JPH01186001A - 共鳴吸収型マイクロストリップラインアイソレータ - Google Patents

共鳴吸収型マイクロストリップラインアイソレータ

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JPH01186001A
JPH01186001A JP63009940A JP994088A JPH01186001A JP H01186001 A JPH01186001 A JP H01186001A JP 63009940 A JP63009940 A JP 63009940A JP 994088 A JP994088 A JP 994088A JP H01186001 A JPH01186001 A JP H01186001A
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JP
Japan
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center conductor
microstrip line
microwave
conductor
magnetic material
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JP63009940A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Takeda
茂 武田
Takashi Tsuboi
隆 坪井
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Proterial Ltd
Original Assignee
Nippon Ferrite Ltd
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Priority to DE68917942T priority patent/DE68917942T2/de
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/32Non-reciprocal transmission devices
    • H01P1/36Isolators
    • H01P1/365Resonance absorption isolators

Landscapes

  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、VHF、UHF及びマイクロ波帯で使用され
る小型で低価格なアイソレータの改良に関する。
「従来技術」 マイクロ波装置の最重要部品としてのアイソレータは、
高電力時のトランジスターの保護、段間整合、不要輻射
の除去等の目的で広いマイクロ波分野で使用されている
。最近、他のマイクロ波素子の飛目的な小型化にともな
い、全体のマイクロ波装置におけるアイソレータの占め
る空間はがなり目だったものとなってきた。例えば、あ
る種の装置ではこれらの占積率が数十%を越えるものも
珍しくない。さらに、マイクロ波装置全体のコスト面か
らみれば、アイソレータの価格はがなりのウェイトを占
めるものとなっている。このため、アイソレータに対す
る小型化、低価格化の要求は日増しに強くなるばかりで
ある。本発明は、このような産業界の要望に応えるため
の構造改良に関するものである。
一般に、従来のアイソレータの方式及び構造は第1図に
示すように、各種報告されている(参考文献;小西著「
フェライトを用いた最近のマイクロ波回路技術」電子通
信学会間44. pp、7O−104)。
例えば、1)円型導波管3aにおけるファラデー効果を
利用したアイソレータ(第1図a)、2)矩型導波管3
内の電界変位を利用した構造(第1図b) 、3)フェ
ライトスラブ1のエツジモードを利用した構造(第1図
c) 、4)通常の接合型サーキュレータの一端にダミ
ーロード2aを接続した構造(第1図d) 、5)矩型
導波管3の円偏波の部分にフェライト1を置いて共鳴吸
収させる構造(第1図e) 、6)マイクロストリップ
ラインに強制的に円偏波を発生させて共鳴吸収させる構
造(第1図f)等がある。最近の四つの構造は、逆方向
にマイクロ波が伝搬する場合に、そのエネルギーを吸収
する吸収体2及びダミーロード2aが別に設けられてい
