JP2001036308A - Concentrated constant type circulator - Google Patents

Concentrated constant type circulator

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JP2001036308A
JP2001036308A JP11207666A JP20766699A JP2001036308A JP 2001036308 A JP2001036308 A JP 2001036308A JP 11207666 A JP11207666 A JP 11207666A JP 20766699 A JP20766699 A JP 20766699A JP 2001036308 A JP2001036308 A JP 2001036308A
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terminal
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太郎 三浦
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Shusuke Ohata
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable operation in plural frequency bands and to reduce insertion losses by equipping an intrinsic value adjusting circuit for mutually inverting a concentrated constant type circulator transmission direction with two necessary frequencies. SOLUTION: A same phase exciting intrinsic value adjusting circuit 42 is provided at a lower part of a circulator element 40 and an inner substrate 41. The intrinsic value adjusting circuit 42 is equipped with electrodes 42b and 42c, facing each other with a dielectric substrate 42a inbetween, an electrode 42c and a grounding electrode 42e facing each other with a dielectric substrate 42d inbetween, and a diode switch 42f. A capacity(C1) is formed by the dielectric substrate 42a and the electrodes 42b and 42c, and a capacity(C2) is formed by the dielectric substrate 42d the electrodes 42c and 42e. The device is constituted so that the capacities C1 and C2 are connected serially, the diode switch 42f is connected between the electrode 42c of the capacity C2 and the grounding electrode 42e, so that are short-circuited.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、集中定数型サーキ
ュレータに関し、特に、例えばデュアルバンド携帯電話
端末機のような2周波数帯移動体通信機器の電力増幅器
出力部に使用される集中定数型サーキュレータに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lumped constant circulator, and more particularly to a lumped constant circulator used in a power amplifier output section of a two-frequency band mobile communication device such as a dual-band portable telephone terminal. .

【0002】[0002]

【従来の技術】携帯電話の普及に伴って切迫してきたチ
ャネル増加の要求を満たすため、同一の携帯電話端末機
で2つの周波数を扱えるデュアルバンド電話端末機の開
発が盛んになってきている。
2. Description of the Related Art In order to satisfy the increasing demand for channels with the spread of portable telephones, the development of dual-band telephone terminals capable of handling two frequencies with the same portable telephone terminal has been active.

【0003】一般に、携帯電話端末機に、集中定数型サ
ーキュレータを使用すると大きなメリットが得られる。
即ち、携帯電話端末機の送信機及びアンテナ間にこの種
のサーキュレータを挿入してインピーダンスを整合させ
ることにより、(1)アンテナインピーダンスの変動と
無関係に増幅器を動作させることができる、(2)QP
SK等のディジタルデータ転送におけるビットエラー率
を低減することができる、(3)インピーダンス整合に
よる負荷条件最適化を行うことによって省電力化が可能
となる、等の効果が期待できる。
In general, the use of a lumped constant circulator in a portable telephone terminal has a great advantage.
That is, by inserting this kind of circulator between the transmitter and the antenna of the portable telephone terminal to match the impedance, (1) the amplifier can be operated independently of the fluctuation of the antenna impedance, (2) the QP
The following effects can be expected: a bit error rate in digital data transfer such as SK can be reduced, and (3) power saving can be achieved by optimizing load conditions by impedance matching.

【0004】デュアルバンド動作をする集中定数サーキ
ュレータとして、共振容量に周波数依存性を与え2つの
周波数で最適容量を実現するようにしたものが、本出願
人等によって提案されている(特開平11−97907
号公報)。
As a lumped-constant circulator that operates in a dual band, a resonance capacitance that is frequency-dependent to realize an optimum capacitance at two frequencies has been proposed by the present applicant (Japanese Patent Laid-Open No. 11-1999). 97907
Publication).

【0005】図1はこの公知の3端子集中定数型サーキ
ュレータの等価回路を示しており、図2はその伝送特性
の例を示している。
FIG. 1 shows an equivalent circuit of this known three-terminal lumped constant circulator, and FIG. 2 shows an example of its transmission characteristics.

【0006】図1において、10は直流磁界、11はジ
ャイロ磁気結合された3つのインダクタ、12は3つの
入出力端子、13は各入出力端子12とグランドとの間
に挿入された共振回路であり、通常の共振容量Cに容
量C及びインダクタLによる直列共振回路が付加さ
れた構成となっている。この共振回路13は周波数依存
性を有する容量回路として動作し、その結果、図2に示
すような特性を有するデュアルバンド集中定数型サーキ
ュレータが実現されるのである。
In FIG. 1, 10 is a DC magnetic field, 11 is three inductors gyromagnetically coupled, 12 is three input / output terminals, and 13 is a resonance circuit inserted between each input / output terminal 12 and ground. There, the series resonant circuit is in the attached configuration due to the capacitance C 1 and the inductor L 1 to the normal resonant capacitance C 2. The resonance circuit 13 operates as a frequency-dependent capacitance circuit, and as a result, a dual-band lumped-constant circulator having characteristics as shown in FIG. 2 is realized.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の集中定数型サーキュレータは、入出力端子に
接続されたメインの共振回路にもう1つの共振回路を付
加することによって周波数に依存して容量値の異なる容
量を実現しているため、共振回路のQ値が低下すると、
これがサーキュレータの挿入損失の増大に直ちにつなが
ってしまう。即ち、低い方の周波数では容量Cで全体
の容量が構成されるが、高い方の周波数では、容量C
及びCとインダクタLとによって容量が構成される
ため、Q値の低いインダクタLの影響が大きく出て、
得られる容量のQ値が低下し挿入損失が増大してしまう
のである。
However, such a conventional lumped-constant type circulator has a frequency dependent capacity by adding another resonance circuit to the main resonance circuit connected to the input / output terminals. Since the capacitance with different values is realized, when the Q value of the resonance circuit decreases,
This immediately leads to an increase in the insertion loss of the circulator. That is, the capacity of the total capacitance C 2 is at the lower frequency of the composed, in the higher frequency, capacitance C 1
And the capacitance is constituted by the C 2 and the inductor L 1, out significantly less influence of the inductor L 1 Q value,
The Q value of the obtained capacitance is reduced, and the insertion loss is increased.

【0008】また、前述した従来の集中定数型サーキュ
レータによると、同一端子の伝送特性が2周波特性を示
すので、この1つの入出力端子に2つの電力増幅器が接
続されることとなる。従って、このサーキュレータをデ
ュアルバンド携帯電話端末機で使用する場合には、周波
数切換えのためのダイプレクサが必要となる。
Further, according to the above-mentioned conventional lumped-constant-type circulator, since the transmission characteristics of the same terminal show two-frequency characteristics, two power amplifiers are connected to this one input / output terminal. Therefore, when this circulator is used in a dual-band portable telephone terminal, a diplexer for frequency switching is required.

【0009】図3はそのようなダイプレクサを用いた従
来の集中定数型サーキュレータの適用例を示している。
FIG. 3 shows an application example of a conventional lumped-constant type circulator using such a diplexer.

