НЕВЗАИМНЫЙ СХЕМНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, УСТРОЙСТВО СВЯЗИ, ОСНАЩЕННОЕ СХЕМОЙ, ВКЛЮЧАЮЩЕЙ В СЕБЯ НЕВЗАИМНЫЙ СХЕМНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕВЗАИМНОГО СХЕМНОГО ЭЛЕМЕНТА
NON-RECIPROCAL CIRCUIT ELEMENT, COMMUNICATION DEVICE EQUIPPED WITH CIRCUIT INCLUDING NON-RECIPROCAL CIRCUIT ELEMENT, AND METHOD OF MAKING A NON-RECIPROCAL CIRCUIT ELEMENT

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к невзаимному схемному элементу, который состоит из небольшого числа частей и может легко монтироваться на схемной плате, к устройству связи, оснащенному схемой, включающей в себя невзаимный схемный элемент, и к способу изготовления невзаимного схемного элемента.
Уровень техники
[0002] Упрощение циркулятора или изолятора, которые представляют собой невзаимные схемные элементы, является основной проблемой в высокочастотной схеме. В качестве циркуляторов предусматриваются волноводные циркуляторы и циркуляторы на основе SMT (технологии поверхностного монтажа).
[0003] Волноводный циркулятор представляет собой циркулятор, который включает в себя феррит, размещенный в волноводе. В такой конструкции циркулятора, поскольку высокочастотный сигнал синхронизирован в волноводе, нет необходимости учитывать влияние потерь на излучение.
[0004] SMT-циркулятор представляет собой циркулятор, в котором SMT-циркулятор сконфигурирован поверх линий передачи, сформированных на диэлектрической плате. Поскольку SMT-циркулятор использует линии передачи, SMT-циркулятор гораздо меньше волноводного циркулятора. Когда диэлектрическая плата сформирована из материала, идентичного материалу PCB (печатной платы), циркулятор может быть интегрирован внутрь печатной платы. Соответственно, SMT-циркулятор характеризуется тем, что SMT-циркулятор имеет небольшой размер и удобство монтажа.
[0005] При этом в SMT-циркуляторе существует проблема в том, что вносимые потери зачастую выше, чем в волноводном циркуляторе. Поскольку SMT-циркулятор использует линии передачи, когда электромагнитное поле, сгенерированное посредством высокочастотного сигнала, который вводится через линию передачи, не может быть синхронизированным в циркуляторе, образуются потери на излучение, в силу этого повышая вносимые потери.
[0006] Патентный документ 1 раскрывает конструкцию для того, чтобы предотвращать такие потери на излучение. Фиг. 19 является видом в перспективе, показывающим циркулятор, раскрытый в патентном документе 1. Циркулятор, показанный на фиг. 19, включает в себя внешний проводник 101, ферримагнетик 102, внутренний проводник 103, ферримагнетик 104 и внешний проводник 105. Внутренний проводник 103 включает в себя часть 106 центрального проводника и часть 107 проводника линии передачи. Чтобы подавлять потери на излучение, ферримагнетики 102 и 104 и внутренний проводник 103 закрываются посредством внешних проводников 101 и 105. Ферримагнетик 102 вставляется между внешним проводником 101 и внутренним проводником 103, в то время как ферримагнетик 104 вставляется между внутренним проводником 103 и внешним проводником 105. В циркуляторе, показанном на фиг.19, постоянное магнитное поле H прикладывается снизу вверх.
Список библиографических ссылок
Патентные документы
[0007] Патентный документ 1. Публикация не прошедшей экспертизу заявки на патент (Япония) номер S62-82802
Сущность изобретения
Техническая задача
[0008] Вышеуказанный волноводный циркулятор и SMT-циркулятор, раскрытые в патентном документе 1, имеют следующие проблемы.
[0009] Поскольку волноводный циркулятор имеет трехмерную конструкцию, трудно миниатюризировать волноводный циркулятор. Дополнительно, большинство частей схемы в высокочастотной схеме монтируются на печатной плате, и когда линия передачи поверх печатной платы переносит высокочастотный сигнал в волновод, необходимо преобразовывать сигнал. Иными словами, волноводный циркулятор требует схемы для преобразования сигналов. В силу этого трудно упростить или миниатюризировать конструкцию волноводного циркулятора.
[0010] Необходимо предотвращать потери на излучение в SMT-циркуляторе. Следовательно, как показано на фиг. 19, в дополнение к внутреннему проводнику 103, должны монтироваться ферримагнетики 102 и 104, которые вводят и выводят сигналы, и внешние проводники 101 и 105, которые закрывают ферримагнетики. Как пояснено выше, в SMT-циркуляторе существует проблема в том, что SMT-циркулятор требует большого числа частей, и трудно упростить конструкцию SMT-циркулятора.
[0011] Настоящее изобретение осуществлено для того, чтобы разрешить упомянутую проблему, и цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить невзаимный схемный элемент, который состоит из небольшого числа частей и может легко монтироваться на схемной плате, устройство связи, оснащенное схемой, включающей в себя невзаимный схемный элемент, и способ изготовления невзаимного схемного элемента.
Решение задачи
[0012] Невзаимный схемный элемент согласно настоящему изобретению включает в себя: ферримагнетик, который размещен поверх схемной платы; проводящую крышку, которая закрывает верхнюю поверхность ферримагнетика и сформирована интегрально; множество соединительных частей, которые электрически соединяют проводящую крышку со множеством соответствующих линий передачи сигналов поверх схемной платы; и магнит, который прикладывает магнитное поле к ферримагнетику.
[0013] Способ изготовления невзаимного схемного элемента согласно настоящему изобретению включает в себя: размещение ферримагнетика и проводящей крышки поверх схемной платы, при этом проводящая крышка закрывает верхнюю поверхность ферримагнетика, электрически подсоединена к каждой из множества линий передачи сигналов поверх схемной платы и сформирована интегрально; и размещение магнита в позиции, в которой магнитное поле прикладывается к ферримагнетику.