るのに対して5.6番目の共鳴吸収型の場合はマイクロ
波フェライト1自体が吸収体として作用するのが大きな
特徴である。
ここで、1はマイクロ波用のソフトフェライト、2.2
aはマイクロ波の吸収体及びダミーロード、3は矩型導
波管、3aは円形導波管、4はマイクロストリップライ
ンの中心導体、5はマイクロストリップラインの地導体
、6は誘電体、Hex tは外部磁界である。
アイソレータの小型化を指向する場合、部品点数が少な
い方が有利であるので、別に吸収体を設ける必要が無い
共鳴吸収型の方が適しているように見える。しかし、現
在のところ余り使われていない。この理由は、明かでな
いが、一つは、共鳴吸収するための円偏波の励振の手段
が面倒であるため、必ずしも部品点数が少なくならない
ということが考えられる。もう一つは、共鳴という非線
形現象を積掻的に使用するため、マイクロ波装置には望
ましくない高周波の発生を避けることができないという
ことも考えられる。
「発明が解決しようとする問題点」 本発明の目的は、従来技術の限界に挑戦し、共鳴吸収型
の上記欠点を克服することにより、小型で低価格なアイ
ソレータを提供することである。
「問題点を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明の共鳴吸収型マイク
ロストリップラインアイソレータは、地導体の上に誘電
体を介して中心導体があり、該誘電体とし′″’<m性
材料もしくは一部分が磁性材料である複合材料を用いる
とともに、該中心導体の上方から永久磁石を近接させ、
中心導体の両側の磁性材料の部分を互いに反対方向に磁
化したこと及び前記中心導体がメアンダー型(つづら折
れ型)になっていることを主たる特徴としている。
「実施例J 以下実施例により本発明に付いて更に詳しく説明する。
第2図は、本発明の詳細な説明するための導電体6を用
いたマイクロストリップラインの電磁界分布を示す図で
ある。一般に、マイクロストリフプラインを伝搬するマ
イクロ波はTEMモードであり、中心導体4の近傍では
、電気力線7も磁力′4a8もマイクロ波の進行方向に
対して垂直である。
しかし、中心導体より離れた場所では、磁力線8は連続
して閉じているので第2図(a)のように電界が最大の
点を中心にループを描く。このことは、マイクロストリ
ップラインの中心導体4の周囲にはマイクロ波磁界の円
偏波成分がかなり分布していることを示す。しかし、第
1図(elの矩型導波管3のように明確には円偏波の領
域が局在していない。
即ち、上記のように考えると、中心導体4の上からみた
第2図(b)で紙面の上からマイクロ波が伝搬してきた
場合、左側は時計方向の円偏波成分が、右側は反時計方
向の円偏波成分が存在することになる。
第3図は、第2図のマイクロストリップラインの電磁界
分布を考えて考案した本発明の共鳴型マイクロストリッ
プラインアイソレータの原理を説明する図であり、実施
例の一つでもある。即ち、第2図の誘電体6の代わりに
マイクロ波フェライト1を用い、中心導体4の両側のフ
ェライト部分を永久磁石9により逆方向に着磁する。こ
のようにすれば、印加磁界Hex tが強磁性共鳴の共
鳴点にあれば、紙面から垂直に湧き出るようにマイクロ
波が伝搬する場合、マイクロ波フェライト1はマイクロ
波のエネルギーを吸収する。逆に紙面に垂直に入り込む
ように伝搬する場合は、余り吸収されない。この構造は
、いわゆるアイソレータとして機能を持って動作するこ
とが分かる。
第3図の場合は、マイクロ波の磁力線が円偏波でない部
分までマイクロ波フェライトが存在するので、アイソレ
ータの順方向にマイクロ波を通過させた場合の損失即ち
挿入損失を余り小さくできない。
第4図は、上記の問題点を緩和するための本発明の実施
例である。即ち、円偏波成分が殆ど存在しない中心導体
4の直下の部分の磁性体は取り除かれ代わりに誘電体6
が装架されている。外側の部分も誘電体6に変わってい
るがこの部分は必ずしも誘電体である必要はない。
このように、磁性体と誘電体の複合材料を用いれば、共
鳴吸収形のアイソレータの挿入損失を改善できる。さら
に、複合材料という考え方で言えば、必ずしも第4図の
ように横方向の複合化だけではなく、厚み方向の複合化
を行っても第3図の本発明の原理が変わらないことは明
かであろう。
本発明の一つの問題点は、逆方向損失を必要な量だけ確
保するにはある程度の寸法が必要なことである。これは
、マイクロストリップラインのエネルギー分布が殆ど中
