CN103608968B - 不可逆电路元件 - Google Patents

Abstract

不可逆电路元件能够实现低输入阻抗，尽可能抑制发送侧电路的元器件数量和成本的增加。不可逆电路元件（隔离器）包括：铁氧体（32）；在铁氧体（32）上以彼此绝缘的状态来交叉配置的第1及第2中心电极（35）、（36）（第1及第2电感器L1、L2）；以及对第1及第2中心电极（35）、（36）的交叉部分施加直流磁场的永磁体。将第1中心电极（35）的一端设为输入端口（P1）、另一端设为输出端口（P2），将第2中心电极（36）的一端设为输入端口（P1）、另一端设为接地端口（P3），在输入端口（P1）与输出端口（P2）之间串联连接有彼此并联连接的电阻元件（R）和电容元件（C1）。将第2中心电极（36）的电感设定得相对较大，从而降低输入阻抗。

Description

不可逆电路元件

技术领域

本发明涉及不可逆电路元件，特别涉及在微波频带所使用的隔离器、循环器等的不可逆电路元件。

背景技术

现有的隔离器、循环器等的不可逆电路元件具有只能沿预先确定的特定方向传输信号，而无法沿反方向传输信号的特性。利用此特性，例如将隔离器使用于便携式电话等移动通信设备的发送电路部中。

作为这种不可逆电路元件，已知的有如专利文献1所记载的、具有低***损耗的2端口型的隔离器。如图17所示，该隔离器100在铁氧体132的表面上以彼此绝缘的状态来交叉配置第1及第2中心电极135、136（电感器L11、L12），且由永磁体（未图示）对交叉部分施加直流磁场从而使第1和第2中心电极135、136磁耦合，将第1中心电极135的一端设为输入端口P1、另一端设为输出端口P2，将第2中心电极136的一端设为输出端口P2、另一端设为接地端口P3，在输入端口P1与输出端口P2之间连接有彼此并联连接的终端电阻R11和电容器C11，且将第2中心电极136与电容器C12并联连接。第1中心电极135与电容器C11形成谐振电路，第2中心电极136与电容器C12形成谐振电路。而且，在输入端口P1侧以及输出端口P2侧连接有用来调节阻抗的电容器CS11、CS12。此外，包括外部连接用端子IN、OUT、GND。

本隔离器100被组装到便携式电话的发送用电路中。即，输入侧外部连接用端子IN经由匹配电路60、70与发送侧功率放大器PA相连接，输出侧外部连接用端子OUT经由双工器等与天线相连接。

通常，功率放大器PA的输出阻抗较低，为5Ω左右，作为隔离器100的输入阻抗较高，为50Ω左右。为了要降低作为隔离器100的输入阻抗，如专利文献1所记载，可通过将第1及第2中心电极135、136的交叉角度减小来降低阻抗，且还可通过***电容器CS11来降低阻抗，然而，由于隔离器100的小型化需要，减小交叉角度（降低输入阻抗）会达到极限。

因此，在隔离器100与功率放大器PA之间***由电容器C14、C15及电感器L13、L14构成的匹配电路60、70以逐渐增大阻抗，使其与隔离器100的阻抗相匹配。然而，***匹配电路60、70会导致***损耗增加，且发送用电路的元器件数量和成本也会增加。对于***损耗而言，如图17所示，要将隔离器100的***损耗0.5dB与匹配电路60、70的***损耗0.7dB相加，达到总计1.2dB。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-208943号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

因此，本发明的目的在于提供一种不可逆电路元件，其能实现低输入阻抗、且能尽可能抑制发送侧电路的元器件数量和成本的增加。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的一实施方式的不可逆电路元件包括：

微波用磁性体；

在所述微波用磁性体上以彼此绝缘的状态来交叉配置的第1中心电极及第2中心电极；以及

对所述第1中心电极及第2中心电极的交叉部分施加直流磁场的永磁体，

将所述第1中心电极的一端设为输入端口、另一端设为输出端口，

将所述第2中心电极的一端设为输入端口、另一端设为接地端口，

在输入端口与输出端口之间串联连接有彼此并联连接的电阻元件和电容元件。

在上述不可逆电路元件中，将第2中心电极的电感设定得比第1中心电极的电感要大，从而若从输入端口输入高频信号，则第2中心电极和终端电阻中几乎没有电流流过，而第1中心电极中有电流流过，并输出至输出端口。另一方面，若从输出端口输入高频信号，则由于不可逆作用，高频信号不通过第1中心电极而是流向电阻元件以作为热被消耗。即，电流得到衰减（隔离）。由于第2中心电极的电感相对较大，因此，输入阻抗下降，能将输入阻抗降低为以往的一半左右。因此，能省略或减少在隔离器与功率放大器之间存在的匹配电路，由此，减少发送侧电路的***损耗，并且降低元器件数量和成本。

