專利名稱：三端口非互易電路器件、復合電子部件以及通信裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及微波頻帶中使用的諸如隔離器之類的三端口非互易電路器件，并且還涉及復合電子部件以及通信裝置。
背景技術：
通常，平衡-非平衡轉換器(balun)、混合器或功率合成器被放置在平衡輸出電路，特別是推挽放大器(具有以相位差為180°工作的一對放大器)的輸出側。平衡-非平衡轉換器等將平衡信號轉換為單端信號。
一般來說，平衡-非平衡轉換器被用在微波頻帶以及更低頻帶(HF頻帶、VHF頻帶、UHF頻帶以及更低頻帶)中。另一方面，混合器或功率合成器被用在微波頻帶以及更高頻帶(UHF頻帶以及更高頻帶)中。寬帶鐵氧體芯經常被用于平衡-非平衡轉換器，在這種情形中，可用的頻率上限是UHF頻帶。一般地，混合器或功率合成器配置有分布常數電路。這樣，對于UHF頻帶或更高頻帶而言，尺寸不會在實際中帶來重大問題。
同時，在通信裝置中，尤其是在用于QPSK等包括幅度調制分量的發射電路部分中，或者在需要高可靠性的發射電路部分中，被轉換為單端信號的發射信號通過隔離器發送，并且然后通過天線切換器件(或天線雙工器)，并且所得到的信號被發送到天線。如果信號沒有通過隔離器發送，則來自天線以及天線切換器件的反射返回到平衡輸出電路(特別是放大器)，由此改變從平衡輸出電路看到的負載阻抗。當負載阻抗改變時，會出現某些問題。例如，發射信號的波形失真變得嚴重，并且放大器的工作由于振蕩而變得不穩定。
然而，當平衡-非平衡轉換器(或混合器或功率合成器)和隔離器以傳統方式組合時，發射電路部分的尺寸和成本增加，由此使得不能滿足近來對移動通信裝置的小型化和成本降低的需求。同樣，因為發射信號通過平衡-非平衡轉換器以及隔離器兩者，所以插入損耗增加。另外，因為發射電路部分處理大量功率，所以當由于部件的數目增加而導致連接部分的數目增加時，存在這樣的問題容易產生不需要的輻射，并且通信裝置中互相干擾的可能性增加。另外，因為平衡-非平衡轉換器和隔離器的工作帶寬減小了發射電路部分的工作帶寬，所以存在這樣的問題可用頻帶減小。
因此，如日本未審查專利申請公開No.2002-299915中所描述的那樣，本發明人建議了一種非互易電路器件，其能連接到平衡輸出電路，而不需要插入其中的平衡-非平衡轉換器、混合器或類似器件，并且還建議了一種通信裝置。在該非互易電路器件中，一個端口的中心電極的兩個相對側被配置為高電位端，并且使用平衡輸入和非平衡輸出。該非互易電路器件可被用來合成來自推挽放大器的輸出。然而，利用這種電路器件，在低工作點(在該工作點處，偏置電流即閑散電流的量是小的)的情形中，反相激發電流不能有效地流過反相側輸入端子。這樣，發現了這樣的問題鐵氧體激發效率不夠。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種三端口非互易電路器件，其能連接到平衡輸出電路，而不需要在它們之間插入平衡-非平衡轉換器、混合器等，并且即使工作于低工作點，也可以可靠地激發鐵氧體，并且本發明的目的是提供包括該電路器件的一種復合電子部件以及一種通信裝置。
為了達到前述目的，根據本發明的三端口非互易電路器件包括(1)永磁體；(2)鐵氧體，所述永磁體向所述鐵氧體施加直流磁場；和(3)第一中心電極、第二中心電極以及第三中心電極，它們被如此排列，以至彼此之間以電絕緣的狀態相交；(4)該電路器件的特征在于第一至第三中心電極中至少一個是由彼此之間基本平行排列的第一線路導體和第二線路導體構成的，第一線路導體的高電位端和第二線路導體的低電位端彼此相對，并且第一線路導體的低電位端和第二線路導體的高電位端彼此相對，以導致電磁耦合，并且第一線路導體的高電位端和第二線路導體的高電位端之間形成的端口是平衡端口。
更具體地說，優選地，第一線路導體和第二線路導體中每一個是由至少兩條線路構成的。優選地，在由第一線路導體和第二線路導體構成的中心電極中，從第一線路導體的高電位端到第二線路導體的高電位端的電長度基本上是半波長。
具有上述配置的三端口非互易電路器件可以連接到平衡輸出電路的輸出側，而不需要在它們之間插入諸如平衡-非平衡轉換器、混合器之類的平衡到非平衡的轉換器。