Преимущества изобретения
[0014] Согласно настоящему изобретению можно обеспечить невзаимный схемный элемент, который состоит из небольшого числа частей и может легко монтироваться на схемной плате, устройство связи, оснащенное схемой, включающей в себя невзаимный схемный элемент, и невзаимный схемный элемент.
Краткое описание чертежей
[0015] Фиг. 1 является схемой в поперечном сечении, показывающей пример конфигурации циркулятора согласно первому иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 2 является видом в перспективе, показывающим пример конфигурации циркулятора согласно первому иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 3 является видом сверху, показывающим пример конфигурации циркулятора согласно первому иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 4 является графиком, показывающим пример характеристик вносимых потерь циркулятора согласно первому иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 5 является графиком, показывающим пример характеристик развязки циркулятора согласно первому иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 6 является схемой в поперечном сечении, показывающей другой вариант циркулятора согласно первому иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 7 является схемой в поперечном сечении, показывающей первый циркулятор согласно второму иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 8 является схемой в поперечном сечении, показывающей второй циркулятор согласно второму иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 9 является схемой в поперечном сечении, показывающей первый циркулятор согласно третьему иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 10 является схемой в поперечном сечении, показывающей второй циркулятор согласно третьему иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 11 является схемой в поперечном сечении, показывающей третий циркулятор согласно третьему иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 12 является схемой в поперечном сечении, показывающей четвертый циркулятор согласно третьему иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 13 является схемой в поперечном сечении, показывающей пятый циркулятор согласно третьему иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 14 является схемой в поперечном сечении, показывающей шестой циркулятор согласно третьему иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 15 является схемой в поперечном сечении, показывающей пример конфигурации циркулятора согласно четвертому иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 16 является схемой в поперечном сечении, показывающей пример конфигурации циркулятора согласно пятому иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 17 является видом сверху, показывающим пример конфигурации циркулятора согласно шестому иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 18 является схемой в поперечном сечении, показывающей пример конфигурации циркулятора согласно шестому иллюстративному варианту осуществления.
Фиг. 19 является видом в перспективе циркулятора согласно предшествующему уровню техники.
Подробное описание вариантов осуществления
[0016] Первый иллюстративный вариант осуществления
В дальнейшем в этом документе поясняется первый иллюстративный вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Фиг. 1 является схемой в поперечном сечении, показывающей пример конфигурации циркулятора согласно этому иллюстративному варианту осуществления, фиг. 2 является видом в перспективе циркулятора, и фиг. 3 является его видом сверху. Циркулятор 10 размещен поверх печатной платы 11. Структура 12 сформирована на поверхности печатной платы 11. Циркулятор 10 представляет собой SMT-циркулятор с тремя портами, включающий в себя феррит 13, металлическую крышку 14, соединительные части 141-143 и постоянный магнит 15.
[0017] В циркуляторе 10 феррит 13 размещен поверх печатной платы 11. Верхняя поверхность феррита 13 закрыта посредством металлической крышки 14. Соединительные части 141, 142 и 143, которые соединены с металлической крышкой 14, электрически соединяют металлическую крышку 14 с линиями 16, 17 и 18 передачи, соответственно, которые находятся поверх печатной платы 11 и поясняются ниже. Постоянный магнит 15 размещен на поверхности, противоположной поверхности печатной платы 11, на которой смонтирован феррит 13. Этот постоянный магнит 15 прикладывает магнитное поле к ферриту 13. При такой конфигурации, поскольку проводниковая часть для переноса высокочастотного сигнала в циркуляторе 10 сформирована посредством металлической крышки 14, число обязательных частей в циркуляторе 10 может быть сокращено. Кроме того, циркулятор 10 может легко монтироваться на печатной плате 11.
[0018] Далее подробно поясняется каждая часть циркулятора 10. Печатная плата 11 является диэлектрической схемной платой, на которой монтируется циркулятор 10, и состоит из нескольких пластинчатых слоев: диэлектрического слоя и металлического слоя. Следует отметить, что схемная плата, на которой монтируется циркулятор 10, не ограничивается печатной платой и может быть схемной платой, имеющей другие конфигурации.
[0019] Структура 12 является проводящей структурой, сформированной на верхней поверхности и нижней поверхности печатной платы 11. Структура 12 включает в себя сигнальные линии и структуру заземления, которые формируют линии передачи сигналов. Структура 12 не сформирована в центральной части верхней поверхности печатной платы 11 (т.е. не сформирована в части, на которой смонтирован феррит 13). В центральной части верхней поверхности печатной платы 11, структура является прерывистой (перфорированной структурой).
[0020] Феррит 13 имеет цилиндрическую форму и размещен в центральной части (в перфорированной структуре) верхней поверхности печатной платы 11. Феррит 13 размещен между печатной платой 11 и металлической крышкой 14. Феррит 13 является ферримагнетиком, имеющим ферримагнетизм, и представляет собой такой материал, как YIG (железоиттриевый гранат), бариевый феррит или стронциевый феррит. Следует отметить, что материал, размещенный в центральной части верхней поверхности печатной платы 11, не ограничивается ферритом при условии, что он представляет собой ферримагнетик, имеющий ферримагнетизм и формирующий гиромагнитный эффект, который поясняется ниже. Дополнительно, форма феррита 13 необязательно является цилиндрической, а вместо этого может представлять собой многоугольный столбик и т.д.
[0021] Металлическая крышка 14 представляет собой проводящую крышку, которая сформирована (интегрирована) из круглой металлической пластины. Следует отметить, что металлическая крышка 14 закрывает верхнюю поверхность (главную поверхность) феррита 13. В общем случае, поскольку феррит представляет собой диэлектрическое тело, имеющее высокую диэлектрическую постоянную (диэлектрическая постоянная превышает десять), высокочастотные электрические поля сконцентрированы в большей степени на нижней поверхности (ферритовом слое), чем на верхней поверхности (воздушном слое). Таким образом, можно уменьшить электромагнитные волны, испускаемые из верхней поверхности. Следует отметить, что вместо металлической крышки 14, проводящая крышка, сформированная из проводящего материала, может закрывать верхнюю поверхность феррита 13. Металлическая крышка 14 может быть сформирована не из круглой металлической пластины при условии, что она сформирована интегрально.
