專利名稱：雙頻帶不可逆電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙頻帶不可逆電路裝置，其是在一個(gè)終端中，提供發(fā)射和接收兩種不同頻率無(wú)線服務(wù)的裝置。此裝置可在移動(dòng)通信領(lǐng)域的兩種頻率工作。
在日本的未審查專利公開(kāi)號(hào)(JP-A)平02-55406(55406/1990)中，曾揭示過(guò)的一項(xiàng)發(fā)明被認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)。此項(xiàng)發(fā)明的特點(diǎn)在于兩個(gè)循環(huán)器被布置在一個(gè)磁性回路中。這種構(gòu)造有利于磁場(chǎng)強(qiáng)度的控制，并可減少元件的數(shù)目。這種現(xiàn)有技術(shù)為循環(huán)器提供了一種簡(jiǎn)單的構(gòu)造。
現(xiàn)在將進(jìn)一步說(shuō)明，此前在日本未審查專利公開(kāi)號(hào)(JP-A)平02-55406中曾揭示過(guò)的發(fā)明。此項(xiàng)發(fā)明是關(guān)于一種循環(huán)器類型的混合電路。這種循環(huán)器類型的混合電路，在輸入端或輸出端設(shè)有兩個(gè)循環(huán)器。每一個(gè)循環(huán)器由一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)體和一個(gè)鐵氧體組成，并且均有一個(gè)接地導(dǎo)體和一塊磁鐵與循環(huán)器層疊在一起。前面提到的兩個(gè)循環(huán)器固定成夾著一塊鐵等組成的磁體。正因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)，使得與這種混合電路具有相匹配的輸入端或輸出端的阻抗得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)相應(yīng)于兩個(gè)循環(huán)器的磁體被磁化時(shí)，它們能夠在磁場(chǎng)的同一方向上同時(shí)被磁化。
在這種情況下，由于相應(yīng)于循環(huán)器的磁體能夠被同一磁場(chǎng)同時(shí)磁化，使得每一個(gè)磁場(chǎng)的強(qiáng)度能夠很容易的被控制。隨著構(gòu)成這種循環(huán)器類型的混合電路的元件數(shù)目的減少，混合電路的結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化。
然而，在以上所述的傳統(tǒng)雙循環(huán)器中，當(dāng)兩個(gè)不可逆電路裝置被并聯(lián)在一起時(shí)，由于阻抗的不匹配將使插入損耗大大減退。
另外，新近的通信系統(tǒng)向?qū)捦l帶趨勢(shì)發(fā)展，以滿足大電路容量，由于傳統(tǒng)的不可逆電路裝置僅有很窄的帶寬，它不能適應(yīng)于這些系統(tǒng)。
另外，為防止二次諧波或三次諧波而要求有大的衰減。而在傳統(tǒng)的構(gòu)造中，在寄生(spurious)頻帶中是很難保證有大的衰減的。
還有，從產(chǎn)品的觀點(diǎn)來(lái)看，這種不可逆電路裝置需要有盡可能小的外形及簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。因此，在本發(fā)明中，充分考慮了這些問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種雙頻帶不可逆電路裝置，它將無(wú)插入損耗引起的劣化，即使兩個(gè)不可逆電路裝置并聯(lián)在一起，它有一個(gè)寬頻帶，較小巧的外形，以及簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)。
一種由天線共用器，開(kāi)關(guān)，低通濾波器(LPF)，帶通濾波器(BPF)組成的能對(duì)應(yīng)于雙頻帶的天線共享裝置是很眾所周知的。然而，天線共用器、開(kāi)關(guān)、低通濾波器(LPF)，頻通濾波器(BPF)等的插入損耗，導(dǎo)致發(fā)射及接收信號(hào)損失較大。這反過(guò)來(lái)導(dǎo)致發(fā)射功率短缺及接受靈敏度的惡化。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，當(dāng)開(kāi)關(guān)切換時(shí)，能量被消耗了，電池的使用期也縮短了。在本發(fā)明中，充分考慮了這些問(wèn)題，本發(fā)明的另一個(gè)目的就是要提供一種低插入損耗，無(wú)能量消耗的天線共享裝置。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種雙頻帶寬不可逆電路裝置，它不會(huì)遭受因插入損耗引起的劣化，即使雙頻帶不可逆電路裝置并接在一起，它具有寬的頻帶寬度，精巧的外形，優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有小的插入損耗，無(wú)能量損耗的天線共享裝置。
