて、その結果、より劣ったリターンロスおよび分離が生じる可能性がある。空隙と関連のそのような望ましくない影響の結果、生産性が良好なサーキュレータデバイスの歩留まりが低下する可能性がある。
本明細書中に記載のように、ディスクの表面上に形成される金属被覆層を用いることにより、挿入損性能を向上させることができる。いくつかの実施形態では、そのような金属被覆層は、たとえば銀または銅から形成される厚膜金属被覆層を含むことができる。挿入損性能のそのような向上は、たとえば、空隙の排除および厚膜金属被覆層が与える向上した導電性によるものであり得る。いくつかの実施形態では、接地平面を形成する、金属に接する側上に研磨フェライト／誘電体アセンブリを用いることにより、有効導体長さを低減することができる。糊付けフェライト／誘電体アセンブリを用いる実施形態は典型的に、糊からの大きな付加的な誘電損を有し、こうして、糊を排除することにより、デバイスの挿入損性能を向上させることができる。以上の特徴の例を本明細書中により詳細に記載する。
図６は、いくつかの実現例で、フェライトディスク２３２と誘電体リング２３４とを有するディスクアセンブリ２０２を金属被覆して図５の金属被覆ディスク２５０を形成することができることを示す。図６の例では、フェライトディスク２３２と誘電体リング２３４とを、接着剤２３８によってともに固着することができる。接地平面（図示せず）を係合する表面２３６を金属被覆することができる。
図７は、いくつかの実現例で、フェライトディスク２４２と誘電体リング２４４とを有するディスクアセンブリ２０２を金属被覆して図５の金属被覆ディスク２５０を形成することができることを示す。図７の例では、フェライトディスク２４２と誘電体リング２４４とを同時焼成技術によってともに固着することができる。そのような誘電体リングに好適な誘電体材料の例および同時焼成技術に関する付加的な詳細を本明細書中に記載する。そのような同時焼成技術は、フェライトディスク２４２と誘電体リング２４４との間での、接着剤を用いないしっかりとした接合２４８を生じることができる。接地平面（図示せず）を係合する表面２４６を本明細書中に記載のように金属被覆することができる。
いくつかの実現例では、以上の同時焼成構成は、金属被覆技術と関連の温度が図６の糊付け構成と関連の温度を超える場合に特に有用であり得る。たとえば、接合２３８を形成するのに利用可能ないくつかの糊は有機であることがあり、したがって摂氏数百度を超える温度に耐えることができないことがある。糊が存在しない同時焼成アセンブリを用いると、アセンブリは１０００℃を超える温度に耐えることができる。そのため、同時焼成アセンブリ上への１０００℃未満の温度を用いる厚膜インク堆積などの金属被覆技術を用いることができる。
図８は、フェライト系ディスク２０２（たとえば誘電体リング２５４で囲まれるフェライトディスク２５２）の接地側表面２５６上に形成される金属被覆層２６０を含む金属被覆ディスク２５０を示す。拡大図２６２に示されるように、金属被覆層２６０は厚み「ｔ」を有することができる。そのような厚みの例を本明細書中でより詳細に説明する。いくつかの実現例では、金属被覆層２６０を形成するのに厚膜インク堆積などの金属被覆技術を利用することができる。金属被覆層２６０を形成するのに他の公知の金属被覆技術も利用することができる。
図９−図１１は、フェライト系ディスクが異なる態様で接地平面２０４に結合されるサーキュレータ２００のさまざまな構成を示す。図９は、フェライト系ディスク（図６の２３０または図７の２４０）が接地平面２０４の表面２７２に直接に実装される構成２７０を示す。図１０は、導電性金属箔２８２がフェライト系ディスク（図６の２３０または図７の２４０）と接地平面２０４の表面２７２との間に位置決めされる構成２８０を示す。図１１は、金属被覆面２６０を有するフェライト系ディスク（図８の２５０）が接地平面２０４に実装され、これにより金属被覆面２６０が接地平面２０４の表面２７２を係合する構成２９０を示す。
図１２は、図９−図１１の３つの構成のうち１つにグループ分けすることができるさまざまな構成についての挿入損性能プロットの比較を示す。表１は、さまざまな構成に対応する測定値を列挙する。
図１２および表１で、「同時焼成」は、図７を参照して本明細書中に記載するようなフェライトディスクと誘電体リングとの同時焼成アセンブリを示し、「標準」は、図６を参照して本明細書中に記載するようなフェライトディスクと誘電体リングとの糊付けアセンブリを示す。「サイズにスライス（slice to size）」は、２０〜４０マイクロインチ（０．５〜１．０ミクロン）の範囲のスライスされたままの（as-sliced）仕上げを示す。「ラップ仕上げ（３２仕上げ）」は、３２マイクロインチ未満（０．８ミクロン未満）のラップ仕上げされた表面仕上げを示す。「ラップ仕上げ（１２仕上げ）」は、１２マイクロインチ未満（０．３ミクロン未満）のラップ仕上げされた表面仕上げを示す。「ラップ仕上げ（研磨）」は、４マイクロインチ未満（０．１ミクロン未満）の研磨された表面仕上げを示す。「薄膜」は、約１表皮厚さの厚みを有する銀の金属被覆層を示し、「厚膜」は、約２表皮厚さの厚みを有する銀の金属被覆層を示す。
比較のために用いられる標準工程は、１．８０５および１．８８０ＧＨｚ（マーカ９および１０）での、フェライトデバイス中の糊付けされた外径鋸引き（sawn）表面研削（３２マイクロインチ）アセンブリであった。次に、これを、接地表面として金属箔を有する標準工程アセンブリ（マーカ１１および１２）と比較した。次に、これらの結果を、箔あり（マーカ３および４）ならびに箔なし（マーカ１および２）の同時焼成されかつサイズにスライスされたアセンブリ（スライスされたままの仕上げ）と比較した。これらの結果は、同時焼成による向上が約０．０２ｄＢであり、箔なしに対する箔による向上も約０．０２ｄＢであることを示した。
２ＧＨｚでのアルミニウム、金、または銀の金属被覆層についての約４ミクロンのマイクロ波表皮厚さの効果を試験するため、銀の金属被覆膜の×１および×２表皮厚さを用いる効果を測定した。結果は、約１表皮厚さ（マーカ５および６）の薄膜金属被覆が箔（マーカ３および４）よりもわずかにより有効であったことを示す。２表皮厚さ構成（マーカ７および８）は、箔構成（マーカ３および４）に対する約０．０１ｄＢの向上を与えた。
厚膜の銀の２表皮厚さ厚みを用いると、挿入損は今回、ラップ仕上げ３２マイクロインチ（マーカ１３および１４）から、スライスされたままの仕上げ（マーカ７および８）、ラップ仕上げ１２マイクロインチ（マーカ１５および１６）、ならびに最終的に研磨された４マイクロインチ仕上げ（マーカ１７および１８）へと、段々に低減された。約２倍の表皮厚さの厚膜の銀を有する、接地平面側上のアセンブリの表面仕上げの例示的な効果を図１３に示す。
以上の例示的な結果は、糊付けアセンブリに対する挿入損性能の大幅な向上を同時焼成アセンブリによって得ることができることを示す。挿入損性能の向上は、フェライト系アセンブリの接地表面上に形成される金属被覆膜によっても得ることができる。そのような金属被覆膜の厚みの増大は、挿入損性能の大幅な向上を与えることができる。いくつかの実施形態では、フェライト系アセンブリの接地表面上に厚み「ｔ」を有する金属被覆膜を形成することができ、そのような厚みは、周波数の範囲または値、および用いられる金属（たとえば、アルミニウム、金、銅、スズ、ニッケル、銀、またはこれらの金属の合金）と関連の表皮厚さに基づくことができる。いくつかの実施形態では、金属被覆膜厚み「ｔ」は、表皮厚さの少なくとも０．５倍、表皮厚さの少なくとも１．０倍、表皮厚さの少なくとも１．５倍、または表皮厚さの少なくとも２．０倍であることができる。
図１３に示されるように、挿入損性能の大幅な向上は、金属被覆されたフェライト系アセンブリの側の上により微細な表面仕上げを設けることによって得ることができる。いくつかの実施形態では、表面上の特徴サイズの平均値が約１．０ミクロン、０．８ミクロン、０．６ミクロン、０．５ミクロン、０．４ミクロン、０．３ミクロン、０．２ミクロン、または０．１ミクロン以下となるように、本明細書中に記載のようなフェライト系アセンブリの上に表面仕上げを設けることができる。
図１４−図１６は、金属被覆されたフェライト系アセンブリおよびそのようなアセンブリを用いるサーキュレータ／アイソレータを作製するように実現可能な例示的な工程を示す。図１４は、金属被覆されたフェライト系アセンブリを作製するのに利用可能な工程３００を示す。ブロック３０２から３０８に基づいてフェライトロッドを作製することができ、ブロック３１０および３１２に基づいて誘電体円筒を作製することができる。組立てられかつディスクに切断されると、フェライトロッドがフェライトディスク（たとえば図８の２５２）を生じ、誘電体円筒が誘電体リング（たとえば２５４）を生じる。