心導体4の直下に集中しているためであり、マイクロ波
フェライト1と伝搬するマイクロ波のtm界エネルギー
との結合を強くとれないからである。結合を強くするた
めにはストリップラインの長さを長くすることであるが
、これは小型化という観点では問題がある。
第5図は、上記問題点を緩和するために、中心導体4a
をメアンダー型(つづら折れ型)にして、中心導体4a
の実効的な長さを長くした本発明の実施例を示す。第5
図は、2回折れ曲がっているが、これは何回でも良いこ
とは本技術に関心のある技術者であれば容易に理解でき
るであろう。第5図では、磁性材料が4個と誘電体が5
個の複合材料となっている。当然折れ曲がりの回数が多
くなれば、磁性材料及び誘電体の数も多くなる。中心導
体4aの折れ曲がりのピッチと複合材料のピンチは同じ
であり、中心導体4aは誘電体6の部分の上に置かれる
。中心導体4aのはみ出した折れ曲がりの部分には何も
置かれていないが、インピーダンス整合等の必要に応じ
て誘電体を装架することも可能である。また外側に磁化
された磁性体を置いてよい。
第6図は、第3図及び第4図の実施例のマイクロ波フェ
ライト1を磁化する場合の磁気回路の本発明の実施例を
示す。永久磁石9は、中心導体4に近接して用いられる
ため、金属磁石では電磁界モードが荒されるので都合が
悪い。このため、本実施例ではフェライト磁石9を用い
ている。また、第3図及び第4図の実施例では、地温体
5の下側に永久磁石9を設けていたが、本実施例では、
地導体5aとして軟磁性材料が用いられている。このよ
うにすればアイソレータの薄型化が計れるとともに、電
気影像により下側にも永久磁石9の虚像が現れるので特
性の劣化を防ぐことができる。
磁性材料は一般に人気伝導度は余り高くないので、地導
体5aは表面を金や銅や銀のメツキを施した方がよい。
また地導体5aと複合材料の間に薄い導体を入れても効
果は同じである。
さらに、永久磁石9の中心導体4に近接している面と反
対の面には、磁極が現れるので、これが印加磁界nex
tを弱くすることが考えられる。これを避けるため、本
実施例では、軟磁性の磁気ヨーク10を永久磁石9の上
に置いている。このようにすることにより、磁石上面の
磁極を見かけ上消すことができる。
第7図は、第5図のメアンダー型の中心導体4aを用い
た場合の複合材料に磁界を印加する本発明の実施例を示
す。この場合には、マイクロ波フェライト1を交互に磁
化するために、多極着磁されたフェライト磁石9が用い
られている。もちろん、着磁のピッチは複合材料及び中
心導体の折れ曲がりのピッチと同じである。地導体は前
の実施例と同じように軟磁性体が用いられている。
第7図の構造を用いて、5 GHzの共鳴吸収型のマイ
クロストリップラインアイソレータを作製し、約5n角
の寸法で挿入損失が3dB、逆方向損失が10dBの結
果を得た。このように本発明の原理を用いれば極めて小
型のアイソレータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は各種アイソレータの従来技術の説明図、第2図
はマイクロストリップラインの電磁界分布図、第3図は
本発明の原理及び実施例を示す図、第4図、第5図、第
6図、第7図は本発明の実施例を示す図。 1;マイクロ波フェライト、2.2a;吸収体及びダミ
ーロード、3.3a;矩型及び円型導波管、4.4a;
マイクロストリップラインの中心導体、5.5a;マイ
クロストリップラインの地導体、6;誘電体、7;電気
力線、8;磁力線、9;永久磁石、10;ヨーク、He
xt;外部磁界(e)           (f) 
   54 マイクロストリップラインの中心導体  
  6  誘電体5 マイクロストリップラインの地溝
体   1−1ext   外部磁界第1図 (a)                  (b)9
 永久磁石 第3図 第4図 ■ 第5図 1        5a 第6図 n 第7図 −f−続補正書(自発) 事件の表示 昭和63年特許願第9940号 発明の名称 共鳴吸収型マイクロストリップラインアイソレータ補正
をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区丸の内二丁目1番2号名称(50
8)日立金属株式会社 補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」の欄、および
