專(zhuān)利名稱(chēng)：非交互電路裝置和通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高頻帶，例如微波波段等的非交互電路裝置，如隔離器、循環(huán)器等，和具有該裝置的通信裝置。
常規(guī)地，集總常數(shù)型循環(huán)器都包括一些中心導(dǎo)體，該中心導(dǎo)體安排在連接在鐵氧體片上并且相交，和把直流磁場(chǎng)施加于封裝于盒中的鐵氧體片的磁鐵。而且，隔離器都包括三個(gè)循環(huán)器端口的預(yù)設(shè)端口，循環(huán)器為電阻終端。
更具體地說(shuō)，上述提及的中心導(dǎo)體相互連接在連接部分上，此部分與鐵氧體底部具有相似的形狀和大小。將鐵氧體放置于連接部分中。三個(gè)中心導(dǎo)體突出于連接部分，大體上以120°角相互排列并且被彎曲以包住鐵氧體，由此形成了磁性裝置。將磁性裝置和與之配合的電容器和終端電阻封裝于樹(shù)脂盒中。樹(shù)脂盒和永磁鐵由上部和下部的偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈包住，偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈具有盒子的形狀并且由磁性金屬制成，由此形成了隔離器。
在上述傳統(tǒng)的隔離器中，永磁鐵具有剩磁通量密度約0.38[T]的特性，矯頑磁力(iHc)約290[kA/m]，并且使用約270[kA/m]的矯頑磁力(bHc)。此處，符號(hào)iHc代表零磁化強(qiáng)度為4πI的磁場(chǎng)強(qiáng)度，并且符號(hào)bHc代表在零磁通量密度B下的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
近年來(lái)，隨著移動(dòng)通信裝置尺寸和重量的減少，就更需要減少非交互電路裝置的尺寸、高度和重量。
傳統(tǒng)上，在移動(dòng)通信裝置中，主流應(yīng)用的隔離器具有約7mm×7mm×2.5mm的外形尺寸和約0.4千克的重量。但是，具有約5mm×5mm×2mm的外形尺寸和約0.2千克的重量的隔離器已經(jīng)開(kāi)始大量使用了。據(jù)估計(jì)滿(mǎn)足于減少尺寸和重量需要的產(chǎn)品也將在將來(lái)生產(chǎn)出來(lái)。
在這個(gè)背景下，為了實(shí)現(xiàn)高度和重量上的進(jìn)一步減少，降低永磁鐵的厚度和重量是必要的。
但是，永磁鐵厚度的減少對(duì)應(yīng)用于上述磁性裝置上的磁力產(chǎn)生直接的影響，這樣的方式降低了磁力。這導(dǎo)致了嚴(yán)重的問(wèn)題，那就是說(shuō)，非交互特性的退化。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種非交互電路裝置，其尺寸和重量能有所減少，防止了特性的退化，以及提供一種具有該裝置的通信裝置。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種非交互電路裝置，其包括一些排列的中心導(dǎo)體使得相互在電絕緣狀態(tài)下交叉，一個(gè)與這些中心導(dǎo)體的交叉部分接觸的鐵氧體，和一個(gè)把直流磁場(chǎng)應(yīng)用于鐵氧體的永磁體，此永磁鐵具有的剩磁通量密度至少約0.420[T]，矯頑磁力iHc至少344[kA/m]，和至少320[kA/m]的矯頑磁力bHc。
優(yōu)選地，永磁鐵是具有鑭和鈷加于其中的鐵氧體磁鐵。
更優(yōu)選地，包含在鐵氧體磁鐵中鑭的加入量的范圍是從0.5mol％到5mol％，并且鈷的加入量的范圍是從0.5mol％到5mol％。