按照本發(fā)明的雙頻帶不可逆電路裝置，其一種情況是具有第一不可逆電路組件及第二不可逆電路組件。這些組件各至少包含有一個(gè)鐵氧體板，一個(gè)中央導(dǎo)體，一塊磁鐵，和一個(gè)接地導(dǎo)體。第一不可逆電路組件工作在第一頻帶中，第二不可逆電路組件工作在第二條頻帶中，其中第一頻帶不同于第二頻帶。第一不可逆電路組件具有靠近低頻側(cè)的集中常數(shù)型頻帶，而第二不可逆電路組件具有靠近高頻側(cè)的分布常數(shù)型頻帶。
第一和第二不可逆電路組件各具有初級(jí)切比雪夫電路(Chebyshev)，包含有串聯(lián)到其輸入/輸出端的電感器和電容器。因此它們能在一個(gè)寬頻系統(tǒng)中無(wú)差錯(cuò)的工作。
第一不可逆電路組件與第二不可逆電路組件，通過(guò)使它們的阻抗相匹配的阻抗匹配電路彼此并聯(lián)在一起，這使得阻抗的控制簡(jiǎn)易可行。
天線連接到阻抗匹配電路中，以便第一及第二不可逆電路組件共接于天線上。也就是具有無(wú)能量消耗及低插入損耗的天線共享裝置能用作為對(duì)應(yīng)于兩個(gè)頻率的天線共享裝置的不可逆電路裝置來(lái)構(gòu)成。
第一種頻帶的發(fā)射和接收裝置被連接到第一不可逆電路組件的端子，而第二種頻帶的發(fā)射和接收裝置被連接到第二不可逆電路組件的端子。
第一及第二不可逆電路組件用作循環(huán)器或隔離器，即當(dāng)一個(gè)組件可以作為隔離器時(shí)，另一個(gè)組件則可以作為循環(huán)器。


圖1A和1B是傳統(tǒng)循環(huán)器類型混合電路的構(gòu)成圖。
圖2是傳統(tǒng)雙頻帶天線共享裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是顯示按照本發(fā)明最佳實(shí)施例的雙頻帶不可逆電路裝置的分解式透視圖。
圖4是800MHZ頻帶循環(huán)器的電路組成圖。
圖5是分布常數(shù)型不可逆電路組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖6表示800MHZ和1.9HZ頻帶循環(huán)器連接的一個(gè)最佳實(shí)施例。
圖7是按照本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例的雙頻帶不可逆電路裝置的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖8是按照本發(fā)明的另一個(gè)最佳實(shí)施例的雙頻帶不可逆電路裝置的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖9A是按照本發(fā)明的雙循環(huán)器的800MHZ頻帶的頻率特性示意圖。
圖9B是按照本發(fā)明的雙循環(huán)器的1.9G頻帶的頻率特性示意圖。
圖10是按照本發(fā)明的的雙頻帶循環(huán)器應(yīng)用于PDC/800MHZ發(fā)射和接收裝置以及PHS/1.9GHZ的發(fā)射和接收裝置的一個(gè)示例圖。
下面將參考圖1A及圖1B，對(duì)循環(huán)器和混合電路的傳統(tǒng)組合(在日本未審專利公開(kāi)號(hào)JP-A平02-55406中公開(kāi)的)進(jìn)行詳細(xì)描述。在這份官方出版的公告中公開(kāi)的該發(fā)明技術(shù)涉及一種循環(huán)器型混合電路。如圖1A和圖1B所示，這種循環(huán)器型混合電路，具有2個(gè)循環(huán)器4、14，排列在混合電路的輸入端或輸出端。循環(huán)器4由內(nèi)部導(dǎo)體5及鐵氧體6組成。循環(huán)器14由內(nèi)部導(dǎo)體15及鐵氧體16組成。接地導(dǎo)體7及磁鐵8被層疊在循環(huán)器4中。接地導(dǎo)體17及磁鐵18則被層疊在循環(huán)器14中。循環(huán)器4和循環(huán)器14夾著由鐵之類做成的磁體11。這種結(jié)構(gòu)能對(duì)混合電路的輸入/輸出端阻抗進(jìn)行匹配，當(dāng)相應(yīng)于兩個(gè)循環(huán)器4、14的磁鐵8和磁鐵18被磁化時(shí)，它們能在磁場(chǎng)的同一方向同時(shí)被磁化。