【0010】同図において、30は従来の2周波特性集
中定数型サーキュレータ、31はその1つの入出力端子
30aに接続されたダイプレクサ、31a及び31bは
ダイプレクサ31を構成する低域通過フィルタ及び高域
通過フィルタ、32及び33はダイプレクサ31を介し
て入出力端子30aに接続された周波数F及びF
の電力増幅器、34は整合抵抗、30bはアンテナに接
続されているサーキュレータ30の他の入出力端子、3
0cは整合抵抗に接続されているサーキュレータ30の
残りの入出力端子をそれぞれ示している。
In FIG. 1, reference numeral 30 denotes a conventional lumped constant circulator having two frequency characteristics, 31 denotes a diplexer connected to one input / output terminal 30a, and 31a and 31b denote a low-pass filter and a high-pass filter constituting the diplexer 31. pass filters, 32 and 33 power amplifiers for frequencies F 1 and F 2 which are connected to the output terminal 30a via the diplexer 31, 34 matching resistor, 30b other input of the circulator 30 connected to an antenna Output terminal, 3
0c indicates the remaining input / output terminals of the circulator 30 connected to the matching resistors.

【0011】このようなダイプレクサ31を使用する
と、低域通過フィルタ31a及び高域通過フィルタ31
bによる挿入損失がかなり大きくなり、さらに、回路構
成が複雑化する等の問題が生じる。
When such a diplexer 31 is used, a low-pass filter 31a and a high-pass filter 31a are used.
The insertion loss due to b becomes considerably large, and further, the circuit configuration becomes complicated.

【0012】従って、本発明は従来技術の上述の問題点
を解消するものであり、複数の周波数帯域で動作可能で
ありかつ挿入損失が小さい集中定数型サーキュレータを
提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a lumped-constant circulator which can operate in a plurality of frequency bands and has a small insertion loss.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、サーキ
ュレータ素子(磁気回転素子)と、このサーキュレータ
素子の各入出力端子及びグランド間にそれぞれ接続され
た共振容量と、サーキュレータ素子の接地端子及びグラ
ンド(筐体の接地端子)間に接続されており、2つの必
要周波数においてこの集中定数型サーキュレータ伝送方
向を互いに逆とするための固有値調整回路とを備えた集
中定数型サーキュレータが提供される。
According to the present invention, a circulator element (magnetic rotating element), a resonance capacitor connected between each input / output terminal of the circulator element and ground, a ground terminal of the circulator element and There is provided a lumped-constant-type circulator which is connected between grounds (ground terminals of a housing) and includes an eigenvalue adjusting circuit for reversing the lumped-constant-type circulator transmission directions at two required frequencies.

【0014】同相、正相回転及び逆相回転固有ベクトル
により励振されたサーキュレータ素子の固有値をスミス
図表上に写像したときの角度差が120°間隔(3端子
サーキュレータ)に調整できればサーキュレータを構成
できることに着目し、2つの必要周波数において伝送方
向を逆転させるサーキュレータ条件が満たされるような
固有値調整回路を接続してサーキュレータを構成してい
る。このような動作は、サーキュレータ素子の接地端子
及び筐体の接地端子間に容量が切換え又は変化できる容
量回路を挿入して実現することができる。サーキュレー
タの入出力端子側のメイン回路に共振回路を付加するの
ではなく、接地端子側に固有値調整のための容量回路を
接続しているため、挿入損失の増大は起こり得ないこと
となる。
It should be noted that a circulator can be constructed if the eigenvalues of the circulator elements excited by the in-phase, normal-phase rotation, and anti-phase rotation eigenvectors can be adjusted at 120 ° intervals (three-terminal circulator) when the eigenvalues of the circulator element are mapped on a Smith chart. The circulator is configured by connecting an eigenvalue adjustment circuit that satisfies the circulator condition for reversing the transmission direction at the two required frequencies. Such an operation can be realized by inserting a capacitance circuit whose capacity can be switched or changed between the ground terminal of the circulator element and the ground terminal of the housing. Since a resonance circuit is not added to the main circuit on the input / output terminal side of the circulator but a capacitance circuit for adjusting the eigenvalue is connected to the ground terminal side, an increase in insertion loss cannot occur.

【0015】また、このように、周波数に応じて伝送方
向が逆転するサーキュレータを構成して2周波端末機の
電力増幅器を別々の入出力端子に接続して使用すれば、
ダイプレクサ等の切換え回路が不要となり、挿入損失の
増大化及び回路構成の複雑化を避けることができる。
Further, if a circulator in which the transmission direction is reversed according to the frequency and the power amplifiers of the two-frequency terminal are connected to separate input / output terminals and used as described above,
A switching circuit such as a diplexer is not required, so that an increase in insertion loss and a complicated circuit configuration can be avoided.

【0016】固有値調整回路が、同相励振の固有値を調
整する回路であることが好ましい。
Preferably, the eigenvalue adjustment circuit is a circuit for adjusting the eigenvalue of the in-phase excitation.

【0017】固有値調整回路が、容量値の切換わる容量
回路であることがより好ましい。
More preferably, the eigenvalue adjusting circuit is a capacitance circuit whose capacitance value is switched.

【0018】容量回路が、複数の容量と、容量の切換え
を行うスイッチとを含んでいることが好ましい。この場
合、容量回路が、直列接続された2つの容量と、一方の
容量を短絡可能なダイオードスイッチとを含んでいるか
もしれない。
It is preferable that the capacitance circuit includes a plurality of capacitances and a switch for switching the capacitance. In this case, the capacitance circuit may include two capacitors connected in series and a diode switch capable of short-circuiting one of the capacitors.

【0019】固有値調整回路が、周波数依存性の容量回
路であることも好ましい。
It is also preferable that the eigenvalue adjusting circuit is a frequency-dependent capacitance circuit.

【0020】この周波数依存性の容量回路が、2つの共
振周波数を有する二端子共振回路であることがより好ま
しい。この周波数依存性の容量回路が、直並列共振回路
であるかもしれない。
It is more preferable that the frequency-dependent capacitance circuit is a two-terminal resonance circuit having two resonance frequencies. This frequency-dependent capacitance circuit may be a series-parallel resonance circuit.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図4(A)は本発明の一実施形態
としてデュアルバンド集中定数型サーキュレータの全体
構造を概略的に示す分解斜視図、図4(B)はその固有
値調整回路の構造を概略的に示す分解斜視図である。
FIG. 4A is an exploded perspective view schematically showing an entire structure of a dual-band lumped-constant-type circulator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a structure of an eigenvalue adjusting circuit thereof. FIG.

【0022】これらの図において、40はサーキュレー
タ素子(磁気回転素子)を示している。このサーキュレ
ータ素子40は、互いに絶縁されておりかつ互いに12
0°の角度を保って3回対称形状となるように形成され
た3つの駆動線路と、これら駆動線路を内部に設けて一
体化されている磁性体(フェライト)ブロックと、磁性
体ブロックの外側表面に形成されたシールド電極、接地
電極及び入出力端子とから主として構成された周知の素
子である。
In these figures, reference numeral 40 denotes a circulator element (magnetic rotating element). The circulator elements 40 are insulated from each other and 12
Three drive lines formed so as to be three-fold symmetrical with an angle of 0 °, a magnetic (ferrite) block in which these drive lines are provided and integrated, and an outside of the magnetic block This is a well-known element mainly composed of a shield electrode, a ground electrode, and an input / output terminal formed on the surface.

【0023】サーキュレータ素子40は、内部基板41
の貫通孔内に組み込まれるように構成されている。内部
基板41には、サーキュレータ素子40の各入出力端子
とグランド即ち筐体の接地端子との間に接続される共振
容量Cが設けられている。この内部基板41は、誘電
体材料で形成されており、その表面には共振容量C
電極41a、41b及び41cが形成されており、裏面
にはこれに対向する接地電極が形成されている。
The circulator element 40 includes an internal substrate 41
Is configured to be incorporated in the through hole. Inside the substrate 41, resonant capacitor C 0 is connected between the ground terminal of the input-output terminal and the ground i.e. the housing of the circulator element 40 is provided. The inner substrate 41 is formed of a dielectric material, the electrode 41a of the resonant capacitor C 0 on the surface, and 41b and 41c are formed, the ground electrode is formed opposite to the back surface .