[0022] На фиг. 1-3, металлическая крышка 14 закрывает всю верхнюю поверхность феррита 13. Тем не менее, в этом иллюстративном варианте осуществления, даже когда металлическая крышка 14 закрывает только часть верхней поверхности феррита 13 и большинство частей верхней поверхности феррита 13 являются открытыми, такое состояние может быть включено в состояние, в котором "верхняя поверхность феррита 13 является закрытой". В конструкции согласно этому иллюстративному варианту осуществления, в котором напряженность электрического поля нижней поверхности превышает напряженность электрического поля верхней поверхности, можно уменьшить потери на излучение. Следовательно, нет ограничения на форму металлической крышки 14 при условии, что металлическая крышка 14 позволяет достичь согласования характеристического импеданса между линиями передачи и ферритом 13 поверх печатной платы 11.
[0023] Металлическая крышка 14 закреплена на печатной плате 11 посредством трех соединительных частей 141, 142 и 143. Три соединительных части 141, 142 и 143 электрически соединены с линиями 16, 17 и 18 передачи структуры 12, соответственно. При такой конфигурации, металлическая крышка 14 переносит высокочастотный сигнал, вводимый через соединительную часть, и выводит его в другую соединительную часть.
[0024] Следует отметить, что на фиг. 1, что касается позиционной взаимосвязи между печатной платой 11, ферритом 13 и металлической крышкой 14, верхняя поверхность печатной платы 11, верхняя поверхность феррита 13 и металлическая крышка 14 размещены практически параллельно друг другу. Тем не менее, когда магнитное поле, сгенерированное между металлической крышкой 14 и печатной платой 11, является ортогональным к внешнему постоянному магнитному полю, приложенному посредством постоянного магнита 15, позиционная взаимосвязь между печатной платой 11, ферритом 13 и металлической крышкой 14 не ограничивается позиционной взаимосвязью, упомянутой выше.
[0025] Соединительные части 141-143 сформированы из материала, идентичного материалу металлической крышки 14, и сформированы интегрально с металлической крышкой 14. Соединительные части 141, 142 и 143 электрически соединяют металлическую крышку 14 с линиями 16, 17 и 18 передачи, которые сформированы в структуре 12 на печатной плате 11, соответственно. Дополнительно, соединительные части 141-143 зафиксированы на печатной плате 11 и поддерживают металлическую крышку 14. Следует отметить, что на фиг.1, показана только одна соединительная часть 141, а соединительные части 142 и 143 не показаны.
[0026] Что касается соединительных частей 141-143, одни концы находятся на части внешней кромки металлической крышки 14, а другие концы закреплены на печатной плате 11. Соединительные части 141-143 выступают из боковой поверхности металлической крышки 14 и изгибаются на полоборота в вертикальном направлении (вниз на фиг. 2), так что другие концы размещаются на печатной плате 11. Что касается металлической крышки 14, центральный угол, составленный посредством соединительных частей 141 и 142, равен практически 120°. Аналогично, центральный угол, составленный посредством соединительных частей 142 и 143, и центральный угол, составленный посредством соединительных частей 143 и 141, также равны практически 120°. На фиг. 1 и 2, хотя существуют зазоры между частями соединительных частей 141-143, которые изгибаются в вертикальном направлении, и ферритом 13, зазоры являются необязательными. Изгибы частей необязательно являются одноступенчатыми и вместо этого могут быть изогнуты в несколько ступеней. Угол изгиба необязательно является вертикальным. В завершение, соединительные части 141, 142 и 143 должны быть электрически соединены только с линиями 16, 17, 18 передачи поверх печатной платы 11.
[0027] Постоянный магнит 15 размещен на нижней поверхности печатной платы 11 (на второй плоскости, которая распложена напротив первой плоскости, где размещен феррит 13). На фиг. 1, постоянный магнит 15 размещен в позиции напротив феррита 13 и прикладывает магнитное поле к ферриту 13. В частности, в феррите 13, постоянное магнитное поле генерируется посредством постоянного магнита 15 сверху вниз или снизу вниз на фиг. 1 или 2. На фиг. 3, постоянное магнитное поле генерируется посредством постоянного магнита 15 в направлении от передней стороны к задней стороне чертежа или от задней стороны к передней стороне чертежа. Направление постоянного магнитного поля является направлением, вертикальным по отношению к высокочастотному магнитному полю в феррите 13, которое формируется, когда высокочастотный сигнал проходит через металлическую крышку 14. Следует отметить, что на фиг. 1, хотя площадь главной поверхности постоянного магнита 15 превышает площадь верхней поверхности феррита 13, она не ограничена этим.
[0028] Следует отметить, что постоянный магнит 15 может быть размещен в позиции, отличной от нижней поверхности печатной платы 11, при условии, что постоянный магнит 15 может формировать постоянное магнитное поле в направлении, вертикальном по отношению к высокочастотному магнитному полю в феррите 13, которое формируется, когда высокочастотный сигнал проходит через металлическую крышку 14. Например, постоянный магнит 15 может быть размещен на поверхности, идентичной поверхности печатной платы 11, на которой смонтирован феррит 13. Дополнительно, число постоянных магнитов 15 не ограничивается одним. Например, множество постоянных магнитов может быть размещено последовательно выше и ниже феррита 13. Дополнительно, магнит, размещенный в циркуляторе 10 для приложения магнитного поля к ферриту 13, необязательно представляет собой постоянный магнит.
[0029] Линии 16, 17 и 18 передачи являются линиями для передачи высокочастотного сигнала. Линии 16, 17 и 18 передачи включают в себя точки 19, 20 и 21 подачи питания, соответственно, которые представляют собой входные концы циркулятора 10 для высокочастотного сигнала снаружи.
