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CN116073099A - 不可逆电路元件和具有该不可逆电路元件的通信装置 - Google Patents

不可逆电路元件和具有该不可逆电路元件的通信装置 Download PDF

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CN116073099A
CN116073099A CN202111270567.7A CN202111270567A CN116073099A CN 116073099 A CN116073099 A CN 116073099A CN 202111270567 A CN202111270567 A CN 202111270567A CN 116073099 A CN116073099 A CN 116073099A
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irreversible circuit
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CN202111270567.7A
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大波多秀典
佐藤航辅
佐佐木英行
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TDK Dalian Corp
TDK Corp
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TDK Dalian Corp
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Abstract

本发明提供不可逆电路元件和具有该不可逆电路元件的通信装置，能够在具有在设置于电介质基板的贯通孔中收纳有磁转子的结构的不可逆电路元件中降低插入损失。不可逆电路元件(1)包括：具有贯通孔(11a)的电介质基板(10)；收纳于贯通孔(11a)的磁转子(M)；和对磁转子(M)施加磁场的永磁铁(20)。磁转子(M)以不与贯通孔(11a)的内壁接触的方式被支承于电介质基板(10)。像这样，在不可逆电路元件(1)中，由于磁转子(M)不与贯通孔(11a)的内壁接触，因此能够降低插入损失。