【0024】サーキュレータ素子40及び内部基板41
の下側には、同相励振固有値調整回路42が設けられて
いる。本実施形態においてこの固有値調整回路42は、
同図(B)に示すように、誘電体基板42aを挟んで互
いに対向する電極42b及び42cと、誘電体基板42
dを挟んで互いに対向する電極42c及び接地電極42
eと、ダイオードスイッチ42fとを備えている。誘電
体基板42a並びに電極42b及び42cにより容量C
が形成され、誘電体基板42d並びに電極42c及び
42eにより容量Cが形成されている。容量C及び
は直列接続されており、ダイオードスイッチ42f
は容量Cの電極42c及び接地電極42e間に接続さ
れており、これらを短絡できるように構成されている。
Circulator element 40 and internal substrate 41
On the lower side, an in-phase excitation eigenvalue adjustment circuit 42 is provided. In the present embodiment, the eigenvalue adjustment circuit 42
As shown in FIG. 3B, electrodes 42b and 42c facing each other with a dielectric substrate 42a interposed therebetween, and a dielectric substrate 42
electrode 42c and ground electrode 42 facing each other with d
e and a diode switch 42f. The capacitance C is determined by the dielectric substrate 42a and the electrodes 42b and 42c.
1 is formed, the capacitance C 2 is formed by a dielectric substrate 42d and the electrode 42c and 42e. Capacitance C 1 and C 2 are connected in series, a diode switch 42f
It is connected between the electrodes 42c and the ground electrode 42e capacitor C 2, and is configured to short-circuit them.

【0025】図4において、さらに、43はサーキュレ
ータ素子40の厚み方向に直流磁界を印加するための永
久磁石、44は上部ヨーク、45は下部ヨーク、46は
端子台をそれぞれ示している。
In FIG. 4, reference numeral 43 denotes a permanent magnet for applying a DC magnetic field in the thickness direction of the circulator element 40, 44 denotes an upper yoke, 45 denotes a lower yoke, and 46 denotes a terminal block.

【0026】図5は図4の実施形態の等価回路を示して
いる。
FIG. 5 shows an equivalent circuit of the embodiment of FIG.

【0027】同図において、50は直流磁界、51は駆
動線路によって構成されジャイロ磁気結合された3つの
インダクタL、52は3つの入出力端子をそれぞれ示
している。共振容量Cは各入出力端子52とグランド
との間に挿入されており、固有値調整回路42はサーキ
ュレータ素子の接地端子とグランドとの間に挿入されて
いる。
In the figure, 50 is a DC magnetic field, 51 is a gyromagnetically coupled three inductor L 0 , 52 constituted by a drive line, and three are input / output terminals. The resonance capacitance C0 is inserted between each input / output terminal 52 and the ground, and the eigenvalue adjustment circuit 42 is inserted between the ground terminal of the circulator element and the ground.

【0028】ここで、集中定数型サーキュレータの基本
動作を固有値理論によって説明する。
Here, the basic operation of the lumped-constant-type circulator will be described by eigenvalue theory.

【0029】一般に、三開孔回路の各入出力端子に加え
る入力信号aと各端子から出てくる出力信号bとは次に
示す散乱行列Sによって関係付けられる。
Generally, an input signal a applied to each input / output terminal of the three-hole circuit and an output signal b coming out of each terminal are related by a scattering matrix S shown below.

【0030】[0030]

【数1】 (Equation 1)

【0031】いま、全ての端子インピーダンスが等しい
対称三開孔回路の各端子に特別な組み合わせの入力信号
、a及びa、を加えると、各入出力端子からは
次式に示すような振幅の等しい出力信号が現れる。
Now, when a special combination of input signals a 1 , a 2 and a 3 are added to each terminal of the symmetrical three-hole circuit having the same terminal impedance, the input / output terminals give the following equations. An output signal having an equal amplitude appears.

【0032】[0032]

【数2】 (Equation 2)

【0033】この条件を満たす入力信号は固有ベクトル
と呼ばれ、三開孔回路では3つの固有ベクトル
An input signal that satisfies this condition is called an eigenvector.

【外1】 があってこれらは次のように表現できる。[Outside 1] And these can be expressed as follows:

【0034】[0034]

【数3】 (Equation 3)

【0035】この固有ベクトルのうち、Of the eigenvectors,

【外2】 は全ての端子に印加される信号の位相が等しいので同相
励振と呼ばれ、
[Outside 2] Is called in-phase excitation because the phases of the signals applied to all terminals are equal,

【外3】 は各端子に印加される信号の位相が正回転及び逆回転の
三相交流に対応するので、それぞれ正相励振及び逆相励
振と呼ばれる。固有ベクトルで励振した場合の反射係数
(進行波と反射波との振幅比)を固有値と呼び、これも固
有ベクトルに対応して3つの独立した固有値s、s
及びsがある。いま、端子1だけに信号を加える場合
を固有ベクトルで表現すると次のようになる。
[Outside 3] Are called positive-phase excitation and negative-phase excitation, respectively, because the phase of the signal applied to each terminal corresponds to three-phase alternating current of forward rotation and reverse rotation. Reflection coefficient when excited by eigenvector
(Amplitude ratio between the traveling wave and the reflected wave) is called an eigenvalue, which also corresponds to the eigenvector and has three independent eigenvalues s 1 and s 2.
And there is s 3. Now, the case where a signal is applied only to the terminal 1 is represented by an eigenvector as follows.

【0036】[0036]

【数4】 (Equation 4)

【0037】この時、各端子から現れる出力信号は、
(2)及び(3)式を使って重ね合わせの原理から次の
ように表現できる。
At this time, the output signal appearing from each terminal is:
Expressions (2) and (3) can be expressed as follows from the principle of superposition.

【0038】[0038]

【数5】 (Equation 5)

【0039】もし、各固有値が次のように調整できると
すると、
If each eigenvalue can be adjusted as follows:

【0040】[0040]

【数6】 各端子から得られる出力信号は、固有値を用いて次のよ
うに表される。各固有値を複素平面上のベクトルと考え
ると、これらは互いに120°の間隔に開いたベクトル
である。
(Equation 6) The output signal obtained from each terminal is expressed as follows using the eigenvalue. If each eigenvalue is considered as a vector on the complex plane, these are vectors that are separated from each other by 120 °.

【0041】[0041]

【数7】 (Equation 7)

【0042】端子2の出力信号は、端子1への入力がサ
ーキュレータ作用によって端子2に現れた結果である。
つまり、端子1への入力は全て端子2に現れて端子3に
は現れない。また、端子1の出力信号がOなのはサーキ
ュレータが整合状態であることを示している。この入出
力関係は添字を交換しても成立するから、端子2への入
力は端子3に現れ、端子1には現れず、端子3への入力
は端子1に現れ、端子2には現れない。このように各端
子間の入出力関係が循環的に与えられることから、この
素子をサーキュレータと呼ぶ。
The output signal at terminal 2 is the result of the input to terminal 1 appearing at terminal 2 due to the action of the circulator.
That is, all inputs to terminal 1 appear at terminal 2 and do not appear at terminal 3. The output signal of the terminal 1 being O indicates that the circulator is in the matching state. Since this input / output relationship is established even if the subscripts are exchanged, the input to the terminal 2 appears at the terminal 3 and does not appear at the terminal 1, and the input to the terminal 3 appears at the terminal 1 and does not appear at the terminal 2. . Since the input / output relationship between the terminals is thus given cyclically, this element is called a circulator.