ブロック３０２で、フェライトロッドを成形するための粉末を調製することができる。いくつかの実現例では、そのような粉末は、選択された原料を混合して乾燥した顆粒化混合物を生じることによるものであり得る。顆粒化混合物を予備焼結して、予備焼結材料を生じることができる。予備焼結材料をミリングして、予備焼結材料の低減された粒子径を生じることができる。そのようなミリング工程は、予備焼結材料から、洗練されかつ一定に整えられた粒子を生じることができる。ミリングされた材料は、たとえば、噴霧乾燥工程で乾燥させることができる。そのような噴霧乾燥工程は、たとえばプレスによる成形に好適な流動性粉末を産生するのに用いることができる。所望の範囲の粒子径を有する１つ以上の粉末を生じるように、噴霧乾燥された粉末材料を１つ以上の群の粒子径範囲に分けることができる。
ブロック３０４で、粉末からロッドを成形することができる。いくつかの実現例では、プレス成形または押出成形などの技術によって、そのようなロッドを形成することができる。
ブロック３０６で、成形されたロッドを予備焼結して直径などの横方向寸法を低減することができる。ブロック３０８で、たとえばロッドの機械加工によって所望の横方向寸法（たとえば直径）を得ることができる。
誘電体円筒を作製するため、ブロック３１０で、所望の含有量で粉末を調製することができる。いくつかの実現例では、そのような粉末調製は、ブロック３０２を参照して記載したものと同様であり得る。ブロック３１２で、調製された粉末から中空円筒を成形することができる。いくつかの実現例では、プレス成形または押出成形などの技術によって、そのような円筒を形成することができる。
ブロック３２０で、予備焼結されたロッドと未焼結円筒とを組立てることができる。本明細書中に記載のように、そのような構成により、円筒がロッドの上に嵌合することができ、アセンブリの同時焼成（ブロック３２２）により、防縮加工を施されたロッドの周りで円筒が収縮し、これにより、糊を用いずに強固な接合を生じることができる。
ブロック３２４で、同時焼成されたロッド−円筒アセンブリから１つ以上のディスクを形成する（たとえば切断する）ことができる。ブロック３２６で、切断されたディスクの接地側上に所望の仕上げ面を形成することができる。ブロック３２８で、仕上げ面上に金属層を形成することができる。
図１５は、図１４のブロック３２８のより具体的な例として実現可能な工程３４０を示す。ブロック３４２で、同時焼成されたフェライト／誘電体ディスクアセンブリを得ることができる。ブロック３４４で、フェライト／誘電体ディスクアセンブリの接地側上に所望の平滑性を有する表面を形成することができる。ブロック３４６で、平滑化された表面上に所望の厚みを有する金属層を堆積することができる。ブロック３４８で、堆積された金属層を硬化させることができる。
図１６は、本明細書中に記載の１つ以上の特徴を有するフェライト／誘電体ディスクに基づいて、たとえば図３のサーキュレータデバイスを組立てるのに実現可能な工程３５０を示す。ブロック３５２で、金属被覆された接地表面を有するフェライト／誘電体ディスクアセンブリを得ることができる。ブロック３５４で、ディスクアセンブリの金属被覆面が接地板の一方側上の表面と接するように、接地板に対してディスクアセンブリを位置決めすることができる。ブロック３５６で、接地板の他方側上に磁石を実装してサブアセンブリを形成することができる。ブロック３５８で、そのようなサブアセンブリのうち２つを、中心導体板を中心にほぼ鏡像の向きに位置決めして、サーキュレータデバイスを生じることができる。
いくつかの実施形態では、以上の態様で作製され、本明細書中に記載のような１つ以上の特徴を有するサーキュレータデバイスをパッケージ化モジュール式デバイスとして実現することができる。図１７は、パッケージ化プラットフォーム４０４上に実装されかつ筺体構造４０２によって囲繞されるサーキュレータデバイス２００を有する例示的なパッケージ化デバイス４００を示す。例示的なプラットフォーム４０４は、パッケージ化デバイス４００の実装を可能にするように寸法決めされる複数の穴を含むものとして描かれる。例示的なパッケージ化デバイス４００は、図１および図２を参照して本明細書中に記載される、たとえば３つのサーキュレータ／アイソレータポートへの電気的接続を容易にするように構成される例示的な端子４０６ａ−４０６ｃをさらに含んで示される。
図１８は、いくつかの実施形態では、図１７の例などのパッケージ化モジュール４００を回路板またはモジュール４１０で実現可能であることを示す。そのような回路板は、１つ以上の無線周波数（ＲＦ）関連の動作を行なうように構成される複数の回路を含むことができる。回路板４１０は、回路板４１０と回路板４１０の外部の構成要素との間でのＲＦ信号および電力の転送を可能にするように構成される多数の接続特徴も含むことができる。
いくつかの実施形態では、例示的な回路板４１０は、ＲＦ装置のフロントエンドモジュールと関連付けられるＲＦ回路を含むことができる。図１９に示されるように、そのようなＲＦ装置は、ＲＦ信号の送信および／または受信を容易にするように構成されるアンテナ４１２を含むことができる。そのような信号は、トランシーバ４１４によって生成および／または処理されることができる。送信のために、トランシーバ４１４は、アンテナ４１２による送信用に電力増幅器（ＰＡ）によって増幅され、フィルタリング（Ｔｘフィルタ）される送信信号を生成することができる。受信のために、アンテナ４１２から受信された信号は、トランシーバ４１４に伝えられる前にフィルタリング（Ｒｘフィルタ）され、低雑音増幅器（ＬＮＡ）によって増幅され得る。そのようなＴｘおよびＲｘ経路の例示的な文脈では、本明細書中に記載のような１つ以上の特徴を有するサーキュレータおよび／またはアイソレータ４００は、たとえば、ＰＡ回路およびＬＡＮ回路において、またはこれに関連して実現され得る。
いくつかの実施形態では、本明細書中に記載のような１つ以上の特徴を有する回路およびデバイスを、ワイヤレス基地局などのＲＦ適用例で実現することができる。図２０は、ＲＦ信号の送信および／または受信を容易にするように構成される１つ以上のアンテナ４１２を有する例示的なワイヤレス基地局４５０を描く。そのようなアンテナは、本明細書中に記載のような１つ以上のサーキュレータ／アイソレータを有する回路およびデバイスに結合可能である。
本明細書中に記載のように、いくつかのサーキュレータ／アイソレータは、各々が誘電体円筒内にフェライトロッドを有する複合ディスクアセンブリに基づくことができる。そのようなディスクアセンブリのうちいくつかを、同時焼成技術を利用して形成することができる。そのような同時焼成技術に関する例を図２１−図２７を参照して記載する。（たとえば誘電体円筒用の）誘電体材料を形成するのに実現可能な組成および方法の例も図２８−図３０を参照して記載する。
磁性材料および誘電体材料の同時焼成に関する例
複合磁性−誘電体ディスクアセンブリを作るための方法は、誘電体セラミック円筒を形成することと、磁性セラミックロッドを形成することと、誘電体セラミック円筒内側に同軸に磁性セラミックロッドを組立ててロッド−円筒アセンブリを形成することと、ロッド−円筒アセンブリを窯焼成（焼成）することと、ロッド−円筒アセンブリをスライスして複数の複合磁性−誘電体ディスク形状アセンブリを形成することと、を含むことができる。たとえば、サーキュレータ、アイソレータ、または同様の電子部品を製造するのに磁性−誘電体ディスクアセンブリを用いることができる。そのため、ディスクアセンブリを作るための方法を、そのような電子部品を作るための方法の一部として含むことができる。
サーキュレータおよびアイソレータは、一方向に信号を通過させる一方で逆方向への反射エネルギに高い分離を与えるように高周波（たとえばマイクロ波）無線周波数システムで用いられる受動電子デバイスとして構成可能である。サーキュレータおよびアイソレータは、環状誘電体素子内に同心に配設される、ディスク形状のフェライトまたは他の強磁性セラミック素子を有するディスク形状アセンブリを共通に含むことができる。共通に用いられるフェライト材料は、その低損失マイクロ波特性により、イットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）を含むことができる。環状誘電体素子はセラミック材料から作ることができる。
