專(zhuān)利名稱(chēng)：不可逆電路裝置、復(fù)合電子部件和配用它們的通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于諸如微波頻帶之類(lèi)的高頻帶中的不可逆電路、復(fù)合電子部件和配用它們的通信設(shè)備。
近年來(lái)，諸如蜂窩電話之類(lèi)的通信設(shè)備已經(jīng)采用了高頻帶利用率的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。這種調(diào)制系統(tǒng)包含1/4π波長(zhǎng)QPSK系統(tǒng)、CDMA系統(tǒng)等等。在這種通信設(shè)備中，將線性功率放大器用作發(fā)送功率放大器。相應(yīng)地，為了允許在減少功率消耗的情況下通過(guò)電話連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間通話，用于上述通信設(shè)備中的線性功率放大器具有高效率。但是，這種高效線性功率放大器具有易受負(fù)載阻抗影響的特性。換句話說(shuō)，只有當(dāng)將負(fù)載阻抗固定在理想值時(shí)，線性功率放大器才能顯示其高效率。例如，當(dāng)將諸如天線之類(lèi)的輸入阻抗值具有大的變化的負(fù)載直接連接到線性功率放大器時(shí)，線性功率放大器的效率減小，因此輸入/輸出線性特性被惡化。結(jié)果，由于放大器中的功率消耗增加，允許通信的時(shí)間長(zhǎng)度減短。另外，發(fā)送波趨向于失真，由此導(dǎo)致在相鄰的信道之間產(chǎn)生中斷。
為了解決上述問(wèn)題，例如，如圖8所示，在線性功率放大器20和天線之間放置了一個(gè)集中常數(shù)隔離器30。線性功率放大器20具有通過(guò)連接輸入匹配電路21、一級(jí)放大裝置22、級(jí)間匹配電路23、二級(jí)放大裝置24和輸出匹配電路25而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。在如圖9所示的隔離器30的等效電路中，三個(gè)中間導(dǎo)體31、32和33相交。鐵氧體部件34設(shè)置在中間導(dǎo)體31、32和33相交的部分處，并且在這個(gè)部分施加DC磁場(chǎng)HDC。匹配電容器C1、C2和C3分別并聯(lián)到中間導(dǎo)體31到33。將一個(gè)終接電阻器R連接到中間導(dǎo)體33的端部P3。中間導(dǎo)體31到33中的每一個(gè)等效地用作電感L。在隔離器30中，不論負(fù)載阻抗的變化如何，輸入阻抗是穩(wěn)定的。即，隔離器30具有通過(guò)吸收來(lái)自阻抗的反射，穩(wěn)定阻抗匹配的功能。這種功能防止了線性功率放大器20的效率的減小，以及輸入/輸出線性的惡化。典型地，由于將線性功率放大器20的輸入/輸出特性阻抗設(shè)計(jì)為50歐姆，通常將隔離器30的輸入阻抗設(shè)置為50歐姆，這是高頻元件中的標(biāo)準(zhǔn)值。
同時(shí)，隨著蜂窩電話的小型化和重量的減小，用于蜂窩電話中的電池的電壓已經(jīng)被設(shè)置得更低。蜂窩電話中的輸出電壓減小到接近于3到4V的范圍。結(jié)果，線性功率放大器的額定工作電壓也設(shè)置到接近于3到4V的范圍內(nèi)。線性功率放大器的飽和電功率值由放大器的工作電壓和諸如GaAs-FET或硅雙板晶體管之類(lèi)的放大裝置的輸出阻抗確定。例如，在具有接近于1W的額定輸出功率的線性功率放大器中，將飽和電功率設(shè)置為接近于2W，以便留有余地(leeway)。
但是，如圖8所示，當(dāng)使用上述低電電壓時(shí)，輸出放大裝置24的輸出阻抗在接近于3到10歐姆的范圍內(nèi)。這大大低于線性功率放大器20的輸出阻抗(它被設(shè)置為50歐姆作為標(biāo)準(zhǔn)值)。結(jié)果，在上述線性功率放大器20中，將輸出匹配電路25連接到輸出放大裝置24，以將線性功率放大器20的輸出阻抗值轉(zhuǎn)換為50歐姆。但是，當(dāng)從接近于3到10歐姆的低阻抗值轉(zhuǎn)換為50歐姆時(shí)，產(chǎn)生由輸出匹配電路25中的損耗引起的功率損耗，并且能夠匹配的頻帶的寬度變窄了。由此，這些問(wèn)題產(chǎn)生了減小線性功率放大器20的效率和工作帶寬的因素。