【0043】(6)式で示されるような固有値関係は、
磁化されたフェライトのようにテンソル透磁率を示す物
質を含む回路の中で実現できる。いま、(6)式におけ
る添字2と添字3とを交換して固有値の関係を入れ替え
ると、端子1への入力は端子3に現れるようになって、
先に示した循環の向きが反転することは自明であろう。
The eigenvalue relationship as shown in equation (6) is
It can be realized in a circuit containing a substance exhibiting tensor permeability such as magnetized ferrite. Now, when the subscripts 2 and 3 in the equation (6) are exchanged and the relationship of the eigenvalues is exchanged, the input to the terminal 1 appears at the terminal 3,
It will be obvious that the direction of the circulation shown above is reversed.

【0044】前述したように、一般的な集中定数型サー
キュレータはテンソル透磁率を示すフェライトを含んだ
非可逆的結合インダクタンスと固有値を調整する容量と
から構成される。
As described above, a general lumped-constant circulator is composed of an irreversible coupling inductance including a ferrite exhibiting tensor permeability and a capacitor for adjusting an eigenvalue.

【0045】図6はこのような一般的なサーキュレータ
素子の具体的構造を示しており、図7はその等価回路を
示している。
FIG. 6 shows a specific structure of such a general circulator element, and FIG. 7 shows an equivalent circuit thereof.

【0046】これらの図において、60は磁性体板、6
1は磁性体板60と一体化された3つの駆動線路、62
は3つの共振容量C、63はシールド電極、64はグラ
ンド電極板、70は直流磁界、71は駆動線路61によ
って構成されジャイロ磁気結合された3つのインダクタ
L、72は3つの端子をそれぞれ示している。共振容量
62は各入出力端子72とグランド電極板64との間に
挿入されている。
In these figures, 60 is a magnetic plate, 6
Reference numeral 1 denotes three drive lines integrated with the magnetic plate 60;
Represents three resonance capacitors C, 63 represents a shield electrode, 64 represents a ground electrode plate, 70 represents a DC magnetic field, 71 represents three inductors L constituted by the drive line 61 and magnetically coupled, and 72 represents three terminals. I have. The resonance capacitors 62 are inserted between each input / output terminal 72 and the ground electrode plate 64.

【0047】サーキュレータの各端子を固有ベクトルで
励振したときのアドミッタンスをそれぞれy、y
びyとすれば、固有値とアドミッタンスとの関係は次
の式で与えられる。
Assuming that admittances when each terminal of the circulator is excited by the eigenvector are y 1 , y 2 and y 3 , the relationship between the eigen value and the admittance is given by the following equation.

【0048】[0048]

【数8】 ただし、i=1,2,3であり、yは回路の特性アド
ミッタンスを示している。
(Equation 8) Here, i = 1, 2, 3, and y c indicates the characteristic admittance of the circuit.

【0049】(8)式は双一次変換と呼ばれ、全複素ア
ドミッタンス空間を円の内側に写像する変換式である。
アドミッタンスを(8)式によって写像した図はアドミ
ッタンスのスミス図表と呼ばれている。固有値が(6)
式の関係を満たすアドミッタンスをスミス図表上に示す
と、y、y及びyも互いに120°の間隔に開く
ことが証明され、アドミッタンスが無損失であれば、y
、y及びyが互いに120°の間隔になるように
調整された素子は必ずサーキュレータ特性を示すので、
これをサーキュレータ条件と呼ぶ。
Equation (8) is called a bilinear transformation, and is a transformation equation for mapping the entire complex admittance space inside a circle.
A diagram obtained by mapping admittance by the expression (8) is called an admittance Smith chart. Eigenvalue is (6)
When the admittance satisfying the relation of the formula is shown on the Smith chart, it is proved that y 1 , y 2 and y 3 also open at an interval of 120 ° from each other. If the admittance is lossless, y
1, it indicates the adjusted element always circulator characteristics as y 2 and y 3 is 120 ° intervals from one another,
This is called a circulator condition.

【0050】いま、サーキュレータを各固有ベクトルで
励振したときを考えると、各端子に流れ込む電流の合計
は(9)式のようになる。
Now, considering the case where the circulator is excited with each eigenvector, the total current flowing into each terminal is as shown in equation (9).

【0051】[0051]

【数9】 (Equation 9)

【0052】この式によれば、同相励振においては全て
の端子から電流が流れ込むので、電流は接地電流として
信号源に戻る。一方、正相励振及び逆相励振においては
流れ込んだ電流に等しい電流が各端子から流出するの
で、接地電流は流れない。そのため、サーキュレータ素
子の接地端子とグランドとの間にアドミッタンス素子を
挿入すると正相励振及び逆相励振の固有値には影響を与
えず同相励振の固有値だけを変化できることが分かる。
According to this equation, in the in-phase excitation, current flows from all terminals, so that the current returns to the signal source as ground current. On the other hand, in the positive-phase excitation and the negative-phase excitation, a current equal to the current that flows in flows out of each terminal, so that no ground current flows. Therefore, it can be seen that when an admittance element is inserted between the ground terminal of the circulator element and the ground, only the eigenvalue of the in-phase excitation can be changed without affecting the eigenvalues of the positive-phase excitation and the negative-phase excitation.

【0053】上述したように、(7)式及び(8)式に
よれば、集中定数型サーキュレータの特性は、印加磁界
及び周波数に関するインダクタンス固有値の実数と虚数
(損失)とが分かれば、実際に素子を組み立てなくとも予
測することができる。実用的なサーキュレータを構成す
る場合には、インダクタンス固有値の損失が大きい範囲
ではサーキュレータを構成できないので固有値を複素数
で求める必要はなく、インダクタンス固有値の角度成分
が互いに120°の間隔に開く条件を求めることにより
サーキュレータを設計することができるのである。
As described above, according to the equations (7) and (8), the characteristics of the lumped-constant-type circulator include the real number and the imaginary number of the inductance eigenvalues with respect to the applied magnetic field and frequency.
If (loss) is known, it can be predicted without actually assembling the element. When constructing a practical circulator, the circulator cannot be constructed in a range where the loss of the inductance eigenvalue is large, so it is not necessary to find the eigenvalue with a complex number. Can design a circulator.

【0054】実際のサーキュレータ素子について、印加
磁界一定のもとでインダクタンス固有値を測定し、サー
キュレータ条件を満たすような容量を接続してアドミッ
タンスを計算してみる。有効直径2.5mmの閉磁路形
インダクタンス素子に1250 Oeの直流磁界を印加
し、7pFの共振容量を接続して計算したy、y
びyの角度成分を周波数の関数として図8に示す。
With respect to an actual circulator element, an inductance eigenvalue is measured under a constant applied magnetic field, and an admittance is calculated by connecting a capacitor satisfying the circulator condition. FIG. 8 shows the angular components of y 1 , y 2 and y 3 calculated by applying a DC magnetic field of 1250 Oe to a closed magnetic circuit type inductance element having an effective diameter of 2.5 mm and connecting a resonance capacitance of 7 pF as a function of frequency. Show.

