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Dokumentenidentifikation DE69931546T2 06.06.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000948079
Titel Nichtreziproke Schaltungsanordnung
Anmelder Murata Manufacturing Co., Ltd., Nagaokakyo, Kyoto, JP
Erfinder Okada, Takekazu c/o(A170) Int. Prop. Dept., Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu 617-8555, JP;
Makino, Toshihiro c/o(A170) Int. Prop. Dept., Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu 617-8555, JP;
Kawanami, Takashi c/o(A170) Int. Prop. Dept., Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu 617-8555, JP;
Hasegawa, Takashi c/o(A170) Int. Prop. Dept., Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu 617-8555, JP
Vertreter Schoppe, Zimmermann, Stöckeler & Zinkler, 82049 Pullach
DE-Aktenzeichen 69931546
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 30.03.1999
EP-Aktenzeichen 991065350
EP-Offenlegungsdatum 06.10.1999
EP date of grant 31.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.06.2007
IPC-Hauptklasse H01P 1/387(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine nichtreziproke Schaltungsvorrichtung für eine Verwendung bei einem Mikrowellenband, wie beispielsweise ein Trennglied (Isolator) oder einen Zirkulator.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Allgemein weist eine nichtreziproke Schaltungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Isolator mit konzentrierten Elementen oder ein Zirkulator, eine geringe Dämpfung von Signalen in die Vorwärtsrichtung und eine hohe Dämpfung von Signalen in die Rückwärtsrichtung auf und wird bei einer Sendeschaltung einer Kommunikationseinheit verwendet, wie beispielsweise einem Mobiltelefon.

Jedoch bewirkt eine lineare Verzerrung bei einem Verstärker, der in eine Kommunikationseinheit integriert ist, eine Strahlung (Störemissionen besonders mit zwei- und dreimal der Grundfrequenz). Da diese Strahlung eine Störung und einen unregelmäßigen Betrieb eines Leistungsverstärkers bewirken kann, muss dieselbe unter einem festen Pegel gehalten werden. Eine Strahlung wird manchmal durch ein Verwenden eines Verstärkers mit einer hervorragenden Linearität oder durch ein Verwenden eines zusätzlichen Filters, um abgestrahlte Wellen zu dämpfen, verhindert.

Ein Verstärker mit hervorragender Linearität ist jedoch teuer und ein Verwenden eines zusätzlichen Filters erhöht die Anzahl und die Kosten von Komponenten und erhöht zusätzlich die Gesamtgröße der Kommunikationsausrüstung. Aus diesen Gründen können diese Maßnahmen nicht ohne weiteres bei Mobiltelefonen und dergleichen verwendet werden, bei denen es eine starke Forderung nach kleineren und kostengünstigeren Vorrichtungen gibt.

Ein Trennglied mit konzentrierten Elementen jedoch wirkt als ein Bandpassfilter in die Vorwärtsrichtung und dasselbe weist folglich eine große Dämpfung in die Vorwärtsrichtung bei Frequenzbändern auf, die von dem Durchlassband entfernt sind. Es kann betrachtet werden, dass eine Strahlung durch ein Verwenden dieser Charakteristika gedämpft werden kann, um Störemissionen außerhalb des Durchlassbands zu blockieren. Da jedoch herkömmliche Trennglieder ursprünglich nicht entworfen waren, um eine Dämpfung außerhalb des Durchlassbands zu erhalten, ist die Fähigkeit derselben für diesen Zweck beschränkt.

Folglich entwarfen die vorliegenden Anmelder ein experimentelles Trennglied (noch nicht öffentlich bekannt), das ein Schaltungselement umfasst, das ein Tiefpassfilter aufweist. Wie es in 12 gezeigt ist, umfasst dieses Trennglied einen Induktor L1, der ein konstituierendes Element eines Tiefpassfilters ist. Dieser Induktor L1 ist an einem dielektrischen Substrat 18 strukturiert, das zwischen einer magnetischen Anordnung 4 und einem Magneten 6 vorgesehen ist, und ist zwischen ein Eingangstor und einen Anpassungskondensator Co' geschaltet.

Wie es in dem Ersatzschaltungsdiagramm von 13 und 14 gezeigt ist, ist folglich ein n-Typ-Tiefpassfilter, das die Verbindung von C1 – L1 – C2 aufweist, mit dem Eingangstor verbunden. Da C1 durch einen Teil der Kapazität des Anpassungskondensators Co' des Trennglieds vorgesehen ist, muss derselbe hier nicht getrennt vorgesehen sein. C2 ist durch ein externes Anhängen einer Kapazität an das Trennglied gebildet.

