多层微波环行器制造技术

一种多层环行器包括具有预定图形的内导体的环行器元件和紧紧包围内导体的绝缘铁磁材料体。通过烧结多个铁磁材料层为单一连续层来构成绝缘铁磁材料体。该环行器还包括多个形成于环行器元件侧面并在电气上连于内导体一端的端电极，多个在电气上连于端电极的电路元件，和将直流磁场加给环行器元件的励磁用永磁体。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于微波频带的无线电装置，例如便携式电话一类的移动通信装置中的多层环行器。传统的集总元件型环行器采用具有圆形平面状的组装式环行器元件，它具有如附图说明图1部件分解斜视图所示的基本结构。图中，参照号10表示由非磁性材料，诸如玻璃增强环氧树脂制成的圆形基板。在非磁性材料基板10的顶面和底面上分别形成线圈导体(内导体)11和12。通过穿过基板10的通孔13，把这些线圈导体11和12相互在电气上连接起来。由铁磁材料制成的圆形部件14和15贴近放在具有线圈导体11和12的非磁性材料基板10的两面，这样，由于射频功率加到线圈导体11和12上，故在这些铁磁部件14和15中感应出旋转的射频(RF)磁通。如前所述，环行器中传统的环行器元件采用圆形的平面形状，并通过组装，即将铁磁部件14和15堆叠并粘接于非磁材料基板10的两面而构成。然后，如图2中部件分解斜视图所示那样，通过依次将接地导体电极16和17，励磁用永磁体18和19以及可分离为上部和底部20和21的金属壳体分别堆叠并固定在两个铁磁部件14和15上，构成该环形器。壳体20和21为出入励磁永磁体18和19的磁通形成一条磁路。如果射频功率通过输入/输出端(未图示)加到线圈导体11和12上，则将在铁磁部件14和15中产生绕线圈导体11和12旋转的射频磁通。在此情况下，如果由永磁体18和19施加一个与射频磁通正交的一个直流磁场，则铁磁部件14和15将根据射频磁通的旋转方向呈现不同的磁导率μ+和μ-，如图3中所示。一个环行器利用了不同的旋转方向具有不同的磁导率。即，环形器元件中的射频信号的传播速率根据旋转方向而不同，这样，传输到相反方向的信号将相互抵消，由此防止信号传播到某个特定的端口。由于铁磁部件的磁导率μ+和μ-，非传播端口取决于其相对于驱动端口的角度。例如，如果端口A、B和C按此顺序沿某一旋转方向设置，则端口B将确定为相对于驱动端口A的非传播端口，端口C将确定为相对于驱动端口B的非传播端口。环行器作为一种有效元件已经广泛使用来防止诸如便携式电话机一类移动通信装置中的各个放大器之间的干扰，也用来保护移动无线电传输装置中的功率放大器免遭反射功率的破坏。随着目前无线电传输装置的普及和体积减小，要求环行器本身能做得成本更低、体积更小，并具有更低的损耗和更宽的频带。为了满足这些要求，必须使环行器的磁导率μ+和μ-之间有较大的差值，并具有低损耗的驱动电路。然而，根据图1所示的传统环行器，由于驱动线11和12在非磁性材料基板10上形成，而且这些线和基板设置在两个分离的铁磁部件14和15之间，故环行器的磁路将受到非磁材料基板10的阻塞。这样，将在非磁性材料基板10与铁磁部件14和15之间的界面上产生一个退磁场，造成磁导率降低。因此，传统的环行器无法满足上述近来的要求。为了用减小在基板10相对于铁磁部件14和15界面上所产生的退磁场的办法来获得一个紧凑尺寸的环行器，该申请的专利技术人在实验的基础上，使该基板10复合上一层铁磁材料。尽管此种结构能够稍微减小界面上的退磁场，但仍远远不能满足前述的要求。此外，由于按照传统环行器，环行器元件制成圆形平面状，如果将诸如谐振电容器或终端一类分立电路元件另外加到其侧面上的端子处，那么，环行器的总尺寸将由此变大。而且，按照传统的环行器，由于构成磁轭的外壳通过机械方式将分离的顶部和底部20和21组合在一起，故励磁场中磁路的磁阻将变得非常高，使环行器的装配变得非常复杂。在有些常见的环行器结构中，通过将线圈线绕在铁磁材料部件上，或采用带状环形电极的方法来提高其电感器，以降低其谐振频率。然而，采用上述结构将线绕在铁磁材料部件上的环行器，由于其难以大批量生产，故没有一种能够实际使用。