【0055】もし、y及びyの角度差が±120°
であり、y及びyに対してyの固有値も120°
の角度を持つように調整できれば、その周波数において
サーキュレータ条件を満たすこととなる。y及びy
の角度成分の差分の計算結果を図9に示す。
If the angle difference between y 2 and y 3 is ± 120 °
And the eigenvalue of y 1 is also 120 ° with respect to y 2 and y 3 .
If the angle can be adjusted so as to satisfy the above condition, the circulator condition is satisfied at that frequency. y 2 and y 3
FIG. 9 shows the calculation result of the difference between the angle components of FIG.

【0056】同図より、840MHzにおいてy及び
の角度差が−120°であるのに対し、1680M
Hzでは120°であることが分かる。従って、y
角度を図10に示すようにy’に調整できれば、これ
らの周波数において動作するサーキュレータを構成でき
る可能性があることとなる。さらに、これらの周波数に
おけるy、y及びyの循環方向が入れ替わってい
るので、このサーキュレータは周波数によって伝送方向
が逆転するサーキュレータとなっている。
[0056] From the figure, while the angle difference of y 2 and y 3 are -120 ° in 840 MHz, 1680M
It turns out that it is 120 degrees in Hz. Therefore, if adjusting the angle of y 1 to y '1 as shown in FIG. 10, and thus there is a possibility of constituting a circulator operating at these frequencies. Furthermore, since the circulating directions of y 1 , y 2 and y 3 at these frequencies are interchanged, this circulator is a circulator whose transmission direction is reversed depending on the frequency.

【0057】前述のように、yのアドミッタンス固有
値はサーキュレータ素子の接地端子とグランドと間にア
ドミッタンス素子を挿入することによりy及びy
は影響を与えずに独立して設定することができる。サー
キュレータ素子のアドミッタンス固有値測定においてy
は図10に示すように変化している。従って、上述の
ようなサーキュレータを構成するには素子の接地端子及
びグランド間に適当なアドミッタンス素子を挿入して同
相励振のアドミッタンスを移動させ、2つの周波数にお
けるサーキュレータ条件を同時に満たせばよいこととな
る。
[0057] As described above, it admittance eigenvalues of y 1 is to be set independently without affecting the y 2 and y 3 by inserting the admittance element between a ground terminal of the circulator element ground and it can. In the admittance eigenvalue measurement of the circulator element, y
1 changes as shown in FIG. Therefore, in order to configure the circulator as described above, it is necessary to insert an appropriate admittance element between the ground terminal of the element and the ground to move the admittance of common-mode excitation, and simultaneously satisfy the circulator conditions at two frequencies. .

【0058】計算結果より求めたyの角度値は、84
0MHz及び1680MHzにおいて、それぞれ17
1.3°及び143.4°であった。この素子を840
MHz及び1680MHzにおけるサーキュレータとし
て動作させるためには、yの角度値をそれぞれ−14
3.8°及び−158.8°にしなければならないの
で、サーキュレータ素子の接地端子及びグランド間に8
40MHz及び1680MHzにおいてそれぞれ44.
9°及び57.8°の角度値を有するアドミッタンスを
挿入すればよいこととなる。この値は、それぞれ20m
S及び12.6mSとなる。これらの計算結果をまとめ
て表1に示す。
[0058] angle values of y 1 obtained from the calculation results, 84
At 0 MHz and 1680 MHz, 17
1.3 ° and 143.4 °. This element is 840
To operate as a circulator in MHz and 1680MHz, the angle value y 1, respectively -14
Since the angle must be 3.8 ° and −158.8 °, the distance between the ground terminal of the circulator element and the ground is 8 °.
At 40 MHz and 1680 MHz, respectively.
Admittances having angle values of 9 ° and 57.8 ° may be inserted. This value is 20m each
S and 12.6 mS. Table 1 summarizes the results of these calculations.

【0059】[0059]

【表1】 [Table 1]

【0060】この操作を明示するため、2つの周波数に
おける各アドミッタンスの関係をスミス図表上にプロッ
トすると、それぞれ図11(A)及び(B)のようにな
る。線路の特性インピーダンスが50Ωの場合、これら
のアドミッタンスは周波数840MHz及び1680M
Hzにおいて、それぞれ3.8pF及び1.2pFの容
量値に対応する。
In order to clarify this operation, the relationship between the respective admittances at the two frequencies is plotted on a Smith chart as shown in FIGS. 11A and 11B, respectively. If the characteristic impedance of the line is 50Ω, these admittances are 840 MHz and 1680 MHz.
In Hz, they correspond to capacitance values of 3.8 pF and 1.2 pF, respectively.

【0061】挿入素子の値は周波数によって異なってい
るので、単一素子では上述のアドミッタンスを実現でき
ない。従って、2周波数の電力増幅器を個別に備えてス
イッチ切り替えにより周波数を変更する場合には、その
スイッチに連動させて接地容量を切り替えればよい。
Since the value of the insertion element differs depending on the frequency, the admittance described above cannot be realized with a single element. Therefore, when the frequency is changed by switching the switch by separately providing the power amplifiers of the two frequencies, the ground capacitance may be switched in conjunction with the switch.

【0062】本実施形態における固有値調整回路42で
は、従って、図5に示すように、3.8pFの容量値を
有する容量Cと、1.8pFの容量値を有する容量C
とが直列接続されており、ダイオードスイッチ42f
が容量Cを短絡できるように構成されている。その結
果、スイッチ42fがオンで3.8pFの容量値が、オ
フで1.2pFの容量値が得られることとなる。
[0062] In the eigenvalues adjusting circuit 42 in the present embodiment, therefore, as shown in FIG. 5, a capacitor C 1 having a capacitance value of 3.8PF, capacitor C having a capacitance value of 1.8pF
2 are connected in series, and the diode switch 42f
There has been configured to short-circuit the capacitor C 2. As a result, a capacitance value of 3.8 pF is obtained when the switch 42f is on, and a capacitance value of 1.2 pF is obtained when the switch 42f is off.

【0063】図12(A)は本発明の他の実施形態とし
てデュアルバンド集中定数型サーキュレータの全体構造
を概略的に示す分解斜視図、図12(B)はその固有値
調整回路の構造を概略的に示す分解斜視図である。この
実施形態は、固有値調整回路として、共振回路によりス
イッチを使用しないで周波数依存性のある容量回路を構
成したものである。
FIG. 12A is an exploded perspective view schematically showing the entire structure of a dual-band lumped-constant-type circulator as another embodiment of the present invention, and FIG. 12B is a schematic view of the structure of an eigenvalue adjusting circuit thereof. It is an exploded perspective view shown in FIG. In this embodiment, as a characteristic value adjusting circuit, a capacitance circuit having frequency dependency is configured without using a switch by a resonance circuit.

【0064】これらの図において、120はサーキュレ
ータ素子(磁気回転素子)を示している。このサーキュ
レータ素子120は、互いに絶縁されておりかつ互いに
120°の角度を保って3回対称形状となるように形成
された3つの駆動線路と、これら駆動線路を内部に設け
て一体化されている磁性体(フェライト)ブロックと、
磁性体ブロックの外側表面に形成されたシールド電極、
接地電極及び入出力端子とから主として構成された周知
の素子である。
In these figures, reference numeral 120 denotes a circulator element (magnetic rotating element). The circulator element 120 is insulated from each other and formed three drive lines formed so as to be three-fold symmetrical while maintaining an angle of 120 ° with each other, and these drive lines are provided inside and integrated. A magnetic (ferrite) block;
A shield electrode formed on the outer surface of the magnetic block,
This is a well-known element mainly composed of a ground electrode and an input / output terminal.