以上参照した複合ディスクアセンブリを作るための例示的な工程を図２１のフロー図に図示する。ステップ１２で、誘電体セラミック材料から円筒を形成することができる。ステップ１４で、（未焼成または「未加工」）円筒を窯の中で焼成（一般的に単に「焼成」と称される）することができる。ステップ１６で、円筒の外側面を、その外径（ＯＤ）が確実に選択された寸法になるように機械加工することができる。アセンブリ素子で正確な寸法を達成することは重要であり得る。なぜなら、寸法はマイクロ波導波路特性に影響を及ぼす可能性があるからである。ステップ１８で、円筒の内側面を同様に、その内径（ＩＤ）が確実に選択された寸法になるように機械加工することができる。さらに、ステップ２０で、磁性セラミック材料からロッドを形成することができる。ステップ２２で、ロッドを焼成することができ、ステップ２４で、その表面を選択されたＯＤに機械加工することができる。ロッドのＯＤを円筒のＯＤよりもわずかに小さくすることができ、これにより、本明細書中に記載のように円筒内にしっかりとロッドを嵌合することができる。ロッドと円筒との間での良好な接着を促進するぴったりとした嵌合の達成が、ロッドの外側面と円筒の内側面との両者が正確な公差に機械加工される理由であり得る。
ステップ２６で、ロッドと円筒とのうち一方または両方にエポキシ接着剤を塗布することができる。ステップ２８で、ロッドを円筒の内側に挿入してロッド−円筒アセンブリを形成することができ、ステップ３０で示すように、エポキシを硬化させる（固める）ことができる。ステップ３２で、ロッド−円筒アセンブリの外側面を正確なＯＤに機械加工することができる。ステップ３４で、ロッド−円筒アセンブリを多数のディスクアセンブリにスライスすることができる。各々のディスクアセンブリはこのように、誘電体セラミックリング内に同心に配設される磁性セラミックディスクを含むことができる。各々のディスクアセンブリは、たとえば数ミリメートルの厚みを有することができる。
いくつかの実現例では、円筒の内側面を機械加工して接着を促進することと、エポキシを一部に塗布することと、エポキシを塗布した部分を慎重に扱いかつ組立てることと、エポキシを硬化させることとに係る時間が工程の非効率性に寄与する可能性がある。
いくつかの実現例に従うと、複合磁性−誘電体ディスクアセンブリを作るための方法は、誘電体セラミック円筒を形成することと、磁性セラミックロッドを形成することと、誘電体セラミック円筒の内側に同軸に磁性セラミックロッドを組立ててロッド−円筒アセンブリを形成することと、ロッド−円筒アセンブリを焼成することと、ロッド−円筒アセンブリをスライスして複数の複合磁性−誘電体ディスク形状アセンブリを形成することと、を含むことができる。磁性−誘電体ディスクアセンブリを、たとえば、サーキュレータ、アイソレータ、または同様の電子部品を製造するのに用いることができる。そのため、ディスクアセンブリを作るための方法を、そのような電子部品を作るための方法の一部として含むことができる。
いくつかの実現例に従って、複合磁性−誘電体ディスクアセンブリを作るための工程を図２２のフロー図に図示する。図２３−図２７を簡単に参照して、工程は、誘電体セラミック円筒３６と磁性セラミックロッド３８とに係ることができる。
図２２に戻って、ステップ４０で、たとえば、そのような素子（たとえば、高周波電子部品で用いられる種類の誘電体セラミック素子）を作るための当該技術分野で公知の任意の好適な従来の工程によって、誘電体セラミック材料から円筒３６（図２３）を形成することができる。同様に、ステップ４２で、たとえば任意の好適な従来の工程によって磁性セラミック材料からロッド３８（図２４）を形成することができる。ステップ４４で、ロッド３８を、これを窯（図示せず）で焼成することによって焼結することができる。このプロセスフローの記載に従う材料および焼成温度のいくつかの例を以下に示す。しかしながら、他の材料および工程を利用可能であることが理解される。
ステップ４６で、ロッド３８の外側面を、それが円筒３６の内径（ＩＤ）よりも小さな外径（ＯＤ）となるのを確実にするように機械加工することができる。ステップ４８で、（ここでは予備焼成された）ロッド３８を（未焼成または「未加工」）円筒３６の中で受けて、図２５に示されるロッド−円筒アセンブリを形成することができる。図２５は必ずしも縮尺通りではないが、ロッド３８のＯＤは、ロッド３８を円筒３６の中で受けることができるように、円筒３６のＩＤよりもわずかに小さいものであり得ることを注記する。
ステップ５０で、円筒３６とロッド３８とを同時焼成することができる。すなわち、ロッド−円筒アセンブリ（図２５）を焼成することができる。同時焼成温度は好ましくは、ロッド３８の物理的および電気的性質が変化しないままであることを確実にするように、ロッド３８がステップ４４で焼成された温度よりも低い。同時焼成温度は、そのような円筒が従来焼成される公知の範囲内に入ることができる。いくつかの実施形態では、同時焼成は、円筒３６をロッド３８の周りで収縮させて、これにより、図２６に示すようにこれらをともに固着させることができる。ステップ５２で、ロッド−円筒アセンブリの外側面を、これが特定されたまたはそうでない場合は予め定められたＯＤとなるのを確実にするように機械加工することができる。
ステップ５４で、ロッド−円筒アセンブリを図２７に示す複合磁性−誘電体ディスクアセンブリ５６にスライスすることができる。高周波電子部品を製造するのに複合磁性−誘電体ディスクアセンブリ５６を用いることができる。図２２−図２７を参照して本明細書中に記載される例示的な方法は、接着剤を利用する方法よりも経済的であり得る。
例では、ロッド３８を、摂氏約１４００度以上で焼成されるイットリウム鉄ガーネットから作ることができる。この種類の好適な材料は、たとえば、トランステック，インコーポレイテッド（Trans-Tech, Inc.）（メリーランド州アダムズタウンのスカイワークス・ソリューションズ，インコーポレイテッド（Skyworks Solutions, Inc.）の子会社）を含む多数の源から市販されている。円筒３６を、約摂氏１３１０度の温度でロッド３８とともに同時焼成されるＭｇＯ−ＣａＯ−ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２の組成を有するセラミック材料から作ることができる。
別の例では、ロッド３８を、摂氏１３５０度以上の温度で焼成される、カルシウムおよびバナジウムでドープされたイットリウム鉄ガーネットから作ることができる。この種類の好適な材料は、トランステック，インコーポレイテッド（Trans-Tech, Inc.）（メリーランド州アダムズタウンのスカイワークス・ソリューションズ，インコーポレイテッド（Skyworks Solutions, Inc.）の子会社）を含む多数の源から市販されている。円筒３６を、摂氏約１３１０度の温度でロッド３８とともに同時焼成されるＭｇＯ−ＣａＯ−ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２の組成を有するセラミック材料から作ることができる。
誘電体セラミック組成に関する例
いくつかの実現例では、本明細書中に記載の誘電体部分（たとえば、図２３−図２７の誘電体セラミック円筒３６）は、主要成分群を有する誘電体セラミック組成を含むことができる。なお、主要成分群をＭｇxＣａyＺｎzＴｉＯ2+x+y+zで表わすことができ、ｘ、ｙ、およびｚの和は１．０以下である。これにより、誘電体セラミック組成は、焼結温度範囲がより広くなり、過大な（exaggerated）結晶粒成長が低減される。例では、ｘは０．０超であって１．０未満であり得、ｙは０．０超であって１．０未満であり得、ｚは０．０超であって１．０未満であり得る。誘電体セラミック組成は、０．０〜５０．０重量パーセントの酸化アルミニウムをさらに含むことができる。誘電体セラミック組成は酸化銅をさらに含むことができる。誘電体セラミック組成は酸化ホウ素をさらに含むことができる。
マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、およびチタン（Ｔｉ）を含む誘電体セラミック組成などの誘電体セラミック組成は、さまざまな種類の無線周波数（ＲＦ）およびマイクロ波システムにおける誘電体フィルタ、誘電体共振器、および誘電体カプラなどのデバイスで一般的に用いられる。しかしながら、Ｍｇ、Ｃａ、およびＴｉを含む誘電体セラミック組成は典型的に、焼結温度範囲が狭く、結晶粒成長が過大である。焼結窯で狭い焼結温度範囲を維持するのはより困難であるので、そのような誘電体セラミックは、焼結窯の中で焼成不足（under-fired）（たとえば、所望の温度範囲よりも下の温度で焼結される）または過焼成（over-fired）（たとえば、所望の温度範囲よりも上の温度で焼結される）となることがある。焼成不足および過焼成は、結果的に得られる誘電体組成のさまざまな問題を引起す可能性がある。
たとえば、焼成不足は、誘電率の望ましくないばらつき、低密度、および低下した機械的強度を引起す可能性がある。別の例では、過焼成は、望ましくない過大な結晶粒成長を引起す可能性があり、これは機械的強度も低下させる可能性がある。さらに、狭い焼結温度範囲によって引起される焼成不足または過焼成の結果、製造歩留まりが低くなる可能性がある。