在這種情況下，由于相應(yīng)于兩個(gè)循環(huán)器的磁鐵能夠被同一磁場(chǎng)同時(shí)磁化，使得每一個(gè)磁場(chǎng)的強(qiáng)度能夠很容易地被控制。隨著構(gòu)成這種循環(huán)器類型混合電路的元件的數(shù)量減少，混合電路的結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化。
然而，在以上所述的傳統(tǒng)雙循環(huán)器中，當(dāng)兩個(gè)不可逆電路裝置被并聯(lián)在一起時(shí)，由于阻抗的不匹配，插入損耗大大減退。
另外，新近的通信系統(tǒng)向?qū)捦l帶趨勢(shì)發(fā)展，以滿足大電路容量的需求，由于傳統(tǒng)的不可逆電路裝置僅有很窄的帶寬，它不能適應(yīng)于這些系統(tǒng)。
還有，為防止二次諧波或三次諧波的通過(guò)而要求有大的衰減。而在傳統(tǒng)的構(gòu)造中，在寄生頻帶中是很難保證有大的衰減的。還有，從產(chǎn)量的觀點(diǎn)來(lái)看，這種不可逆電路裝置需要有緊湊而小的外形及簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。因此，在本發(fā)明中，充分考慮了這些問(wèn)題，在本發(fā)明的目的是提供一種雙頻帶不可逆電路裝置，它不會(huì)受到因插入損耗的劣化，即使兩個(gè)不可逆電路裝置并聯(lián)在一起并有一個(gè)寬頻帶，它有緊湊而小巧的外形，以及簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)。
還有，在圖2中展示了對(duì)應(yīng)于雙頻帶的天線共享裝置的結(jié)構(gòu)。然而，由于天線共用器21，開(kāi)關(guān)22、23，低通濾波器(LPF)24、26，帶通濾波器(BPF)25、27插入到這種裝置中，它們都導(dǎo)致發(fā)送/接受信號(hào)的損失，以至總的信號(hào)損失較大。這反過(guò)來(lái)導(dǎo)致發(fā)射信號(hào)的能量短缺及接受信號(hào)靈敏度的劣化。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，當(dāng)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)，能量被消耗了，因此電池的壽命也縮短了。
現(xiàn)在提供的本發(fā)明就是要解決以上所提到的問(wèn)題。參照附圖，現(xiàn)進(jìn)一步描述本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例。對(duì)應(yīng)于PDC/800MHZ和PHS1.9GHZ兩個(gè)頻帶的雙頻帶循環(huán)器的結(jié)構(gòu)示于圖3中。PDC/800MHZ頻帶的循環(huán)器組件101由鐵氧體盤(pán)片102和固定在其上的網(wǎng)狀中央導(dǎo)體103組成。應(yīng)用于PDC/800MHZ頻帶的循環(huán)器組件101采用810MHZ至830MHZ頻帶作為接收頻帶，而用940MHZ-960MHZ作為發(fā)射頻帶。因此，為了涵蓋所有的發(fā)射和接收頻帶，PDC/800MHz頻帶的循環(huán)器組件101必須采用810MHZ到960MHZ的帶寬。
循環(huán)器的通帶寬，一般都在80MHZ左右，如圖4中所示，一個(gè)線圈107和電容器108被串接至循環(huán)器101的輸入/輸出端104、105、106上，由于這是為了在寬頻帶內(nèi)產(chǎn)生切比雪夫(Chebyshev)特性所必須的，因此使得PDC/800MHZ頻帶的循環(huán)器組件101能確保所需的150MHZ的帶寬。線圈107和電容器108被安裝在組裝基板125中。
接下來(lái)，參考圖5詳細(xì)描述工作在1.9MHZ頻帶的循環(huán)器組件109的結(jié)構(gòu)。一環(huán)形的絕緣平板111圍繞鐵氧體盤(pán)片110的外部周邊。一個(gè)中央導(dǎo)體112被形成在鐵氧體盤(pán)片110上，并且電極113也被形成在絕緣平板111上，以產(chǎn)生電容114。中央導(dǎo)體1 12和電容114組成等效的低通濾波器(LPF)。這會(huì)使頻帶衰減量增加通帶衰減量的2至3倍，以防止諧振。此外，這種簡(jiǎn)單構(gòu)造也可簡(jiǎn)化制造過(guò)程。