Gemäß dem oben erwähnten Trennglied, das ein Tiefpassfilter umfasst, kann eine Dämpfung außerhalb des Durchlassbands erhöht werden und eine Störung und ein unregelmäßiger Betrieb, die durch eine Strahlung bewirkt werden, können verhindert werden. Das Tiefpassfilter weist einen einfachen Aufbau auf und ist kostengünstig, was einen teueren Verstärker und ein zusätzliches Filter unnötig macht, und ermöglicht, dass die Vorrichtung zu geringen Kosten klein hergestellt werden kann.

Wenn jedoch das obige Tiefpassfilter an einem dielektrischen Substrat vorgesehen ist, befindet sich der Magnet in Kontakt mit dem dielektrischen Substrat und folglich gibt es eine Besorgnis, dass die Hochfrequenzmaterialcharakteristika des Magneten, insbesondere die Tangente &dgr; oder der Dissipationsfaktor (Dissipationsfaktor = Tangente &dgr; x 100 [%]), eine nachteilige Wirkung auf den Einfügungsverlust des Trennglieds aufweisen.

Im Allgemeinen waren im Handel erhältliche, in Masse produziere Magneten nicht für Hochfrequenzkomponenten entwickelt und dieselben neigen folglich dazu, einen beträchtlichen Dissipationsfaktor (eine beträchtliche Verlusttangente) aufzuweisen. Deshalb ist zu erwarten, dass der Einfügungsverlust des Trennglieds sich erhöht, wenn ein Schaltungselement an dem dielektrischen Substrat sich in Kontakt mit dem Magneten befindet. Ein weiteres Problem besteht darin, dass der Magnet eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweist, was es schwierig macht, eine Induktivität zu bilden.

Die US-A-5,153,537 bezieht sich auf ein Elektrische-Leistung-Übertragungssystem für Höchstfrequenzen mit einer gyromagnetischen Wirkung. Das System umfasst eine Gyratorvorrichtung, die zumindest einen scheibenförmigen Wafer aus gyromagnetischen Materialen, wie beispielsweise Ferrit, von dem eine Seite auf ein Bezugspotential gesetzt ist, und zumindest zwei Abstimmnetzwerke aufweist, die je eine Induktivität aufweisen, die an der anderen Seite des Wafers angeordnet ist, und von der ein Ende mit der Masse der Gyratorvorrichtung verbunden ist, während das andere Ende mit einem Eingang des Übertragungssystems verbunden ist. Die Gyratorvorrichtung unterliegt einem homogenen magnetostatischen Feld für eine Energieversorgung der Gyratorvorrichtung und eine Schicht aus einem elektrisch isolierenden Material mit geringer Permittivität die zwischen den Induktivitäten und dem Wafer aus gyromagnetischem Material vorgesehen ist. Die Vorrichtung ist für Zirkulationen, Trennglieder oder Filter verwendbar.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine nichtreziproke Schaltungsvorrichtung zu schaffen, die zum Reduzieren des Einfügungsverlusts eines Trennglieds in der Lage ist, wenn ein Schaltungselement an einem dielektrischen Substrat vorgesehen ist.

Diese Aufgabe wird durch nichtreziproke Schaltungsvorrichtungen gemäß den Ansprüchen 1 oder 8 gelöst.

Die nichtreziproke Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist eine magnetische Anordnung, die eine Mehrzahl von Mittelleitern aufweist, die angeordnet sind, um sich benachbart zu einem Ferritkörper zu schneiden, ein dielektrisches Substrat auf, das zwischen einem Magneten und der magnetischen Anordnung angeordnet ist, wobei der Magnet ein Gleichmagnetfeld an die magnetische Anordnung anlegt; wobei ein Schaltungselement durch ein Strukturieren an dem dielektrischen Substrat vorgesehen ist und ein dielektrischer Film oder eine dielektrische Schicht zumindest zwischen dem Schaltungselement an dem dielektrischen Substrat und dem Magneten angeordnet ist.

Alternativ kann der dielektrische Film an dem Magneten oder an dem dielektrischen Substrat angebracht sein.

Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist das Schaltungselement durch ein Strukturieren an einem laminierten dielektrischen Substrat vorgesehen und zumindest eine dielektrische Schicht des laminierten Substrats ist zwischen zumindest dem Schaltungselement und dem Magneten angeordnet.

Bei einer alternativen Anordnung kann ein Schaltungselement durch ein Strukturieren an dem dielektrischen Substrat vorgesehen sein und ein dielektrischer Film kann zumindest einen Teil der Oberfläche des Schaltungselements bedecken.

Vorzugsweise kann das Schaltungselement alles oder einen Teil eines Induktors, ein n-Typ-Tiefpassfilter, ein LC-Reihenbandpassfilter, eine Mikrostreifenleitungsphasenverschiebungsschaltung, eine Streifenleitungsphasenverschiebungsschaltung, einen Richtkoppler, einen Kapazitätskoppler oder ein Bandsperrfilter aufweisen.