いくつかの実現例では、誘電体セラミック組成は、広い焼結温度範囲および低減された過大な結晶粒成長を有することができる。いくつかの実現例では、誘電体セラミック組成は主要成分群を含むことができる。なお、主要成分群はＭｇxＣａyＺｎzＴｉＯ2+x+y+zで表わされ、ｘ、ｙおよびｚの和は１．０以下である。これにより、誘電体セラミック組成は、焼結温度範囲がより広くなり、過大な結晶粒成長が低減される。いくつかの実施形態では、ｘは０．０超であって１．０未満であり得、ｙは０．０超であって１．０未満であり得、ｚは０．０超であって１．０未満であり得る。
いくつかの実施形態では、誘電体セラミック組成は、０．０〜５０．０重量パーセントの酸化アルミニウムをさらに含むことができる。誘電体セラミック組成は酸化銅をさらに含むことができる。誘電体セラミック組成は酸化ホウ素をさらに含むことができる。
いくつかの実施形態では、ＭｇxＣａyＺｎzＴｉＯ2+x+y+z中の「ｘ」、「ｙ」、および「ｚ」が、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）、およびＺｎ（亜鉛）のそれぞれの相対的な比率を決めることができる。主要成分群中の「Ｏ」（酸素）の比率は、和２＋ｘ＋ｙ＋ｚによって決まり得る。例示的な実施形態では、「ｘ」は０．０〜２．０の間であり得、「ｙ」は０．０超であって１．０以下であり得、「ｚ」は０．０〜０．０３の間であり得、「ｘ＋ｙ＋ｚ」は１．０〜２．０の間であり得る。別の例示的な実施形態では、「ｘ」は０．０〜２．０の間であり得、「ｙ」は０．０超であって１．０以下であり得、「ｚ」は０．０９超であって１．０以下であり得、「ｘ＋ｙ＋ｚ」は１．０〜２．０の間であり得る。
いくつかの実施形態では、ある量の酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を主要成分群（ＭｇxＣａyＺｎzＴｉＯ2+x+y+z）に加えることができる。一例として、０．０〜５０．０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3を主要成分群に加えることができる。説明の目的のため、「重量パーセント」を、Ａｌ2Ｏ3などの付加的な成分が加える誘電体セラミック組成の主要成分群の重量パーセントとして定義することができる。たとえば、誘電体セラミック組成の主要成分群の重量が１００．０キログラムであれば、５０．０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3の添加は、重量５０．０キログラムの量のＡｌ2Ｏ3に等しいであろう。
主要成分群へのＡｌ2Ｏ3の添加により、焼結温度などの処理パラメータおよび誘電体セラミック組成の他の性質を変更することができる。他の実施形態では、０．０〜８．０重量パーセントの酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）および／または０．０〜８．０重量パーセントの酸化銅（ＣｕＯ）を主要成分群に加えて誘電体セラミック組成の焼結温度（たとえば最終焼成温度）を低下させることができる。
図２８は、本明細書中に記載のそれぞれの実施形態に従う例示的な誘電体セラミック組成の例示的な組成範囲を有する表を示す。表１１００は、本明細書中に記載のようなさまざまなそれぞれの実施形態に従う誘電体セラミック組成の組成範囲の合計を示す。表１１００は、列１１０２、１１０４、１１０６、１１０８、１１１０、ならびに行１１１２、１１１４、および１１１６を含む。表１１００で、列１１０２は「ｘ」の範囲を示し、列１１０４は「ｙ」の範囲を示し、列１１０６は「ｚ」の範囲を示し、列１１０８は「ｘ＋ｙ＋ｚ」の範囲を示し、列１１００は、主要成分群（ＭｇxＣａyＺｎzＴｉＯ2+x+y+z）に加えることができるＡｌ2Ｏ3の重量パーセントを示す。表１１００中の行１１１２、１１１４、および１１１６は、誘電体セラミック組成のそれぞれの例示的な実施形態での「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」、および「ｘ＋ｙ＋ｚ」の範囲、ならびにＡｌ2Ｏ3の重量パーセントを示す。
図２９は、本明細書中に記載の例示的な誘電体セラミック組成の例示的な電気的性質および例示的な焼結温度を有する表を示す。表１２００は、列１２０２ａから１２０２ｉおよび行１２０４ａから１２０４ｎを含む。表１２００で、列１２０２ａ、１２０２ｂ、１２０２ｃ、および１２０２ｄは、主要成分群（ＭｇxＣａyＺｎzＴｉＯ2+x+y+z）中の「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」、および「ｘ＋ｙ＋ｚ」のそれぞれの値を示す。列１２０２ｅは、Ａｌ2Ｏ3、ＣｕＯ、またはＢ2Ｏ3の重量パーセントを示し、列１２０２ｆは誘電率（ε′）の値を示し、列１２０２ｇは周波数（τｆ）の温度係数の値を摂氏温度当たり百万分の１（ＰＰＭ／℃）で示し、列１２０２ｈは、Ｑ因子×周波数（Ｑ×Ｆ）の値をギガヘルツ（ＧＨｚ）で示し、列１２０２ｉは、焼結温度の値を℃で示す。表１２００で、行１２０４ａから１２０４ｎは、それぞれの例示的な実施形態での誘電体セラミック組成、電気的性質、および焼結温度を示す。
表１２００の行１２０４ｊ、１２０４ｋ、および１２０４ｌに示されるように、同じ誘電体セラミック組成について（たとえば、「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」、および「ｘ＋ｙ＋ｚ」の同じ値ならびにＡｌ2Ｏ3の同じ重量パーセントについて）、誘電体セラミック組成は８５．０℃という広い焼結温度範囲（たとえば、１２７５．０℃〜１３６０．０℃の間）を達成することができる。加えて、誘電体セラミック組成は、約２０．０の誘電率、均一な密度、および大幅に低減された過大な結晶粒成長を有することができる。その結果、誘電体セラミック組成の製造歩留まりが増大することができる。これに対し、Ｍｇ、Ｃａ、およびＴｉを含む他の誘電体セラミック組成は典型的に、焼結温度範囲が約５．０℃〜１０．０℃と狭い。焼結温度範囲が狭いと、そのような誘電体セラミック組成は、誘電率が変動し、過大な結晶粒成長がかなりあり、および密度が非均一になる可能性があり、これは製造歩留まりを低下させる可能性がある。加えて、表１２００の行１２０４ｎに示されるように、１．０重量パーセントのＢ2Ｏ3を添加すると、誘電体セラミック組成の実施形態は１０００．０℃という低い焼結温度を有することができる。
図３０は、本明細書中に記載のような１つ以上の特徴を有する誘電体セラミック組成を形成するための例示的な方法を図示するフローチャートを示す。当業者には明らかなある詳細および特徴はフローチャート１３００から割愛されている。
フローチャート１３００のステップ１３０２で、ＭｇxＣａyＺｎzＴｉＯ2+x+y+zで表わされる主要成分群の元素の化合物を含むひとまとまりの粉末（batched powder）を形成することができる。ひとまとまりの粉末は、主要成分群のそれぞれの元素Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、およびＴｉの化合物であるＭｇＯ、ＣａＣＯ3、ＺｎＯ、およびＴｉＯzを含むことができる。ひとまとまりの粉末は、本明細書中に記載のような「ｘ」、「ｙ」、および「ｚ」の選択された値によって決まる比率に従ってＭｇＯ、ＣａＣＯ3、ＺｎＯ、およびＴｉＯzを適切に計量することによって形成することができる。他の実施形態では、主要成分群の元素Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、およびＴｉの異なる化合物を用いてひとまとまりの粉末を形成してもよい。
いくつかの実施形態では、「ｘ」、「ｙ」、および「ｚ」の値は０．０超であって１．０未満であり得、「ｘ＋ｙ＋ｚ」の値は１以下であり得る。他の実施形態では、「ｘ」の値は０．０超であって２．０未満であり得、「ｙ」の値は０．０超であって１．０以下であり得、「ｚ」の値は０．０超であって０．０３未満または０．０９超であって１．０以下であり得、「ｘ＋ｙ＋ｚ」の値は１．０超であって２．０未満であり得る。
ひとまとまりの粉末を形成した後、０．０〜５０．０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3をひとまとまりの粉末に加えることができる。例では、０．０〜５０．０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3をその後のプロセスステップで作製工程に加えることができる。他の実施形態では、０．０〜８．０重量パーセントのＢ2Ｏ3および／または０．０〜８．０重量パーセントのＣｕＯをひとまとまりの粉末に加えて、焼結温度を低下させることができる。