[0030] В дальнейшем в этом документе поясняется работа циркулятора 10. Для циркулятора 10 высокочастотный сигнал подается из точки 19 подачи питания в металлическую крышку 14 через линию 16 передачи и соединительную часть 141. Высокочастотный сигнал, подаваемый в металлическую крышку 14, формирует высокочастотное электромагнитное поле между металлической крышкой 14 и печатной платой 11 (в феррите 13). В частности, электрическое поле формируется в направлении, вертикальном по отношению к поверхности печатной платы 11 (в направлении высоты феррита 13 на фиг. 1), а магнитное поле формируется в направлении, параллельном поверхности печатной платы 11.
[0031] В феррите 13 постоянное магнитное поле прикладывается посредством постоянного магнита 15 в направлении высоты феррита 13 (в нормальном направлении к верхней поверхности феррита). Направление постоянного магнитного поля является направлением, вертикальным по отношению к высокочастотному магнитному полю, сформированному в феррите 13 посредством высокочастотного сигнала. Поскольку гиромагнитный эффект формируется в феррите 13 посредством постоянного магнитного поля и высокочастотного магнитного поля, высокочастотный сигнал вращается на плоской поверхности печатной платы в феррите 13. Когда постоянное магнитное поле прикладывается снизу вверх по фиг. 3, высокочастотный сигнал выводится в линию 17 передачи через соединительную часть 142. Когда постоянное магнитное поле прикладывается сверху вниз на фиг. 2 и 3, высокочастотный сигнал выводится в линию 18 передачи через соединительную часть 143. Таким образом, высокочастотный сигнал выводится только в одном направлении.
[0032] Когда высокочастотный сигнал подается из точки 20 подачи питания в металлическую крышку 14 через линию 17 передачи и соединительную часть 142, или когда высокочастотный сигнал подается из точки 21 подачи питания в металлическую крышку 14 через линию 18 передачи и соединительную часть 143, высокочастотный сигнал выводится только в одном направлении в соответствии с принципом, аналогичным принципу для случая, поясненного выше.
[0033] Вышеуказанное иллюстративное преимущество циркулятора 10 подтверждено моделированием. В этом моделировании северный полюс и южный полюс постоянного магнита 15 размещены таким образом, что постоянное магнитное поле прикладывается снизу вверх на фиг. 1 и 3 (на фиг. 3 в направлении от задней стороны к передней стороне чертежа). В это время, анализируются характеристики прохождения к точке 20 подачи питания, когда высокочастотный сигнал подается из точки 19 подачи питания.
[0034] Фиг. 4 показывает характеристики вносимых потерь высокочастотного сигнала из точки 19 подачи питания в точку 20 подачи питания. На фиг. 4, вносимые потери вокруг центральной части полосы частот в 22,5 ГГц составляют приблизительно 0,8 дБ.
[0035] Фиг. 5 показывает результат характеристик развязки, указывающих степень утечки высокочастотного сигнала из точки 19 подачи питания в точку 21 подачи питания. В полосе частот вокруг центральной части полосы частот в 22,5 ГГц получена развязка приблизительно в 25 дБ. Как описано выше, из фиг. 4 и 5 можно видеть, что в циркуляторе 10 согласно первому иллюстративному варианту осуществления, получены характеристики, необходимые для циркулятора.
[0036] Циркулятор 10 согласно первому иллюстративному варианту осуществления также выступает в качестве проводниковой части, которая переносит высокочастотный сигнал. Следовательно, циркулятор 10 имеет простую конструкцию, в которой феррит 13 и металлическая крышка 14 монтируются поверх верхней поверхности печатной платы 11. Иными словами, циркулятор 10 состоит из небольшого числа частей и может легко монтироваться на печатной плате 11.
[0037] Дополнительно, в циркуляторе 10, показанном на фиг. 1-3, металлическая крышка 14 и соединительные части 141-143 сформированы интегрально. В силу этого просто монтировать циркулятор 10 на печатной плате 11. Поскольку соединительные части 141-143 закреплены на печатной плате 11, которая сформирована из металлического материала, идентичного материалу металлической крышки 14, можно устойчиво поддержать металлическую крышку 14. Кроме того, есть такое иллюстративное преимущество, что три ножки соединительных частей 141-143, которые изгибаются в вертикальном направлении, позволяют удерживать позицию феррита 13. Три ножки играют роль направляющей для вставки феррита, за счет этого определяя позицию феррита 13. Удержание позиции феррита 13 имеет эффект недопущения падения или смещения феррита 13. Соответственно, циркулятор 10 имеет иллюстративное преимущество снижения ухудшения характеристик, к примеру ухудшения характеристик развязки и отражательных характеристик.
[0038] Постоянный магнит 15 размещен на нижней поверхности печатной платы 11. Таким образом, по сравнению со случаем, в котором постоянный магнит 15 размещен на верхней поверхности печатной платы 11, имеется большая площадь на верхней поверхности печатной платы 11, на которой могут монтироваться элементы.
[0039] Металлическая крышка 14, которая закрывает верхнюю поверхность феррита 13, сформирована интегрально. Следовательно, по сравнению с циркулятором, сконфигурированным таким образом, что множество проводников размещено на верхней поверхности феррита 13, в циркуляторе 10, согласно первому иллюстративному варианту осуществления, число обязательных частей может быть сокращено. Кроме того, в циркуляторе 10 согласно первому иллюстративному варианту осуществления, проще присоединить металлическую крышку 14 на верхней поверхности феррита 13.
[0040] Поскольку металлическая крышка 14 закрывает верхнюю поверхность феррита 13, можно уменьшать потери на излучение. Поскольку диэлектрическая плата феррита 13 и печатная плата 11 монтируются на нижней поверхности металлической крышки 14, эффективная диэлектрическая постоянная нижней поверхности превышает диэлектрическую постоянную верхней поверхности, на которой существует только воздушный слой. Поскольку эффективная диэлектрическая постоянная нижней поверхности является высокой, высокочастотные электрические поля, сформированные в металлической крышке 14, концентрируются на стороне нижней поверхности. Таким образом, можно уменьшить величину излучения электрических полей в воздушный слой, в силу этого уменьшая потери на излучение. При этом, что касается линий передачи поверх печатной платы 11, поскольку существует диэлектрическое тело на нижней поверхности, высокочастотные электрические поля концентрируются на нижней поверхности. Иными словами, поскольку разность между распределением электрического поля стороны печатной платы и распределением электрического поля стороны феррита является небольшой, нетрудно реализовать согласование импеданса и соединить печатную плату 11 с ферритом 13. Соответственно, можно реализовать SMT-циркулятор с небольшими вносимыми потерями в целом.
