集成非互易组件制造技术

本发明专利技术涉及一种非互易组件，包括：第一介电部分（１１），以及位于相同层面上的铁氧体基板（１２），接地层（１８）位于铁氧体基板（１２）之下，金属线设置（１４）位于包括第一介电部分（１１）和铁氧体基板（１２）的层面之上，所述金属线设置（１４）包括在铁氧体基板（１２）上彼此平行设置的第一和第二金属线（１５，１６），第一金属线（１５）提供了第一端口（Ｐ１），以及第二金属线（１６）提供了第二端口（Ｐ２），其中，第一和第二金属线（１５，１６）在第一介电部分（１１）和铁氧体基板（１２）之间的部分中相连，形成以第三端口（Ｐ３）结束的单条第三金属线（１７），其中，平行于金属线（１５，１６）对铁氧体基板（１１）进行磁化，以及将匹配网络（１９，２０）分配给第一和第二端口（Ｐ１，Ｐ２）中的每一个。通过将匹配网络（１９、２０）与第一和第二端口（Ｐ１）和（Ｐ２）耦合，实现了金属线设置的长度的实质减小。该减小使得能够进行非互易组件（１０）的集成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种非互易组件(non-reciprocal component)，包括第一介电部分、位于相同层面上的铁氧体基板，金属线设置位于具有第一节点部件和铁氧体基板的层面上。本专利技术还涉及一种具有非互易组件的集成电路和一种循环器。
技术介绍
非互易组件特别用于近年来变得非常重要的微波技术中。各种频带用于商业应用，例如，GSM(～1GHz)、UMTS(～2GHz)、蓝牙(～2.5GHz)、WLAN(～5GHz)等。为了获得更大带宽、因而获得更高的数据速率，存在向较高频率发展的明确趋势。此外，以类似于车载雷达(24GHz或77GHz)的较高频率的新微波应用已经进入了市场。在这部分中，期待在未来几年内的大发展。非互易组件的重要示例是循环器和隔离器。如果应当在没有损失的情况下仅沿一个方向引导高频范围内(尤其微波范围内)的信号，同时抑制相反方向的信号传输，则非互易组件用于高频传输的区域中。例如，由于可以通过使用隔离器来以简单的方式保证收发机的所需线性，所以将这种隔离器用于UMTS电话的RF前端。在这种情况下，隔离器在移动终端的天线与输出功率放大器之间连接。将来自输出功率放大器的信号在端口1耦合至隔离器并在端口2处输出，以及提供给天线。隔离器将功率放大器与从天线回到功率放大器的信号隔离。循环器和隔离器具有很广的应用范围。在许多情况下，可以使用这种非互易组件来提供简单并稳健的系统结构。非互易组件的应用简化了高频部分的设计过程并节约了成本。由于在不需要非互易组件的情况下的修改后的系统结构难于设计并且不可靠，所以可以接受非互易组件的高成本。由于内部构造非常复杂，所以非互易组件的技术状态具有很高的制造成本。为了产生非互易效应，铁氧体材料是必需的。除了铁氧体材料之外，需要各种金属电极或金属化层来引导微波，其中，在金属化层之间引导微波。需要一个或两个永久磁铁来磁化铁氧体材料。此外，需要多个磁极片来引导永久磁铁的磁场线，以便在铁氧体材料区域内生成均匀磁场。非互易组件的所有部分都必须在复杂的生产过程中进行组装。DE 100 11 174 A1描述了一种使用集总元件和与微波的传播垂直的磁化的循环器/隔离器。附图示出了复杂的配置和所需的高度。为了将电子电路小型化并降低成本，通过使用多层LTCC或多层层压等，将类似于电容器和电感器的无源组件集成在基板上、或直接集成在半导体芯片上已经成为了工业标准。由于它们的高度而不存在非互易组件的集成解决方案。由于从非互易组件的现有技术中得知的设计使用与微波的传播方向直接垂直的磁场，所以不可能集成这种非互易组件。生成磁场的永久磁铁必须放置在铁氧体材料之下和/或之上。这导致了组件的较高高度。由于所需的永久磁场随工作频率增加，所以高度问题在高频范围内变得尤其严峻。此外，使用垂直磁场的配置导致了大的去磁效应，该去磁效应仅可以通过使用较强、因而较大的永久磁铁进行补偿。在较高的工作频率，这个问题变得越来越明显。因此集成这种设计是不可行的。对于无源组件的集成的可选项可以是沿与铁氧体基板平行、或与铁氧体基板共面地(in plane)进行铁氧体基板的磁化。这意味着磁场线指向微波的传播方向。铁氧体基板的这种共面磁化的最简单设计可以包括在铁氧体基板上印刷的两条平行金属线。为了使用铁氧体基板的共面磁化来实现组件的可接受的非互易行为，需要金属线的长度非常长。金属线的所需长度将会降低设计的商用价值。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种具有允许集成非互易组件的合理尺寸的非互易组件。通过独立权利要求中给出的特征来解决本专利技术的目的。本专利技术基于以下思路通过使用与铁氧体基板共面的磁化，将解决以上提及的高度问题。