Die Ersatzschaltung der Schaltungselemente ist eine bekannte Technik. Die Schaltungselemente sind durch ein Strukturieren gebildet. Die Schaltungselemente umfassen ein LC-Reihenbandpassfilter, das einen Induktor und einen Kondensator aufweist, die in Reihe geschaltet sind, eine Phasenverschiebungsschaltung, die eine Mikrostreifenleitung aufweist, eine Phasenverschiebungsschaltung, die eine Streifenleitung aufweist, einen Richtkoppler, einen Kapazitätskoppler, der einen Kondensator aufweist, und ein Bandsperrfilter.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung ersichtlich, die sich auf die zugehörigen Zeichnungen bezieht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, um ein Trennglied mit konzentrierten Elementen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu erläutern;

2A und 2B sind Diagramme, die einen Induktor an dem dielektrischen Substrat des in 1 gezeigten Trennglieds zeigen;

3 ist ein Charakteristikdiagramm, das Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;

4A und 4B sind Diagramme, die ein dielektrisches Substrat gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;

5 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm des Trennglieds des Ausführungsbeispiels, das in 4A und 4B gezeigt ist;

6 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm eines Teils des Trennglieds des Ausführungsbeispiels, das in 4A und 4B gezeigt ist;

7 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Trennglieds mit konzentrierten Elementen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

8 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Trennglieds mit konzentrierten Elementen gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

9 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines dielektrischen Substrats gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

10 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines dielektrisches Substrats gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

11A und 11B sind Diagramme, die ein dielektrisches Substrat gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;

12 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines experimentellen Trennglieds, um den Hintergrund der vorliegenden Erfindung zu erläutern;

13 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm des in 12 gezeigten Trennglieds; und

14 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm eines Teils des in 12 gezeigten Trennglieds.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.

1, 2A und 2B sind Diagramme, um ein Trennglied mit konzentrierten Elementen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu erläutern, wobei 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Trennglieds ist, 2A eine Draufsicht eines Induktors ist, der an einem dielektrischen Substrat vorgesehen ist, und 2B eine perspektivische Draufsicht einer Elektrode ist, die an der Rückseite des dielektrischen Substrats vorgesehen ist.

In 1 weist ein Trennglied 1 mit konzentrierten Elementen einen Anschlussblock 3, der an der unteren Oberfläche 2a eines Gehäuses 2 vorgesehen ist, das aus einem magnetischen Material hergestellt ist, eine magnetische Anordnung 4, die an dem Anschlussblock 3 vorgesehen ist, eine kastenähnliche Abdeckung 5, die aus dem gleichen magnetischen Material wie das Gehäuse 2 hergestellt ist, einen rechteckigen Permanentmagneten 6 auf, der an der inneren Oberfläche der Abdeckung 5 angebracht ist, wobei eine magnetische Schaltung gebildet ist, wobei der Permanentmagnet 6 ein Gleichmagnetfeld an die magnetische Anordnung 4 anlegt.

Die magnetische Anordnung weist drei Mittelleiter 8, 9 und 10, die sich in Winkeln von 120 Grad schneiden und an der oberen Oberfläche eines kreisförmigen, scheibenähnlichen Ferrits 7 vorgesehen sind, mit einer eingefügten isolierenden Lage (in dem Diagramm nicht gezeigt), und eine Masse 11 auf, die mit den Mittelleitern 810 verbunden ist und an die untere Oberfläche des Ferrits 7 stößt.

Der Anschlussblock 3 ist aus einem elektrisch isolierenden Harz hergestellt und weist rechteckige, rahmenähnliche Seitenwände 3a auf, die mit einer unteren Wand 3b integriert vorgesehen sind, wobei ein Durchgangsloch 3c in der unteren Wand 3b vorgesehen ist. Ausgenommene Abschnitte 3d sind in der unteren Wand 3b das Durchgangsloch 3c umgebend gebildet. Die ausgenommenen Abschnitte 3c nehmen Einzelplattenanpassungskondensatoren 12a12c und einen Einzelplattenanschlusswiderstand R auf.

Die magnetische Anordnung 4 ist durch das Durchgangsloch 3c hindurch eingefügt, so dass die Masse 11 der magnetischen Anordnung 4 eine Verbindung mit der unteren Oberfläche 2a des Gehäuses 2 herstellt.

Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 15 für eine Oberflächenbefestigung und ein Masseanschluss 16 sind an den äußeren Oberflächen der linken und der rechten Seitenwand 3a des Anschlussblocks 3 vorgesehen und die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 15 führen an Ecken der oberen Oberfläche der unteren Wand 3b hinaus. Ferner führt der Masseanschluss 16 bei jedem der ausgenommenen Abschnitte 3d hinaus und ist mit einem Ende der Unteroberflächenelektrode jedes der Kondensatoren 12a12c und dem Anschlusswiderstand R verbunden. Die Anschlüsse 15 und 16 sind in dem Anschlussblock 3 je teilweise einfügegeformt.

