非可逆电路元件制造技术

一种插入损耗低的非可逆电路元件，由三个中心导体在电绝缘情况下按一定角度交叉构成，交叉点处加上直流偏置磁场，三个中心导体交叉形成的夹角根据直流偏置磁场引起的高频磁场回转角选取不同的值。由于采用了大于在一般电路元件中使用的工作直流磁场，以降低铁氧体的损耗。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用作微波频带高频电路部件的非可逆电路元件，例如单行器和环行器。微波集部常数单行器和环行器具有这样的特性，即信号在其传播衰减得非常慢，在相反的方向衰减得非常快。这些器件用在诸如携带式电话机和流动式电话机之类设备的送话和收话电路中。如图11中所示，现有的环行器由三个中心导体30在绝缘情况下彼此按一定的角度相交构成，各中心导体30的一端接匹配电容器C，另一端接地，一个设置于三个中心导体30的交叉点的铁氧体31，使铁氧体31受到设在电路元件外壳中一个磁铁(图中未示出)提供的直流磁场的作用。按照法拉第效应，输入中心电极的电磁波会从交叉点出来，其排出角与直流磁场的强度有关。单行器的结构与环行器类似，但中心导体的一个端口接终端电阻。一般的单行器或环行器任何两个中心导体30之间的夹角取120度，实际机械加工容差为±1度。上述中心导体可以是绕制在铁氧体上的金属导体、通过蚀刻在绝缘衬底上形成再由衬底上开设的通孔连接形成的电极图形、或在陶瓷生坯片上印制的电极圆形，再把多个陶瓷生坯片叠成叠片体，把叠片体烧结制成的磁性陶瓷。三个中心导体以120度夹角配置时，由于三个端口以同样的方式工作，因而这种器件的特性是对称的。然而从减少插入损耗的角度看，这样的夹角并不是很理想的。通常在高频区，圆极化波的正负导磁率μ+、μ-可用下式表示μ+＝μ+’+jμ+”μ-＝μ-’+jμ-”其中μ+’为圆极化波正导磁率的实数部分，μ+”为圆极化波正导磁率的虚数部分，μ-’为圆极化波导磁率的实数部分，μ-”为圆极化波负导磁率的虚数部分。上式中的虚数部分叫做损耗项。μ+’、μ+”、μ-’和μ-”各值随直流磁场的强度而变化，如图12中所示。μ-”的值在一广阔的磁场强度范围内很小。上述排出角与μ+’、μ-’之间的差值有关。磁场强度为HO时，排出角达120度。换句话说，采用各电极之间的夹角为120度的非可逆电流元件时，需要加场强为HO的磁场。另一方面，铁氧体损耗以μ+”-μ-”表示。磁场强度为HO时，铁氧体损耗较大。因此，中心电极采用120度的夹角时，电路元件的插入损耗较大。本专利技术的目的是提供一种插入损耗小、电气特性合乎要求的非可逆电路元件，具体作法是根据一设定的直流偏置磁场所引起的高频磁场迴转角设定各中心导体的夹角。按照本专利技术的一个方面，上述目的是通过提供这样一种非可逆电路元件达到的，该电路元件由三个中心导体在绝缘状态下按一定的角度交叉配置构成，三中心导体的交叉点处加上直流磁场，三个中心导体交叉形成的三个夹角取得使其中一个夹角与其它两个夹角不同。本专利技术的非可逆电路元件可以构制得使所述其它两个夹角取不同的角度值。本专利技术的非可逆电路元件可以构制得使所述其它两个夹角取相同的角度值。本专利技术的非可逆电路元件可以构制得使起码一个夹角取大于120度的角。从图6中可以看出，加大各中心导体的夹角可以减小插入损耗。另一方面，加到电流元件的直流偏置磁场的强度与夹角成正比。因此，取可以减小插入损耗的夹角值时，需要加大直流偏置磁场的强度。然而，直流磁场的最大值受到磁铁大小的限制。因此，例如尺寸为5.0毫米×4.5毫米×2.5毫米的平行矩形管的环行器，其最大磁场强度约为1130高斯。在此情况下，为最大限度地减小插入损耗，中心导体的夹角最好取150度。尤其是在携带式电话机等使用的送话和收话电路中，由于减小耗电量可以延长电池的使用寿命，因而为减小耗电量，电路中最好采用损耗低的器件。因此，送话和收话电路中应采用损耗尽可能低的单行器和环行器，这一点很重要。本专利技术的非可逆电路元件，由于其各中心导体的夹角不取相同的角度值而取与直流偏置磁场引起的高频磁场迴转角相应的角度值，因而降低了插入损耗，限制了耗电量，而且使器件小巧紧凑。图1是本专利技术第一实施例环行器的等效电路图。