另外，由于其上安裝有隔離器的基板(一電路板)形成為薄板狀，有一個(gè)問(wèn)題，例如，不可能形成具有良好帶寬精度的50歐姆特性阻抗微帶傳輸線。
因而，輸入/輸出阻抗為50歐姆的隔離器存在一個(gè)問(wèn)題，即發(fā)生匹配失敗。
相應(yīng)地，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種不可逆電路裝置、復(fù)合電子部件和使用它們的通信設(shè)備，其中，不需要在功率放大器中設(shè)置輸出匹配電路，同時(shí)與功率放大器和/或電路板具有良好的阻抗匹配。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種不可逆電路裝置，它包含多個(gè)設(shè)置得相交的中間導(dǎo)體，設(shè)置在中間導(dǎo)體的交點(diǎn)處并適合于接收DC磁場(chǎng)的鐵氧體部件，多個(gè)對(duì)應(yīng)于多個(gè)中間導(dǎo)體的端口，每一個(gè)所述端口具有以串聯(lián)配置和并聯(lián)配置中的一種方式連接到對(duì)應(yīng)的中間導(dǎo)體的匹配電容器。
通過(guò)這種設(shè)置，在具有串聯(lián)到對(duì)應(yīng)的中間導(dǎo)體的匹配電容器的端口中，形成有LC串聯(lián)諧振電路，它由中間導(dǎo)體的電感和匹配電容器構(gòu)成。端口的輸入/輸出阻抗可以設(shè)置得大大低于具有并聯(lián)到對(duì)應(yīng)的中間導(dǎo)體的匹配電容器的每一個(gè)端口的輸入/輸出阻抗。換句話說(shuō)，不需要加另一個(gè)元件用于執(zhí)行阻抗轉(zhuǎn)換，通過(guò)將匹配電容器串聯(lián)到中間導(dǎo)體并改變匹配電容器的值，可以將輸入/輸出阻抗設(shè)置在任意低的值。
在這種情況下，根據(jù)功率放大器的輸出級(jí)放大裝置的輸入/輸出阻抗，可以將輸入/輸出阻抗設(shè)置在1到15歐姆的范圍內(nèi)。通過(guò)這種設(shè)置，不必設(shè)置用于執(zhí)行阻抗變換的匹配電路，這在傳統(tǒng)的技術(shù)中是必需的。相應(yīng)地，功率放大器可以小型化，同時(shí)得到高效率和寬頻帶。
另外，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的不可逆電路裝置，可以增加電路板上微帶線的寬度。結(jié)果，可以以固定和穩(wěn)定的方式，將不可逆電路裝置安裝在電路板上，從而可以防止和微帶線的寬度有關(guān)的匹配失敗。
另外，上述不可逆電路裝置還可以包括連接到一個(gè)端口的終接電阻器，以形成一個(gè)隔離器。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種復(fù)合電子部件，它包含通過(guò)將不可逆電路裝置連接到功率放大器的輸出部分而相互連成一體的不可逆電路裝置和功率放大器。通過(guò)這種設(shè)置，可以得到具有良好特性的低價(jià)和小型化的復(fù)合電子部件。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種通信設(shè)備，它包含上述不可逆電路裝置和復(fù)合電子部件中的一種。類(lèi)似地，通過(guò)這樣的設(shè)置，可以以低成本得到具有良好特性的小型通信設(shè)備。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的隔離器的等效電路圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的通信設(shè)備的發(fā)送輸出部分的方框圖，它通過(guò)圖1所示的隔離器和圖2所示的功率放大器構(gòu)成；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的隔離器的等效電路圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的循環(huán)器的等效電路圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的循環(huán)器的等效電路圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的復(fù)合電子部件的分解透視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的通信設(shè)備的方框圖；圖8是由傳統(tǒng)隔離器和傳統(tǒng)功率放大器構(gòu)成的通信設(shè)備發(fā)送輸出部分的方框圖；和圖9是傳統(tǒng)隔離器的等效電路圖。