同樣，為了獲得三端口非互易電路器件和與之連接的平衡輸出電路之間的阻抗匹配，例如，一個匹配電容器與用作平衡端口的第一線路導體的高電位端串聯地電連接，并且一個匹配電容器與用作平衡端口的第二線路導體的高電位端串聯地電連接，一個匹配電容器提供第一線路導體的高電位端與第二線路導體的高電位端之間的電連接，或者一個匹配電容器提供第一線路導體的高電位端與地之間的電連接，并且一個匹配電容器提供第二線路導體的高電位端與地之間的電連接。或者，第一線路導體的高電位端和第二線路導體的高電位端經由各自的匹配電容器電連接到平衡輸入/輸出端子，匹配電容器提供平衡輸入/輸出端子之間的電連接，或者匹配電容器電連接在平衡輸入/輸出端子與相應的地之間。
使用作平衡端口的中心電極的第一線路導體和第二線路導體的線路寬度不同于其他中心電極的線路寬度，可以獲得非互易電路器件與平衡輸出電路之間的最優阻抗匹配。具體地說，當平衡輸出電路的阻抗低時，相對于其他中心電極的線路寬度增加第一線路導體和第二線路導體的線路寬度，可以減少導通損耗，并且可以提供具有低插入損耗的非互易電路器件。
根據本發明的通信裝置包括具有前述特征的非互易電路器件以及一對以基本上為180°的相位差驅動的放大器。三端口非互易電路器件的平衡端口連接到這對放大器的平衡輸出端子。利用上述配置，可以提供一種具有較好的頻率特性的緊湊通信裝置。
根據本發明，因為提供了平衡輸入/輸出端子，所以三端口非互易電路器件可以連接到平衡電路，而不需要在它們之間插入平衡到非平衡的轉換器。更具體地說，三端口非互易電路器件的平衡輸入端子可以連接到以基本上180°的相位差驅動的放大器的平衡輸出端子。結果，可以提供一種具有較好的頻率特性的緊湊通信裝置。另外，因為輸入側中心電極的低電位端彼此獨立地接地，所以即使驅動各個輸入端口的放大器工作于低工作點(即使不是所有的波都被放大)，也可以可靠地激發鐵氧體。
圖1是根據本發明的三端口非互易電路器件的一個實施例的分解立體圖。
圖2是圖1所示三端口非互易電路器件的內部平面圖。
圖3是示出了圖1所示三端口非互易電路器件的內部連接的示意配置圖。
圖4是復合電子部件的電路圖，其中圖1所示的三端口非互易電路器件電連接到推挽放大器。
圖5是圖示了圖4所示的復合電子部件的操作的電路圖。
圖6是圖示了圖4所示的復合電子部件的操作的等效電路圖。
圖7是圖示了圖4所示的復合電子部件的操作的等效電路圖。
圖8是圖示了圖4所示的復合電子部件的操作的等效電路圖。
圖9是示出了圖1所示三端口非互易電路器件的修改的內部平面圖。
圖10是根據本發明的復合電子部件的另一實施例的等效電路圖。
圖11是根據本發明的三端口非互易電路器件的另一實施例的等效電路圖。
圖12是根據本發明的三端口非互易電路器件的另一實施例的等效電路圖。
圖13是根據本發明的三端口非互易電路器件的另一實施例的等效電路圖。
圖14是根據本發明的三端口非互易電路器件的另一實施例的等效電路圖。
圖15是根據本發明的三端口非互易電路器件的另一實施例的等效電路圖。
圖16是根據本發明的三端口非互易電路器件的另一實施例的分解立體圖。
圖17是根據本發明的通信裝置的一個實施例的電路框圖。
圖18是示出了另一實施例的等效電路圖。
圖19是示出了另一實施例的等效電路圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖描述根據本發明的三端口非互易電路器件、復合電子部件以及通信裝置的實施例。在每個實施例中，集總元件隔離器的示例將被描述為三端口非互易電路器件。相同的部件和相同的部分用相同的標號來表示，并且將不給出多余的描述。
(第一實施例，圖1至9)如圖1所示，隔離器1通常包括下金屬外殼4、樹脂端子外殼3、中心電極組件13、上金屬外殼8、永磁體9、絕緣構件7、電阻器R、匹配電容器C1至C3等等。
中心電極組件13被如此配置中心電極21至23以電絕緣狀態排列在圓盤微波鐵氧體20的上表面，從而彼此之間的交叉角度基本上上120°。中心電極22和23的高電位端分別具有連接部分28和29，并且低電位端連接到地電極25。