ステップ１３０４で、初期スラリーを形成することができ、初期スラリーを湿式混合し、ミリングし、かつ乾燥させることができる。適切な分散剤および脱イオン水をひとまとまりの粉末に添加することによって、初期スラリーを形成することができる。次に初期スラリーを湿式混合し、ミリングし、かつオーブンで乾燥させて、機械的混合物を形成することができる。たとえば振動ミルで初期スラリーをミリングすることができる。しかしながら、初期スラリーをミリングするのに他のミリング機器も用いてもよい。ステップ１３０６で、か焼工程を利用して均質な粉末を形成することができる。適切な持続時間の間適切な温度でオーブンで機械的混合物を加熱して、機械的混合物中の個別の成分を化学反応させ、これによりともに融合することによって、か焼工程で均質な粉末を形成することができる。一例として、約８．０時間の間約１１５０．０℃の温度でか焼工程を行なうことができる。しかしながら、形成されている特定の誘電体セラミック組成に依存して、か焼工程の温度および持続時間を変えることができる。
ステップ１３０８で、最終スラリーを形成しかつミリングして所望の粒子径を達成することができる。ステップ１３０６で形成した均質な粉末を脱イオン水と混合することによって、最終スラリーを形成することができる。次に振動ミルまたは他の適切なミリング機器を用いることによって最終スラリーをミリングして、所望の粒子径を達成することができる。ミリング工程は、粒子の約５０．０パーセントが２．５ミクロンよりも小さく、粒子の約５０．０パーセントが２．５ミクロンよりも大きくなるような所望の分布を有する、たとえば約２．５ミクロンの中間粒子径を与えることができる。たとえば、中間粒子径の範囲は２．４ミクロン〜２．７ミクロンの間であり得る。
ステップ１３１０で、最終スラリーに結合剤を添加することができ、最終スラリーを噴霧乾燥して流動可能顆粒を形成することができる。その後のプロセスステップで流動可能顆粒を形作るのにそれぞれ乾式プレス工程または押出成形工程を利用するかに依存して、結合剤はたとえば、ポリビニルアルコールまたはメチルセルロースであり得る。適切な噴霧乾燥工程で最終スラリーを噴霧乾燥して、流動可能顆粒を形成することができる。ステップ３１２で、流動可能顆粒を強制的に所望の形状にすることができ、焼結工程を行なって所望の誘電体セラミック組成を形成することができる。たとえば乾式プレス工程または押出成形工程を利用することによって、流動可能顆粒を所望の形に形成することができる。焼結工程では、形作られた顆粒を十分に高い温度に加熱して誘電体セラミック組成を形成することができる。一例として、焼結温度範囲は、１２７５．０℃〜１３６０．０℃の間であり得る。このように、以上の例は約８５．０℃という広い焼結温度範囲を達成することができる。
他の実施形態では、０．０〜８．０重量パーセントのＢ2Ｏ3またはＣｕＯを添加剤として利用して、大幅により低い焼結温度を達成することができる。一例として、１．０重量パーセントのＢ2Ｏ3を形成工程のステップ１３０２で加えて、焼結温度約１０００．０℃を達成することができる。別の例として、形成工程のステップ１３０２で１．０重量パーセントのＣｕＯを加えて、焼結温度約１１００．０℃を達成することができる。また、過大な結晶粒成長が低減されたを誘電体セラミック組成を達成することができる。例示的な実施形態では、過大な結晶粒成長が実質的にない誘電体セラミック組成を達成することができる。さらに、電気的性質が実質的に均一な、かつ密度が実質的に均一な誘電体セラミック組成を有利に達成することができ、これは製造歩留まりを増大させることができる。一例として、誘電率約２０．０の誘電体セラミック組成を達成することができる。
このように、本明細書中に記載のように、焼結温度範囲が広く、過大な結晶粒成長が抑制された誘電体セラミック組成を有利に達成することができる。これに対し、Ｍｇ、Ｃａ、およびＴｉを有する他の誘電体セラミック組成は典型的に、焼結温度範囲が約５．０℃〜約１０．０℃と狭く、これはかなりの望ましくない過大な結晶粒成長を伴う。このように、Ｍｇ、Ｃａ、およびＴｉを有する誘電体セラミック組成を形成して、より広い焼結温度範囲および大幅に低減された過大な結晶粒成長をもたらすことができる。
文脈が明確にそうでないことを要件としていなければ、説明および請求項を通じて、「備える」、「備えている」などの語は、排他的または網羅的な意味とは反対に、包括的な意味、すなわち「含むが限定されない」という意味で解釈されるべきである。本明細書中で一般的に用いられるような「結合される」という語は、直接に接続されるかまたは１つ以上の中間要素を介して接続され得る２つ以上の要素を指す。加えて、この出願で用いる際に、「本明細書中」、「以上」、「以下」という用語および同様の趣旨の語は、この出願の任意の特定の部分ではなく、この出願全体を参照するものである。文脈が許す場合、単数または複数の数を用いる以上の詳細な説明中の語は、それぞれ複数または単数の数も含むことがある。２つ以上の項目の一覧を参照する「または（もしくは）」という語は、一覧中の項目のうち任意のもの、一覧中の項目のうちすべて、および一覧中の項目の任意の組合せという語の解釈のすべてをカバーする。
発明の実施形態の以上の詳細な説明は、網羅的であることまたは以上開示される正確な形態に発明を限定することを意図するものではない。発明の具体的な実施形態またはその例を例示の目的のために上述したが、関連技術の当業者が認識するように、発明の範囲内でさまざまな均等の変形例が可能である。たとえば、所与の順序で工程またはブロックを提示するが、代替的な実施形態は、異なる順序で、ステップを有するルーチンを行なっても、またはブロックを有するシステムを用いてもよく、いくつかの工程またはブロックは、削除、移動、追加、細分、組合せ、および／もしくは修正がなされてもよい。これらの工程またはブロックの各々は、さまざまな異なるやり方で実現されてもよい。また、工程またはブロックは、時には続けて行なわれるように示されるが、これらの工程またはブロックは、代わりに、並行して行なわれてもよく、または異なる時期に行なわれてもよい。
本明細書中に与えられる発明の教示は、必ずしも上述のシステムではなく他のシステムに適用可能である。上述のさまざまな実施形態の要素および行為は、さらなる実施形態を与えるように組合わせることができる。
発明のある実施形態を記載したが、これらの実施形態は例示のためにのみ提示されたのであり、開示の範囲を限定することを意図しない。実際、本明細書中に記載の新規の方法およびシステムを、さまざまな他の形態で具現化してもよい。さらに、開示の精神から逸脱することなく、本明細書中に記載の方法およびシステムの形態のさまざまな省略、置換、および変更がなされてもよい。添付の請求項およびそれらの均等物は、開示の範囲および精神の範囲内に入るであろうそのような形態または変形例をカバーすることが意図される。

Claims (30)

  1. サーキュレータであって、
    第１の側および第２の側を有する接地平面と、
    前記接地平面の前記第１の側上に配設される磁石と、
    前記接地平面の前記第２の側上に配設されるフェライト系ディスクとを備え、前記フェライト系ディスクは接地表面上に金属被覆層を含み、これにより前記金属被覆層は前記接地平面の前記第２の側と電気的に接し、前記サーキュレータは、さらに、
    前記接地平面から前記磁石を挟んで反対側に隣接する帰還経路ディスクを含む帰還経路を備え、前記帰還経路ディスクは、前記磁石の直径よりも長い直径を有し、前記帰還経路は、中空円筒を含み、前記帰還経路ディスクおよび前記中空円筒は、前記接地平面、前記磁石および前記フェライト系ディスクを取り囲み、前記中空円筒は、前記帰還経路ディスクの直径とほぼ一致する内径を有する、サーキュレータ。
  2. 前記フェライト系ディスクは円形形状を有する、請求項１に記載のサーキュレータ。
  3. 金属被覆層は、選択された周波数範囲について表皮厚さの少なくとも０．５倍の厚みを有する、請求項１に記載のサーキュレータ。
  4. 前記厚みは前記表皮厚さの少なくとも１．０倍である、請求項３に記載のサーキュレータ。
  5. 前記厚みは前記表皮厚さの少なくとも２．０倍である、請求項４に記載のサーキュレータ。
  6. 前記接地表面は、前記接地表面上の特徴サイズの平均値が約１．０ミクロン以下となるような仕上げを有する、請求項１に記載のサーキュレータ。
  7. 前記接地表面上の特徴サイズの前記平均値は約０．５ミクロン以下である、請求項６に記載のサーキュレータ。
  8. 前記接地表面上の特徴サイズの前記平均値は約０．２ミクロン以下である、請求項７に記載のサーキュレータ。
  9. 前記金属被覆層は銀層を含む、請求項１に記載のサーキュレータ。
  10. 前記フェライト系ディスクの接地側とは反対側に配設される中心導体をさらに備える、請求項１に記載のサーキュレータ。
