不可逆電路元件的制作方法

本發明涉及不可逆電路元件，尤其涉及在微波波段中所使用的隔離器、循環器等不可逆電路元件。

背景技術：

以往，隔離器、循環器等不可逆電路元件具有僅向預先確定的特定方向傳輸信號而無法向反方向傳輸信號的特性。利用此特性，例如將循環器使用于移動電話等的移動通信設備的發送接收電路部中。

作為這種不可逆電路元件，在專利文獻1的圖1中記載有如下的集中常數型循環器，該集中常數型循環器在第1中心導體、第2中心導體以及第3中心導體的另一端接地的同時，在該另一端與接地之間串聯連接了電感器元件與電容器元件。然而，這樣的循環器中，插入損耗特性不一定能充分滿足寬頻帶的需求。

此外，在所述循環器中，構成為第1中心導體、第2中心導體以及第3中心導體的另一端分別通過獨立的接地端子連接至搭載了形成有第1中心導體、第2中心導體以及第3中心導體的鐵氧體的基板的接地電極，因此，包括各中心導體的一端即3個信號連接端子在內一共設置了6個端子。然而，若在安裝用基板上設置用于連接總計6個端子的連接盤，則會有使安裝用基板的設計產生諸多制約的問題。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2013/168771號公報

技術實現要素：

發明所要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種在寬頻帶內插入損失特性較小的集中常數型的不可逆電路元件。此外，本發明的其他目的在于提供一種使連接端子的數量減少并使安裝用基板的設計自由度提高的不可逆電路元件。

作為本發明的一個方式的不可逆電路元件，其特征在于，

在施加了直流磁場的鐵氧體中設置第1中心導體、第2中心導體以及第3中心導體使其分別在絕緣狀態下交叉，

將第1中心導體的一端作為第1端口，第2中心導體的一端作為第2端口，第3中心導體的一端作為第3端口，

第1端口與第1端子連接，第2端口與第2端子連接，第3端口與第3端子連接，

第1中心導體、第2中心導體以及第3中心導體各自的另一端彼此連接并且接地，

與第1中心導體、第2中心導體以及第3中心導體分別并聯地連接電容器元件，

第1中心導體、第2中心導體以及第3中心導體分別串聯或并聯地設有電容器。

所述不可逆電路元件是在施加了直流磁場的鐵氧體中配置第1中心導體、第2中心導體以及第3中心導體使其分別在絕緣狀態下交叉的集中常數型不可逆電路元件。從第2端口輸入的高頻信號將從第1端口輸出，從第1端口輸入的高頻信號將從第3端口輸出，從第3端口輸入的高頻信號將從第2端口輸出。此外，高頻信號的輸入輸出關系隨著由永磁體施加的直流磁場反轉而逆轉。

所述不可逆電路元件中，由于第1中心導體、第2中心導體以及第3中心導體分別串聯或并聯地設有電容器，因此插入損耗特性在寬頻帶內變小。

所述不可逆電路元件優選在所述鐵氧體的正反表面層疊多個導電體層以及絕緣層，由所述導電體層形成第1中心導體、第2中心導體以及第3中心導體，并且第1中心導體、第2中心導體以及第3中心導體各自的另一端經由僅一個導電體層接地。第1中心導體、第2中心導體以及第3中心導體的另一端通過僅一個導電體層就可匯集，只需一個連接端子即可，因此減少了連接端子的設置個數。其結果是，提高了安裝用基板的設計自由度。