參照?qǐng)D1和2，將描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的隔離器以及配用該隔離器的通信設(shè)備發(fā)送輸出部分的結(jié)構(gòu)。圖1是隔離器的等效電路圖，圖2是通過(guò)使用隔離器形成的發(fā)送功率放大部分的方框圖。
第一實(shí)施例的隔離器1具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中三個(gè)中間導(dǎo)體2、3和4以特定角度相交，但是相互電氣絕緣，將鐵氧體部件5設(shè)置在三個(gè)中間導(dǎo)體2、3和4相交的部分，其中有用于提供DC磁場(chǎng)HDC的永久磁鐵(圖中未示)。
另外，將匹配電容器C1串聯(lián)在中間導(dǎo)體2和端口P1之間，將匹配電容器C2和C3分別并聯(lián)到中間導(dǎo)體3和4，并將連接部件連續(xù)到端口P2和P3。將中間導(dǎo)體2到4中的每一個(gè)的另一端連接到地。換句話說(shuō)，將匹配電容器C1的一端連接到中間導(dǎo)體2，將其另一端連接到端口P1。將匹配電容器C2和C3中每一個(gè)的一端連接到中間導(dǎo)體3和4，還連接到端口P2到P3。其每一個(gè)的另一端連接到地。另外，將終接電阻器R連接到端口P3，以發(fā)送從端口P1送到端口P2的信號(hào)，并由終接電阻器R吸收從端口P2進(jìn)入的反射波。中間導(dǎo)體2到4的每一個(gè)都相當(dāng)于電感L。
在第一實(shí)施例的隔離器1中，匹配電容器C1到C3具有基本上相同的尺寸和電容值。將端口P1的阻抗設(shè)置在1到15歐姆的范圍內(nèi)，同時(shí)，將端口P2和P3的阻抗設(shè)置為50歐姆。在這種設(shè)置下，在端口P1中，匹配電容器C1串聯(lián)到中間導(dǎo)體2。由此，可以使端口P1的輸入/輸出阻抗大大低于端口P2和P3的輸入/輸出阻抗。
如圖2所示，將隔離器1連接到通信設(shè)備發(fā)送功率放大器10的輸出部分。第一實(shí)施例的功率放大器10包含輸入匹配電路11、一級(jí)放大裝置12、級(jí)間匹配電路13和二級(jí)放大裝置14。在這種情況下，將發(fā)送功率放大器10的電源電壓設(shè)置在3到6伏特的范圍內(nèi)。將二級(jí)放大裝置14的阻抗設(shè)置在1到15歐姆的范圍內(nèi)。將隔離器1的端口P1連接到功率放大器10的輸出部分，即二級(jí)放大裝置14的輸出部分形成發(fā)送輸出部分。將端口P2通過(guò)雙工器等連接到天線，并以50歐姆作為標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)現(xiàn)端口P2的阻抗匹配。
如上所述，如此設(shè)置這個(gè)實(shí)施例，從而隔離器1的端口P1的輸入阻抗與連接到端口P1的功率放大器10的輸出級(jí)放大裝置14的輸出阻抗匹配。通過(guò)這種設(shè)置，不需要設(shè)置傳統(tǒng)上將放大裝置的低阻抗變換為50歐姆所必需的輸出匹配電路。由此，可以使用于第一實(shí)施例中的輸出功率放大器小型化。另外，這種設(shè)置可以防止在設(shè)置匹配電路時(shí)增大介入損耗和減窄頻帶。結(jié)果，在隔離器1中，介入損耗減小，并且頻帶可以變寬。
