背景技术
本申请要求美国临时专利申请No.60/311709的优先权，该临时专利申
请的申请日为2001年8月10日，标题为COMPACT MULTI-ELEMENT
CASCADE CIRCULATOR。
公知的射频(RF)和微波循环传能器利用在包围导体的铁氧体材料中
产生的直流偏置磁场来在网络信号口之间提供至少一条不可逆的传输通
路。普通的结点型带状线循环传能器包括至少一个结点，该结点形成信号
口之间的接口。结点型带状线循环传能器的各结点通常包括两个(2)永磁
体、布置在磁体之间的两个(2)地线面部分、布置在地线面部分之间的两
个(2)铁氧体盘、布置在铁氧体盘之间的介电常数介质、以及夹在铁氧体
盘之间且图案与信号口之间的传输通路相对应的导体。永磁体设置成能在
铁氧体盘中产生直流偏置磁场，从而在网络的信号口之间提供所需的不可
逆工作的传输通路。
普通的结点型带状线循环传能器的一个缺点是它通常有不一致的电性
能。例如，有四个(4)信号口的结点型带状线循环传能器通常包括布置在
这四个(4)口之间的两个(2)结点，其中，每个结点分别包括相应的多
个磁体和铁氧体盘以及相应的导体。而且，4口的结点型带状线循环传能器
的两个(2)结点通常通过微带传输线而相互连接。
不过，因为普通的4口结点型带状线循环传能器包括两个(2)互连的
结点，该结点包括相应的多个永磁体和铁氧体盘，由相应磁体产生的直流
偏置磁场通常不均匀。而且，布置在相应铁氧体盘对之间的介电常数介质
也将不均匀。因此，有时很难获得合适的不可逆工作的4口结点型带状线
循环传能器。
而且，因为各结点包括相应的部件组，该部件组包括永磁体、地线面
部分、铁氧体盘和导体，结点型带状线循环传能器中包含的部件数目随循
环传能器结点数目而增加。这将大大增加处理和装配多结点带状线循环传
能器的成本。而且，在结点型带状线循环传能器中的各结点有相应的部件
组，这可能使得不均匀的公差在部件组中积累，从而可能对带状线循环传
能器的性能有不利影响。
因此，希望能有一种可用于RF和微波用途的结点型带状线循环传能
器。该结点型带状线循环传能器设置成能提供增强的机械和电性能，同时
减小处理和装配的成本。
发明内容
根据本发明，提供了一种结点型带状线循环传能器，其中，提高了该
结点型带状线循环传能器的电和机械性能，同时能减小处理和装配成本。
所述发明的优点是通过将结点型带状线循环传能器设置成包括可用于循环
传能器的多个结点的椭圆形永磁体和长圆形铁氧体部件而实现的。
在一个实施例中，结点型带状线循环传能器包括一个紧凑型多元件级
联循环传能器，该紧凑型多元件级联循环传能器包括级联连接的多个结点，
以便在网络的信号口之间提供多个不可逆的传输通路。该多个结点包括：
单个椭圆形永磁体；一靠近永磁体放置的长圆形地线面；一铁氧体部件，
该铁氧体部件包括两个(2)布置成靠近地线面的长圆形铁氧体元件；以及
导体，该导体夹在铁氧体元件之间。介电常数介质(dielectric constant
medium)布置在两个(2)铁氧体元件之间。而且，该导体的图案与信号口
之间的传输通路的形状相对应。多元件级联循环传能器还包括：具有开口
顶部的金属壳体，多个相邻的结点通过开口布置在该金属壳体内；以及金
属盖体，该金属盖体设置成封闭该壳体的顶部，以便保护置于其内的相邻
结点。该金属壳体有多个狭缝，导体的相应接触端头穿过该狭缝伸出，以
便与网络上的信号口接触。
多个相邻的结点还包括：两个(2)椭圆形极片，这两个极片与永磁体
相连；以及椭圆形盖体返回部件。第一椭圆形极片布置在磁体和地线面之
间，第二椭圆形极片布置在壳体基座和多铁氧体部件之间。盖体返回部件
布置在盖体和永磁体之间。
在该实施例中，地线面、多铁氧体部件和导体组合形成射频(RF)或
微波电路，该电路设置成能够在网络信号口之间提供合适的不可逆传输通
路。而且，极片、永磁体、金属壳体、盖体返回部件和金属盖体组合形成
磁路，该磁路设置成在多铁氧体部件中产生直流偏置磁场从而获得合适的