發明效果

根據本發明，集中常數型的不可逆電路元件的插入損耗特性在寬頻帶內變小，此外，也可使安裝用基板的設計自由度提高。

附圖說明

[圖1]是示出第1實施例的不可逆電路元件(3端口型循環器)的等效電路圖。

[圖2]是示出第1實施例的不可逆電路元件的分解立體圖。

[圖3]是示出構成第1實施例的不可逆電路元件的中心導體組裝體的分解立體圖。

[圖4]是示出第1實施例的不可逆電路元件的特性的曲線圖。

[圖5]是示出第2實施例的不可逆電路元件(3端口型循環器)的等效電路圖。

[圖6]是示出第2實施例的不可逆電路元件的特性的曲線圖。

[圖7]是示出第2實施例的不可逆電路元件中的捆束電極的大小變更后的特性的曲線圖。

[圖8]是示出構成第3實施例的不可逆電路元件(3端口型循環器)的中心導體組裝體的分解立體圖。

[圖9]是示出第3實施例的不可逆電路元件的特性的曲線圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發明所涉及的不可逆電路元件的實施例進行說明。此外，各圖中，對相同構件付上相同的標號，并省略重復說明。

(實施例1，參照圖1～圖4)

第1實施例的不可逆電路元件是具有如圖1所示的等效電路的3端口型循環器。即，在利用永磁體沿箭頭A方向施加直流磁場的鐵氧體20中配置第1中心導體21(L1)、第2中心導體22(L2)以及第3中心導體23(L3)使其分別在絕緣狀態下以規定的角度交叉，將第1中心導體21的一端作為第1端口P1，第2中心導體的一端作為第2端口P2，第3中心導體23的一端作為第3端口P3。

并且，各中心導體21、22、23各自的另一端彼此連接(第4端口P4)，并且經由串聯連接的電感器元件Lg與電容器元件Cg接地。電容器元件C1，C2，C3分別與各中心導體21、22、23并聯連接。此外，設置電容器C1’、C2’、C3’分別與各中心導體21、22、23并聯連接。此處，電容器C1’、C2’、C3’連接在各端口P1、P2、P3與接地之間。

并且，第1端口P1與第1外部連接端子41之間連接電容器元件Cs1，第2端口P2與第2外部連接端子42之間連接電容器元件Cs2，第3端口P3與第3外部連接端子43之間連接了電容器元件Cs3。此外，第1外部連接端子41與第2外部連接端子42之間串聯連接了電容器元件Cj。

對于由上述等效電路構成的3端口型循環器，具體而言，如圖2以及圖3所示，由安裝用基板30、中心導體組裝體10以及永磁體25構成。

中心導體組裝體10如圖3所示，通過在矩形的微波鐵氧體20的上下表面層疊導電體層11a～11g以及絕緣體層12a～12e而形成。即，在鐵氧體20的上表面形成導電體層11a，在其上形成絕緣層12a并形成導電體層11b，在其上形成絕緣層12b并形成導電體層11c。此外，在鐵氧體20的下表面形成導電體層11d，在其下形成絕緣層12c并形成導電體層11e，在其下形成絕緣層12d并形成導電體層11f，在其下形成絕緣層12e并形成導電體層11g。

詳細而言，自上而下，導電體層11c中包含形成第1中心導體21的5個導體21a、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13，連接端子電極P1與導體21a的一端連接。導電體層11b包含形成第3中心導體23的5個導體23a、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13，連接端子電極P3與導體23a的一端連接。導電體層11a包含形成第2中心導體22的5個導體22a、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13，連接端子電極P2與導體22a的一端連接。導電體層11d包含形成第2中心導體22的4個導體22b、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13。導電體層11e包含形成第3中心導體23的4個導體23b、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13。導電體層11f包含形成第1中心導體21的4個導體21b、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13。導電體層11g包含俯視時呈圓形的捆束電極14、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13。

導體21a、21b經由規定的通孔導體13連接成線圈狀從而形成第1中心導體21。導體22a，22b經由規定的通孔導體13連接成線圈狀從而形成第2中心導體22。導體23a、23b經由規定的通孔導體13連接成線圈狀從而形成第3中心導體23。捆束電極14配置為在導電體層與絕緣體層的層疊方向上與各中心導體21、22、23的交叉部分重疊，在其與各中心導體21、22、23之間形成電容器C1’、C2’、C3’。