中心電極21由彼此并行排列的第一線路導體21a和第二線路導體21b構成。第一線路導體21a和第二線路導體21b的高電位端分別具有連接部分27和26，并且低電位端連接到地電極25。第一和第二線路導體21a和21b被如此排列第一電路導通21a的高電位端和第二線路導體21b的低電位端彼此相對，并且第一電路導通21a的低電位端和第二線路導體21b的高電位端彼此相對，以導致電磁耦合。
線路導體21a和21b以及中心電極22和23每一個都由兩條線路組成。具體地說，由兩條線路構成每一線路導體21a和21b，這合成了激發鐵氧體20的效果，由此允許高效激發鐵氧體。結果，插入損耗減小，并且可以獲得高效發射系統。
如此提供中心電極21、22和23共有的地電極25使其基本覆蓋鐵氧體20的下表面。利用諸如焊接之類的方法，鐵氧體20反面設置的地電極25通過樹脂端子外殼3的窗口部分3c連接到下金屬外殼4的扣緊壁(button wall)4b，由此將中心電極組件13連接到地。
如圖2所示，平衡輸入端子(＝平衡輸入端子＝差分輸入端子)14和15、非平衡輸出端子(＝非平衡輸出端子)16以及三個接地端子17被插入模鑄在樹脂端子外殼3中。端子14至17中每個端子的一端是從樹脂端子外殼3的相對側壁3a向外方向引出的，并且端子14至17的另一端是在樹脂端子外殼3的底部3b處露出的，以分別形成平衡輸入引出電極部分14a和15a、非平衡輸出引出電極部分16a、以及地引出電極部分17a。平衡輸入引出電極部分14a和15a以及非平衡輸出引出電極部分16a分別焊接到中心電極21和22的連接部分26、27和28。
匹配電容器C1至C3中每一個都是單平板電容器，其中在電介質基板的正面和反面提供高電位側電容器電極以及低電位側電容器電極。高電位側電容器電極焊接到中心電極21至23的相應連接部分26至29，并且低電位側電容器電極焊接到暴露在樹脂端子外殼3處的地引出電極部分17a。
電阻器R的一端經由中心電極23的連接部分29連接到匹配電容器C3的高電位側電容器電極，并且其另一端連接到暴露在樹脂端子外殼3的底部3b處的地引出電極17a。也就是說，匹配電容器C3和電阻器R并聯地電連接在中心電極23的連接部分29與地之間。圖3出了隔離器1內部的電連接。
例如，具有上述配置的部件被如下組裝。如圖1所示，下金屬外殼4從下方附接到樹脂端子外殼3。接著，中心電極組件13、匹配電容器C1至C3、電阻器R等等被容納在樹脂端子外殼3中，并且附接上金屬外殼8。永磁體9和絕緣構件7排列在上金屬外殼8和中心電極組件13之間。永磁體9向中心電極組件13施加直流磁場H。下金屬外殼4和上外殼8接合成一個金屬外殼，這定義了磁路，并且還充當軛。
圖4是復合電子組件40的電路圖，其中，以180°相位差工作的隔離器1和推挽放大器31電連接在一起。
隔離器1中的中心電極21的兩個相對端(具體地說，連接部分26和27)用作電源端子，并且輸入端口1連接到中心電極21，并且用作平衡輸入端口。與隔離器1中的中心電極21連接的平衡輸入端口1電連接到推挽放大器31的平衡輸出側。輸出端口2連接到隔離器1中的中心電極22，并且用作非平衡輸出端口。端口3連接到隔離器1中的中心電極23，并且用作端接端口。
另一方面，推挽放大器31具有這樣的結構，其中一對放大器器件(即，晶體管Tr1a和Tr1b)以及一對放大器器件(即，晶體管Tr2a和Tr2b)被連接為兩級。例如，在該第一實施例中，雙極型晶體管以及場效應晶體管可以用作晶體管Tr1a至Tr2b。
初級晶體管Tr1a和Tr1b經由級間匹配電路52電連接到末級晶體管Tr2a和Tr2b。偏置電路(包括電阻器R12和電容器C13)電連接到初級晶體管Tr1a和Tr1b的源極。末級晶體管Tr2a和Tr2b的源極電連接到地。
級間匹配電路52包括電感器L14、電容器C15、電感器L13、電容器C14、電感器L15以及電容器C16。電感器L14和電容器C15串聯地電連接在初級晶體管Tr1a和Tr1b的漏極與末級晶體管Tr2b和Tr2b的相應柵極之間。電感器L13和電容器C14電連接在初級晶體管Tr1a和Tr1b的漏極與初級晶體管Tr1a和Tr1b的電源端子43之間。電感器L15和電容器C16電連接在末級晶體管Tr2b和Tr2b的柵極與末級晶體管Tr2b和Tr2b的柵極偏置電源端子44之間。