  11. 前記フェライト系ディスク、前記磁石、および前記接地平面と実質的に同様に構成され、かつ前記中心導体に対して前記フェライト系ディスク、前記磁石、および前記接地平面の鏡像として配置される第２のフェライト系ディスク、第２の磁石、および第２の接地平面をさらに備える、請求項１０に記載のサーキュレータ。
  12. サーキュレータを作製するための方法であって、
    第１の側および第２の側を有する接地平面を設けることと、
    前記接地平面の前記第１の側上に磁石を位置決めすることと、
    前記接地平面の前記第２の側上にフェライト系ディスクを位置決めすることとを備え、前記フェライト系ディスクは接地表面上に金属被覆層を含み、これにより前記金属被覆層は前記接地平面の前記第２の側と電気的に接し、前記方法は、さらに、
    前記接地平面から前記磁石を挟んで反対側に隣接する帰還経路ディスクを含む帰還経路を設けることを備え、前記帰還経路ディスクは、前記磁石の直径よりも長い直径を有し、前記帰還経路は、中空円筒を含み、前記帰還経路ディスクおよび前記中空円筒は、前記接地平面、前記磁石および前記フェライト系ディスクを取り囲み、前記中空円筒は、前記帰還経路ディスクの直径とほぼ一致する内径を有する、方法。
  13. 前記フェライト系ディスクは、誘電体リングで囲まれる円形形状のフェライトディスクを含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記フェライトディスクおよび前記誘電体リングは、実質的に糊を用いずに互いに固着される、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記フェライトディスクおよび前記誘電体リングは、予備焼結されたフェライトロッドと前記フェライトロッドの周りに嵌合される未焼結誘電体円筒とを含むアセンブリを同時焼成することによって形成される、請求項１４に記載の方法。
  16. 無線周波数（ＲＦ）サーキュレータのためのフェライトディスクアセンブリであって、
    フェライト中央部分を含むフェライト系ディスクと、
    前記ディスクの第１の表面と外側接触面との間の電気コンタクトを向上させるように前記ディスクの前記第１の表面上に形成される金属被覆層と、
    前記接地平面から前記磁石を挟んで反対側に隣接する帰還経路ディスクを含む帰還経路とを備え、前記帰還経路ディスクは、前記磁石の直径よりも長い直径を有し、前記帰還経路は、中空円筒を含み、前記帰還経路ディスクおよび前記中空円筒は、前記接地平面、前記磁石および前記フェライト系ディスクを取り囲み、前記中空円筒は、前記帰還経路ディスクの直径とほぼ一致する内径を有する、フェライトディスクアセンブリ。
  17. 前記ディスクの前記第１の表面は接地表面を含み、これにより、前記金属被覆層は、前記ディスクの前記接地表面と外側接地表面との間の電気コンタクトを向上させる、請求項１６に記載のディスクアセンブリ。
  18. 前記フェライト系ディスクは、前記フェライト中央部分の周囲の周りに配設される誘電体部分をさらに含む、請求項１６に記載のディスクアセンブリ。
  19. 前記フェライト中央部分は円形形状を有し、前記誘電体部分は円形リング形状を有する、請求項１８に記載のディスクアセンブリ。
  20. 無線周波数（ＲＦ）サーキュレータのためのフェライトディスクアセンブリを作製するための方法であって、
    フェライト中央部分を含むフェライト系ディスクを形成することと、
    前記ディスクの第１の表面と外側接触面との間の電気コンタクトを向上させるように前記ディスクの前記第１の表面上に金属被覆層を形成すること、
    前記接地平面から前記磁石を挟んで反対側に隣接する帰還経路ディスクを含む帰還経路を設けることとを備え、前記帰還経路ディスクは、前記磁石の直径よりも長い直径を有し、前記帰還経路は、中空円筒を含み、前記帰還経路ディスクおよび前記中空円筒は、前記接地平面、前記磁石および前記フェライト系ディスクを取り囲み、前記中空円筒は、前記帰還経路ディスクの直径とほぼ一致する内径を有する、方法。
  21. 前記金属被覆層の形成の前に、前記ディスクの前記第１の表面上に所望の仕上げ表面を形成することをさらに備える、請求項２０に記載の方法。
  22. 前記金属被覆層を形成することは、インク堆積法を用いて金属の膜を堆積することを含む、請求項２０に記載の方法。
  23. 堆積された前記金属の膜を硬化させることをさらに備える、請求項２２に記載の方法。
  24. 無線周波数（ＲＦ）サーキュレータの挿入損性能を向上させるための方法であって、
    フェライト中央部分を含むフェライト系ディスクを形成することと、
    前記ディスク上に接地表面のための所望の仕上げを形成することとを備え、前記仕上げは前記接地表面と１つ以上の金属構造との間の電気接続を向上させるように選択され、前記所望の仕上げは、前記フェライト系ディスクを生じる切断の結果得られる平均サイズよりも小さい前記接地表面上の平均特徴サイズを有し、前記方法は、さらに、
    前記接地平面から前記磁石を挟んで反対側に隣接する帰還経路ディスクを含む帰還経路を設けることを備え、前記帰還経路ディスクは、前記磁石の直径よりも長い直径を有し、前記帰還経路は、中空円筒を含み、前記帰還経路ディスクおよび前記中空円筒は、前記接地平面、前記磁石および前記フェライト系ディスクを取り囲み、前記中空円筒は、前記帰還経路ディスクの直径とほぼ一致する内径を有する、方法。
  25. 前記１つ以上の金属構造は前記接地表面上に形成される金属被覆層を含む、請求項２４に記載の方法。
  26. パッケージ化サーキュレータモジュールであって、
    １つ以上の構成要素をその上に受けるように構成される実装プラットフォームと、
    前記実装プラットフォーム上に実装されるサーキュレータデバイスとを備え、前記サーキュレータデバイスは、第１の側および第２の側を有する接地平面と、前記接地平面の前記第１の側上に配設される磁石とを含み、前記サーキュレータデバイスはさらに、前記接地平面の前記第２の側上に配設されるフェライト系ディスクを含み、前記フェライト系ディスクは接地表面上に金属被覆層を有し、これにより前記金属被覆層は前記接地平面の前記第２の側と電気的に接し、さらに
    前記実装プラットフォーム上に実装され、前記サーキュレータデバイスを実質的に囲繞し保護するように寸法決めされる筐体を備え、前記パッケージ化サーキュレータモジュールは、さらに、
    前記接地平面から前記磁石を挟んで反対側に隣接する帰還経路ディスクを含む帰還経路を備え、前記帰還経路ディスクは、前記磁石の直径よりも長い直径を有し、前記帰還経路は、中空円筒を含み、前記帰還経路ディスクおよび前記中空円筒は、前記接地平面、前記磁石および前記フェライト系ディスクを取り囲み、前記中空円筒は、前記帰還経路ディスクの直径とほぼ一致する内径を有する、パッケージ化サーキュレータモジュール。
  27. 無線周波数（ＲＦ）回路板であって、
    複数の構成要素を受けるように構成される回路基板と、
    前記回路基板上に配設され、ＲＦ信号を処理するように構成される複数の回路と、
    前記回路基板上に配設されかつ前記回路のうち少なくともいくつかと相互接続されるサーキュレータデバイスとを備え、前記サーキュレータデバイスは、第１の側および第２の側を有する接地平面と、前記接地平面の前記第１の側上に配設される磁石とを含み、前記サーキュレータデバイスはさらに、前記接地平面の前記第２の側上に配設されるフェライト系ディスクを含み、前記フェライト系ディスクは接地表面上に金属被覆層を有し、これにより前記金属被覆層は前記接地平面の前記第２の側と電気的に接し、さらに
    前記ＲＦ回路板へのおよび前記ＲＦ回路板からの前記ＲＦ信号の通過を容易にするように構成される複数の接続特徴を備え、前記無線周波数（ＲＦ）回路板は、さらに、
    前記接地平面から前記磁石を挟んで反対側に隣接する帰還経路ディスクを含む帰還経路を備え、前記帰還経路ディスクは、前記磁石の直径よりも長い直径を有し、前記帰還経路は、中空円筒を含み、前記帰還経路ディスクおよび前記中空円筒は、前記接地平面、前記磁石および前記フェライト系ディスクを取り囲み、前記中空円筒は、前記帰還経路ディスクの直径とほぼ一致する内径を有する、無線周波数（ＲＦ）回路板。
  28. 無線周波数（ＲＦ）システムであって、
    ＲＦ信号の送受信を容易にするように構成されるアンテナアセンブリと、
    前記アンテナアセンブリと通信し、前記アンテナアセンブリによる送信のための送信信号を生成し、かつ前記アンテナアセンブリからの受信信号を処理するように構成されるトランシーバと、