各導電體層11a～11g能形成為薄膜導體、厚膜導體或導體箔。各種電容器元件和電感器元件使用了貼片元器件(參照圖2)。絕緣體層12a～12e可適當使用感光性玻璃。

安裝用基板30的上表面上形成有用于安裝連接端子電極P1～P4或各種貼片類型的電容器元件以及電感器元件的電極(未圖示)，如圖2所示，通過將中心導體組裝體10以及永磁體25層疊安裝于安裝用基板30上，形成了圖1所示的等效電路的3端口型循環器。此外，在安裝用基板30的下表面上，雖然沒有圖示，但形成有第1外部連接端子41、第2外部連接端子42、第3外部連接端子43以及接地端子44。

第1實施例的3端口型循環器中，從第2外部連接端子42(第2端口P2)輸入的高頻信號將從第1外部連接端子41(第1端口P1)輸出，從第1外部連接端子41(第1端口P1)輸入的高頻信號將從第3外部連接端子43(第3端口P3)輸出，從第3外部連接端子43(第3端口P3)輸入的高頻信號將從第2外部連接端子42(第2端口)輸出。

在將該3端口型循環器設置于移動電話的發送接收電路部與天線之間的情況下，第1外部連接端子41連接發送電路，第2外部連接端子42連接接收電路，第3外部連接端子43連接天線。因此，構成為不會從第2外部連接端子42向第1外部連接端子41傳輸信號。

該3端口型循環器中，從第1外部連接端子(TX)41到第3外部連接端子(ANT)43的插入損耗特性如圖4(A)的曲線X所示，從第3外部連接端子(ANT)43到第2外部連接端子(RX)42的插入損耗特性如圖4(B)的曲線X所示。圖4(A)、(B)中，曲線Y示出省略了電容器C1’、C2’、C3’時的特性來作為比較例。若比較曲線X、Y，則可清楚地觀察到在插入了電容器C1’、C2’、C3’的情況下的特性X在寬頻帶的衰減量得到改善。并且，如本第1實施例所述，通過配置電容器C1’、C2’、C3’，能對各中心導體21、22、23中的每一個進行電容的最優化，能更好地改善在寬頻帶內的插入損耗特性。

從第1外部連接端子(TX)41到第2外部連接端子(RX)42的隔離特性如圖4(C)的曲線X所示，同一圖中以曲線Y示出省略了電容器C1’、C2’、C3’的情況下的特性來作為比較例。若比較曲線X、Y，則觀察不到隔離特性的劣化。

此外，第1中心導體21、第2中心導體22以及第3中心導體23的另一端通過僅一個導電體層(捆束電極14)就匯集于一個連接端子電極P4。因此，中心導體組裝體10中只需總計四個的連接端子電極P1～P4即可，因此減少了連接端子電極的設置個數。其結果是，提高了安裝用基板30的設計自由度。

然而，在該3端口型循環器中，為了滿足看頻帶的插入損耗，需要提高由中心導體組裝體10和永磁體25構成的磁性轉子與各輸入輸出端口P1、P2、P3的匹配精度。若將電容器C1’、C2’、C3’的串聯連接與并聯連接進行組合，則該匹配精度得以提高。本實施例中，通過與各中心導體21、22、23分別并聯設置電容器C1’、C2’、C3’，協同電容器元件Cs1、Cs2、Cs3的連接，能夠在各輸入輸出端口P1、P2、P3中獲得高精度的匹配。其結果是，磁性轉子與各輸入輸出端口P1、P2、P3的匹配精度得以提高，進而能使插入損耗特性在寬頻帶中得到滿足。

特別地，如本實施例所述，在鐵氧體20中層疊中心導體21、22、33來構成中心導體組裝體10的情況下，由于中心導體21、22、23等的層疊順序等的關系，磁性轉子與輸入輸出端口之間的匹配精度有降低的傾向。電容器C1’、C2’、C3’正能彌補該匹配精度的降低。

此外，在該3端口型循環器中，插入能損耗獲得寬頻帶的特性也有助于各中心導體21、22、23的另一端經由由電感器元件Lg與電容器元件Cg構成的串聯諧振電路接地。此外，電容器元件Cj有助于改善第1外部連接端子41到第3外部連接端子43的插入損耗特性。