初級晶體管Tr1a和Tr1b經由輸入匹配電路51電連接到平衡輸入端子41a和41b。輸入匹配電路51包括電感器L12和電阻器R11。電感器L12串聯地電連接在初級晶體管Tr1a和Tr1b的柵極與相應的輸入端子41a和41b之間，并且電阻器R11電連接在輸入端子41a和41b與地之間。
末級晶體管Tr2b和Tr2b經由輸出匹配電路53電連接到推挽放大器31的平衡輸出端子14和15(換言之，連接到隔離器1的平衡輸入端子)。輸出匹配電路53包括電感器L17、電容器C18、電感器L16和電容器C17。電感器L17和電容器C18串聯地電連接在末級晶體管Tr2b和Tr2b的漏極與推挽放大器31的相應的平衡輸出端子14和15之間。電感器L16和電容器C17電連接在末級晶體管Tr2b和Tr2b的漏極與末級晶體管Tr2b和Tr2b的漏極電源端子48之間。
接著，將參考圖5至8所示的等效電路圖來描述具有上述配置的復合電子部件40的操作。
圖5示出了其中設置是這樣的狀態在沒有輸入信號時，有一定量的閑散電流(即，在無信號期間有一定量的偏置電流)流動。也就是說，晶體管Tr2a和Tr2b都是導通狀態。利用這種設置，可以期望相當低的輸出信號失真。在圖5中，標號RL1表示輸入負載電阻器，并且標號RL2表示輸出負載電阻器。
圖6示出了這樣的狀態其中在平衡輸入端子41a和41b之間輸入相位差為180°的平衡信號，并且平衡信號的相位差為θ°。當平衡信號被分別輸入到端接晶體管Tr2a和Tr2b時，使晶體管Tr2a進入導通狀態而晶體管Tr2b進入截止狀態。流過晶體管Tr2a的電流通過中心電極21的第一線路導體21a流動，由此使鐵氧體20生成高頻磁場。此時，第二線路導體21b是開路的，這是因為晶體管Tr2b處于截止狀態，并且第一線路導通21a的低電位端連接到地。這樣，無論第二線路導體21b的狀態如何，鐵氧體20都恒定地生成高頻磁場。該高頻磁場使電流流過與第一線路導體21a電磁耦合在一起的中心電極22。結果，平衡信號從平衡輸入端子41a和41b傳輸到了非平衡輸出端子16。
圖7示出了這樣的狀態其中平衡信號的相位是θ+180°。當平衡信號分別輸入到端接晶體管Tr2a和Tr2b時，使晶體管Tr2a進入截止狀態，而晶體管Tr2b進入導通狀態。這樣，流過晶體管Tr2b的電流通過中心電極21的第二線路導體21b流動，由此使鐵氧體20生成高頻磁場。該高頻磁場使電流流過與第二線路導體21b電磁耦合在一起的中心電極22。因此，平衡信號從平衡41a和41b傳輸到了非平衡輸出端子16。
如上所述，輸入側中心電極21的第一和第二線路導體21a和21b的低電位端彼此獨立地連接到地。這樣，即使與平衡輸入端口1連接的推挽放大器31工作于與B類或更低類相等價的低工作點(即，即使不是所有的波都被放大)，鐵氧體20也能可靠地生成高頻磁場。
相反，當非平衡信號輸入到非平衡輸出端子16時，電流流過中心電極22，并且鐵氧體20生成高頻磁場。該高頻磁場使電流流過與中心電極22磁耦合在一起的中心電極23。流過中心電極23的電流通過端接電阻器R流動，在該電阻器R處，消耗大部分功率，并且得到的電流流入到地。這樣，幾乎沒有非平衡信號從非平衡輸出端子16傳輸到平衡輸出端子41a和41b。
圖8示出了其中設置是這樣的狀態在沒有輸入信號時幾乎沒有閑散電流(即，在無信號期間幾乎沒有偏置電流)流動。也就是說，晶體管Tr2a和Tr2b都處于截止狀態。在這種設置中，雖然效率稍有增加，但是輸出信號失真稍稍增加。
該隔離器1可以連接到推挽放大器31(非平衡輸出電路)的輸出側，而不需要平衡到非平衡的轉換器(諸如平衡-非平衡轉換器混合器)插入其中。這可以減小復合電子部件40的尺寸和成本。另外，因為平衡-非平衡轉換器、混合器之類可以省略，所以可以提供具有低插入損耗、低多余輻射以及較大可用頻帶的復合電子部件40。