图2是图1所示环行器各中心导体之间夹角的示意图。图3是本专利技术第二实施例另一个夹角的示意图。图4是本专利技术第三实施例又另一个夹角的示意图。图5是本专利技术第四实施例又另一个夹角的示意图。图6是夹角、插入损耗和直流偏置磁场强度三者之间的关系曲线图。图7A示出了夹角θ3分别为120度和150度的非可逆电路元件中插入损耗与输入的电磁波的频率两者之间的关系曲线。图7B示出了夹角θ3分别为120度和150度的非可逆电路元件中单行特性与输入的电磁波频率两者之间的关系曲线。图8是本专利技术第五实施例单行器的等效电路图。图9是单行器中的终端电阻器的电阻与单行性能两者之间的关系特性曲线。图10是单行器中的终端电阻器的电阻与单行性能两者之间的关系特性曲线。图11是一般通用的环行器的等效电路图。图12是圆极化波通过铁氧体的导磁率与加到铁氧体的直流偏置磁场强度两者之间的关系曲线图。下面参看附图说明本专利技术的一些实施例。图1中，用于微波频带的集总常数环行器1由第一至第三的三个中心导体2、3、4在电绝缘情况下彼此相交形成，铁氧体5的一个主表面位于中心导体2至4的交叉点，直流偏置磁场Hex由一个永久磁铁(图中未示出)加到交叉点。中心导体2至4、铁氧体5和永久磁铁都装在形成一个闭合磁路的一个磁轭中(图中未示出)。各中心导体2至4的一端2a、3a或4a接地，另一端分别接输入/输出端口P1、P2或P3。匹配电容器C1、C2和C3分别与端口P1至P3并联连接。图2所示由2至4中的两个中心导体形成的夹角θ1至θ3取以下各值。θ1角由第一导体2和第二导体3形成，取110度。θ2角由第二导体3和第三导体4形成，取120度。θ3角由第三导体4和第一导体2形成，取130度。本实施例环行器1的中心导体2至4的夹角θ1至θ3中，只有θ2取120度，θ1则取110度，θ3取130度，因此改善了形成θ3的第三中心导体4与第一中心导体2之间的插入损耗，从而抑止了耗电量，延长了电池的使用寿命，还使器件小巧紧凑。加到铁氧体5上的直流偏置磁场最好要大于通常所加的强度。经如此设定，铁氧体损耗就因器件在强磁场的情况下(即μ+”低)工作而受到抑制。图3至图5是其它一些实施例的中心导体各夹角的示意图。图中对相同或相应的部分采用与图2中相同符号。图3中，θ1角由第一中心导体2和第二中心导体3形成，取110度。θ2角由第二导体3和第三导体4形成，取150度、θ3角由第三导体4和第一导体2形成，取100度。这种结构的夹角θ1至θ3都取不等于120度的角。图4中，第一中心导体2和第二中心导体3形成的θ1角以及第二导体3和第三导体4形成的θ2角都取105度。第三导体4和第一导体2形成的θ3角则取150度。图5中，第一中心导体2和第二中心导体3形成的θ1角以及第二导体3和第三导体4形成的θ2角都取150度。第三导体4和第一导体2形成θ3角则取60度。这种结构的夹角θ1至θ3都取不等于120度的角，θ1和θ2取等值。图7A示出了本专利技术的效果。增大夹角θ3时，插入损耗在一广阔的频率范围内比一般θ3角为120度的情况有所下降。相反，如图7B中所示，θ3＝150度时的单向性能比一般120度的结构有所下降。但如稍后即将谈到的那样，用效能如图10的示的适当终端电阻器可以改善单向性能。在上述诸实施例中，举的都是环行器的实例。本专利技术还可用于图8所示的单行器。图8中各相同或相应的部分用与图1相同的符号表示。单行器10中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非可逆电路元件，由三个中心导体在电绝缘的情况下按一定的角度交叉配置构成，交叉点处加上直流磁场，其特征在于，所述三个中心导体交叉形成的三个夹角，其中一个夹角具有不同于其它两个夹角的值。２．如权利要求１所述的非可逆电路元件，其特征在于，所述其它两个夹角具有不同的值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：冈田刚和，长谷川隆，德寺博，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]