Eingangs-/Ausgangstore P1 – P3 der Mittelleiter 810 sind mit den Elektroden an den oberen Oberflächen der Kondensatoren 12a12c verbunden. Die Spitze des Tors P2 ist mit dem Ausgangsanschluss 15 verbunden und die Spitze des Tors P3 ist mit dem Anschlusswiderstand R verbunden.

Ein rechteckiges, plattenähnliches, dielektrisches Substrat 18 ist an der oberen Oberfläche der magnetischen Anordnung 4 vorgesehen. Wenn die Abdeckung 5 und der Permanentmagnet 6 an dem Gehäuse 2 angebracht sind, hält das dielektrische Substrat 18 die magnetische Anordnung 4 und den Anschlussblock 3 elektrisch und mechanisch an dem Gehäuse 2 und hält die Tore P1 – P3 der Mittelleiter 810 an den Kondensatoren 12a12c. Ferner ist ein Loch 18a in der Mitte des dielektrischen Substrats 18 vorgesehen, um der magnetischen Anordnung 4 zu entsprechen, und eine Einkerbung 18b ist in einer Ecke des dielektrischen Substrats 18 vorgesehen, um dem Anschlusswiderstand R zu entsprechen.

Ein Induktor L1 ist durch ein Strukturieren an der oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats 18 vorgesehen, um ein Schaltungselement 20 zu bilden, das ein n-Typ-Tiefpassfilter aufweist. Ein erstes Ende des Induktors L1 stellt über eine Durchgangslochelektrode 21 eine Verbindung mit einer Verbindungselektrode 22 an der unteren Oberfläche des dielektrischen Substrats 18 her und ein zweites Ende des Induktors L1 stellt auf ähnliche Weise über eine Durchgangslochelektrode 23 eine Verbindung mit einer Eingangselektrode 24 an der unteren Oberfläche her. Das erste Ende des Induktors L1 ist durch die Verbindungselektrode 22 mit dem Tor P1 des Mittelleiters 8 verbunden und das zweite Ende ist durch die Eingangselektrode 24 mit dem Eingangsanschluss 15 verbunden.

Ferner ist ein dielektrischer Film 25 zwischen dem dielektrischen Substrat 18 und dem Permanentmagnet 6 vorgesehen, wobei der dielektrische Film 25 zwischen dem Permanentmagneten 6 und dem dielektrischen Substrat 18 angeordnet ist. Der dielektrische Film 25 ist rechteckig, um die untere Oberfläche des Permanentmagneten 6 vollständig zu bedecken, und weist eine niedrige Dielektrizitätskonstante und einen niedrigen Dissipationsfaktor auf.

Als Nächstes werden die Wirkungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Gemäß dem Trennglied 1 mit konzentrierten Elementen der vorliegenden Erfindung ist ein Induktor L1 durch ein Strukturieren an einem dielektrischen Substrat 18 vorgesehen, und der Induktor L1, ein Kondensator 12a und ein externer Kondensator weisen ein n-Typ-Tiefpassfilter auf, wodurch eine Dämpfung außerhalb des Durchlassbands erhöht werden kann und eine Störung und ein unregelmäßiger Betrieb, die durch eine unnötige Strahlung bewirkt werden, verhindert werden können. Folglich ist es möglich, ein Tiefpassfilter einer einfachen Struktur zu realisieren, das kostengünstig ist, den teuren Verstärker und das zusätzliche Filter, die oben beschrieben sind, unnötig macht und zu einer Verkleinerung und einer Kostenreduzierung beiträgt.

Bei der oben beschriebenen, experimentellen Vorrichtung gab es eine Besorgnis, dass ein Einfügungsverlust des Trennglieds sich erhöhen würde, wenn der Permanentmagnet 6 den Induktor L1 an dem dielektrischen Substrat 12 berührte. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist im Gegensatz dazu ein dielektrischer Film 25, der eine niedrige Dielektrizitätskonstante und eine niedrige Verlusttangente (Dissipationsfaktor) aufweist, zwischen dem dielektrischen Substrat 18 und dem Permanentmagneten 6 angeordnet, was ermöglicht, dass der Induktor L1 von dem Permanentmagneten 6 getrennt ist, der eine hohe Dielektrizitätskonstante und eine hohe Verlusttangente aufweist. Die Induktivität erhöht sich dadurch und ein Einfügungsverlust verringert sich. Somit kann das Q des Induktors verbessert werden und folglich kann der Einfügungsverlust des Trennglieds reduziert werden.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel beschrieb einen rechteckigen dielektrischen Film 25, der die untere Oberfläche des Permanentmagneten 6 vollständig bedeckt. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden jedoch bloß durch Trennung des Induktors von dem Permanentmagneten, der eine hohe Dielektrizitätskonstante und eine hohe Verlusttangente aufweist, durch ein Einfügen einer dielektrischen Schicht mit niedriger Dielektrizitätskonstante und niedriger Verlusttangente zwischen denselben erreicht. Deshalb gibt es keine speziellen Begrenzungen der Form und Größe des eingefügten Dielektrikums.