通過調節匹配電容器C1(其提供位于用作平衡輸入端口1的中心電極21的兩個相對端的連接部分26和27與相應的地之間的電連接)的靜電電容值，還可以將發射電路部分的工作中心頻率調節為想要的頻率。另外，因為中心電極21的兩個相對端沒有經由這種配置的電容器電連接在一起，所以不會生成與引線等相關的不必要的寄生電感部件。
優選地，中心電極21至23的電長度被設置為半波長。當平衡端口1的中心電極21的電長度，換言之，從第一和第二線路導體21a和21b的高電位端到低電位端的電長度被設置為半波長時，在中心電極21兩個相對端的連接部分26和27之間的阻抗變為無窮大，并且平衡傳輸線之間插入的電抗變為無窮大。也就是說，不需要將匹配電容器連接到中心電極21。當平衡傳輸線之間插入的電抗接近無窮大時，匹配電容器所執行的阻抗轉換的程度減小，并且隔離器的工作頻帶也增加。
另外，將中心電極21的第一和第二線路導體21a和21b的線路寬度設置為不同于其他中心電極22和23的電極寬度，可以獲得與推挽放大器31的最優阻抗匹配。
具體地說，當推挽放大器31利用相對低壓的電源工作時，推挽放大器31的阻抗減小，從而使較大電流流過中心電極21。這種情形中，如圖9所示的隔離器1a，用作平衡輸入端口1的中心電極21的線路導體21a和21b的線路寬度相對于其他中心電極22和23的線路寬度增加。這減小了中心電極21的等效串聯電阻，并且減小了中心電極21的導體損耗，由此使得可以提供低插入損耗的隔離器1a。
同樣，當推挽放大器31具有第一實施例中的平衡輸入端子41a和41b時，有助于與SAW濾波器、平衡緩沖放大器、AGC放大器或Gilbert單元雙重平衡混頻器的連接。另外，因為相同相位的多余信號輸入沒有被放大，所以這種布置使多余信號難以被放大。這樣，可以去除一些設備，例如為了去除多余的波所需的電路。
(第二實施例，圖10)圖10是根據第二實施例的復合電子部件40A的電路圖。在圖10中，標號51表示混合耦合器，其是非平衡到平衡轉換器電路，并且具有分布常數線路(帶狀線路)52至55，并且標號R15表示端接電阻器。
隔離器1中的中心電極21的兩個相對端(具體地說，連接部分26和27)用作電源端子，并且與隔離器1中的中心電極21連接的輸入端口1用作平衡輸入端口。與隔離器1中的中心電極21連接的平衡輸入端口1電連接到推挽放大器31的平衡輸出側。移相器56與推挽放大器的一個平衡輸入端串聯連接在一起。
具有上述配置的復合電子部件40A提供了與第一實施例的復合電子部件40相同的優點。在第二實施例中，當推挽放大器31的輸入側為非平衡類型時，可以有助于與電介質濾波器、LC濾波器、螺旋濾波器、非平衡緩沖放大器或AGC放大器的連接。同樣，因為只需要一個輸入端子，所以可以減小布線及封裝面積，并且可以簡化配置。
非平衡到平衡的轉換器電路可以用無源電路實現，這些無源電路包括功分器、延遲線或平衡-非平衡轉換器，或者可以用有源器件實現，例如雙極型晶體管或場效應晶體管。另外，優選地，非平衡到平衡的轉換器電路被集成在多層基板中。集成在多層基板中的非平衡到平衡的轉換器電路是方便的，這是因為其工作穩定，并且隔離器1的匹配電容器C1至C3也可以被集成到多層基板中。
(第三至第七實施例，圖11至15)圖11是根據第三實施例的隔離器61的等效電路圖。在該隔離器61中，中心電極21的第一和第二線路導體21a和21b的高電位端用作電源端子，并且與這些高電位端連接的端口1用作平衡輸入端口。匹配電容器C4電連接在第一線路導體21a的高電位端與第二線路導體的高電位端之間，并且匹配電容器C5與第一和第二線路導體21a和21b的高電位端串聯地電連接在一起。通過適當地調節匹配電容器C4和C5的靜電電容值，允許包括隔離器61在內的電路(例如，便攜式電話的發射電路部分)的工作中心頻率被調節到想要的頻率。另外，可以獲得與具有大大偏離50Ω的輸出阻抗的平衡輸出電路之間的阻抗匹配。
圖12是根據第四實施例的隔離器71的等效電路圖。在該隔離器71中，匹配電容器C4電連接在中心電極21的第一和第二線路導體21a和21b的高電位端與相應的地之間，并且匹配電容器C5分別與一和第二線路導體21a和21b的高電位端串聯地電連接在一起。通過適當地調節匹配電容器C4和C5的靜電電容值，允許發射電路部分的工作中心頻率被調節為想要的頻率。另外，可以獲得與具有大大偏離50Ω的輸出阻抗的平衡輸出電路之間的阻抗匹配。