    前記送信信号および前記受信信号の経路設定を容易にするように構成されるフロントエンドモジュールとを備え、前記フロントエンドモジュールは１つ以上のサーキュレータを含み、各々のサーキュレータは、第１の側および第２の側を有する接地平面と、前記接地平面の前記第１の側上に配設される磁石とを含み、前記サーキュレータはさらに、前記接地平面の前記第２の側上に配設されるフェライト系ディスクを含み、前記フェライト系ディスクは接地表面上に金属被覆層を有し、これにより前記金属被覆層は前記接地平面の前記第２の側と電気的に接し、前記無線周波数（ＲＦ）システムは、さらに、
    前記接地平面から前記磁石を挟んで反対側に隣接する帰還経路ディスクを含む帰還経路を備え、前記帰還経路ディスクは、前記磁石の直径よりも長い直径を有し、前記帰還経路は、中空円筒を含み、前記帰還経路ディスクおよび前記中空円筒は、前記接地平面、前記磁石および前記フェライト系ディスクを取り囲み、前記中空円筒は、前記帰還経路ディスクの直径とほぼ一致する内径を有する、無線周波数（ＲＦ）システム。
  29. 基地局を含む、請求項２８に記載のＲＦシステム。
  30. 前記基地局はセルラー基地局を含む、請求項２９に記載のＲＦシステム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10964994B2 (en) 2018-06-13 2021-03-30 Tdk Corporation Nonreciprocal circuit element and communication apparatus using the same
US11276909B2 (en) 2019-03-15 2022-03-15 Tdk Corporation Nonreciprocal circuit element, manufacturing method of the same, and communication apparatus using the same

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9214712B2 (en) * 2011-05-06 2015-12-15 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods related to ferrite based circulators
US9520633B2 (en) 2014-03-24 2016-12-13 Apollo Microwaves Ltd. Waveguide circulator configuration and method of using same
EP3304638A4 (en) * 2015-05-27 2019-01-16 Apollo Microwaves Ltd. E-PLANE-WELLENITER-ZIRKULATOR FOR OPERATION ABOVE THE MAGNETIC RESONANCE
US10431864B2 (en) * 2015-07-15 2019-10-01 Nec Corporation Non-reciprocal circuit element and wireless communication device
CN105650699B (zh) * 2016-03-29 2018-12-28 广东美的厨房电器制造有限公司 微波烹饪装置
US20180166763A1 (en) 2016-11-14 2018-06-14 Skyworks Solutions, Inc. Integrated microstrip and substrate integrated waveguide circulators/isolators formed with co-fired magnetic-dielectric composites
WO2018093771A1 (en) * 2016-11-18 2018-05-24 Zte Corporation Microstrip circulator
EP3453682B1 (en) 2017-09-08 2023-04-19 Skyworks Solutions, Inc. Low temperature co-fireable dielectric materials
US11603333B2 (en) 2018-04-23 2023-03-14 Skyworks Solutions, Inc. Modified barium tungstate for co-firing
JP6705472B2 (ja) 2018-06-18 2020-06-03 Tdk株式会社 非可逆回路素子及びこれを用いた通信装置
US11565976B2 (en) 2018-06-18 2023-01-31 Skyworks Solutions, Inc. Modified scheelite material for co-firing
US11891340B2 (en) * 2018-07-23 2024-02-06 Skyworks Solutions, Inc. Spinel-based oxides containing magnesium, aluminum and titanium and methods of forming articles having same
US11610704B2 (en) * 2018-12-21 2023-03-21 Lockheed Martin Corporation Corona prevention in high power circulators
CN111740195A (zh) * 2020-08-03 2020-10-02 中国电子科技集团公司第九研究所 一种改善环行器/隔离器铁氧体基片与中心导体同心度的排片工装及工艺
US11916276B2 (en) 2021-07-29 2024-02-27 Skyworks Solutions, Inc. Circulator conductor and housing configuration
US20230125826A1 (en) * 2021-10-21 2023-04-27 Ttm Technologies, Inc. Circulator design and methods of fabricating the circulator
CN116315548B (zh) * 2023-04-12 2024-03-26 电子科技大学 一种x波段欧拉勒洛结环形器

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4316923A (en) * 1975-04-14 1982-02-23 Ampex Corporation Precision dielectric filled ferrite toroid for use in microwave devices
US4122418A (en) 1975-05-10 1978-10-24 Tsukasa Nagao Composite resonator
US4390853A (en) 1980-04-14 1983-06-28 Trw Inc. Microwave transmission devices comprising gyromagnetic material having smoothly varying saturation magnetization
FR2498003A1 (fr) 1981-01-13 1982-07-16 Thomson Csf Procede de fixation d'une piece en ferrite sur une piece metallique, dispositif hyperfrequence obtenu par ce procede et utilisation d'un tel dispositif
US4496915A (en) 1981-11-12 1985-01-29 Trw Inc. Microwave transmission device having gyromagnetic materials having different saturation magnetizations
US4797992A (en) * 1987-02-02 1989-01-17 Hercules Defense Electronics Systems Inc. Method of making a thin film integrated microcircuit
JPH0615308U (ja) * 1992-07-27 1994-02-25 日本電子機器株式会社 サーキュレータ
JP3210087B2 (ja) * 1992-09-04 2001-09-17 株式会社東芝 非可逆回路装置