Description

不可逆电路元件和具有该不可逆电路元件的通信装置
技术领域
本发明涉及不可逆电路元件和具有该不可逆电路元件的通信装置，特别涉及具有在设置于电介质基板的贯通孔中收纳有磁转子的结构的不可逆电路元件和具有该不可逆电路元件的通信装置。
背景技术
作为一种磁装置的隔离器、环形器等不可逆电路元件，具有由上部磁轭和下部磁轭夹着磁转子和永磁铁的结构。专利文献1～3中记载的不可逆电路元件具有在设置于电介质基板的贯通孔的内部收纳有磁转子的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-043808号公报
专利文献2：日本特开平9-321504号公报
专利文献3：日本特开平11-234003号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，根据本发明人等的研究可知，当磁转子与贯通孔的内壁接触时，插入损失增加。
因此，本发明的目的在于，在具有在设置于电介质基板的贯通孔中收纳有磁转子的结构的不可逆电路元件中，降低插入损失。另外，本发明的目的在于提供一种具有这样的不可逆电路元件的通信装置。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的不可逆电路元件包括：具有贯通孔的电介质基板；收纳于贯通孔的磁转子；和对磁转子施加磁场的永磁铁，磁转子以不与贯通孔的内壁接触的方式被支承于电介质基板。
另外，本发明的通信装置包括上述的不可逆电路元件。
根据本发明，由于磁转子不与贯通孔的内壁接触，因此能够降低插入损失。
在本发明中，磁转子与贯通孔的内壁的最小距离也可以为50μm以上。由此，能够充分降低插入损失。另外，磁转子与贯通孔的内壁的最小距离也可以为100μm以上。由此，能够最大限度地得到插入损失的降低效果。进而，磁转子与贯通孔的内壁的最小距离也可以为150μm以下。由此，能够确保电介质基板的有效面积，并且降低插入损失。
本发明的不可逆电路元件也可以还包括：形成于电介质基板的上表面，且与磁转子连接的连接图案；形成于电介质基板的下表面，且与连接图案连接的端子电极；和形成于电介质基板的下表面的接地图案，利用连接图案与接地图案的重叠来形成匹配电容。由此，能够将电介质基板的下表面用作安装面，所以无需需要嵌件成型的复合零件。另外，由于在电介质基板自身设置有电容器图案，所以无需使用匹配用的片式电容器，能够削减部件个数。
本发明的不可逆电路元件也可以还包括夹着电介质基板、磁转子和永磁铁的上部磁轭和下部磁轭，电介质基板的下表面具有收纳下部磁轭的一部分的凹部。由此，在表面安装时不会产生下部磁轭与安装基板的干扰。
发明效果
像这样，根据本发明，在具有在设置于电介质基板的贯通孔中收纳有磁转子的结构的不可逆电路元件中，能够降低插入损失。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的不可逆电路元件的外观的大致立体图，表示从上侧观察到的状态。
图2是表示本发明的一个实施方式的不可逆电路元件的外观的大致立体图，表示从下侧观察到的状态。
图3是表示从不可逆电路元件1拆下了下部磁轭40的状态的大致立体图。
图4是表示从不可逆电路元件1拆下了永磁铁20和上部磁轭30的状态的大致立体图。
图5是电介质基板10的大致立体图。
图6是用于说明磁转子M的结构的大致平面图。
图7是表示从磁转子M除去了中心导体81的状态的大致立体图。
图8是用于说明贯通孔11a与磁转子M的位置关系的大致俯视图。
图9是用于说明磁转子M与贯通孔11a的内壁的距离L和插入损失的关系的曲线图。
图10是表示使用不可逆电路元件的通信装置200的配置的框图。
附图标记说明
1 不可逆电路元件
10 电介质基板
11 电介质基板的上表面
11a 贯通孔
12 电介质基板的下表面
12a 凹部
13、14 电介质基板的侧面
20 永磁铁
30 上部磁轭
31 顶板部
32、33 弯折部
40 下部磁轭
41 底板部
42、43 弯折部
50 接地图案
51～56 端子电极
61～63、71～73 连接图案
80 接地导体
81～83 中心导体
90 铁氧体磁芯
200 通信装置
200R 接收电路部
200T 发送电路部
201 接收用放大电路
202 接收电路
203 发送电路
204 功率放大电路
211、212 不可逆电路元件
ANT 天线
M 磁转子
P1～P3 端口
R0 终端电阻器。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选实施方式详细地进行说明。
图1和图2是表示本发明的一个实施方式的不可逆电路元件1的外观的大致立体图，图1是从上侧观察到的图，图2是从下侧观察到的图。
本实施方式的不可逆电路元件1是表面安装型的不可逆电路元件，如图1和图2所示，包括电介质基板10和永磁铁20、以及夹着它们的上部磁轭30和下部磁轭40。在电介质基板10的下表面12设置有端子电极51～56和接地图案50。上部磁轭30包括具有xy平面的顶板部31和具有yz平面的弯折部32、33。下部磁轭40包括具有xy平面的底板部41和具有xz平面的弯折部42、43。下部磁轭40的弯折部42、43与上部磁轭30的顶板部31嵌合，由此形成闭合磁路。
图3是表示从不可逆电路元件1拆下了下部磁轭40的状态的大致立体图。图4是表示从不可逆电路元件1拆下了永磁铁20和上部磁轭30的状态的大致立体图。图5是电介质基板10的大致立体图。
如图3～图5所示，电介质基板10具有构成xy平面的上表面11和下表面12，并且在其大致中央部设置有在z方向上贯通电介质基板10的贯通孔11a。在贯通孔11a中收纳有磁转子M。电介质基板10的上表面11平坦，与此相对，在电介质基板10的下表面12设置有在y方向上延伸的凹部12a，在该部分，电介质基板10的厚度变薄。在凹部12a收纳有下部磁轭40的底板部41。由此，下部磁轭40的底板部41不会从电介质基板10的下表面12突出。