[0041] Следует отметить, что конфигурация или компоновка соединительных частей 141-143 и постоянного магнита 15 в циркуляторе 10 не ограничена примерами, показанными на фиг. 1-3. Фиг.6 является схемой в поперечном сечении, показывающей вариант другого циркулятора.
[0042] Циркулятор 10, показанный на фиг.6, включает в себя проводящие линии 144-146 вместо соединительных частей 141-143, показанных на фиг. 1-3. Следует отметить, что на фиг.6, проводящие линии 145 и 146 не показаны. Аналогично соединительным частям 141-143, проводящие линии 144-146 электрически соединяют линии 16-18 передачи поверх печатной платы 11 с металлической крышкой 14. Проводящие линии 144-146 не сформированы интегрально с металлической крышкой 14 и прикрепляются к внешней кромке металлической крышки 14 во время монтажа циркулятора 10.
[0043] Постоянный магнит 15 формирует постоянное магнитное поле в направлении высоты феррита 13 (в направлении, вертикальном по отношению к магнитному полю, сформированному в феррите 13 посредством высокочастотного сигнала). Хотя постоянный магнит 15 размещен на нижней поверхности печатной платы 11, постоянный магнит 15 не размещен в позиции, которая распложена напротив феррита 13. Поскольку еще одна конфигурация циркулятора 10, показанного на фиг.6, является идентичной конфигурации циркулятора 10, показанного на фиг. 1-3, пояснение циркулятора 10, показанного на фиг. 6, опускается.
[0044] Также в циркуляторе 10, показанном на фиг. 6, металлическая крышка 14 не только уменьшает электромагнитные волны, испускаемые из верхней поверхности феррита 13, но также и выступает в качестве проводниковой части, которая переносит высокочастотный сигнал в циркуляторе 10. Следовательно, циркулятор 10, показанный на фиг.6, состоит из небольшого числа частей и за счет этого может легко монтироваться на печатной плате 11.
[0045] Тем не менее, для приложения более сильного магнитного поля посредством постоянного магнита 15 к ферриту 13, предпочтительно размещать постоянный магнит 15 в позиции напротив феррита 13 (это обусловлено тем, что расстояние между ферритом 13 и постоянным магнитом 15 становится короче).
[0046] Второй иллюстративный вариант осуществления
Далее поясняется циркулятор согласно второму иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 7 является схемой в поперечном сечении первого циркулятора 10 согласно второму иллюстративному варианту осуществления. Циркулятор 10 дополнительно включает в себя металлический корпус 22 в дополнение к конфигурации, показанной на фиг. 1. Металлический корпус 22 сформирован из металлического материала, который выступает в качестве электромагнитного экрана, такого как алюминиевый сплав, и закреплен на верхней поверхности печатной платы 11 посредством винта 23. В металлическом корпусе 22 конструкция полости формируется в верхней поверхности металлической крышки 14. Металлический корпус 22 закрывает, посредством конструкции полости, верхние поверхности феррита 13, металлической крышки 14 и соединительных частей 141-143 и окружности металлической крышки 14. Поскольку металлический корпус 22 может уменьшить электромагнитное излучение с торцевой поверхности феррита 13, можно дополнительно уменьшить вносимые потери циркулятора 10.
[0047] Фиг. 8 показывает второй циркулятор 10 согласно второму иллюстративному варианту осуществления. На фиг. 8 циркулятор 10 дополнительно включает в себя металлический корпус 24 в дополнение к конфигурации, показанной на фиг. 7. Металлический корпус 24 зафиксирован на нижней поверхности печатной платы 11 посредством винта 23. Металлический корпус 24 закрывает, по меньшей мере, части, которые распложены напротив феррита 13 и металлической крышки 14 на нижней поверхности печатной платы 11. Постоянный магнит 15 прикреплен к металлической стенке металлического корпуса 22 (внутри вышеуказанной конструкции полости), которая находится напротив металлической крышки 14. Тем не менее, постоянный магнит 15 может быть размещен в любом месте при условии, что надлежащее магнитное поле приложено к ферриту 13. Постоянный магнит 15 может быть размещен, например, за пределами полости, а не только внутри полости. Тем не менее, для приложения более сильного магнитного поля посредством постоянного магнита 15 к ферриту 13, более желательно размещать постоянный магнит 15 внутри конструкции полости и в позиции напротив феррита 13. При вышеуказанной конфигурации, циркулятор 10, показанный на фиг. 8, позволяет достичь иллюстративного преимущества снижения ухудшения характеристик, к примеру ухудшения характеристик развязки и ухудшения отражательных характеристик вследствие изменения в форме, а также ухудшения характеристик элементов в результате процесса старения. Это обусловлено тем, что посредством дополнительного включения металлического корпуса 24 в дополнение к конфигурации циркулятора 10, показанного на фиг. 7, печатная плата поддерживается посредством нижней поверхности. Форма печатной платы поддерживается, таким образом, за счет этого снижения ухудшения характеристик, вызываемого отклонениями формы печатной платы.
[0048] Следует отметить, что металлический корпус 22 или 24 может быть сформирован из материала, отличного от металлического материала, при условии, что он имеет функцию электромагнитного экрана. Например, в пластиковом корпусе, имеющем конструкцию полости, когда пленка, имеющая функцию электромагнитного экрана, приклеивается внутри конструкции полости, корпус может снижать электромагнитное излучение от торцевой поверхности феррита 13. Металлический корпус 24 может формироваться из материала без эффекта электромагнитного экранирования при условии, что электромагнитные волны к нижней поверхности могут быть экранированы посредством металлической структуры печатной платы 11.