然而，仅使用共面的磁化将不会产生具有可集成长度的组件。因此，提出了在接地层设置铁氧体基板和第一介电部分。将金属线设置印刷在铁氧体基板和第一介电部分上。金属线设置包括在铁氧体基板上平行设置的第一和第二金属线，第一金属线提供了第一端口，以及第二金属线提供了第二端口。第一和第二金属线在第一介电部分上的靠近铁氧体基板的部分中相连。在第一介电部分上，提供金属线设置作为以第三端口结束的单条第三金属线。铁氧体基板与金属线平行地进行磁化。金属线设置的第一和第二金属线均与匹配网络连接。通过至少在第一端口和第二端口处使用适合的匹配网络，实质上减小了所需金属设置的长度、因而整个非互易组件的长度。没有匹配网络的非互易组件的工作原理基于微波与磁化铁氧体金属的非互易交互作用。对于微波的总的影响大致与铁氧体上的耦合线长度成正比。在微波穿过设备时，非互易效应类似于相位一样进行累积。为了保证适合的循环或非互易行为，总累积非互易相位(因而设备的长度)必须具有某个固定值。匹配网络使波通过多次反射来有效地多次经过铁氧体上的耦合金属线。因此，如果在端口处连接了适合的匹配网络，则可以减小设备的物理长度。在优选实施例中，提供了第二介电部分。第二介电部分位于与第一介电部分和铁氧体基板相同的层面上。接地层位于第一和第二介电部分和铁氧体基板之下，用于在金属线设置和接地层之间引导微波。铁氧体基板位于沿非互易组件纵向延伸的第一和第二介电部分之间。此外，第一匹配网络与第二端口耦合，并且也位于第二介电部分上。第一匹配网络是与第一金属线连接的金属线，以及第二匹配网络是与第二金属线连接的金属线。通过将第一和第二匹配网络分别与第一和第二金属线耦合，可以实现金属线设置长度的减小。具有最佳长度的非互易组件具有相对较广的频率范围。然而，该较广的频率范围对于每个应用来说并不总是需要的。通过将第一和第二匹配网络分别与第一和第二端口耦合，将会出现对频率范围的限制。然而，由于在耦合了匹配网络之后所产生的频率范围对于许多应用(类似于例如，车载雷达)来说是足够的，所以该限制是易于接受的。通过在特定的应用区域内使用非互易组件，对频率范围进行定义，从而可以调整非互易组件的所需频率范围。通过将第一和第二匹配网络设计为与金属线设置的第一和第二金属线耦合，非互易组件将在不存在传统非互易组件的高度问题的情况下具有减小的长度。易于集成这种具有减小的长度和非常小的高度的非互易组件。第三匹配网络与第三端口耦合，并设置在第一介电部分上。第三匹配网络还将改进阻抗调整，并支持非互易组件的集成。具体地，将第三匹配网络实现为具有减小的宽度的金属线的串联，也称为阶跃阻抗变压器。因此，在非互易组件内的三个匹配网络的设置(尤其在具有第一和第二介电部分、并且铁氧体基板位于其中的层面上)将会减小组件的长度尺寸，并提高了集成该组件的可能性。通过适当选择匹配网络，可以减小第一和第二金属线的长度。这样，也减小了非互易组件的带宽。然而，以5％的所需带宽，可以将长度减小因子三。在可选实施例中，使用分立组件或集总元件，在组件之外实现匹配网络之一。这将会缩短元件的尺寸。在另一实施例中，在接地层以下设置硬铁氧体基板。硬铁氧体基板将会提供所需磁场来磁化在接地层之上的铁氧体基板。由于通过使用共面的磁化，去磁效应非常小，所以由硬铁氧体层提供的剩余磁化将足以使铁氧体基板磁化。硬铁氧体基板使用预定场强磁化一次，其中，硬铁氧体基板的磁极位于硬铁氧体基板的第一侧面和第二侧面上。这将会引起磁场线与铁氧体基板内的金属线平行。根据优选实施例，可以将金属线实现为在金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非互易组件，包括：第一介电部分（１１），以及铁氧体基板（１２），所述铁氧体基板（１２）位于相同的层面上，接地层（１８），所述接地层（１８）位于所述铁氧体基板（１２）之下，金属线设置（１４），所述金属线设置（１４）位于具有所述第一介电部分（１１）和铁氧体基板（１２）的层面上，其中，所述金属线设置（１４）包括在所述铁氧体基板（１２）上彼此平行设置的第一和第二金属线（１５，１６），所述第一金属线（１５）提供了第一端口（Ｐ１），以及所述第二金属线（１６）提供了第二端口（Ｐ２），其中，所述第一和第二金属线（１５，１６）在位于所述第一介电部分（１１）上并靠近所述铁氧体基板（１２）的部分中相连，形成以第三端口（Ｐ３）结束的单条第三金属线（１７），其中，平行于所述金属线（１５，１６）对铁氧体基板（１１）进行磁化，以及将匹配网络（１９，２０）分配给所述第一和第二端口（Ｐ１，Ｐ２）中的每一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷内皮耶蒂格，曹萌，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]