发明效果

根据本发明，能实现不可逆电路元件中的低输入阻抗，且能尽可能抑制构成发送侧电路时的元器件数量和成本的增加。

附图说明

图1是包含实施例1的隔离器的发送侧电路的等效电路图。

图2是实施例1的隔离器的分解立体图。

图3是实施例1的隔离器的立体图。

图4是表示构成实施例1的隔离器的铁氧体·磁体元件的分解立体图。

图5是表示实施例1的隔离器所提供的阻抗变换量的曲线图。

图6是表示实施例1的隔离器的输入匹配特性的史密斯圆图。

图7是表示实施例1的隔离器的输出匹配特性的史密斯圆图。

图8是表示实施例1的隔离器的隔离特性的曲线图。

图9是表示实施例1的隔离器的***损耗的曲线图。

图10是实施例2的隔离器的等效电路图。

图11是实施例2的隔离器的分解立体图。

图12是实施例2的隔离器的立体图。

图13是表示实施例2的隔离器的输入匹配特性的史密斯圆图。

图14是表示实施例2的隔离器的输出匹配特性的史密斯圆图。

图15是表示实施例2的隔离器的隔离特性的曲线图。

图16是表示实施例2的隔离器的***损耗的曲线图。

图17是包含现有的隔离器的发送侧电路的等效电路图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明所涉及的不可逆电路元件的实施例进行说明。另外，在各图中，对相同的构件和部分标注相同的标号，并且省略重复说明。

（实施例1，参照图1～图9）

实施例1的不可逆电路元件（2端口型集中常数型隔离器1A）如图1的等效电路所示，在微波用磁性体（以下称为铁氧体32）的表面上以彼此绝缘的状态来交叉配置第1及第2中心电极35、36（电感器L1、L2），由永磁体41（参照图2、图3）对交叉部分施加直流磁场从而使第1及第2中心电极35、36磁耦合，将第1中心电极35的一端设为输入端口P1、另一端设为输出端口P2，将第2中心电极36的一端设为输入端口P1、另一端设为接地端口P3，在输入端口P1与输出端口P2之间连接有彼此并联连接的终端电阻R和电容器C1。第1中心电极35与电容器C1形成谐振电路。而且，在输入端口P1侧以及输出端口P2侧连接有用来调节阻抗的电容器CS1、CS2。此外，包括外部连接用端子IN、OUT、GND。

本隔离器1A被组装到便携式电话的发送用电路中。即，输入侧外部连接用端子IN经由匹配电路60与发送侧功率放大器PA相连接，输出侧外部连接用端子OUT经由双工器等与天线相连接。

在上述隔离器1A中，将第2中心电极36的电感设定得比第1中心电极35的电感要大，从而若从输入端口P1输入高频信号，则第2中心电极36和终端电阻R中几乎没有电流流过，而第1中心电极35中有电流流过，并输出至输出端口P2。另一方面，若从输出端口P2输入高频信号，则由于不可逆作用，高频信号不通过第1中心电极35而是流向终端电阻R以作为热被消耗。即，电流得到衰减（隔离）。由于第2中心电极36的电感相对较大，因此，输入阻抗下降，能将输入阻抗降低为以往的一半左右。从而，能省略或减少在隔离器与功率放大器PA之间存在的匹配电路。具体而言，能省略图17所示的匹配电路70。由此，作为发送侧电路的***损耗减小，并且元器件数量和成本降低。此外，也无需为了降低输入阻抗而将第1和第2中心电极35、36的交叉角度过分减小。

下面，进行具体说明。如图2～图4所示，隔离器1A具有如下结构，即，在电路基板20上安装有铁氧体·磁体元件30，该铁氧体·磁体元件30利用一对永磁体41通过粘接剂层42将铁氧体32的左右进行固定而成，在铁氧体32上以导体膜来形成第1及第2中心电极35、36（第1电感器L1、第2电感器L2），且铁氧体·磁体元件30的周围由磁轭45所包围。构成匹配电路和谐振电路的电容器C1、CS1、CS2和终端电阻R分别以贴片型来构成，并安装于电路基板20上。

如图4所示，第1中心电极35在铁氧体32上卷绕一匝，一端电极35a作为输入端口P1，另一端电极35b作为输出端口P2。第2中心电极36以与第1中心电极35按规定角度交叉的状态在铁氧体32上卷绕四匝（另外，可以是任意匝数），一端电极35a（与第1中心电极35共用）作为输入端口P1，另一端电极36a作为接地电极P3。另外，在图4中，为了避免烦杂，未示出铁氧体背面侧的电极。

电路基板20是将树脂基材和导体箔进行层叠的树脂基板，在其上表面上形成有端子电极21～24，这些端子电极21～24经由通孔导体（未图示）与形成在电路基板20的下表面的外部连接用端子IN、OUT、GND（参照图1）相连接。形成于铁氧体32的电极35a（输入端口P1）与端子电极21相连接，电极35b（输出端口P2）与端子电极22相连接，电极36a（接地端口P3）与端子电极23相连接。电容器C1连接在端子电极21、22之间，电容器CS1连接在端子电极21、23之间，电容器CS2连接在端子电极22、24之间。而且，终端电阻R连接在端子电极21、22之间，形成图1所示的等效电路。