[0049] Третий иллюстративный вариант осуществления
Ниже поясняется первый циркулятор согласно третьему иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 9 является схемой в поперечном сечении, показывающей первый циркулятор 10 согласно третьему иллюстративному варианту осуществления. Отличие от конструкции, показанной на фиг. 1, заключается в том, что в циркуляторе 10, показанном на фиг. 9, феррит 13 и металлическая крышка 14 закреплены посредством проводящего связующего вещества 25. Проводящий элемент 26 для лучшего сцепления связующего вещества 25 закреплен на верхней поверхности феррита 13. Связующее вещество 25 сцепляет проводящий элемент 26 с металлической крышкой 14, за счет этого фиксируя феррит 13 на металлической крышке 14. Таким образом, зазор между ферритом 13 и металлической крышкой 14 устраняется, в силу этого позволяя снижать ухудшение характеристик, к примеру ухудшение характеристик развязки и отражательных характеристик циркулятора 10, которое образуется вследствие зазора. Проводящий элемент 26 может представлять собой металлическую структуру, которая образована непосредственно на феррите 13, либо может представлять собой другие проводящие материалы. Проводящий элемент 26 необязательно требуется при условии, что феррит 13 прикреплен к металлической крышке 14.
[0050] Далее поясняется второй циркулятор согласно третьему иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 10 является схемой в поперечном сечении, показывающей второй циркулятор 10 согласно третьему иллюстративному варианту осуществления. Отличие от конструкции, показанной на фиг. 1, заключается в том, что в циркуляторе 10, показанном на фиг. 10, феррит 13 и печатная плата 11 закреплены посредством проводящего связующего вещества 27. Проводящие элементы 28 и 29 для лучшего сцепления связующего вещества 27 закреплены на нижней поверхности феррита 13 и верхней поверхности печатной платы 11, соответственно. Связующее вещество 27 скрепляет проводящий элемент 28 с проводящим элементом 29, прикрепляя феррит 13 к печатной плате 11. Таким образом, зазор между ферритом 13 и печатной платой 11 устраняется, за счет этого позволяя снижать ухудшение характеристик, к примеру ухудшение характеристик развязки и отражательных характеристик циркулятора 10, которое образуется вследствие зазора. Проводящие элементы 28 и 29 могут представлять собой металлические структуры, которые образуются непосредственно на феррите 13, либо могут представлять собой другие проводящие материалы. Проводящие элементы 28 и 29 необязательно требуются при условии, что феррит 13 сцеплен с печатной платой 11.
[0051] Ниже поясняется третий циркулятор согласно третьему иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 11 является схемой в поперечном сечении третьего циркулятора 10 согласно третьему иллюстративному варианту осуществления. Отличие от конструкции, показанной на фиг. 1, заключается в том, что в циркуляторе 10, показанном на фиг. 11, часть внешней окружности и центральная часть феррита 13 и печатной платы 11, соответственно, закреплены посредством проводящего связующего вещества 30. Проводящие элементы 31 и 32 для лучшего сцепления связующего вещества 30 закреплены на нижней поверхности феррита 13 и верхней поверхности печатной платы 11, соответственно. Проводящие элементы 31 и 32 размещены в части внешней окружности и в центре нижней поверхности феррита 13. Связующее вещество 30 скрепляет проводящий элемент 31 с проводящим элементом 32, за счет этого прикрепляя феррит 13 к печатной плате 11. Таким образом, поскольку зазор между ферритом 13 и печатной платой 11 является фиксированным, можно уменьшить снижение характеристик циркулятора 10, сформированное вследствие зазора. Проводящие элементы 31 и 32 могут представлять собой металлические структуры, которые образуются непосредственно на феррите 13, либо могут представлять собой другие проводящие материалы. Проводящие элементы 31 и 32 необязательно требуются при условии, что феррит 13 сцеплен с металлической крышкой 14.
[0052] Ниже поясняется четвертый циркулятор согласно третьему иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 12 является схемой в поперечном сечении четвертого циркулятора 10 согласно третьему иллюстративному варианту осуществления. Отличие от конструкции, показанной на фиг. 1, заключается в том, что в циркуляторе 10, показанном на фиг. 12, феррит 13 и металлическая крышка 14 закреплены посредством непроводящего связующего вещества 33. Связующее вещество 33 фиксирует феррит 13 и металлическую крышку 14. Таким образом, поскольку зазор между ферритом 13 и металлической крышкой 14 является фиксированным, можно снизить ухудшение характеристик циркулятора 10, к примеру ухудшение характеристик развязки и отражательных характеристик циркулятора 10, которое генерируется вследствие зазора.
[0053] Ниже поясняется пятый циркулятор согласно третьему иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 13 является схемой в поперечном сечении пятого циркулятора 10 согласно третьему иллюстративному варианту осуществления. Отличие от конструкции, показанной на фиг.1, заключается в том, что в циркуляторе 10, показанном на фиг. 13, феррит 13 и печатная плата 11 закреплены посредством непроводящего связующего вещества 34. Таким образом, поскольку зазор между ферритом 13 и печатной платой 11 является фиксированным, можно снизить ухудшение характеристик циркулятора 10, к примеру ухудшение характеристик развязки и отражательных характеристик циркулятора 10, которое образуется вследствие зазора.
[0054] Ниже поясняется шестой циркулятор согласно третьему иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 14 является схемой в поперечном сечении шестого циркулятора 10 согласно третьему иллюстративному варианту осуществления. Отличие от конструкции, показанной на фиг. 1, заключается в том, что в циркуляторе 10, показанном на фиг. 14, часть внешней окружности и центральная часть феррита 13 и печатной платы 11, соответственно, закреплены посредством непроводящего связующего вещества 35. Таким образом, поскольку зазор между ферритом 13 и печатной платой 11 является фиксированным, можно снизить ухудшение характеристик циркулятора 10, к примеру ухудшение характеристик развязки и отражательных характеристик циркулятора 10, которое образуется вследствие зазора.