在第一實(shí)施例的隔離器中，端口P1到P3中只有一個(gè)串聯(lián)到對(duì)應(yīng)的匹配電容器。但是，如圖3所示，在根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的隔離器輸入/輸出側(cè)的兩個(gè)端口P1和P2中，匹配電容器C1和C2可以串聯(lián)到中間導(dǎo)體2和3。在這種情況下，兩個(gè)端口P1和P2的輸入/輸出阻抗可以設(shè)置在幾歐姆到幾十歐姆的低阻抗范圍內(nèi)。換句話說(shuō)，可以在隔離器的輸入和輸出側(cè)實(shí)現(xiàn)低阻抗匹配。通過(guò)使用如圖3所示的隔離器，當(dāng)連接到功率放大器時(shí)，可以得到和第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。因此，類(lèi)似地，在將輸出側(cè)設(shè)置為低阻抗值的負(fù)載的情況下，可以實(shí)現(xiàn)良好的阻抗匹配。
另外，本發(fā)明不限于隔離器的情況。如圖4和5的每一個(gè)圖所示，本發(fā)明可以應(yīng)用于三端口型循環(huán)器。圖4和5的每一個(gè)圖中所示的循環(huán)器具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中，沒(méi)有終接電阻器R連接到如圖1和3的每一個(gè)圖中所示的隔離器中的第三端口P3。類(lèi)似地，在這種情況下，可以得到和第一實(shí)施例中得到的相同的優(yōu)點(diǎn)。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的復(fù)合電子部件的結(jié)構(gòu)。這個(gè)實(shí)施例中的復(fù)合電子部件通過(guò)使如圖2的方框圖中所示的發(fā)送輸出部分成為整體而形成為一個(gè)單元。換句話說(shuō)，這個(gè)實(shí)施例中使用的復(fù)合電子部件50具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中，將輸入匹配電路11、一級(jí)放大裝置12、級(jí)間匹配電路13、二級(jí)放大裝置14和隔離器1都安裝在電路板51上，并且通過(guò)使用微帶線連接裝置1和11到14。另外，將屏蔽罩52接合到電路板51，并將用于輸入/輸出和接地的端子53連接到輸入/輸出部分的電極墊片，并在電路板51上接地。
在這個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合電子部件50小型化，并且具有高效率和寬頻帶。在這個(gè)復(fù)合電子部件50中，功率放大器10和隔離器1連成一體而形成單個(gè)電子部件。結(jié)果，可以將該部件容易地結(jié)合到通信設(shè)備中，另外，可以得到穩(wěn)定良好的特性。隔離器、循環(huán)器和功率放大器10(如圖3、4和5所示)可以連成一體而形成復(fù)合電子部件。
同時(shí)，隨著蜂窩電話的小型化，用于設(shè)備中的電路板更薄，同時(shí)微帶線的寬度變得極窄。例如，當(dāng)將電路板的厚度設(shè)置為0.1mm時(shí)，在特性阻抗為50歐姆時(shí)得到的線寬是0.17mm。通過(guò)這種方法，當(dāng)線寬變窄時(shí)，微帶線的寬度的精度降低，由此導(dǎo)致發(fā)生匹配的失敗。另外，必須將用于焊接裝置的安裝墊片的寬度設(shè)置得大于微帶線的寬度。由此，在安裝墊片時(shí)發(fā)生匹配失敗。另外，變窄的線寬引起發(fā)送損失的增加。相反，如在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)將輸入/輸出阻抗設(shè)置在幾個(gè)歐姆到幾十個(gè)歐姆的范圍內(nèi)時(shí)，微帶線的寬度可以變寬。由此，上述匹配失敗和發(fā)送損耗的問(wèn)題可以得到解決。另外，即使安裝墊片的寬度變寬，仍然可以防止匹配失敗。結(jié)果，當(dāng)安裝隔離器1時(shí)，可以防止由于隔離器1中的位置偏移引起的連接失敗，由此導(dǎo)致增強(qiáng)安裝效率和強(qiáng)度。利用這些優(yōu)點(diǎn)，由于可以改進(jìn)通信設(shè)備的生產(chǎn)率和耐用性，可以以低成本生產(chǎn)高度可靠的通信設(shè)備。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)通信設(shè)備中，天線ANT連接到包含發(fā)送濾波器和接收濾波器的雙工器DPX的天線端。將不可逆電路裝置1和功率放大電路10連接在發(fā)送濾波器和發(fā)送電路之間，將接收電路連接到接收濾波器的輸出端。從發(fā)送電路送來(lái)的信號(hào)從天線ANT經(jīng)功率放大電路10、不可逆電路裝置1，然后是雙工器DPX的發(fā)送濾波器發(fā)送。另外，由天線ANT接收的信號(hào)通過(guò)雙工器DPX的接收濾波器輸入到接收電路。