工作在800MHZ的循環(huán)器組件101與工作于1.9GMH的循環(huán)器組件109，配置成夾著兩個(gè)表面均有導(dǎo)電膜的接地基板115。襯片124用于使循環(huán)器組件101、109的頂端整平。這兩個(gè)循環(huán)器組件101、109則通過(guò)插針130連接至輸入/輸出端。
頻率越高，循環(huán)器組件沿徑向的尺寸則越小。當(dāng)工作于800MHZ頻帶的循環(huán)器組件和工作于1.9GHZ頻帶的循環(huán)器組件用分布常數(shù)型組件構(gòu)成時(shí)，工作于1.9GHZ頻帶的循環(huán)器組件沿徑向的尺寸比工作于800MHZ頻帶的循環(huán)器組件沿徑向上的尺寸要小。另一方面，集中常數(shù)型循環(huán)器組件可以制成沿徑向的尺寸比分布常數(shù)型循環(huán)器組件要小。如果用于800MHZ頻帶的循環(huán)器組件采用集中常數(shù)型組件，并且用于1.9G頻帶的循環(huán)器組件采用分布常數(shù)型組件，則這兩個(gè)循環(huán)器組件沿徑向的尺寸幾乎相同。也就是說(shuō)，這是在一個(gè)循環(huán)器組件上疊加另一個(gè)循環(huán)器組件的適當(dāng)結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步說(shuō)，由于分布常數(shù)型循環(huán)器組件在結(jié)構(gòu)上薄，分布常數(shù)型循環(huán)器組件與兩個(gè)集中常數(shù)型循環(huán)器組件的組合件相比，能制造得厚些。
工作于800MH頻帶的循環(huán)器組件101的端子106和工作于1.9GHZ的循環(huán)器組件109的端子116，(參見(jiàn)圖6)通過(guò)一個(gè)阻抗匹配電路并聯(lián)到一個(gè)共同端子121上。這個(gè)阻抗匹配電路包括線圈119和電容120，線圈119和電容120則安裝于外罩基板125上。這就有可能通過(guò)自由地選擇線圈119和電容120的常數(shù)(constant)，輕易地控制阻抗匹配。
永久性磁鐵122被置于鐵氧體盤(pán)片102之上。兩者間有預(yù)定的間隙以產(chǎn)生所需的磁場(chǎng)。另一永久性磁鐵122被置于鐵氧體盤(pán)片109之下，兩者間也有預(yù)定的間隙，以產(chǎn)生所需的磁場(chǎng)。永久性磁鐵122和鐵氧體盤(pán)片102及109被插入帶有磁軛的金屬外殼123中。
在這種連接中，在上述優(yōu)選實(shí)施例中，兩個(gè)循環(huán)器101，109被夾在兩個(gè)永久性磁鐵122中間，但如圖8所示，兩個(gè)循環(huán)器101，109可以?shī)A著一塊永久性磁鐵129。
從共享端子121上輸入的RF信號(hào)被輸出到端子117、127上；從端子126、118輸入的RF信號(hào)被輸出到共享端子121。從共享端子121輸入的RF信號(hào)通過(guò)到轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向被輸出到端子126、118之上。從端子117、127進(jìn)入的RF信號(hào)也同樣能輸出到共享端子121上。
以下是一具體例子說(shuō)明，800MHZ頻帶的循環(huán)器是由直徑(φ)為4mm的鐵氧體，760高斯的磁場(chǎng)密度(4πMs)及1mm寬(d)的中央導(dǎo)體組成的。組成低通濾波器(LPF)的電容(G1)是12pF，寬帶線圈的電感(Ls)是10nH，寬帶電容器的電容(Cs)是1.5pF。1.9GHZ的頻帶的循環(huán)器是由直徑(φ)為3.5mm的鐵氧體，550高斯的磁場(chǎng)密度(4πMs)和0.5mm寬的中央導(dǎo)體組成的。按照本發(fā)明的雙循環(huán)器在800MHZ頻帶時(shí)的頻率特性描述于圖9A中，而1.9GHZ頻帶時(shí)的頻率特性則描述于圖9B中。
圖10是一個(gè)示例圖，其中上述的雙頻帶循環(huán)器應(yīng)用于與PDC/800MHZ和PHS/1.9GHZ對(duì)應(yīng)的發(fā)射/接收裝置。天線135被連接至雙頻帶循環(huán)器的共享端子121上。而對(duì)應(yīng)于PDC/800MZ的800MHZ發(fā)射裝置131和800MHZ的接收裝置134分別連接至端子126和127之上，對(duì)應(yīng)于PHS/1.9GHZ的1.9G接收裝置133和1.9GHZ發(fā)射裝置132也分別連接至端子117和118上。
在這里，考慮到雙頻帶循環(huán)器的微波信號(hào)的通過(guò)，它將使對(duì)應(yīng)于兩個(gè)頻帶的發(fā)射和接收裝置131，132，133，134能夠共享一一個(gè)天線。與由選擇開(kāi)關(guān)切換的傳統(tǒng)的雙頻帶天線共享裝置相比，在該最佳實(shí)施例中描述的雙頻帶天線共享裝置具有低插入性損失以及低能量消耗。