[0055] Следует отметить, что закрепление между ферритом 13 и печатной платой 11, показанное на фиг.10 и 11, может применяться вместе с фиксацией между ферритом 13 и металлической крышкой 14, показанной на фиг. 9. На фиг. 11, часть внешней окружности или центральная часть феррита 13 может закрепляться на верхней поверхности печатной платы 11. Связующие вещества 25, 27 и 30 могут представлять собой, например, серебряную пасту или припой.
[0056] Четвертый иллюстративный вариант осуществления
Далее поясняется циркулятор согласно четвертому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 15 показывает пример конфигурации схемы в поперечном сечении циркулятора 10 согласно четвертому иллюстративному варианту осуществления. Отличие от металлического корпуса 22, показанного на фиг.7, заключается в том, что в конфигурации, показанной на фиг. 15, металлический винт 36 заглублен в металлической стенке поверх металлической крышки 14. Металлический винт 36 поддерживается посредством металлического корпуса 22, и винтовая резьба металлического винта 36 поворачивается, чтобы регулировать расстояние между металлическим винтом 36 и металлической крышкой 14.
[0057] Металлический винт 36 влияет на распределение электрического поля, сформированного поверх металлической крышки 14. Когда металлический винт 36 приближается к металлической крышке 14, линия электрического потока, соединяющая металлическую крышку 14 и металлический винт 36, формируется в дополнение к линии электрического потока, соединяющей металлическую крышку 14 и металлический корпус 22. Эта линия электрического потока влияет на режим передачи высокочастотного электрического поля, которое распространяется через металлическую крышку 14. Изменение в режиме передачи изменяет характеристический импеданс металлической крышки 14. Вследствие вышеуказанной причины, посредством изменения расстояния между металлическим винтом 36 и металлической крышкой 14 надлежащим образом, можно регулировать входной импеданс в циркулятор 10.
[0058] Следует отметить, что при условии, что расстояние до металлической крышки 14 может регулироваться, металлическая часть, которая не является винтом, может заглубляться в металлической стенке металлического корпуса 22 поверх металлической крышки 14. Альтернативно, металлическая часть, способная регулировать расстояния до металлической крышки 14, может поддерживаться поверх металлической крышки 14 посредством поддерживающей части, такой как опорный стержень, а не посредством металлического корпуса 22. Таким образом, также можно изменять напряженность электромагнитного поля, сгенерированного выше металлической крышки 14, посредством регулирования расстояния между металлической частью и металлической крышкой 14. Таким образом, можно регулировать входной импеданс в циркулятор 10.
[0059] Пятый иллюстративный вариант осуществления
Далее поясняется циркулятор согласно пятому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 16 показывает пример конфигурации схемы в поперечном сечении циркулятора 10 согласно пятому иллюстративному варианту осуществления. Отличие от конфигурации, показанной на фиг. 7, заключается в том, что в конфигурации, показанной на фиг. 16, диэлектрическое тело 37 размещается между металлической крышкой 14 и металлической стенкой металлического корпуса 22 поверх металлической крышки 14. Давление, приложенное посредством диэлектрического тела 37 к металлической крышке 14, прижимает металлическую крышку 14 к ферриту 13, а феррит 13 к печатной плате 11, и закрепляет их. Таким образом, поскольку зазор между металлической крышкой 14 и ферритом 13 и зазор между ферритом 13 и печатной платой 11 могут исключаться, можно снизить ухудшение характеристик циркулятора 10, к примеру ухудшение характеристик развязки и отражательных характеристик циркулятора 10.
[0060] Следует отметить, что металлический корпус 22 требуется необязательно. Когда циркулятор 10 сконфигурирован таким образом, что пластина, сформированная из металлического или диэлектрического материала, размещена поверх диэлектрического тела 37 и металлической крышки 14, и пластина прижимает диэлектрическое тело 37 сверху, может достигаться иллюстративное преимущество, идентичное иллюстративному преимуществу, поясненному выше.
[0061] Шестой иллюстративный вариант осуществления
Далее поясняется циркулятор согласно шестому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 17 показывает пример конфигурации вида сверху циркулятора 10 согласно этому иллюстративному варианту осуществления. Три части 38, 39 и 40 выемки сформированы в металлической крышке 14. Часть 38 выемки сформирована на пересечении между продолженной линией линии 16 передачи и окружностью (внешним краем) металлической крышки 14. Часть 39 выемки сформирована на пересечении между продолженной линией линии 17 передачи и окружностью металлической крышки 14. Часть 40 выемки сформирована на пересечении между продолженной линией линии 18 передачи и окружностью металлической крышки 14. Следует отметить, что хотя части 38-40 выемки имеют практически прямоугольную форму на фиг. 17, части 38-40 выемки могут иметь другие формы.
[0062] Фиг. 18 является схемой в поперечном сечении вдоль плоскости XVIII поперечного сечения циркулятора 10, показанного на фиг. 17. Фиг. 18 показывает состояние, в котором часть 38 выемки сформирована в металлической крышке 14, которая контактирует с ферритом 13. Часть верхней поверхности феррита 13 является открытой за счет части 38 выемки. Следует отметить, что части 39 и 40 выемки не показаны на фиг. 17. Поскольку другие части конфигурации циркулятора 10, показанной на фиг. 17 и 18, являются идентичными частям конфигурации циркулятора 10, показанной на фиг. 1-3, пояснение других частей конфигурации циркулятора 10 на фиг. 17 и 18 опускается.