【0065】サーキュレータ素子120は、内部基板1
21の貫通孔内に組み込まれるように構成されている。
内部基板121には、サーキュレータ素子120の各入
出力端子とグランド即ち筐体の接地端子との間に接続さ
れる共振容量Cが設けられている。この内部基板12
1は、誘電体材料で形成されており、その表面には共振
容量Cの電極121a、121b及び121cが形成
されており、裏面にはこれに対向する接地電極が形成さ
れている。
The circulator element 120 is connected to the internal substrate 1
It is configured to be incorporated into the through hole 21.
Inside the substrate 121, the resonant capacitor C 0 is connected between the ground terminal of the input-output terminal and the ground i.e. the housing of the circulator element 120 is provided. This internal substrate 12
1 is formed of a dielectric material, the electrode 121a of the resonant capacitor C 0 on the surface, and 121b and 121c are formed, the ground electrode opposite thereto is formed on the back surface.

【0066】サーキュレータ素子120及び内部基板1
21の下側には、同相励振固有値調整回路122が設け
られている。本実施形態においてこの固有値調整回路1
22は、同図(B)に示すように、誘電体基板122a
を挟んで中央部で互いに対向する電極122b及び12
2cと、誘電体基板122a及び122dを挟んで互い
に対向する電極122e及び接地電極122fと、誘電
体基板122d上に形成されたコイル導体122gとを
備えている。誘電体基板122a並びに電極122b及
び122cにより容量Cが形成され、誘電体基板12
2a及び122d並びに電極122e及び接地電極12
2fにより容量Cが形成され、さらにコイル導体12
2gによってインダクタLが形成されている。容量C
及びインダクタLは直列接続されており、これに容
量Cが並列接続されており、これによって直並列共振
回路が構成されている。
Circulator element 120 and internal substrate 1
An in-phase excitation eigenvalue adjustment circuit 122 is provided below 21. In this embodiment, the eigenvalue adjustment circuit 1
Reference numeral 22 denotes a dielectric substrate 122a as shown in FIG.
122b and 12 facing each other at the center with
2c, an electrode 122e and a ground electrode 122f facing each other across the dielectric substrates 122a and 122d, and a coil conductor 122g formed on the dielectric substrate 122d. Capacitance C 1 is formed by a dielectric substrate 122a and electrodes 122b and 122c, the dielectric substrate 12
2a and 122d and electrode 122e and ground electrode 12
Capacitance C 2 is formed by 2f, further coil conductor 12
Inductor L 1 is formed by 2g. Capacity C
1 and the inductor L 1 is connected in series, to which has capacitance C 2 is connected in parallel, whereby a series-parallel resonant circuit is constituted.

【0067】図13は図12の実施形態の等価回路を示
している。
FIG. 13 shows an equivalent circuit of the embodiment of FIG.

【0068】同図において、130は直流磁界、131
は駆動線路によって構成されジャイロ磁気結合された3
つのインダクタL、132は3つの入出力端子をそれ
ぞれ示している。共振容量Cは各入出力端子132と
グランドとの間に挿入されており、固有値調整回路12
2はサーキュレータ素子の接地端子とグランドとの間に
挿入されている。
In the figure, 130 is a DC magnetic field, 131
Is a gyromagnetically coupled 3 composed of drive lines
Two inductors L 0 and 132 indicate three input / output terminals, respectively. The resonance capacitance C 0 is inserted between each input / output terminal 132 and the ground, and
2 is inserted between the ground terminal of the circulator element and the ground.

【0069】このような直並列共振回路を構成して、直
列共振周波数をF、並列共振周波数をFとした場
合、図14に示すように、F以下の周波数では容量
性、FとFとの間では誘導性、F以上の周波数で
は容量性となる。下側サーキュレータ中心周波数
(F)と上側サーキュレータ中心周波数(F)との
間においてFとFとを適当に選ぶことによって、2
つの動作周波数においてサーキュレータ条件を満たすよ
うな容量回路を構成することができる。
[0069] In forming such a series-parallel resonant circuit, if the series resonance frequency and F S, the parallel resonant frequency F P, as shown in FIG. 14, capacitive at frequencies below F S, F S inductive between F P, the capacitive in F P more frequencies. By choosing the F S and F P appropriately between the lower circulator center frequency (F L) and the upper circulator center frequency (F H), 2
A capacitance circuit that satisfies the circulator condition at one operating frequency can be configured.

【0070】回路素子数は3であり必要な等価回路定数
は2であるから、FとFとのうち1つは自由に選定
できる。しかし、これらの周波数が互いに接近している
と、等価回路定数の周波数依存性が大きくなり動作周波
数範囲を狭めてしまう。このような問題点を除くために
は、F、F、F及びFの関係がおおよそ等比的
となることが望ましい。F:840MHz、F:1
680MHzのとき、それぞれF:1008MHz、
:1207MHzを選定し、その結果を用いて、F
及びFにおいて20mS及び12.6mSというア
ドミッタンスを示す定数を求めると、 L=36.5nH、C=O.68pF、C=O.4
8pF のようになる。
[0070] Since the number of circuit elements is a is an equivalent circuit constants need 3 is 2, one of the F S and F P can freely selected. However, if these frequencies are close to each other, the frequency dependence of the equivalent circuit constant increases and the operating frequency range is narrowed. Such to eliminate problems, F L, F S, it is desirable that the relationship F P and F H is the approximate geometric series. F L: 840MHz, F H: 1
At 680 MHz, F S : 1008 MHz,
F P : 1207 MHz is selected, and the result is used to calculate F P
When constants indicating admittances of 20 mS and 12.6 mS are obtained at L and F H , L 1 = 36.5 nH and C 1 = O. 68pF, C 2 = O. 4
8 pF.

【0071】本実施形態によれば、固有値調整回路内に
スイッチを設ける必要がないため、回路構成、さらにそ
の操作がより簡単となる。本実施形態におけるその他の
構成及び作用効果は図4の実施形態の場合と同様であ
る。
According to the present embodiment, since there is no need to provide a switch in the eigenvalue adjustment circuit, the circuit configuration and its operation are simplified. The other configurations, functions and effects of the present embodiment are the same as those of the embodiment of FIG.

【0072】図15は、図12の実施形態のデュアルバ
ンド集中定数型サーキュレータについて実際に伝送特性
を測定した結果を示している。
FIG. 15 shows the results of actually measuring the transmission characteristics of the dual-band lumped-element circulator of the embodiment shown in FIG.

【0073】同図から明らかなように、このサーキュレ
ータは、下側サーキュレータ中心周波数(Fチャネ
ル)と上側サーキュレータ中心周波数(Fチャネル)
とにおいて信号の伝送方向が異なっており、伝送方向が
周波数に依存するサーキュレータを実現している。これ
まで詳述したように、(1)要求動作周波数を選定す
る、(2)選定した周波数において、回転励振における
アドミッタンス固有値の角度差がそれぞれ120°及び
−120°となる共振容量を決定する、(3)動作周波
数においてサーキュレータ条件を満たすような容量回路
を決定してサーキュレータ素子の接地端子とグランドと
の間に挿入する、ことにより、要求周波数において伝送
方向が異なる2周波動作のサーキュレータを構成するこ
とができる。
[0073] As apparent from the figure, the circulator, the lower circulator center frequency (F 1 channel) and the upper circulator center frequency (F 2 channels)
The transmission direction of the signal is different between the circulator and the circulator whose transmission direction depends on the frequency. As described in detail above, (1) the required operating frequency is selected, and (2) the resonance capacity at which the angular difference of the admittance eigenvalue in the rotational excitation is 120 ° and −120 ° at the selected frequency is determined. (3) A circulator that operates in two frequencies with different transmission directions at the required frequency is determined by determining a capacitance circuit that satisfies the circulator condition at the operating frequency and inserting it between the ground terminal of the circulator element and the ground. be able to.