Da beispielsweise Luft ebenfalls ein Dielektrikum mit niedriger Dielektrizitätskonstante und niedriger Tangente ist, kann eine Schicht aus Luft zwischen dem Magneten und dem Induktor durch ein Vorsehen eines Lochs in dem Abschnitt des dielektrischen Films vorgesehen sein, der den Induktor L1 berührt, wobei die gleichen Wirkungen wie bei dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel erreicht werden. Bei einem Verwenden eines dielektrischen Films mit einem in demselben vorgesehenen Loch ist es ferner möglich, ein Dielektrikum mit einer hohen Dielektrizitätskonstante und Tangente zu verwenden.

Polyimid, Teflon, Epoxyd, Glasepoxyd oder dergleichen wird als das Material für den dielektrischen Film 25 verwendet. Ferner können andere nichtleitfähige, isolierende Materialien als diese, die oben erwähnt sind, als der dielektrische Film 25 verwendet werden.

3 ist ein Charakteristikdiagramm, das Messungen eines Einfügungsverlusts zeigt, die vorgenommen wurden, um die Wirkungen des obigen Trennglieds mit konzentrierten Elementen zu bestätigen. Der bei diesem Experimentieren verwendete Permanentmagnet weist eine relative Dielektrizitätskonstante von 25 und eine Tangente von 1 x 10-2 auf und der dielektrische Film weist eine relative Dielektrizitätskonstante von 3,5, eine Tangente von 2 x 10-3 und eine Dicke von 50 &mgr;m auf. Zum Vergleich wurden ähnliche Messungen für ein Trennglied ohne dielektrischen Film vorgenommen (in 3 stellt die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie das Vergleichsbeispiel dar und stellt die durchgezogene Linie das vorliegende Ausführungsbeispiel dar). Wie es in 3 deutlich gezeigt ist, kann ein Einfügungsverlust um grob 0,05 dB verbessert werden, wenn der dielektrische Film verwendet wird.

Das obige Ausführungsbeispiel beschreibt einen Fall, bei dem der Induktor L1, der ein Tiefpassfilter bildet, an einem dielektrischen Substrat 18 vorgesehen ist, aber das Schaltungselement der vorliegenden Erfindung ist nicht auf dies begrenzt und es ist annehmbar, beispielsweise ein LC-Reihenbandpassfilter, eine Mikrostreifenleitungsphasenverschiebungsschaltung, eine Streifenleitungsphasenverschiebungsschaltung, einen Richtkoppler, einen Kapazitätskoppler oder ein Bandsperrfilter, das als ein BEF bekannt ist (BEF = Band-Elimination Filter), ein Einfangfilter oder ein Kerbfilter oder dergleichen zu verwenden, und diese erreichen im Wesentlichen die gleichen Wirkungen wie bei dem obigen Ausführungsbeispiel.

4A bis 6 sind Diagramme, die andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutern, die oben beschrieben sind, wobei 4A eine Draufsicht eines Kondensators und eines Induktors ist, die an einem dielektrischen Substrat vorgesehen sind, 4B eine perspektivische Draufsicht einer Elektrode ist, die an der hinteren Oberfläche des dielektrischen Substrats vorgesehen ist, und 5 und 6 die jeweiligen Ersatzschaltungen derselben sind. Bei diesen Diagrammen sind identische und entsprechende Teile zu diesen in 3, 13 und 14 durch identische Bezugszeichen bezeichnet.

Das Trennglied des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist einen Induktor L1 und einen Kondensator 30 auf, die durch ein Strukturieren an der oberen Oberfläche eines dielektrischen Substrats 18 vorgesehen sind, um ein Schaltungselement zu bilden, das ein Tiefpassfilter aufweist. Das Tor P1 eines Mittelleiters 8 ist über eine Durchgangslochelektrode 21 und eine Verbindungselektrode 22 mit einem ersten Ende des Induktors L1 verbunden.

Eine erste Kondensatorelektrode 30a ist mit einem zweiten Ende des Induktors L1 verbunden und über die Durchgangslochelektrode 21 mit einer Eingangselektrode 24 verbunden. An der hinteren Oberfläche des dielektrischen Substrats 18 ist eine zweite Kondensatorelektrode 30b an dem Abschnitt vorgesehen, der der ersten Kondensatorelektrode 30a zugewandt ist, und diese zweite Kondensatorelektrode 30b ist mit dem Gehäuse 2 als eine Masse verbunden.