圖13是根據第五實施例的隔離器81的等效電路圖。在該隔離器81中，匹配電容器C5電連接在中心電極21的第一和第二線路導體21a和21b的高電位端與相應的平衡輸入端子14和15之間。通過適當地調節匹配電容器C5的靜電電容值，可以獲得與低輸入阻抗(例如，10Ω或更低)的平衡輸出電路之間的阻抗匹配。
圖14是根據第六實施例的隔離器91的等效電路圖。在該隔離器91中，匹配電容器C5電連接在中心電極21的第一和第二線路導體21a和21b的高電位端與相應的平衡輸入端子14和15之間，并且匹配電容器C4電連接在平衡輸入端子14和15之間。通過適當地調節匹配電容器C4和C5的靜電電容值，允許發射電路部分的工作中心頻率被調節為想要的頻率。另外，可以獲得與具有大大偏離50Ω的輸出阻抗的平衡輸出電路之間的阻抗匹配。
圖15是根據第七實施例的隔離器101的等效電路圖。該隔離器101具有這樣的配置在圖13所示的第六實施例的隔離器81中，匹配電容器C4連接在平衡輸入端子14和15與相應的地之間。
(第八實施例，圖16)如圖16所示，三端口隔離器171通常包括由下金屬外殼174和上金屬外殼178限定的金屬外殼、永磁體179、中心電極組件190、矩形多層基板200，其中矩形多層基板200包括端接電阻器R和匹配電容器C1至C3。
在中心電極組件190中，中心電極191、192和193排列在微波鐵氧體194(其在平面圖中具有矩形形狀)的上表面上，從而彼此之間以基本120°的角度交叉，并且彼此之間帶有絕緣層(未示出)。在第八實施例中，中心電極192和193每一個都由兩條線路構成。
中心電極191由第一線路導體191a和第二線路導體191b構成，它們彼此平行排列。第一和第二線路導體191a和191b被如此排列第一線路導體191a的高電位端和第二線路導體191b的低電位端彼此相對，并且第一線路導體191a的低電位端和第二線路導體191b的高電位端彼此相對，以導致電磁耦合。
中心電極191至193可以通過使用銅膜來附著到鐵氧體194，或者可以通過在鐵氧體194上印刷包含Ag、Au、Ag-Pd或Cu的導電膠來形成。導電膠包含光敏樹脂。在鐵氧體194的整個表面上印刷導電膠之后，鐵氧體194被暴露在光中，并且經歷顯影處理，去除多余的部分，并且對得到的結構進行燒制。結果，形成了具有高位置精度的厚膜中心電極191至193，并且由此提供了穩定的電學特性。
多層基板200包括具有中心電極高電位端連接端子182a、182b、183和184、中心電極低電位端連接端子185等的電介質薄片；在表面上具有電容器電極、電阻器R等的電介質薄片；平衡輸入端子214和215；非平衡輸出端子216；接地端子217；等等。
該多層基板200是如下制作的。也就是說，電介質薄片由在低溫下燒結的電介質材料制成。電介質材料包含Al2O3作為主要成分，并且包含SiO2、SrO、CaO、PbO、Na2O、K2O、MgO、BaO、CeO2和B2O3中的一種或多種作為次要成分。
另外，形成在多層基板200的燒制條件(特別是在1000℃或更低的燒制溫度)下不會燒結的收縮抑制薄片，以抑制多層基板200在其基板平面方向(X-Y方向)的燒制收縮。收縮抑制薄片的材料是氧化鋁粉末和穩定氧化鋯的混合材料。
中心電極連接電極182a至185以及電容器電極通過諸如絲網印刷或光刻之類的方法形成在電介質薄片上。例如，具有低電阻率并且可以與電介質薄片同時燒制的Ag、Au或Ag-Pd被用作電極182a至185等的材料。
電阻器R通過諸如絲網印刷之類的方法形成在電介質薄片的表面上。金屬陶瓷、碳、釕等用作電阻器R的材料。
通過利用激光處理、打孔等在電介質薄片中預先形成用作通孔的孔，并且然后用導電膠填充這些孔，來形成信號通孔，一般地，用作導電膠的材料(Ag、Au、Ag-Pd等)與用作電極182a至185等的材料相同。
電容器電極彼此相對，并且它們之間插入相應的電介質薄片，以形成匹配電容器C1至C3。這些匹配電容器C1至C3和端接電阻器R與電極182a至185和信號通孔一起在多層基板200內構成了與圖4所示隔離器1類似的電路。