在這種情況下，作為上述不可逆電路裝置1，可以使用如第一實(shí)施例所述的不可逆電路裝置。另外，作為其中不可逆電路裝置1與功率放大器10連在一起的復(fù)合電子部件50，可以使用如圖6所示的復(fù)合電子部件。通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的不可逆電路裝置和復(fù)合電子部件中的一種，可以以低價(jià)生產(chǎn)具有良好特性的小型通信設(shè)備。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的不可逆電路裝置中，通過(guò)將匹配電容器串聯(lián)到中間導(dǎo)體的簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，端口的輸入/輸出阻抗可以設(shè)置在低的值。另外，當(dāng)連接到具有低的輸出阻抗值的功率放大器時(shí)，不需要設(shè)置用于執(zhí)行阻抗變換的輸出匹配電路。由此，可以將功率放大器和通信設(shè)備小型化，同時(shí)得到高效率和更寬的頻帶。
另外，由于設(shè)置在電路板上的微帶線的寬度可以更寬，故不可逆電路裝置可以通過(guò)穩(wěn)定的方式牢固地安裝，由此，可以防止與線的寬度有關(guān)的匹配失敗。
另外，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的不可逆電路裝置，可以以低價(jià)生產(chǎn)具有良好特性的小型復(fù)合電子部件和小型通信設(shè)備。
雖然已經(jīng)描述了較佳實(shí)施例，但是，在不背離本發(fā)明的主旨和范圍的情況下，可以有各種變化和修改。
權(quán)利要求
1．一種不可逆電路裝置，其特征在于包含設(shè)置得相交的多個(gè)中間導(dǎo)體；設(shè)置在所述中間導(dǎo)體的相交點(diǎn)并適合于接收DC磁場(chǎng)的鐵氧體部件；和對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)中間導(dǎo)體的多個(gè)端口，每一個(gè)所述端口具有以串聯(lián)配置和并聯(lián)配置中的一種方式連接到對(duì)應(yīng)的所述中間導(dǎo)體的匹配電容器。
2．如權(quán)利要求1所述的不可逆電路裝置，其特征在于具有串聯(lián)到對(duì)應(yīng)的中間導(dǎo)體的匹配電容器的端口的輸入/輸出阻抗設(shè)置為1到15歐姆的范圍內(nèi)。
3．如權(quán)利要求1或2所述的不可逆電路裝置，其特征在于還包含連接到一個(gè)所述端口以形成隔離器的終接電阻器。
4．一種復(fù)合電子部件，其特征在于包含如權(quán)利要求1、2和3中任一條所述的不可逆電路裝置，所述不可逆電路裝置連接到功率放大器的輸出部分而與其連成一體。
5．一種通信設(shè)備，其特征在于包含如權(quán)利要求1、2和3中任一條所述的不可逆電路裝置，或如權(quán)利要求4所述的復(fù)合電子部件。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種不可逆電路裝置、復(fù)合電子部件和通信設(shè)備,它們可以實(shí)現(xiàn)小型化和降低成本,同時(shí)具有良好的特性。在該不可逆電路裝置中,多個(gè)匹配電容器中的一個(gè)串聯(lián)在多條中間導(dǎo)體中的一條和中間導(dǎo)體的端口之間。將每一個(gè)剩下的匹配電容器的端部并聯(lián)到每條剩余的中間導(dǎo)體,并且連接部分延續(xù)到剩余中間導(dǎo)體的端口。
文檔編號(hào)H01P1/36GK1283944SQ0012400
公開(kāi)日2001年2月14日 申請(qǐng)日期2000年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月10日
發(fā)明者岡田剛和, 市口真一郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所