Wie es in den Ersatzschaltungsdiagrammen in 5 und 6 gezeigt ist, ist folglich ein n-Typ-Tiefpassfilter an dem Eingangtor gebildet. Hier ist C1 durch einen Abschnitt der Anpassungskapazität Co' des Trennglieds vorgesehen und muss deshalb nicht getrennt vorgesehen sein und C2 ist der Kondensator 30, der an dem dielektrischen Substrat 18 vorgesehen ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein dielektrischer Film zwischen dem dielektrischen Substrat und dem Permanentmagneten umklammert, wodurch eine Störung und ein unregelmäßiger Betrieb, die durch eine unerwünschte Strahlung bewirkt werden, verhindert werden können, während der Einfügungsverlust des Trennglieds reduziert ist, wobei folglich die gleichen Wirkungen wie bei den früher beschriebenen Ausführungsbeispielen erhalten werden.

7 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Trennglieds mit konzentrierten Elementen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei Bauglieder, die mit diesen von 1 identisch sind und denselben entsprechen, durch identische Bezugszeichen bezeichnet sind.

Das Trennglied 1 mit konzentrierten Elementen der vorliegenden Erfindung ist ein Beispiel, bei dem ein dielektrischer Film 25, der eine niedrige Dielektrizitätskonstante und eine niedrige Verlusttangente aufweist, zwischen dem dielektrischen Substrat 18 und dem Permanentmagneten 6 umklammert ist, wobei der dielektrische Film 25 an der unteren Oberfläche des Permanentmagneten 6 angebracht ist, um zumindest den Induktor L1 an dem dielektrischen Substrat 18 zu überlagern.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der dielektrische Film 25 zwischen dem dielektrischen Substrat 18 und dem Permanentmagneten 6 vorgesehen und ist zusätzlich an dem Permanentmagneten 6 angebracht, wodurch der Einfügungsverlust des Trennglieds wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel reduziert ist, und zusätzlich kann der dielektrische Film 25 ohne Weiteres eingegliedert werden, wenn das Trennglied zusammengefügt ist, was eine Verarbeitbarkeit verbessert.

8 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei der Bauglieder, die mit diesen von 1 identisch sind und denselben entsprechen, durch identische Bezugszeichen bezeichnet sind.

Das Trennglied 1 mit konzentrierten Elementen der vorliegenden Erfindung ist ein Beispiel, bei dem ein dielektrischer Film 25, der eine niedrige Dielektrizitätskonstante und eine niedrige Verlusttangente aufweist, zwischen dem dielektrischen Substrat 18 und dem Permanentmagneten 6 umklammert ist, wobei der dielektrische Film 25 an der gesamten oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats 18 angebracht ist, oder zumindest einem ausreichenden Teil der oberen Oberfläche, um den Induktor L1 zu überlagern.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der dielektrische Film 25, zwischen dem dielektrischen Substrat 18 und dem Permanentmagneten 6 vorgesehen und ist zusätzlich an dem dielektrischen Substrat 18 angebracht, wodurch der Einfügungsverlust des Trennglieds wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispiele reduziert ist, und zusätzlich kann der dielektrische Film 25 ohne Weiteres eingegliedert werden, wenn das Trennglied zusammengefügt ist, was eine Verarbeitbarkeit verbessert.

9 ist ein Diagramm, das ein dielektrisches Substrat gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert, bei dem Bauglieder, die mit diesen von 2 identisch sind und denselben entsprechen, durch identische Bezugszeichen bezeichnet sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Induktor L1 als ein Schaltungselement, das ein Tiefpassfilter aufweist, an einem ersten dielektrischen Substrat 31 vorgesehen und ein zweites dielektrisches Einzelschichtsubstrat 32 ist zwischen der oberen Oberfläche des ersten identischen Substrats 31 und dem Permanentmagneten 6 vorgesehen.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein zweites dielektrisches Substrat 32 an einem ersten dielektrischen Substrat 31 laminiert, an dem der Induktor L1 vorgesehen ist, und deshalb kann der Einfügungsverlust des Trennglieds reduziert werden, wobei die gleiche Wirkung wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel erreicht wird. Ferner können das erste und das zweite dielektrische Substrat 31 und 32 zusammen laminiert sein, wobei die Anzahl von Komponenten auf weniger als dann reduziert ist, wenn ein getrennter dielektrischer Film verwendet wird, wie es oben erwähnt ist, wodurch Kosten weiter gesenkt werden.