上述電介質薄片被堆疊起來，收縮抑制薄片也被堆疊在這一堆的上側以及下側，并且然后燒制得到的結構。結果，提供了層疊結構。此后，通過超聲清洗或濕法研磨去除未燒結的收縮限制材料，由此提供多層基板200。
平衡輸入端子214和215、非平衡輸出端子216以及接地端子217排列在多層基板200的底面上，從而從底面突出出來。在厚膜端子214至217的表面上提供1至10μm的Ni鍍層，并且在這些表面上還提供0.5μm或更薄的金鍍層。鍍層用于改進端子214至217的可焊性(焊料潤濕性)，防止對焊料(焊接引線)的熔化，并且防止移動。
上述部件是如下制作的。也就是說，利用粘合劑將永磁體179緊固到上金屬外殼178的頂板上。中心電極組件190的中心電極191至193的各端被焊接到多層基板200的表面上形成的中心電極連接電極182a至185上，由此將中心電極組件190安裝到多層基板200上。
多層基板200被放置在下金屬外殼174的底部174b上，并且多層基板200的反面處的地電極通過焊接被固定并被電連接到底部174b。
因為隔離器171中的中心電極191至193和多層基本200是通過絲網印刷或光刻形成的，所以可以形成高精度的復雜電路和布線。
在本實施例中，用作平衡輸入端口的中心電極191的第一線路導體191a和第二線路導體191b彼此相鄰排列。這樣，需要確保即使是相鄰排列也不會出現短路，以及由于各個產品之間的間隔變換而導致的特性變換不會發生。因此，使用印刷或光刻技術來高精度地形成中心電極191至193是有效的。
一般地，光刻可以形成比印刷更高精度的圖案。然而，因為適于光刻的薄膜具有小的電極厚度，所以在大約1至2GHz的頻帶中的損耗量較大。因此，如下的方法最適于第八實施例的隔離器171中的中心電極191至193的形成在該方法中，在通過基于光刻的曝光/顯影技術來去除多余的未燒制厚膜電極之后，執行燒制。
在本實施例中，因為匹配電容器C1至C3的數目大于典型隔離器中的數目，所以以分離部件的形式來使用匹配電阻器增加了部件數目以及連接部分的數目，由此降低了可靠性，這對于小型化是不利的。然而，將推挽放大器31或者與推挽放大器31的輸入側連接的非平衡到平衡的轉換器等的某些電感器和/或電容器集成到多層基板200中，可以提供小型化、高可靠的復合電子部件。
(第九實施例，圖17)在第九實施例中，將在作為示例的便攜式電話環境中描述根據本發明的通信裝置。
圖17是便攜式電話220的RF部分的電路框圖。在圖17中，標號222表示天線設備，223是雙工器，231是發送側隔離器，232是發送側功率放大器，233是發送側級間帶通濾波器，234是發送側混頻器，235是接收側功率放大器，236是接收側級間帶通濾波器，237是接收側混頻器，238是壓控振蕩器(VCO)，并且239是本地帶通濾波器。
這種情形中，第一實施例的復合電子部件40或者第二實施例的復合電子部件40a被用作復合電子部件240。結合了復合電子部件240可以獲得高可靠、緊湊的便攜式電話20，其具有改進的電學特性。
(其他實施例)本發明并不限于上述實施例，并且可以在本發明的實質的范圍內對這些實施例作出各種改變。例如，根據本發明的三端口非互易電路器件可以是環行器或耦合器而不是隔離器中包括的三端口非互易電路器件。
同樣，除了用作平衡輸入端口的中心電極之外的其他中心電極也可以連接到平衡端口，或者可以連接到非平衡端口。這種情形中，如圖18所示的三端口隔離器61A，與平衡端口2和3連接的中心電極22和23的兩個相對端可以被配置為高電位端，并且中心電極22和23的中心可被配置為虛擬接地點(低電位端)。或者，如圖19所示的三端口隔離器61B，與平衡輸出端口2連接的中心電極22可以由彼此基本平行排列的第一線路導體22a和第二線路導體22b組成。另外，可以是這樣的布置第一線路導體22a的高電位端和第二線路導體22b的低電位端彼此相對，并且第一線路導體22a的低電位端和第二線路導體22b的高電位端彼此相對，以實現電磁耦合。