永磁鐵具有1mm或更小的厚度。
優(yōu)選地，永磁鐵的剩磁通量密度的溫度系數(shù)大體上與鐵氧體的飽和磁化的溫度系數(shù)相等。
而且，永磁鐵的剩磁通量密度的溫度系數(shù)和鐵氧體的飽和磁化的溫度系數(shù)可以在從-0.12％/℃到-0.35％/℃的范圍內(nèi)。
而且，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種通信裝置，其包括具有上述配置的非交互電路裝置。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的隔離器的分解透視圖；圖2是隔離器的等效電路圖；圖3A示出了剩磁通量密度改變的圖表，基于用在隔離器中的永磁鐵中加入不同量的鑭；圖3B示出了剩磁通量密度改變的圖表，基于用在隔離器中的永磁鐵中加入不同量的鈷；圖4A為示出了矯頑磁力改變的圖表，基于用在隔離器中的永磁鐵中加入不同量的鑭；圖4B為示出了矯頑磁力改變的圖表，基于用在隔離器中的永磁鐵中加入不同量的鈷；圖5為示出了根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的通信裝置配制的框圖。
優(yōu)選實(shí)施例的描述將參照?qǐng)D1至4對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中隔離器的配制進(jìn)行描述。
圖1是一個(gè)隔離器的分解透視圖。在圖1中，示出了上部的偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈2由磁性金屬制成并且具有盒狀，和永磁鐵3具有方板型并且置于上部偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈2里。在磁性裝置中，將鐵氧體54置于中心導(dǎo)體的連接部分。連接部分大體上與鐵氧體54的底部具有相同形狀和尺寸。從連接部分延伸出的三個(gè)中心導(dǎo)體51、52和53彎曲成相互間約120°角，同時(shí)在中心導(dǎo)體間插入絕緣片(沒(méi)有示出)，并且將其安置以包住鐵氧體54，所以其頂部端口向外突出。墊片4用來(lái)使磁性裝置5和永磁鐵3保持預(yù)定的距離。在樹(shù)脂盒7中，接地電極部分地露置于盒體上表面的內(nèi)部，一個(gè)輸入一輸出終端72、接地終端73等等，露置于底部和盒的側(cè)面，其由嵌件模塑方法形成。匹配電容C1、C2和C3連接于端口P1、P2和P3并且在樹(shù)脂盒7中提供接地電極。終端電阻R連接在連于端口P3的電極和接地電極之間。由磁性金屬制造的底部的偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈8與上部偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈2共同形成閉合的磁性電路，并且由此將通過(guò)永磁鐵3產(chǎn)生的磁場(chǎng)應(yīng)用于在其厚度方向的鐵氧體54。
圖2是隔離器的等效電路圖。
在圖2中，參數(shù)L1、L2和L3指通過(guò)中心導(dǎo)體51、52和53與鐵氧體54形成的等同的電感器。電容器C1、C2和C4的電容與電感器L1、L2和L3的電感相匹配所以能獲得低介質(zhì)損耗的特性，超過(guò)了在預(yù)定頻率的預(yù)定中央頻寬。經(jīng)由輸入終端71的信號(hào)輸入經(jīng)由輸出終端72輸出。經(jīng)由輸出終端72的信號(hào)輸入由電阻R終止，基本上不輸出到輸入71側(cè)。