不可逆工作的传输通路。而且，两个(2)极片设置成能提高在多铁氧体部
件中磁场的均匀性，而盖体返回部件设置成能提供使直流偏置磁场的磁通
容易从铁氧体元件到永磁体的返回通路。
通过使紧凑型多元件级联循环传能器包括可以由循环传能器的多个结
点共用的椭圆形永磁体和长圆形铁氧体部件，该循环传能器可以获得多个
优点。例如，可以增强该多元件级联循环传能器的性能。特别是，因为结
点之间的介电常数介质在整个RF或微波电路中都均匀，因此，该循环传能
器的电性能一致性更好。其它优点包括：减小插入损失，使返回损失值更
有一致性，使直流偏置磁场更均匀，由于改进了长圆形铁氧体部件中热量
的分布而使功率处理更好，因为长圆形铁氧体部件消除了通常在普通的多
结点型带状线循环传能器结构中都存在的空间线路接口而减小了公差积
累，因为包含的部件更少和消除了关键的变压器位置而使固定和装配更简
单和更容易，因为在库房中和在装配过程中处理的部件更少而使总体成本
更低，由于部件组合和部件数量减少而使材料总成本更低，以及由于该椭
圆形永磁体结构能够用于C线圈去磁电路而使得磁场的建立更快和更均
匀，该C线圈去磁电路通常不能用于普通的结点型带状线循环传能器结构。
通过下面对本发明的详细说明，可以更清楚本发明的其它特征、功能
和方面。
具体实施方式
申请日为2001年8月10日的美国临时专利申请No.60/311709被本文
应用作为参考。
所述的结点型带状线循环传能器具有增强的电性能和机械性能，并减
小了制造成本。在所述结点型带状线循环传能器中，循环传能器的多个结
点采用了椭圆形永磁体和长圆形铁氧体部件，以便消除结点之间的不均匀
公差积累和不均匀的介电常数介质，该不均匀公差的积累和不均匀的介电
常数介质能够降低装置的机械和电性能。而且，通过在多结点的带状线循
环传能器中提供椭圆形永磁体和长圆形铁氧体部件，能够减小装置的总零
件数和总装配时间，从而减小库存和制造成本。
图1表示了紧凑型多元件级联循环传能器100的说明性实施例的平面
图，该循环传能器100设置成在网络(未示出)上的信号口之间提供多个
不可逆的传输通路。在所示实施例中，多元件级联循环传能器100包括一
个椭圆形永磁体106、一个长圆形铁氧体部件108、夹在铁氧体部件108的
两(2)个长圆形铁氧体元件之间的中心导体110和椭圆形的盖体返回部件
104。永磁体106、铁氧体部件108、中心导体110和盖体返回部件104布
置在金属壳体102中，该金属壳体102有开口顶部和多个狭缝112a-112d，
通过这些狭缝，中心导体110的各接触端头114a-114d伸出，以便与例如
网络上的四个(4)信号口(未示出)接触。
例如，中心导体110可以由箔片或薄铜片形成，或者由其它任意合适
的导电材料薄片形成。而且，通过蚀刻、冲压、光刻或其它合适方法，可
以使该中心导体110的图案与信号口之间的传输通路相同。
应当注意，多口多元件的级联循环传能器100包括多个结点，这些结
点级联连接，并成为多个信号口之间的接口。尤其是，第一结点包括中心
导体部分110a，在公共导体部分111处与第一结点级联连接的第二结点包
括中心导体部分110b。永磁体106、铁氧体部件108的铁氧体元件元件盖
体返回部件104设置成层叠放置，并共用循环传能器100的第一和第二结
点。应当知道，多元件级联循环传能器100可以设置成有一个或多个结点，
以便在所需数目的网络信号口之间提供传输通路。
图2表示了多元件级联循环传能器100的分解图(也可见图1)。如图
2所示，多元件级联循环传能器100包括永磁体106、包括铁氧体元件108a
和108b的铁氧体部件108、中心导体110、盖体返回部件104和金属壳体
102。
特别是，永磁体106与极片116a和116b一起工作，该极片用于提高
通过磁体106而在铁氧体部件中产生的直流偏置磁场的均匀性。在所示实
施例中，永磁体106布置在盖体返回部件104和极片116a之间，极片116b