工業實用性如上所述，本發明有效地適用于微波頻帶中使用的三端口非互易電路器件，諸如隔離器；適用于包括非互易電路器件的用于發送電路等的復合電子部件；以及適用于諸如便攜式電話之類的通信裝置。具體地說，本發明在如下方面是占優的電路器件可以連接到平衡輸出電路，而不需要在它們中間插入平衡-非平衡轉換器、混合器等，并且即使工作于低工作點，鐵氧體也能被可靠地激發。
權利要求
1.一種具有三個端口的三端口非互易電路器件，包括永磁體；鐵氧體，所述永磁體向所述鐵氧體施加直流磁場；和第一中心電極、第二中心電極以及第三中心電極，對它們進行排列以使其彼此之間以電絕緣的狀態相交；所述電路器件的特征在于所述第一至第三中心電極中至少一個是由彼此之間實質上平行排列的第一線路導體和第二線路導體構成的，所述第一線路導體的高電位端和所述第二線路導體的低電位端彼此相對，并且所述第一線路導體的低電位端和所述第二線路導體的高電位端彼此相對，以引起電磁耦合，并且所述第一線路導體的高電位端和所述第二線路導體的高電位端之間形成的端口是平衡端口。
2.根據權利要求1所述的三端口非互易電路器件，其特征在于所述第一線路導體和所述第二線路導體中每一個是由至少兩條線路構成的。
3.根據權利要求1或2之一所述的三端口非互易電路器件，其特征在于所述第一線路導體和所述第二線路導體的每條線路的寬度不同于其他中心電極的線路的寬度。
4.根據權利要求3所述的三端口非互易電路器件，其特征在于所述第一線路導體和所述第二線路導體的每條線路的寬度大于其他中心電極的線路的寬度。
5.根據權利要求1、2、3或4之一所述的三端口非互易電路器件，其特征在于在由所述第一線路導體和所述第二線路導體構成的中心電極中，從所述第一線路導體的高電位端到所述第二線路導體的高電位端的電長度實質上是半波長。
6.根據權利要求1、2、3、4或5之一所述的三端口非互易電路器件，其特征在于匹配電容器提供所述第一線路導體的高電位端與所述第二線路導體的高電位端之間的電連接。
7.根據權利要求1、2、3、4、5或6之一所述的三端口非互易電路器件，其特征在于一個匹配電容器提供所述第一線路導體的高電位端與地之間的電連接，并且一個匹配電容器提供所述第二線路導體的高電位端與地之間的電連接。
8.根據權利要求1、2、3、4、5、6或7之一所述的三端口非互易電路器件，其特征在于一個匹配電容器與所述第一線路導體的高電位端串聯地電連接，并且一個匹配電容器與所述第二線路導體的高電位端串聯地電連接。
9.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7或8之一所述的三端口非互易電路器件，其特征在于所述第一線路導體的高電位端和所述第二線路導體的高電位端經由各自的匹配電容器電連接到平衡輸入/輸出端子，并且匹配電容器電連接在所述平衡輸入/輸出端子與相應的地之間。
10.一種復合電子部件，其特征在于包括以實質上為180°的相位差驅動的放大器；和根據權利要求1至9之一所述的非互易電路器件，所述平衡端口連接到所述放大器的平衡輸出端子。
11.根據權利要求10所述的復合電子部件，其特征在于所述放大器具有平衡輸入端子。
12.根據權利要求10所述的三端口非互易電路器件，其特征在于非平衡輸入端子經由非平衡到平衡轉換器電路連接到所述放大器的平衡輸入端子。
13.一種通信裝置，其特征在于包括根據權利要求1至9之一所述的非互易電路器件以及根據權利要求10至12之一所述的復合電子部件中的至少一個。
全文摘要
中心電極組件(13)具有這樣的配置其中，中心電極(21至23)以電絕緣的狀態排列在圓盤微波鐵氧體(20)的上表面。中心電極(21)由彼此平行排列的第一線路導體(21a)和第二線路導體(21b)構成。第一線路導體(21a)和第二線路導體(21b)的高電位端分別具有連接部分(27和26)，并且低電位端連接到地(25)。第一和第二線路導體(21a和21b)被如此排列第一線路導體(21a)的高電位端與第二線路導體(21b)的低電位端彼此相對，并且第一線路導體(21a)的低電位端與第二線路導體(21b)的高電位端彼此相對，以引起電磁耦合。
文檔編號H01P1/36GK1759499SQ20048000636
公開日2006年4月12日 申請日期2004年2月10日 優先權日2003年3月18日
發明者川浪崇 申請人:株式會社村田制作所