由于在圖1中示出的永磁鐵3的性質(zhì)，使用的磁鐵具有至少剩磁通量密度約0.420[T]的特性，在向前方向的矯頑磁力(iHc)至少344[kA/m]，在反方向的矯頑磁力(bHc)至少320[kA/m]。對(duì)于傳統(tǒng)的永磁鐵，磁通量密度約0.38[T]。因此，此情況下將與傳統(tǒng)使用的一樣高的磁場(chǎng)應(yīng)用于磁性裝置，相比于使用具有上述剩磁通量密度的永磁鐵的常規(guī)磁鐵，磁鐵的厚度可降低10％或更大。傳統(tǒng)上，在最小的隔離器中最常使用的永磁鐵的厚度是1mm。這樣，就能將厚度足以降低到小于0.9mm。
當(dāng)剩磁通密度、矯頑磁力和磁鐵的尺寸改變時(shí)，得到了非交互電路裝置和其尺寸特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如下圖所示。
表1磁通密矯頑磁力矯頑磁力b介質(zhì)損耗磁鐵厚度產(chǎn)品度Br[T] iHc[kA/m Hc[kA/m] [dB][mm] 高度](1) 0.38 290 270 0.330.90 1.90(2) 0.40 310 290 0.330.85 1.86(3) 0.42 344 320 0.320.80 1.81(4) 0.46 365 340 0.320.75 1.77在表1的行(3)和(4)中，示出了本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)果。當(dāng)作為例子示出了背離了本發(fā)明范圍永磁鐵的剩磁通密度和矯頑磁力時(shí)，獲得了在行(1)和(2)中的結(jié)果。磁鐵的長(zhǎng)和寬沒(méi)有變化，只是其厚度不同。
在上邊描述中可以看出，盡管永磁鐵的厚度降低了，用具有剩磁通量密度至少0.420[T]，在向前方向的矯頑磁力(iHc)至少344[kA/m]，在向后的矯頑磁力(bHc)至少320[kA/m]特性的永磁鐵能得到低介質(zhì)損耗特性。從而降低了裝置的總厚度。
如果不包括永磁鐵的磁性電路部分的厚度，特別地，鐵氧體的厚度降低了，這對(duì)降低整個(gè)電路裝置的高度是有效的，但是隨著鐵氧體的厚度減少在鐵氧體中的磁損耗增加了，這導(dǎo)致其作為非交互電路裝置的電特性衰減。根據(jù)本發(fā)明，減少裝置的高度在十分之幾毫米(0.x微米)的數(shù)量級(jí)上，并沒(méi)有減少鐵氧體的厚度。這樣，在減少非交互電路裝置的整體尺寸上是有效的。
但是，當(dāng)永磁鐵的厚度減少時(shí)，抗磁性區(qū)域增加了，并且對(duì)于外部溫度改變的承受性質(zhì)退化了。那就是說(shuō)，熱退磁等現(xiàn)象易于發(fā)生了。相反，當(dāng)永磁鐵的矯頑磁力在上述范圍內(nèi)時(shí)，相比于傳統(tǒng)永磁鐵能得到溫度承受性質(zhì)。
特定地，對(duì)于具有上述磁性性質(zhì)的永磁鐵，使用鐵氧體磁鐵，并且在其中加入鑭和鈷。鐵氧體磁鐵加入了鑭和鈷，其物理性質(zhì)，那就是說(shuō)，剩磁通密度和矯頑磁力提高了。圖3A和3B示出了基于鑭和鈷添加量時(shí)剩磁通密度特性的變化作為示例。當(dāng)Co(鈷)的量恒定時(shí)，當(dāng)那就是說(shuō)，在2mol％并且La(鑭)在0到8mol％的范圍變化時(shí)得到的例子在圖3A中示出。當(dāng)La(鑭)的量恒定在2mol％并且Co(鈷)在0到8mol％的范圍變化時(shí)，得到了示出在圖3B的其它例子。
從圖3A中可看出，當(dāng)鈷的量為2mol％時(shí)，通過(guò)設(shè)定添加鑭的量從0.5到5mol％的范圍變化則剩磁通密度Br為至少0.42[T]。而且，從圖3B中可看出，當(dāng)鑭的量為2mol％時(shí)，通過(guò)設(shè)定添加鈷的量從0.5到5mol％的范圍變化則剩磁通密度Br為至少0.42[T]。