【0074】図16は、本発明の集中定数型サーキュレ
ータを2周波電力増幅器に適用した例を示している。
FIG. 16 shows an example in which the lumped constant circulator of the present invention is applied to a two-frequency power amplifier.

【0075】同図において、160は各実施形態で述べ
た集中定数型サーキュレータ、161はその1つの入出
力端子160aに接続されたスイッチ、162はサーキ
ュレータの他の1つの入出力端子160bに接続された
スイッチ、163及び164はスイッチ161及び16
2をそれぞれ介して入出力端子160a及び160bに
接続可能な整合抵抗、165及び166はスイッチ16
1及び162をそれぞれ介して入出力端子160a及び
160bに接続可能な周波数F及びF用の電力増幅
器、160cはアンテナに接続されているサーキュレー
タ160の残りの入出力端子をそれぞれ示している。
In the figure, reference numeral 160 denotes a lumped constant type circulator described in each embodiment, 161 denotes a switch connected to one input / output terminal 160a, and 162 denotes a switch connected to another input / output terminal 160b of the circulator. Switches 163 and 164 are switches 161 and 16
2, 165 and 166 are switches which can be connected to the input / output terminals 160a and 160b via the switch 16 respectively.
1 and 162 can be connected to the input and output terminals 160a and 160b via respective frequencies F 1 and F 2 for the power amplifier, 160c indicates the remaining output terminals of the circulator 160 is connected to the antenna, respectively.

【0076】このように、サーキュレータ160の2つ
の入出力端子160a及び160bに2つの異なった周
波数で動作する電力増幅器165及び166を接続し、
サーキュレータ160の残りの入出力端子160cをア
ンテナに接続する。この回路において、一方の増幅器1
65が動作しているときには、他方の増幅器166がつ
ながっている端子160bをスイッチ162によって整
合抵抗164に接続するように構成する。図4の実施形
態の場合には、サーキュレータ160内の固有値調整回
路42のスイッチも連動して動作させる。これにより、
周波数分割フィルタを使用しないで2周波の電力増幅器
を安定化できる。従って、ダイプレクサによる挿入損失
が除かれるばかりでなく、回路構成が大幅に単純化され
る。なお、整合抵抗側のスイッチは伝送経路に挿入され
ていないので、伝送電力損失には関与しない。
As described above, the power amplifiers 165 and 166 operating at two different frequencies are connected to the two input / output terminals 160a and 160b of the circulator 160,
The remaining input / output terminal 160c of circulator 160 is connected to the antenna. In this circuit, one of the amplifiers 1
When the switch 65 is operating, the terminal 160 b to which the other amplifier 166 is connected is connected to the matching resistor 164 by the switch 162. In the case of the embodiment of FIG. 4, the switches of the eigenvalue adjustment circuit 42 in the circulator 160 are also operated in conjunction. This allows
A two-frequency power amplifier can be stabilized without using a frequency division filter. Therefore, not only the insertion loss due to the diplexer is eliminated, but also the circuit configuration is greatly simplified. Since the switch on the matching resistor side is not inserted in the transmission path, it does not contribute to transmission power loss.

【0077】図17は、本発明の集中定数型サーキュレ
ータを2周波電力増幅器に適用した他の例を示してい
る。
FIG. 17 shows another example in which the lumped constant circulator of the present invention is applied to a two-frequency power amplifier.

【0078】同図において、170は各実施形態で述べ
た集中定数型サーキュレータ、175はその1つの入出
力端子170aに直接接続された周波数F用の電力増
幅器、176はサーキュレータの他の1つの入出力端子
170bに直接接続された周波数F用の電力増幅器、
170cはアンテナに接続されているサーキュレータ1
70の残りの入出力端子をそれぞれ示している。
[0078] In the figure, 170 lumped circulators described in each embodiment, 175 that one directly connected frequencies F 1 for the power amplifier to the input-output terminal 170a, 176 is of one of the other circulator directly connected frequency F 2 for the power amplifier to the input-output terminal 170b,
170c is a circulator 1 connected to the antenna
The remaining 70 input / output terminals are shown.

【0079】このように、サーキュレータ170の2つ
の入出力端子170a及び170bに2つの異なった周
波数で動作する電力増幅器175及び176を直接的に
接続し、サーキュレータ170の残りの入出力端子17
0cをアンテナに接続する。ただし、クールダウンして
いる側の増幅器のインピーダンスが整合インピーダンス
になるよう構成する。これにより、図16の例のような
スイッチも不要となるので、回路構成がさらに単純化さ
れる。
As described above, the power amplifiers 175 and 176 operating at two different frequencies are directly connected to the two input / output terminals 170a and 170b of the circulator 170, and the remaining input / output terminals 17a and 170b of the circulator 170 are connected.
0c is connected to the antenna. However, the configuration is such that the impedance of the amplifier on the cool-down side becomes the matching impedance. Thus, the switch as in the example of FIG. 16 is not required, and the circuit configuration is further simplified.

【0080】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。
The embodiments described above all show the present invention by way of example and not by way of limitation, and the present invention can be embodied in various other modified forms and modified forms. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the appended claims and their equivalents.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、サーキュレータ素子(磁気回転素子)と、このサー
キュレータ素子の各入出力端子及びグランド間にそれぞ
れ接続された共振容量と、サーキュレータ素子の接地端
子及びグランド(筐体の接地端子)間に接続されてお
り、2つの必要周波数においてこの集中定数型サーキュ
レータ伝送方向を互いに逆とするための固有値調整回路
とを備えている。
As described above in detail, according to the present invention, a circulator element (magnetic rotating element), a resonance capacitor connected between each input / output terminal of the circulator element and ground, and a circulator element It is connected between a ground terminal and a ground (ground terminal of the housing), and has a characteristic value adjusting circuit for reversing the transmission directions of the lumped constant type circulator at two required frequencies.

【0082】2つの必要周波数において伝送方向を逆転
させるサーキュレータ条件が満たされるような固有値調
整回路を接続してサーキュレータを構成している。この
ような動作は、サーキュレータ素子の接地端子及び筐体
の接地端子間に容量が切換え又は変化できる容量回路を
挿入して実現することができる。サーキュレータの入出
力端子側のメイン回路に共振回路を付加するのではな
く、接地端子側に固有値調整のための容量回路を接続し
ているため、挿入損失の増大は起こり得ないこととな
る。このように、周波数に応じて伝送方向が逆転するサ
ーキュレータを構成して2周波端末機の電力増幅器を別
々の入出力端子に接続して使用すれば、ダイプレクサ等
の切換え回路が不要となり、挿入損失の増大化及び回路
構成の複雑化を避けることができる。
A circulator is configured by connecting an eigenvalue adjusting circuit that satisfies a circulator condition for reversing the transmission direction at two required frequencies. Such an operation can be realized by inserting a capacitance circuit whose capacity can be switched or changed between the ground terminal of the circulator element and the ground terminal of the housing. Since a resonance circuit is not added to the main circuit on the input / output terminal side of the circulator but a capacitance circuit for adjusting the eigenvalue is connected to the ground terminal side, an increase in insertion loss cannot occur. In this way, if a circulator in which the transmission direction is reversed according to the frequency is configured and the power amplifier of the dual-frequency terminal is connected to separate input / output terminals and used, a switching circuit such as a diplexer becomes unnecessary, and the insertion loss is reduced. And the complexity of the circuit configuration can be avoided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は公知の3端子集中定数型サーキュレータ
の等価回路図である。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a known three-terminal lumped constant type circulator.