如上所述，如果初級(jí)切比雪夫(Chebyshev)電路加入到按照本發(fā)明的雙頻帶循環(huán)器后，它也能適用于寬頻帶系統(tǒng)。另外，按照本發(fā)明的雙頻帶循環(huán)器通過(guò)采用分布常數(shù)型不可逆電路組件，能夠防止較高次諧振。此外，由于按照本發(fā)明的雙頻帶循環(huán)器具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，使減少成本提高生產(chǎn)效率成為可能。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步說(shuō)，兩個(gè)不可逆性電路通過(guò)阻抗匹配電路而并接在一起，阻抗匹配電路包含有線圈元件和電容元件等，因此阻抗匹配的控制更簡(jiǎn)易可行。
按照本發(fā)明，進(jìn)一步說(shuō)，如果不可逆電路裝置被用作對(duì)應(yīng)于兩種頻率的天線共享裝置，則它們能構(gòu)成無(wú)能量消耗和低插入損耗的天線共享裝置。
權(quán)利要求
1.一種雙頻帶不可逆電路裝置，在一個(gè)外殼中具有第一及第二不可逆電路組件，每一不可逆電路組件都至少包含有鐵氧體板，中央導(dǎo)體，磁鐵，接地導(dǎo)體，其中每一不可逆電路組件工作在磁路的不同頻帶中，第一不可逆電路組件采用集中常數(shù)型構(gòu)成，具有第一個(gè)頻帶，第一不可逆電路組件靠近低頻側(cè)工作；第二組不可逆電路組件采用分布常數(shù)型構(gòu)成，并具有第二個(gè)頻帶，第二不可逆電路組件靠近高頻側(cè)工作。
2.按照權(quán)利要求1的雙頻帶不可逆電路裝置，其特征在于初級(jí)切比雪夫電路連接到第一和第二不可逆電路組件中至少一個(gè)的輸入或輸出端子，這種初級(jí)切比雪夫電路包含有電感器及電容器。
3.按照權(quán)利要求1的雙頻帶不可逆組件，其特征在于，第一與第二不可逆電路組件通過(guò)用于阻抗匹配的阻抗匹配電路而彼此并聯(lián)在一起。
4.按照權(quán)利要求3的雙頻帶不可逆裝置，其特征在于，天線被接到阻抗匹配電路上，以便天線能共接到第一與第二不可逆電路組件，對(duì)應(yīng)于第一個(gè)頻帶的發(fā)射裝置和接收裝置被連接到第一不可逆電路組件的端子上，而對(duì)應(yīng)于第二個(gè)頻帶的發(fā)射裝置和接收裝置被連接到第二不可逆電路組件的端子上。
5.按照權(quán)利要求1的雙頻帶不可逆電路裝置，其特征在于第一及第二不可逆電路組件為循環(huán)器。
6.按照權(quán)利要求2的雙頻帶不可逆電路裝置，其特征在于第一及第二不可逆電路組件為循環(huán)器。
7.按照權(quán)利要求3的雙頻帶不可逆電路裝置，其特征在于第一及第二不可逆電路組件為循環(huán)器。
8.按照權(quán)利要求1的雙頻帶不可逆電路裝置，其特征在于第一及第二不可逆電路組件為隔離器。
9.按照權(quán)利要求2的雙頻帶不可逆電路裝置，其特征在于第一及第二不可逆電路組件為隔離器。
10.按照權(quán)利要求3的雙頻帶不可逆電路裝置，其特征在于第一及第二不可逆電路組件為隔離器。
11.按照權(quán)利要求1的雙頻帶不可逆電路裝置，其特征在于第一或第二不可逆電路組件為隔離器，其中的另一不可逆電路組件為循環(huán)器。
12.按照權(quán)利要求2的雙頻帶不可逆電路裝置，其特征在于第一或第二不可逆電路組件為隔離器，其中的另一不可逆電路組件為循環(huán)器。
13.按照權(quán)利要求3的雙頻帶不可逆電路裝置，其特征在于第一或第二不可逆電路組件為隔離器，其中的另一不可逆電路組件為循環(huán)器。
全文摘要
一個(gè)雙頻帶不可逆電路裝置由工作在磁路的不同頻率下的兩個(gè)循環(huán)器組件構(gòu)成,其中一個(gè)循環(huán)器組件采用工作在靠近低頻側(cè)的集中常數(shù)型組件;另一個(gè)循環(huán)器組件采用工作在常高頻側(cè)的分布常數(shù)型組件。
文檔編號(hào)H01P1/32GK1271975SQ00117950
公開(kāi)日2000年11月1日 申請(qǐng)日期2000年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月30日
發(fā)明者龜井浩二, 古田淳, 小野典彥, 吉田榮吉, 高師健二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東金, 日本電氣株式會(huì)社