圖4示出了基于鑭和鈷添加量下矯頑磁力的改變。圖4A示出矯頑磁力iHc和bHc的變化，當(dāng)Co(鈷)的量恒定時(shí)，那就是說(shuō)，在2mol％并且La(鑭)在0到8mol％的范圍變化時(shí)得到。圖4B示出了當(dāng)鑭的量恒定在2mol％并且鈷在0到8mol％的范圍變化時(shí)，矯頑磁力iHc和bHc的變化。
從圖4A中看出，當(dāng)鈷的量為2mol％時(shí)，通過(guò)設(shè)定添加鑭的量從0.5到5mol％的范圍變化則矯頑磁力iHc至少344[kA/m]，矯頑磁力bHc至少320[kA/m]。而且，從圖4B看出，當(dāng)鑭的量為2mol％時(shí)，鈷的量從0.5到5mol％的范圍變化，通過(guò)設(shè)定添加鈷的量從0.5到5mol％的范圍變化則矯頑磁力iHc至少344[kA/m]，矯頑磁力bHc至少320[kA/m]。
如上所述，在具有如圖3A和3B和圖4A和4B分別的凸型曲線(xiàn)鑭和鈷添加量的變化導(dǎo)致剩磁通密度和矯頑磁力中的變化。可能地，原因在于當(dāng)鑭和鈷加入量太少，對(duì)剩磁通密度和矯頑磁力提高的效果差，并且當(dāng)加入量太多，燒結(jié)密度降低，導(dǎo)致對(duì)剩磁通密度和矯頑磁力提高沒(méi)有效果。
從上述結(jié)果看出，通過(guò)設(shè)定添加鑭的量從預(yù)定的0.5到5mol％，而且，設(shè)定添加鈷的量從預(yù)定的0.5到5mol％，能實(shí)現(xiàn)剩磁通量密度的性質(zhì)至少0.42[T]，矯頑磁力iHc至少344[kA/m]，矯頑磁力bHc至少320[kA/m]。
具有飽和磁化的溫度系數(shù)基本上等于永磁鐵的鐵氧體選作鐵氧體54用于圖1中示出的磁性裝置5。這可以通過(guò)溫度的變化，最大程度地阻止隔離器的性質(zhì)變化(改變頻率波段中的中心頻率能得到低介質(zhì)損耗的特性)，這是因?yàn)殍F氧體的飽和磁化和施加于鐵氧體的磁力在同一方向上以同樣的比例被改變，這是通過(guò)溫度變化產(chǎn)生的，并且因此，鐵氧體的操作點(diǎn)是恒定的，與溫度的變化無(wú)關(guān)。
通常，鐵氧體的飽和磁化的溫度系數(shù)在從-0.12％/℃到-0.35％/℃的范圍內(nèi)。具有預(yù)定飽和磁化的溫度系數(shù)的鐵氧體能在這個(gè)范圍內(nèi)選擇。因此，確定永磁鐵的剩磁通密度Br的溫度系數(shù)以使其在從-0.12％/℃到-0.35％/℃的范圍內(nèi)，其中剩磁通密度Br的溫度系數(shù)基本上等于鐵氧體飽和磁化的剩磁通密度Br的溫度系數(shù)。
在下文中，將參照?qǐng)D5描述，使用上述隔離器的通信裝置的例子。在圖5中，示出了傳輸接收天線(xiàn)ANT，同向雙工器DPX，帶通濾波器BPFa和BPFb，放大器電路AMPa和AMPb，混頻器MIXa和MIXb，振動(dòng)器OSC，和頻率合成器SYN。MIXa用調(diào)制信號(hào)從SYN調(diào)制頻率信號(hào)輸出。BPFa使信號(hào)僅在傳輸接收頻率波段中通過(guò)。AMPa功率放大此信號(hào)，并且從ANT經(jīng)由隔離器ISO和DPX傳送它。AMPb放大信號(hào)輸出以形成DPX。BPFb使信號(hào)在AMPb中放大并且僅在接收頻率波段范圍內(nèi)通過(guò)。MIXb將從SYN出來(lái)的頻率信號(hào)輸出與接收信號(hào)混頻，并且輸出中級(jí)頻率信號(hào)IF。在具有這個(gè)配置的通信裝置中，作為隔離器ISO，使用了圖1—4中示出裝置和特性的元件。