FR2702920B1 (fr) 1993-03-18 1995-05-12 Tekelec Airtronic Sa Dispositif électronique miniaturisé, notamment dispositif à effet gyromagnétique.
JPH0884004A (ja) * 1994-09-12 1996-03-26 Tdk Corp 非可逆回路装置
JPH09116309A (ja) * 1995-10-23 1997-05-02 Tokin Corp 非可逆回路素子
JPH09121104A (ja) * 1995-10-24 1997-05-06 Tokin Corp 非可逆回路素子及びその非可逆回路素子によるアイソレーション特性調整方法
JPH09167903A (ja) 1995-12-15 1997-06-24 Toshiba Corp サーキュレータ
GB2354884B (en) * 1996-12-12 2001-06-13 Racal Mesl Ltd Microwave circulators and isolators
JP4586215B2 (ja) 1998-04-14 2010-11-24 Ｔｄｋ株式会社 非可逆回路素子の相互変調積を制御する方法、フェリ磁性材料及びこれを用いた非可逆回路素子
US6933799B1 (en) 1998-04-14 2005-08-23 Tdk Corporation Method of controlling intermodulation distortion of non-reciprocal device
US6507249B1 (en) 1999-09-01 2003-01-14 Ernst F. R. A. Schloemann Isolator for a broad frequency band with at least two magnetic materials
US6313713B1 (en) 1999-09-28 2001-11-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Matched pair circulator antenna isolation circuit
JP2001267809A (ja) * 2000-03-15 2001-09-28 Murata Mfg Co Ltd 非可逆回路素子および通信機装置
JP2002204108A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Murata Mfg Co Ltd 非可逆回路素子及び通信装置
JP4174205B2 (ja) * 2001-01-24 2008-10-29 株式会社村田製作所 非可逆回路素子及び通信装置
JP3649162B2 (ja) * 2001-07-06 2005-05-18 株式会社村田製作所 中心電極組立体、非可逆回路素子、通信装置及び中心電極組立体の製造方法
US6844789B2 (en) 2001-11-13 2005-01-18 Raytheon Company Low temperature co-fired ceramic (LTCC) circulator
JP2005236366A (ja) 2004-02-17 2005-09-02 Alps Electric Co Ltd 非可逆回路素子
US7570128B2 (en) 2004-07-22 2009-08-04 Nxp B.V. Integrated non-reciprocal component comprising a ferrite substrate
US7907030B2 (en) * 2004-12-17 2011-03-15 Ems Technologies, Inc. Integrated circulators sharing a continuous circuit
US8514031B2 (en) * 2004-12-17 2013-08-20 Ems Technologies, Inc. Integrated circulators sharing a continuous circuit
US7242264B1 (en) * 2005-04-21 2007-07-10 Hoton How Method and apparatus of obtaining broadband circulator/isolator operation by shaping the bias magnetic field
US7683731B2 (en) 2005-12-20 2010-03-23 Ems Technologies, Inc. Ferrite waveguide circulator with thermally-conductive dielectric attachments
JP4329786B2 (ja) * 2006-06-05 2009-09-09 エプソントヨコム株式会社 圧電デバイスとその製造方法
KR100809753B1 (ko) 2006-06-27 2008-03-04 김성수 셔큘레이터용 페라이트디스크의 제조방법
KR100810971B1 (ko) * 2007-03-12 2008-03-10 주식회사 에이스테크놀로지 알에프 장비 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 알에프장비
WO2009001664A1 (ja) * 2007-06-22 2008-12-31 Murata Manufacturing Co., Ltd. 非可逆回路素子
CN201063356Y (zh) 2007-07-06 2008-05-21 南京广顺电子技术研究所 嵌入式小型化环行器
WO2009025174A1 (ja) 2007-08-22 2009-02-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. 非可逆回路素子
US7687014B2 (en) 2008-03-26 2010-03-30 Skyworks Solutions, Inc. Co-firing of magnetic and dielectric materials for fabricating composite assemblies for circulators and isolators
CN201266660Y (zh) * 2008-07-08 2009-07-01 南京广顺电子技术研究所 嵌入式小型化高互调隔离器
CN104022320A (zh) 2008-10-20 2014-09-03 斯盖沃克斯瑟路申斯公司 磁-介电组件及制造方法
US8138848B2 (en) 2008-11-03 2012-03-20 Anaren, Inc. Circulator/isolator with an asymmetric resonator
CN201490314U (zh) 2009-08-19 2010-05-26 许江 微带环行器及其所构成的微带隔离器
CN201708237U (zh) 2010-05-27 2011-01-12 世达普(苏州)通信设备有限公司 具有谐波抑制功能的微波带状传输线环行器
KR101007544B1 (ko) * 2010-11-23 2011-01-14 (주)파트론 공진회로를 구비한 비가역 회로소자 및 그의 제조 방법
US9214712B2 (en) 2011-05-06 2015-12-15 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods related to ferrite based circulators
CN102569964A (zh) 2011-12-09 2012-07-11 捷考奥电子(上海)有限公司 低插损铁氧体微波器件及其铁氧体加工方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10964994B2 (en) 2018-06-13 2021-03-30 Tdk Corporation Nonreciprocal circuit element and communication apparatus using the same
US11276909B2 (en) 2019-03-15 2022-03-15 Tdk Corporation Nonreciprocal circuit element, manufacturing method of the same, and communication apparatus using the same

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