在电介质基板10的上表面11设置有连接图案61～63。连接图案61～63分别与磁转子M的端口P1～P3连接。此外，连接图案61～63中的与下表面12的接地图案50重叠的部分，兼用作电容器的电容电极。即，形成于电介质基板10的上表面11的连接图案61～63和形成于电介质基板10的下表面12的接地图案50，构成电容器图案。连接图案61经由设置于电介质基板10的侧面13的连接图案71，与设置于电介质基板10的下表面12的端子电极51连接。连接图案62经由设置于电介质基板10的侧面14的连接图案72，与设置于电介质基板10的下表面12的端子电极52连接。连接图案63经由设置于电介质基板10的侧面13的连接图案73，与设置于电介质基板10的下表面12的端子电极53连接。侧面13、14构成yz平面。端子电极54～56经由接地图案50和下部磁轭40的底板部41，与磁转子M所包含的接地导体80连接。
图6是用于说明磁转子M的结构的大致俯视图。
如图6所示，磁转子M包括中心导体81～83和铁氧体磁芯90。中心导体81～83分别被绝缘膜覆盖，但考虑到附图的便于观察性，未图示这些绝缘膜。另外，在图7中表示除去了中心导体81的状态。中心导体81～83由相互以大致120°的角度交叉的多个金属导体构成。在图6和图7所示的例子中，中心导体81由4根金属导体构成，中心导体82、83分别由2根金属导体构成。为了调整特性，中心导体83的导体宽度在中心部扩大。中心导体81、82的导体宽度一定。中心导体81～83的一端分别与端口P1～P3连接，另一端与位于铁氧体磁芯90的背面侧的接地导体80共同地连接。由此，铁氧体磁芯90被中心导体81～83和接地导体80夹着。
根据该结构，中心导体81经由连接图案61、71与端子电极51连接，中心导体82经由连接图案62、72与端子电极52连接，中心导体83经由连接图案63、73与端子电极53连接。并且，接地导体80经由下部磁轭40的底板部41和接地图案50与端子电极54～56连接。
图8是用于说明贯通孔11a与磁转子M的位置关系的大致俯视图。
如图8所示，磁转子M以不与贯通孔11a的内壁接触的方式被支承于电介质基板10。即，在贯通孔11a的内部，磁转子M以浮起的状态被支承。采用这样的结构是因为，当磁转子M与贯通孔11a的内壁接触时，插入损失增加。
图9是用于说明磁转子M与贯通孔11a的内壁的距离L和插入损失的关系的曲线图。
如图9所示，磁转子M与贯通孔11a的内壁的距离L越大，插入损失越降低。特别是在距离L为50μm以下的区域中，由距离L的增大带来的插入损失的降低效果显著。考虑到这一点，距离L优选为50μm以上。此外，当距离L为100μm左右时，由距离L的增大带来的插入损失的降低效果大致饱和。考虑到这一点，距离L优选为100μm以上。进而，当距离L为150μm左右时，由距离L的增大带来的插入损失的降低效果完全饱和。也可以将距离L设计为超过150μm，但在该情况下，电介质基板10的平面尺寸增加或者电介质基板10的有效面积减少，因此距离L优选为150μm以下。
距离L可以在磁转子M的整周上一定，也可以存在偏差。插入损失的降低效果取决于磁转子M与贯通孔11a的内壁的最小距离，因此在距离L存在偏差的情况下，只要用最小距离定义距离L即可。
在此，设置于上表面11的连接图案61～63的一部分与设置于下表面12的接地图案50在z方向上有重叠。由于连接图案61～63与接地图案50的重叠而获得的电容成分，被用作匹配电容。由此，无需在电介质基板10上搭载匹配用的片式电容器，因此能够削减部件个数。匹配电容的电容(值)能够通过连接图案61～63的形状、面积来调整。此外，由于电介质基板10和下部磁轭40是不同的部件，因此无需使用需要嵌件成型的复合零件。
而且，在本实施方式中，在电介质基板10设置有贯通孔11a，在贯通孔11a收纳有磁转子M，因此能够使不可逆电路元件1薄型化。
图10是表示使用上述实施方式的不可逆电路元件1的通信装置200的结构的框图。
图10所示的通信装置200例如是移动通信系统中的基站所具有的装置，包括接收电路部200R和发送电路部200T，它们与收发用的天线ANT连接。接收电路部200R包括接收用放大电路201和对接收到的信号进行处理的接收电路202。发送电路部200T包含生成声音信号、影像信号等的发送电路203和功率放大电路204。
在具有这样的结构的通信装置200中，在从天线ANT至接收电路部200R的路径、从发送电路部200T至天线ANT的路径中插入不可逆电路元件211、212。不可逆电路元件211、212能够使用上述实施方式的不可逆电路元件1。在图10所示的例子中，不可逆电路元件211作为环形器发挥功能，不可逆电路元件212作为具有终端电阻器R0的隔离器发挥功能。
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更，这些变更当然也包含在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种不可逆电路元件，其特征在于，包括：
具有贯通孔的电介质基板；
收纳于所述贯通孔的磁转子；和
对所述磁转子施加磁场的永磁铁，
所述磁转子以不与所述贯通孔的内壁接触的方式被支承于所述电介质基板。
2.如权利要求1所述的不可逆电路元件，其特征在于：
所述磁转子与所述贯通孔的内壁的最小距离为50μm以上。
3.如权利要求2所述的不可逆电路元件，其特征在于：
所述磁转子与所述贯通孔的内壁的最小距离为100μm以上。
4.如权利要求2所述的不可逆电路元件，其特征在于：
所述磁转子与所述贯通孔的内壁的最小距离为150μm以下。
5.如权利要求1～4中任一项所述的不可逆电路元件，其特征在于，还包括：
形成于所述电介质基板的上表面，且与所述磁转子连接的连接图案；
形成于所述电介质基板的下表面，且与所述连接图案连接的端子电极；和
形成于所述电介质基板的所述下表面的接地图案，
利用所述连接图案与所述接地图案的重叠来形成匹配电容。
6.如权利要求5所述的不可逆电路元件，其特征在于：
还包括夹着所述电介质基板、所述磁转子和所述永磁铁的上部磁轭和下部磁轭，
所述电介质基板的所述下表面具有收纳所述下部磁轭的一部分的凹部。
7.一种通信装置，其特征在于：
包括权利要求1～6中任一项所述的不可逆电路元件。
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