由于用于隔離器ISO中的永磁鐵的矯頑磁力高，就抑制了熱退磁的發(fā)生。這樣，即使周?chē)鷾囟茸兓艽?，也能阻止隔離器特性的退化。因此，通信裝置的性能沒(méi)有被破壞。而且，由于隔離器的尺寸、高度和重量減小了，提高了通信裝置的設(shè)計(jì)靈活性。能提供一種沒(méi)有特性退化的高性能和小尺寸的通信裝置。而且，周?chē)鷾囟茸兓妥詿釋?dǎo)致的溫度應(yīng)力在隔離器安裝在通信裝置上的情況下應(yīng)用在隔離器上。盡管存在這些溫度應(yīng)力，仍能達(dá)到令人滿(mǎn)意的通信性能，這歸功于隔離器的高溫特性。這樣，可使用通信裝置的溫度范圍增加了。
根據(jù)本發(fā)明，能降低非交互電路裝置的高度到0.5至5mm數(shù)量級(jí)上，而不會(huì)有元件電特性的退化。這要?dú)w功于具有非交互電路裝置安裝于其上的通信裝置厚度的減少。
而且，由于永磁鐵的矯頑磁力大，抑制了熱退磁。即使是周?chē)鷾囟让黠@改變，也能阻止非交互電路裝置特性的退化。因此，具有非交互電路裝置安裝于其上的通信裝置的通信性能不會(huì)遭破壞。
此外，通過(guò)使用具有預(yù)定量鑭和鈷加入其中的鐵氧體磁鐵，提高了剩磁通密度和矯頑磁力。這樣，沒(méi)有性質(zhì)的退化，對(duì)于在尺寸、高度和重量降低了的非交互電路裝置的設(shè)計(jì)靈活性提高了。
通過(guò)選擇飽和磁化溫度系數(shù)等于永磁鐵剩磁通密度溫度系數(shù)的鐵氧體，可以將基于溫度變化的隔離器特性的改變減少到最大可能的程度，并且在從-0.12％/℃到-0.35％/℃的范圍內(nèi)分別測(cè)定溫度系數(shù)。這樣，可達(dá)到穩(wěn)定的在寬范圍內(nèi)的通信性能。
權(quán)利要求
1.一種非交互電路裝置，其包括安置一些中心導(dǎo)體使之在電絕緣狀態(tài)下相互交叉；一個(gè)與這些中心導(dǎo)體的交叉部分接觸的鐵氧體；一種將直流磁場(chǎng)應(yīng)用于鐵氧體的永磁鐵，所述永磁鐵的剩磁通量密度至少為0.420[T]，矯頑磁力iHc至少344[kA/m]，矯頑磁力bHc至少320[kA/m]。
2.如權(quán)利要求1所述的非交互電路裝置，其中永磁鐵是具有鑭和鈷加入其中的鐵氧體磁鐵。
3.如權(quán)利要求2所述的非交互電路裝置，其中包含在鐵氧體磁鐵中鑭的加入量在是從0.5mol％到5mol％，并且鈷的加入量的范圍是從0.5mol％到5mol％。
4.如權(quán)利要求1—3中任何一項(xiàng)所述的非交互電路裝置，其中永磁鐵的厚度為1mm或更小。
5.如權(quán)利要求1一3中任何一項(xiàng)所述的非交互電路裝置，其中永磁鐵剩磁通密度的溫度系數(shù)基本上與鐵氧體飽和磁化的溫度系數(shù)相等。
6.如權(quán)利要求5所述的非交互電路裝置，其中測(cè)定永磁鐵剩磁通密度的溫度系數(shù)和鐵氧體飽和磁化的溫度系數(shù)以使其在從-0.12％/℃到-0.35％/℃的范圍內(nèi)。
7.一種包括權(quán)利要求1中陳述的非交互電路裝置的通信裝置。
全文摘要
在鐵氧體上,放置中心導(dǎo)體使之相互交叉,形成了磁性裝置。提供了對(duì)鐵氧體54應(yīng)用直流磁場(chǎng)的永磁鐵。永磁鐵的剩磁通量密度至少O.420[T],矯頑磁力iHc至少344[kA/m],和矯頑磁力bHc至少是320[kA/m]的。
文檔編號(hào)H01P1/32GK1328358SQ0112218
公開(kāi)日2001年12月26日 申請(qǐng)日期2001年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月14日
發(fā)明者出嶌弘基, 增田昭人 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所