10 ist ein Diagramm, das ein dielektrisches Substrat gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert, bei dem Bauglieder, die mit diesen von 9 identisch sind und denselben entsprechen, durch identische Bezugszeichen bezeichnet sind.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel, bei dem ein Induktor L1 durch ein Strukturieren an der oberen Oberfläche eines ersten dielektrischen Substrats 31 vorgesehen ist, und eine Verbindungselektrode 22 und eine Eingangselektrode 24, die mit dem Induktor L1 verbunden sind, durch ein Strukturieren an der oberen Oberfläche eines zweiten dielektrischen Substrats 32 vorgesehen sind.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, da der Induktor L1, die Verbindungselektrode 22 und die Eingangselektrode 24 an den oberen Oberflächen des ersten bzw. des zweiten dielektrischen Substrats 31 und 32 vorgesehen sind, eine Herstellung einfacher als dann, wenn Elektrodenstrukturen an beiden Oberflächen eines einzigen Substrats vorgesehen sind, wobei ermöglicht ist, dass Kosten weiter gesenkt werden, und möglich gemacht ist, ein kostengünstiges Trennglied mit niedrigem Verlust zu liefern.

11 ist ein Diagramm, das ein dielektrisches Substrat gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert, bei dem Bauglieder, die mit diesen von 2 identisch sind, und denselben entsprechen, durch identische Bezugszeichen bezeichnet sind.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Induktor L1 an der oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats 18 mit einem dicken dielektrischen Film 35 bedeckt, ein Verwenden eines Verfahrens wie eines Druckens vorausgesetzt. Dieser dielektrische Film 35 bedeckt den Induktor L1 mit der Ausnahme des zentralen Abschnitts 36 der Leitung vollständig, was eine Schicht aus Luft zwischen dem dielektrischen Film 35 und dem Magneten bildet.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein dielektrischer Film 35 mit niedriger Dielektrizitätskonstante und niedriger Tangente über dem Induktor L1 an dem dielektrischen Substrat 18 aufgebracht, was ermöglicht, dass ein Einfügungsverlust des Trennglieds reduziert wird, und die gleichen Wirkungen wie das obere Ausführungsbeispiel erreicht. Da der dielektrische Film 35 auf das dielektrische Substrat 18 aufgebracht ist, kann ferner eine erhöhte Anzahl von Komponenten, was zu höheren Kosten führen würde, vermieden werden und die Vorrichtung kann kostengünstig hergestellt werden.

Da der zentrale Abschnitt 36 des Induktors L1 durch eine dielektrische Schicht bedeckt ist, die Luft aufweist, wird ferner die gleiche Wirkung erzielt, wie wenn der dielektrische Film 35 darüber aufgebracht ist. Alternativ kann der dielektrische Film auf dem gesamten Induktor L1 aufgebracht sein, ohne den zentralen Abschnitt 36 freiliegen zu lassen.

Jedes der obigen Ausführungsbeispiele beschrieb ein Beispiel, das ein Trennglied mit konzentrierten Elementen verwendet, aber die vorliegende Erfindung kann natürlich auf einen Zirkulator angewandt werden.

Wie es oben beschrieben wurde, ist bei der nichtreziproken Schaltungsvorrichtung ein Schaltungselement durch ein Strukturieren an einem dielektrischen Substrat vorgesehen und ein dielektrischer Film oder ein dielektrisches Material ist zwischen dem Schaltungselement, das an dem dielektrischen Substrat gebildet ist, und einem Magneten angeordnet und folglich kann der Magnet, der eine hohe Dielektrizitätskonstante und ein hohe Tangente aufweist, von dem Schaltungselement getrennt gehalten werden, wobei der Einfügungsverlust des Trennglieds reduziert wird.

Es ist ferner möglich, ein kostengünstiges Tiefpassfilter zu realisieren, das einen einfachen Aufbau aufweist, wodurch eine Störung und ein unregelmäßiger Betrieb, die durch eine unerwünschte Strahlung bewirkt werden, vermieden werden können und die Vorrichtung zu geringen Kosten klein hergestellt werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der dielektrische Film oder das dielektrische Material an dem Magneten oder an dem dielektrischen Substrat angebracht sein, wodurch der Einfügungsverlust des Trennglieds wie oben reduziert ist, und zusätzlich kann der dielektrische Film bei einem Zusammenfügen des Trennglieds ohne Weiteres eingegliedert werden, was den Vorteil eines Verbesserns einer Verarbeitbarkeit aufweist.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht ein laminiertes Substrat vor, wobei eine zusätzliche Schicht zwischen dem Schaltungselement an dem dielektrischen Substrat und dem Magneten vorgesehen ist, wodurch der Einfügungsverlust des Isolators wie oben reduziert ist und zusätzlich eine erhöhte Anzahl von Komponenten, was zu höheren Kosten führen würde, vermieden werden kann, was ermöglicht, dass das Ausführungsbeispiel kostengünstig bereitgestellt werden kann.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel bedeckt ein dielektrischer Film zumindest einen Teil der Oberfläche des Schaltungselements an dem dielektrischen Substrat, wodurch der Einfügungsverlust des Trennglieds wie oben reduziert ist und zusätzlich eine erhöhte Anzahl von Komponenten, was zu höheren Kosten führen würde, vermieden werden kann, wobei ermöglicht ist, dass die Erfindung kostengünstig bereitgestellt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein Induktor, ein n-Typ-Tiefpassfilter, ein LC-Reihenbandpassfilter, eine Mikrostreifenleitungsphasenverschiebungsschaltung, eine Streifenleitungsphasenverschiebungsschaltung, ein Richtkoppler, ein Kapazitätskoppler und ein Bandsperrfilter das Schaltungselement sein und in jedem Fall kann die Schaltung kostengünstig hergestellt werden, was ermöglicht, dass die Vorrichtung zu niedrigeren Kosten klein hergestellt werden kann.