(實施例2，參照圖5～圖7)

第2實施例的不可逆電路元件是具有如圖5所示的等效電路的3端口型循環器，具有如圖1所示的與所述第1實施例基本相同的電路結構。不同點在于，各中心導體21、22、23的各自的另一端經由電容器C1’、C2’、C3’彼此連接(第4端口P4)，并且經由串聯連接的電感器元件Lg與電容器元件Cg接地。

由這樣的等效電路構成的3端口型循環器由如圖2以及圖3所示的安裝用基板30、中心導體組裝體10以及永磁體25構成。中心導體組裝體10與第1實施例中的相同，電容器C1’、C2’、C3’也與第1實施例相同，形成于捆束電極14與各中心導體21、22、23之間。

第2實施例的3端口型循環器中的高頻信號的傳輸方式與所述第1實施例相同，設置于移動電話等的發送接收電路部與天線之間。從第1外部連接端子(TX)41到第3外部連接端子(ANT)43的插入損耗特性如圖6(A)的曲線X所示，從第3外部連接端子(ANT)43到第2外部連接端子(RX)42的插入損耗特性如圖6(B)的曲線X所示。圖6(A)、(B)中，曲線Y示出省略了電容器C1’、C2’、C3’的情況時的特性作為比較例。若比較曲線X、Y，則可清楚地觀察到在插入了電容器C1’、C2’、C3’的情況時的特性X在寬頻帶中的衰減量得到改善。并且，如本第2實施例所述，通過配置電容器C1’、C2’、C3’，能對各中心導體21、22、23中的每一個進行電容的最優化，能更好地改善在寬頻帶內的插入損耗特性。

從第1外部連接端子(TX)41到第2外部連接端子(RX)42的隔離特性如圖6(C)的曲線X所示，同一圖中以曲線Y表示省略了電容器C1’、C2’、C3’的情況時的特性作為比較例。若比較曲線X、Y，則觀察不到隔離特性的劣化。

此外，第1中心導體21、第2中心導體22以及第3中心導體23的另一端通過僅一個導電體層(捆束電極14)就匯集于一個連接端子電極P4。因此，中心導體組裝體10中只需總計四個的連接端子電極P1～P4即可，因此減少了連接端子電極的設置個數。其結果是，提高了安裝用基板30的設計自由度。

此外，在該3端口型循環器中，插入損耗能獲得寬頻帶的特性有助于在各端口P1、P2、P3連接電容器元件Cs1、Cs2、Cs3并且各中心導體21、22、23的另一端經由由電感器元件Lg與電容器元件Cg構成的串聯諧振電路接地。此外，電容器元件Cj有助于改善從第1外部連接端子41到第3外部連接端子43的插入損耗特性。

(捆束電極的大小，參照圖7)

所述第2實施例的不可逆電路元件中，將捆束電極14在俯視時的形狀設為圓形狀，將其直徑變更為0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm，模擬其特性。圖7表示從第1外部連接端子(TX)41到第3外部連接端子(ANT)43的插入損耗特性。順帶一提，各中心導體21、22、23在俯視時交叉部分呈大致圓形狀，其直徑為0.5mm。該交叉部分在俯視時與捆束電極14重疊。

圖7中，曲線X1示出將捆束電極14的直徑設為0.6mm的情況時的插入損耗特性，曲線X2示出將直徑設為0.5mm的情況時的插入損耗特性，曲線X3示出將直徑設為0.4mm的情況時的插入損耗特性，曲線X4示出將直徑設為0.3mm的情況時的插入損耗特性。曲線Y示出未配置捆束電極14的情況時即省略了電容器C1’、C2’、C3’的情況時的特性作為比較例。通過配置捆束電極14，其特性在每一個直徑下均顯示出良好的特性，特別地，在捆束電極14的面積比各中心導體21、22、23的交叉部分的面積相對較大(直徑0.6mm)的情況下，插入損耗特性的改善較為顯著(參照圖7的曲線X1)。