布置在铁氧体元件108b和壳体102的基座之间。应当知道，直流偏置磁场
也可选择为由一对永磁体产生或由电磁体产生。
铁氧体元件108a和108b、布置在铁氧体元件108a和108b之间的介电
常数介质(例如空气)、夹在铁氧体元件108a和108b之间的中心导体110
以及布置在极片116a和铁氧体元件108a之间的地线面114组合形成射频
(RF)或微波电路，该电路设置成当在铁氧体部件108中产生合适的直流
偏置磁场时，在四个(4)网络信号口之间提供合适的不可逆传输通路。例
如，该RF或微波电路可以设置成沿从接触端头114a伸向接触端头114b、
从接触端头114b伸向接触端头114c和从接触端头114c伸向接触端头114d
的各传输通路的正向方向传送功率，而阻止沿反向传送功率(即，接触端
头114与接触端头114b隔离，接触端头114b与接触端头114c隔离，而接
触端头114d与接触端头114a隔离)。应当知道，RF或微波电路可以设置
成沿在网络信号口之间的各不可逆传输通路的正向传送功率，且阻止沿该
不可逆通路反向传送功率。
而且，极片116a和116b、永磁体106、金属壳体102、盖体返回部件
104以及金属盖体118组合形成磁路，该磁路设置成在极片116a和116b之
间的铁氧体部件108中产生合适的直流偏置磁场。盖体返回部件104设置
成能提供使直流偏置磁场的磁通容易从铁氧体元件108a和108b返回永磁
体106的返回通路。
例如，金属壳体102和金属盖体118可以由能够完成极片116a和116b
之间的磁路的铁、钢或其它任意合适的铁磁材料制成。
图3a是表示包含于多元件的级联循环传能器100(见图1和2)中的
铁氧体元件108a的平面图。应当知道，铁氧体元件108b(见图1和2)的
结构与铁氧体元件108a类似。例如，用于制造铁氧体元件108a和108b的
材料可以是TTVG-1200或其它任意合适材料。在优选实施例中，尺寸L1
为大约1.400英寸，尺寸L2为大约0.690英寸，半径R1为大约0.345弧度。
而且，优选是，该铁氧体元件108a的表面光洁度小于20μ英寸。
图3b是表示图3a中所示的铁氧体元件108a的侧视图。在优选实施例
中，该尺寸L3为大约0.040英寸。通常，包含于多元件级联循环传能器100
中的结点的数目确定了铁氧体元件108a和108b的尺寸。
图4a是表示包含于多元件级联循环传能器100(见图1)中的永磁体106
的平面图。例如，用于制造该永磁体106的材料可以包括根据磁性材料厂
商协会(MMPA)的标准说明书的各向异性陶瓷8(钡铁氧体)或SSR-360H，
或者是其它任意合适材料。在优选实施例中，尺寸L3为大约1.446英寸，
尺寸L4为大约0.735英寸，而半径R2为大约0.367弧度。
图4b是表示永磁体106的侧视图。在优选实施例中，尺寸L5为大约
0.150英寸。而且，在图4b中的标记“-0-”表示永磁体106的磁方向。
应当知道，通过使紧凑型多元件级联循环传能器100(见图1和2)包
括由该循环传能器100的两个(2)或更多结点共用的永磁体106和铁氧体
部件108，可以在两个(2)或更多结点所共用的铁氧体部件108中产生均
匀的直流偏置磁场。而且，在循环传能器100的两个(2)结点中，布置在
铁氧体部件108的铁氧体元件108a和108b之间的介电常数介质均匀。因
此，能够提高该多元件级联循环传能器100的电性能，例如减小插入损失
和增强信号口之间的隔离。而且，还能提高该循环传能器100的机械性能，
例如，基本可以消除两个(2)结点之间的不均匀公差积累。而且，因为所
述循环传能器的结构减少了该装置的总部件数，因此也能减小库存和装配
成本。
本领域普通技术人员还应当知道，在不脱离所述的本发明实质的情况
下，可以对上述紧凑型多元件级联循环传能器进行各种变化。因此，本发
明将由附加权利要求的范围和精神限定。