Anspruch[de]
Eine nichtreziproke Schaltungsvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist:

eine magnetische Anordnung (4), die eine Mehrzahl von Mittelleitern (8, 9, 10), die angeordnet sind, um sich an einem Schnittpunkt zu schneiden, während dieselben voneinander isoliert sind, und einen Ferritkörper (7), der an dem Schnittpunkt angeordnet ist, aufweist;

einen Magneten (6), der zum Anlegen eines Gleichmagnetfelds an die magnetische Anordnung (4) angeordnet ist;

ein dielektrisches Substrat (18), das zwischen dem Magneten (6) und der magnetischen Anordnung (4) angeordnet ist;

ein Schaltungselement (L1), das eine Leiterstruktur an dem dielektrischen Substrat (18) aufweist; und

eine dielektrische Schicht (25), die zwischen dem Magneten (6) und dem Schaltungselement (L1) des dielektrischen Substrats (18) angeordnet ist,

wobei die dielektrische Schicht (25) eine niedrigere Dielektrizitätskonstante und einen niedrigeren Dissipationsfaktor als der Magnet (6) aufweist.
Die nichtreziproke Schaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die dielektrische Schicht (25) zwischen dem gesamten Schaltungselement (L1) und dem Magneten (6) angeordnet ist. Die nichtreziproke Schaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die dielektrische Schicht (25) zwischen einem Teil des Schaltungselements (L1) und dem Magneten (6) angeordnet ist. Die nichtreziproke Schaltungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die dielektrische Schicht (25) eine Schicht aus Luft ist. Die nichtreziproke Schaltungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die dielektrische Schicht (25) ein dielektrischer Film ist, der an dem Magneten (6) angebracht ist. Die nichtreziproke Schaltungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die dielektrische Schicht (25) ein dielektrischer Film ist, der an dem dielektrischen Substrat (18) angebracht ist. Eine nichtreziproke Schaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Schaltungselement (L1) zumindest einen Teil eines Induktors, ein pi-Typ-Tiefpassfilter, ein LC-Reihenbandpassfilter, eine Mikrostreifenleitungsphasenverschiebungsschaltung, eine Streifenleitungsphasenverschiebungsschaltung, einen Richtkoppler, einen Kapazitätskoppler und ein Bandsperrfilter aufweist. Eine nichtreziproke Schaltungsvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist:

eine magnetische Anordnung (4), die eine Mehrzahl von Mittelleitern (8, 9, 10), die angeordnet sind, um sich an einem Schnittpunkt zu schneiden, während dieselben voneinander isoliert sind, und einen Ferritkörper (7), der an dem Schnittpunkt angeordnet ist, aufweist;

einen Magneten (6), der zum Anlegen eines Gleichmagnetfelds an die magnetische Anordnung (4) angeordnet ist;

ein laminiertes dielektrisches Substrat (18), das zwischen dem Magneten (6) und der magnetischen Anordnung (4) angeordnet ist;

ein Schaltungselement (L1), das eine Leiterstruktur an dem laminierten dielektrischen Substrat (18) aufweist;

und

wobei das laminierte Substrat (18) eine oder mehrere dielektrische Schichten (25) aufweist, die zwischen zumindest einem Teil des Schaltungselements (L1) und dem Magneten (6) angeordnet ist oder sind.
Eine nichtreziproke Schaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der das Schaltungselement (L1) zumindest einen Teil eines Induktors, ein pi-Typ-Tiefpassfilter, ein LC-Reihenbandpassfilter, eine Mikrostreifenleitungsphasenverschiebungsschaltung, eine Streifenleitungsphasenverschiebungsschaltung, einen Richtkoppler, einen Kapazitätskoppler und ein Bandsperrfilter aufweist.






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