(實施例3，參照圖8以及圖9)

圖8表示第3實施例的不可逆電路元件的中心導體組裝體10。該第3實施例的等效電路與圖5所示的第2實施例相同。

即，電容器C1’、C2’、C3’分別串聯設置于中心導體21、22、23。

該中心導體組裝體10也與圖3所示的相同，通過在矩形的微波鐵氧體20的上下表面層疊導電體層11a～11g以及絕緣體層12a～12e而形成。即，在鐵氧體20的上表面形成導電體層11a，在其上形成絕緣層12a并形成導電體層11b，在其上形成絕緣層12b并形成導電體層11c。此外，在鐵氧體20的下表面形成導電體層11d，在其下形成絕緣層12c并形成導電體層11e，在其下形成絕緣層12d并形成導電體層11f，在其下形成絕緣層12e并形成導電體層11g。

詳細而言，自上而下，導電體層11c包含形成第1中心導體21的5個導體21a、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13，連接端子電極P1與導體21a的一端連接。導電體層11b包含形成第3中心導體23的5個導體23a、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13，連接端子電極P3與導體23a的一端連接。導電體層11a包含形成第2中心導體22的5個導體22a、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13，連接端子電極P2與導體22a的一端連接。導電體層11d包含形成第1中心導體21的4個導體21b、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13。導電體層11e包含形成第3中心導體23的4個導體23b、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13。導電體層11f包含形成第2中心導體22的4個導體22b、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13。導電體層11g包含呈大致三角形狀的捆束電極14、連接端子電極(端口)P1～P4以及多個通孔導體13。

導體21a，21b經由規定的通孔導體13連接成線圈狀從而形成第1中心導體21。導體22a，22b經由規定的通孔導體13連接成線圈狀從而形成第2中心導體22。導體23a，23b經由規定的通孔導體13連接成線圈狀從而形成第3中心導體23。通過將捆束電極14配置在各中心導體21、22、23的交叉部分的正下方，在其與各中心導體21、22、23之間形成電容器C1’、C2’、C3’，該電容器C1’、C2’、C3’以常數分布的方式附加到循環器電路，這點與所述第2實施例相同。

作為本第3實施例中的循環器的功能，其與所述第2實施例基本相同，起到同樣的作用效果。尤其是在圖9(A)、(B)中，曲線X11示出將捆束電極14設為三角形狀的情況時的插入損耗以及隔離特性。圖9(A)、(B)中，用曲線X1重疊地示出所述第2實施例中使用直徑為0.6mm的捆束電極14的情況時的特性以供參考。對于插入損耗特性以及隔離特性，將捆束電極14的形狀設為圓形狀時能觀察到最好的改善效果，但三角形狀也能顯示出良好的特性。此外，第3實施例中模擬圖9所示的特性時的各種元件的數值與所述第2實施例所示的相同。

(其它實施例)

另外，本發明所涉及的不可逆電路元件不限于上述實施例，在其要點范圍內能進行各種變更。

例如，中心導體的結構和形狀等是任意的。關于電容器C1’、C2’、C3’，可將貼片型的電容器元件配置在安裝用基板上來使用。此外，在元件C1、C2、C3等的各種電容器元件和元件Lg等的電感器元件以貼片型配置于安裝用基板上以外，也可以用內置于安裝用基板的內部導體來構成。并且，捆束電極在俯視時的形狀和面積是任意的，在圓形狀和大致三角形狀以外，也可以是橢圓形狀、多邊形狀等。

標號說明

10 中心導體組裝體

14 捆束電極

20 鐵氧體

21 第1中心導體

22 第2中心導體

23 第3中心導體

25 永磁體

41、42、43、44 端子

P1、P2、P3、P4 端口

C1、C2、C3 電容器元件

Lg 電感器元件

Cg、Cj、Cs1、Cs2、Cs3 電容器元件

C1’、C2’、C3’ 電容器