此处，对上述隔离器1A的端口P1-P2之间的阻抗变换量、第1及第2中心电极35、36的电感比L2/L1进行阐述。在以下所示的表1及图5中，示出电感比L2/L1与端口P1-P2间的阻抗变换量之间的关系。电感比L2/L1与第1及第2中心电极35、36的匝数比相对应。在图5中，特性曲线A表示阻抗的实数部，特性曲线B表示阻抗的虚数部。直线C与实数部特性曲线A之间的交点表示图1中实数部的阻抗变换量25Ω（输入25Ω、输出50Ω）。

[表1]

即，随着电感比L2/L1增加，阻抗变换量的实数部和虚数部一并增加，通过适当设定第1及第2中心电极35、36的匝数，能调整阻抗变换量。利用电容器CS1、CS2将阻抗的虚数部从任意值调整到0Ω。25～50Ω的阻抗变换特性如图6的史密斯圆图所示。此外，输出阻抗特性如图7的史密斯圆图所示。图8表示反向的隔离特性，图9表示正向的***损耗特性。这些电特性涉及UMTS Band5Tx824-849MHz频带。

如图6～图9所示，在本实施例1的隔离器1A中，具有25-50Ω的阻抗变换功能，并且其***损耗为0.5dB，非常低。因而，如图1所示，对于输出阻抗为5Ω的功率放大器PA可仅设置一个匹配电路60，换言之，可省略图17所示的匹配电路70，总***损耗变成0.83dB。

（实施例2，参照图10～图16）

如图10的等效电路所示，实施例2的不可逆电路元件（2端口型集中常数型隔离器1B）将终端电阻R与电感器L3、电容器C2进行串联连接。其它结构与上述实施例1的隔离器1A相同，且在图1所示发送侧电路上将隔离器1B与隔离器1A置换来使用。

如图11及图12所示，在电路基板20的上表面上形成有端子电极21～26，这些端子电极21～26经由通孔导体（未图示）与形成在电路基板20的下表面的外部连接用端子IN、OUT、GND（参照图10）相连接。形成于铁氧体32的电极35a（输入端口P1）与端子电极21相连接，电极35b（输出端口P2）与端子电极22相连接，电极36a（接地端口P3）与端子电极23相连接。电容器C1连接在端子电极21、22之间，电容器CS1连接在端子电极21、23之间，电容器CS2连接在端子电极22、24之间，电容器C2连接在端子电极22、25之间。而且，终端电阻R连接在端子电极21、26之间，电感器L3连接在端子电极25、26之间，从而形成图10所示的等效电路。

对于隔离器1B的端口P1-P2间的阻抗变换量、第1及第2中心电极35、36的电感比L2/L1而言，与上述实施例1的隔离器1A中所说明的相同，能通过适当设定第1及第2中心电极35、36的匝数来调整阻抗变换量。25～50Ω的阻抗变换特性如图13的史密斯圆图所示。此外，输出阻抗特性如图14的史密斯圆图所示。图15表示反向的隔离特性，图16表示正向的***损耗特性。这些电特性涉及将UMTS Band5Tx和Band8Tx进行组合的Dual Band(双频带)824-915MHz频带。

如图13～图16所示，在本实施例2的隔离器1B中，也具有25-50Ω的阻抗变换功能，并且其***损耗为0.64dB（频带内的最差值）。此外，由于将终端电极R与电感器L3、电容器C2串联连接，因此，如图15所示，能将确保约-10dB的隔离特性的频带扩大。

（其它实施例）

另外，本发明所涉及的不可逆电路元件不限于上述实施例，在其宗旨范围内能进行各种变更。

例如，能对铁氧体·磁体元件30的结构、第1及第2中心电极35、36的形状进行各种变更。此外，电容元件、电阻元件也可以是内置于作为层叠体的电路基板中的元器件，而非外设于电路基板上的贴片元器件。

工业上的实用性

如上所述，本发明对于不可逆电路元件而言有用，尤其在能够实现低输入阻抗、尽可能抑制发送侧电路的元器件数量和成本的增加方面，具有优势。

标号说明

30…铁氧体·磁体元件

32…铁氧体

35…第1中心电极

36…第2中心电极

41…永磁体

P1…输入端口

P2…输出端口

P3…接地端口

C1、C2…电容器

R…终端电阻

Claims (2)

1.一种不可逆电路元件，其特征在于，包括：

微波用磁性体；

在所述微波用磁性体上以彼此绝缘的状态来交叉配置的第1中心电极及第2中心电极；以及

对所述第1中心电极及具有比所述第1中心电极要大的电感的第2中心电极的交叉部分施加直流磁场的永磁体，

将所述第1中心电极的一端设为输入端口、另一端设为输出端口，

将所述第2中心电极的一端设为输入端口、另一端设为接地端口，

在输入端口与输出端口之间连接有彼此并联连接的电阻元件和电容元件。

2.如权利要求1所述的不可逆电路元件，其特征在于，

所述电阻元件与另一个电容元件、电感元件串联连接。