【図2】図1の従来の集中定数型サーキュレータの伝送
特性図である。
FIG. 2 is a transmission characteristic diagram of the conventional lumped constant circulator of FIG.

【図3】ダイプレクサを用いた従来の集中定数型サーキ
ュレータの適用例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an application example of a conventional lumped constant circulator using a diplexer.

【図4】本発明の一実施形態としてデュアルバンド集中
定数型サーキュレータの全体構造を概略的に示す分解斜
視図、及びその固有値調整回路の構造を概略的に示す分
解斜視図である。
FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing an entire structure of a dual-band lumped-constant-type circulator as one embodiment of the present invention, and an exploded perspective view schematically showing a structure of an eigenvalue adjusting circuit thereof.

【図5】図4の実施形態の等価回路図である。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the embodiment of FIG.

【図6】一般的なサーキュレータ素子の具体的構造を示
す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a specific structure of a general circulator element.

【図7】図6のサーキュレータ素子の等価回路図であ
る。
7 is an equivalent circuit diagram of the circulator element of FIG.

【図8】サーキュレータ固有値角度成分の周波数特性図
である。
FIG. 8 is a frequency characteristic diagram of a circulator eigenvalue angle component.

【図9】サーキュレータ固有値角度成分の差分の周波数
特性図である。
FIG. 9 is a frequency characteristic diagram of a difference between circulator eigenvalue angle components.

【図10】サーキュレータ固有値角度成分の差分データ
より、図4の実施形態における集中定数型サーキュレー
タを設計する方法を示す図である。
10 is a diagram showing a method of designing a lumped-constant circulator in the embodiment of FIG. 4 from difference data of circulator eigenvalue angle components.

【図11】図4の実施形態における集中定数型サーキュ
レータの中心周波数におけるスミス図表である。
FIG. 11 is a Smith chart at the center frequency of the lumped constant circulator in the embodiment of FIG. 4;

【図12】本発明の他の実施形態としてデュアルバンド
集中定数型サーキュレータの全体構造を概略的に示す分
解斜視図、及びその固有値調整回路の構造を概略的に示
す分解斜視図である。
FIG. 12 is an exploded perspective view schematically showing an entire structure of a dual-band lumped-constant-type circulator as another embodiment of the present invention, and an exploded perspective view schematically showing a structure of an eigenvalue adjusting circuit thereof.

【図13】図12の実施形態の等価回路図である。FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of the embodiment of FIG.

【図14】図12の実施形態の固有値調整回路のアドミ
ッタンス周波数特性図である。
14 is an admittance frequency characteristic diagram of the eigenvalue adjustment circuit of the embodiment in FIG.

【図15】図12の実施形態のデュアルバンド集中定数
型サーキュレータについて実際に伝送特性を測定した結
果を示す伝送特性図である。
FIG. 15 is a transmission characteristic diagram showing a result of actually measuring transmission characteristics of the dual-band lumped-constant-type circulator of the embodiment in FIG. 12;

【図16】本発明の集中定数型サーキュレータを2周波
電力増幅器に適用した一例を示す回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram showing an example in which the lumped constant circulator of the present invention is applied to a two-frequency power amplifier.

【図17】本発明の集中定数型サーキュレータを2周波
電力増幅器に適用した他の例を示す回路図である。
FIG. 17 is a circuit diagram showing another example in which the lumped constant circulator of the present invention is applied to a two-frequency power amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

40、120 サーキュレータ素子 41、121 内部基板 41a、41b、41c、42b、42c、121a、
121b、121c、122b、122c、122e
電極 42、122 同相励振固有値調整回路 42a、42d、122a、122d 誘電体基板 42e、122f 接地電極 42f ダイオードスイッチ 43、123 永久磁石 44、124 上部ヨーク 45、125 下部ヨーク 46、126 端子台 50、130 直流磁界 51、131 インダクタ 52、132 入出力端子 122g コイル導体
40, 120 circulator elements 41, 121 internal substrates 41a, 41b, 41c, 42b, 42c, 121a,
121b, 121c, 122b, 122c, 122e
Electrodes 42, 122 In-phase excitation eigenvalue adjustment circuit 42a, 42d, 122a, 122d Dielectric substrate 42e, 122f Ground electrode 42f Diode switch 43, 123 Permanent magnet 44, 124 Upper yoke 45, 125 Lower yoke 46, 126 Terminal block 50, 130 DC magnetic field 51, 131 Inductor 52, 132 Input / output terminal 122g Coil conductor

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サーキュレータ素子と、該サーキュレー
タ素子の各入出力端子及びグランド間にそれぞれ接続さ
れた共振容量と、該サーキュレータ素子の接地端子及び
前記グランド間に接続されており、2つの必要周波数に
おいて当該集中定数型サーキュレータの伝送方向を互い
に逆とするための固有値調整回路とを備えたことを特徴
とする集中定数型サーキュレータ。
A circulator element, a resonance capacitor connected between each input / output terminal of the circulator element and ground, and a resonance capacitor connected between a ground terminal of the circulator element and the ground. A lumped-constant-type circulator, comprising: an eigenvalue adjusting circuit for reversing the transmission directions of the lumped-constant-type circulator.
【請求項2】 前記固有値調整回路が、同相励振の固有
値を調整する回路であることを特徴とする請求項1に記
載の集中定数型サーキュレータ。
2. The lumped constant circulator according to claim 1, wherein the eigenvalue adjusting circuit is a circuit for adjusting an eigenvalue of the in-phase excitation.
【請求項3】 前記固有値調整回路が、容量値の切換わ
る容量回路であることを特徴とする請求項1又は2に記
載の集中定数型サーキュレータ。
3. The lumped-constant circulator according to claim 1, wherein the eigenvalue adjustment circuit is a capacitance circuit that switches a capacitance value.
【請求項4】 前記容量回路が、複数の容量と、該容量
の切換えを行うスイッチとを含んでいることを特徴とす
る請求項3に記載の集中定数型サーキュレータ。
4. The lumped constant circulator according to claim 3, wherein said capacitance circuit includes a plurality of capacitances and a switch for switching the capacitance.
【請求項5】 前記容量回路が、直列接続された2つの
容量と、一方の該容量を短絡可能なダイオードスイッチ
とを含んでいることを特徴とする請求項4に記載の集中
定数型サーキュレータ。
5. The lumped-constant circulator according to claim 4, wherein the capacitance circuit includes two capacitors connected in series and a diode switch capable of short-circuiting one of the capacitors.
【請求項6】 前記固有値調整回路が、周波数依存性の
容量回路であることを特徴とする請求項1又は2に記載
の集中定数型サーキュレータ。
6. The lumped-constant circulator according to claim 1, wherein the eigenvalue adjusting circuit is a frequency-dependent capacitance circuit.
【請求項7】 前記周波数依存性の容量回路が、2つの
共振周波数を有する二端子共振回路であることを特徴と
する請求項6に記載の集中定数型サーキュレータ。
7. The lumped constant circulator according to claim 6, wherein the frequency-dependent capacitance circuit is a two-terminal resonance circuit having two resonance frequencies.
【請求項8】 前記周波数依存性の容量回路が、直並列
共振回路であることを特徴とする請求項6に記載の集中
定数型サーキュレータ。
8. The lumped-constant circulator according to claim 6, wherein the frequency-dependent capacitance circuit is a series-parallel resonance circuit.
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