此外，尽管后一种结构采用带状环形电极的小尺寸环形器已有开发，但这种环行器存在以下问题(1)由于线圈外露，环行器容易受到外界电磁场的影响。这样，外壳和磁体必须相互分开设置，而实际减小环行器的尺寸将极难。(2)由于铁磁材料部件仅制作在带状环的一面上，这样，铁磁材料部件的体积将不够，由此将无法实际获得足够的磁导率μ+与μ-之差。因此，本专利技术的目的在于提供一种能做成小尺寸的环行器。本专利技术的另一目的在于提供一种能以低成本生产的环行器。本专利技术的还有一个目的在于提供一种能工作在较宽频率范围的环行器。本专利技术的再一个目的在于提供一种能以较低功耗工作的环行器。根据本专利技术，装有环行器元件的一种多层环行器包括具有预定图形、由导电材料制成的内导体，以及紧密绕着该内导体的绝缘铁磁材料体。该绝缘铁磁材料体是由经过焙烧多层铁磁材料而成的单一连续层。由于紧密绕着内导体的绝缘铁磁材料体绕结在单一连续层内，故在该铁磁材料体内没有非连续部分。这样，射频磁通将在环行器元件内部闭合，于是不会产生退磁场，而磁导率μ+与μ-之间的差值也将变大。结果，就可以用较小尺寸的环行器获得更宽的工作频率范围和更低的损耗。最好，绝缘铁磁材料体由焙烧完成温度高于内导体导电材料的熔点的一种铁磁材料构成。在此情况下，内导体可以由一种曾一度转变为熔化状态的金属制成。内导体可以由熔点高于膨胀铁磁材料体中铁磁材料的焙烧完成温度的一种导电材料构成。绝缘铁磁材料体可以由烧结了一个上铁磁材料层，至少一个中铁磁材料层，以及一个下铁磁材料层的一个单一连续层形成，环行器元件可以包括一些线圈导体，这些导体的图形中至少有一匝缠绕在至少一个中铁磁材料层上。上述内导体构成了线圈导体的一部分。采用此种结构，由于磁导率μ+和μ-较大，而且线圈的匝数也较大(线圈导体的长度较长)，故用一种紧凑的尺寸即可获得必需的电感量。最好，线圈导体包括在中铁磁材料层和下铁磁材料层顶面上形成的内导体，以及用以把内导体端部相互连接起来的跨接导体。最好，环行器元件还包括分别在上铁磁材料层的顶面和下铁磁材料层的底面上形成的接地导体。总之，根据本专利技术的多层环行器包括由导电材料制成、具有一预定图形的内导体和紧密包围内导体以及通过焙烧多层铁磁材料而成一单一连续层构成的环行器元件;在环行器元件的侧面上形成并在电气上连接到内导体一端的多个端电极;在电气上连接到该端电极的多个电路元件;以及用以将一个直流磁场加到环行器元件上的励磁用永磁体。根据本专利技术，整体上多层环行器也可包括由导电材料制成，具有一预定图形的内导体和紧密围绕该内导体，通过焙烧一个上铁磁材料层，至少一个中铁磁材料层以及一个下铁磁材料层，而形成一单一连续层的一个环行器元件;其图形中至少有一匝绕在至少一个中铁磁材料层上、内导体由此构成所述线圈导体一部分的线圈导体;在环行器元件的侧面上形成，并在电气上连接到内导体一端的多个端电极;在电气上连接到该端电极的多个电路元件;以及用以将一个直流磁场加到环行器元件上的励磁用永磁体。电路元件最好是在电气上连接到相应端电极上的多个电容器，用以与所加的频率谐振。电路元件也可以是附加并在电气上连接到相应端电极的分立的电路元件，或者，也可以是与环行器元件整体形成的内部电路元件。环形器最好进一步包括紧贴地固定到励磁用永磁体上的一个金属外壳。该金属外壳具有一个连续的磁路。由于磁励磁路是连续的，故可获得一更小的磁阻，从而使其性能大大改善。环行器元件可以采用多边形平面状，最好是六边形平面状。由于采用多边形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设有环行器元件的多层环行器，它包含：具有预定图形的内导体，所述内导体由导电材料构成；和紧紧包围所述内导体的绝缘铁磁材料体，所述绝缘铁磁材料体通过烧结多个铁磁材料层为单一连续层构成。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：三浦太郎，古林真，铃木和明，藤井忠雄，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]