[0063] Как пояснено, необязательно, чтобы металлическая крышка 14 закрывала всю верхнюю поверхность феррита 13. В степени, в которой электромагнитное излучение от верхней поверхности феррита 13 не является слишком большим (потери на излучение не являются слишком большими), часть верхней поверхности феррита 13 может быть открытой за счет формирования части выемки в металлической крышке 14. Таким образом, посредством формирования частей выемки в металлической крышке 14 на пересечениях продолженных линий линий 16-18 передачи и окружности (внешнего края) металлической крышки 14, электромагнитные волны, которые распространяются внутри феррита 13, могут плавно поворачиваться. В металлической крышке 14, имеющей части выемки, RF (радиочастотное) электрическое поле не должно формироваться непосредственно под выемкой. Распределение электрического поля нижней поверхности металлической крышки 14 является аналогичным распределению электрического поля, когда выемка сформирована в тройнике волновода. В таком случае может снижаться колебание частоты во входном импедансе в феррит 13.
[0064] Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено вышеуказанными иллюстративными вариантами осуществления, и модификация может выполняться без отступления от объема изобретения. Другими словами, различные модификации, очевидные для специалистов в данной области техники, могут выполняться в конфигурациях и деталях настоящего изобретения в пределах объема настоящего изобретения. Например, форма металлической крышки 14, которая входит в контакт с ферритом 13, необязательно является круглой, и может быть Y-образной, треугольной и т.п. Центральный угол металлической крышки 14, составленный посредством соединительных частей 141 и 142, может быть углом, отличным от 120°. Это применимо к центральным углам, составленным посредством других соединительных частей.
[0065] В вышеуказанном иллюстративном варианте осуществления, циркулятор пояснен в качестве примера. Тем не менее, разъединтель может быть сконфигурирован посредством соединения согласованной нагрузки с одной из трех соединительных частей 141-143. Дополнительно, конфигурация, показанная в вышеуказанном иллюстративном варианте осуществления, может применяться к циркулятору, имеющему четыре или более линий передачи. Таким образом, циркулятор, поясненный в вышеуказанных иллюстративных вариантах осуществления, может применяться к обобщенному невзаимному схемному элементу.
[0066] Такой невзаимный схемный элемент может быть включен в схему переноса (высокочастотную схему), которая выполняет перенос высокочастотного сигнала. Дополнительно, такая схема переноса может быть включена в устройство связи. Например, когда устройство связи, которое выполняет беспроводную связь, принимает высокочастотный сигнал, схема, которая принимает высокочастотный сигнал, передает высокочастотный сигнал в схему переноса, включающую в себя невзаимный схемный элемент. Не только схема, которая принимает высокочастотный сигнал, но и схема, которая формирует высокочастотный сигнал, может иметь функцию схемы передачи, которая передает высокочастотный сигнал в схему переноса.
[0067] Невзаимный схемный элемент переносит переданный высокочастотный сигнал в схему приема, которая принимает высокочастотный сигнал через предварительно определенный порт. Посредством использования вышеуказанного невзаимного схемного элемента может быть сконфигурировано устройство связи, имеющее такую конфигурацию.
[0068] Следует отметить, что циркулятор, описанный в первом иллюстративном варианте осуществления, может быть изготовлен следующим образом. Во-первых, феррит 13 и металлическая крышка 14 размещаются поверх печатной платы 11, при этом металлическая крышка 14 закрывает верхние поверхности феррита 13 и электрически соединяет линии 16, 17 и 18 передачи поверх структуры 12 с соединительными частями 141, 142 и 143, соответственно. Постоянный магнит 15 располагается в позиции, в которой прикладывается магнитное поле к ферриту 13. Циркулятор 10 может быть изготовлен так, как пояснено выше. Постоянный магнит 15 может быть размещен после или до того, как феррит 13 и металлическая крышка 14 размещены поверх печатной платы 11. Постоянный магнит 15 может быть размещен в любой позиции при условии, что постоянный магнит 15 может формировать постоянное магнитное поле в направлении, вертикальном по отношению к высокочастотному магнитному полю в феррите 13, которое формируется, когда высокочастотный сигнал проходит через металлическую крышку 14.
[0069] Металлическая крышка 14 может быть размещена с возможностью закрывать верхнюю поверхность феррита 13 после того, как феррит 13 размещен поверх печатной платы 11. Альтернативно, металлическая крышка 14 может быть размещена поверх печатной платы 11 в состоянии, в котором феррит 13 и металлическая крышка 14 являются закрепленными (например, в состоянии, в котором они сцеплены друг с другом).
[0070] Соединительные части 141-143 могут электрически соединяться с линиями 16-18 передачи и металлической крышкой 14 одновременно с тем, когда размещается металлическая крышка 14. Когда проводящие линии 144-146 соединены с металлической крышкой 14 вместо соединительных частей 141-143, проводящие линии 144-146, которые прикреплены к внешней кромке металлической крышки 14, могут быть электрически подключены к линиям 16-18 передачи после того, как размещена металлическая крышка 14.
[0071] Циркуляторы, описанные в других иллюстративных вариантах осуществления, могут быть изготовлены способом, аналогичным вышеприведенному способу изготовления циркулятора. Вышеуказанный разъединитель и циркуляторы, включающие в себя четыре или более линий передачи, могут быть изготовлены способом, аналогичным способам, поясненным выше.
[0072] Настоящая заявка притязает на приоритет и основана на заявке на патент (Япония) № 2011-274626, поданной 15 декабря 2011 года в Патентном бюро (Япония), содержимое которой полностью содержится в данном документе по ссылке.
Промышленная применимость
[0073] Технология согласно настоящему изобретению может быть использована для невзаимного схемного элемента, устройства связи, оснащенного схемой, включающей в себя невзаимный схемный элемент, и невзаимного схемного элемента.
Список номеров ссылок
[0074] 10 - циркулятор
11 - PCB
12 - структура
13 - феррит
14 - металлическая крышка
141, 142, 143 - соединительная часть
144, 145, 146 - проводящая линия
15 - постоянный магнит
16, 17, 18 - линия передачи
19, 20, 21 - точка подачи питания
22, 24 - металлический корпус
23 - винт
25, 27, 30 - проводящее связующее вещество
26, 28, 29, 31, 32 - проводящий элемент
33, 34, 35 - непроводящее связующее вещество
36 - металлический винт
37 - диэлектрическое тело
38, 39, 40 - часть выемки