「発明の詳細な説明」の欄 補正の内容 別紙の通り 補正の内容 1、明細書の「特許請求の範囲」の記載を別紙のように
訂正する。 2)明細書の「発明の詳細な説明」の欄の記載を以下の
通り訂正する。 (1)第8頁15行の「即ち、」から17行の「装架さ
れている。」までを下記の通り訂正する。 記 「即ち、円偏波成分が殆ど存在しない中心導体4の直下
の部分の磁性体は取り除かれ、代わりに誘電体6が装架
されている。」 (2)第11頁3行の「人気伝導度」を、「電気伝導度
」に訂正する。 特許請求の範囲 「1)地導体の上に誘電体を介して中心導体があり、該
誘電体として磁性材料もしくは一部分が磁性材料である
複合材料を用いるとともに、中心導体の両側の磁性材料
の部分を互いに反対方向に磁化したことを特徴とする共
鳴吸収型マイクロストリップラインアイソレータ。 2)特許請求の範囲の第1項において、前記磁性材料を
磁化する手段として、該中心導体の上方から永久磁石を
接近させたことを特徴とする共鳴吸収型マイクロストリ
ッツプラインアイソレータ。 3)特許請求の範囲の第1項において、前記中心導体が
メアンダー型(つづら折れ型)になっていることを特徴
とする共鳴吸収型マイクロストリップラインアイソレー
タ。 4)特許請求の範囲の第1項において、前記地導体の一
部分もしくは全部が磁性材料よりなることを特徴とする
共鳴吸収型マイクロストリップラインアイソレータ。 5)特許請求の範囲の第1項において、前記誘電体を構
成する磁性材料としてY、O,とFe、O。 を主成分とするガーネット型磁性材料を用いたことを特
徴とする共鳴吸収型マイクロストリップラインアイソレ
ータ。 6)特許請求の範囲の第2項及び/ないしは第3項にお
いて、前記永久磁石としてフェライト磁石を用いたこと
を特徴とする共鳴吸収型マイクロス1−リップラインア
イソレータ。 7)特許請求の範囲の第6項において、前記永久磁石が
多極着磁されていることを特徴とする共鳴吸収型マイク
ロストリップラインアイソレータ。 8)特許請求の範囲の第6項及び/ないしは第7項にお
いて、前記中心導体に接近する面と反対側の永久磁石面
に軟磁性体のヨークを設けたことを特徴とする共鳴吸収
型マイクロストリップラインアイソレータ。」

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)地導体の上に誘電体を介して中心導体があり、該誘
    電体として磁性材料もしくは一部分が磁性材料である複
    合材料を用いるとともに、中心導体の両側の磁性材料の
    部分を互いに反対方向に磁化したことを特徴とする共鳴
    吸収型マイクロストリップラインアイソレータ。 2)特許請求の範囲の第1項において、前記磁性材料を
    磁化する手段として、該中心導体の上方から永久磁石を
    近接させたことを特徴とする共鳴吸収型マイクロストリ
    ップラインアイソレータ。 3)特許請求の範囲の第1項において、前記中心導体が
    メアンダー型(つづら折れ型)になっていることを特徴
    とする共鳴吸収型マイクロストリソプラインアイソレー
    タ。 4)特許請求の範囲の第1項において、前記地導体の一
    部分もしくは全部が磁性材料よりなることを特徴とする
    共鳴吸収型マイクロストリップラインアイソレータ。 5)特許請求の範囲の第1項において、前記誘電体を構
    成する磁性材料としてY_2O_3とFe_2O_3を
    主成分とするガーネット型磁性材料を用いたことを特徴
    とする共鳴吸収型マイクロストリップラインアイソレー
    タ。 6)特許請求の範囲の第2項及び/ないしは第3項にお
    いて、前記永久磁石としてフェライト磁石を用いたこと
    を特徴とする共鳴吸収型マイクロストリップラインアイ
    ソレータ。 7)特許請求の範囲の第6項において、前記永久磁石が
    多極着磁されていることを特徴とする共鳴吸収型マイク
    ロストリップラインアイソレータ。 8)特許請求の範囲の第6項及び/ないしは第7項にお
    いて、前記永久磁石が中心導体に近接する面と反対側の
    面に軟磁性体のヨークを設けたことを特徴とする共鳴吸
    収型マイクロストリップラインアイソレータ。
JP63009940A 1988-01-20 1988-01-20 共鳴吸収型マイクロストリップラインアイソレータ Pending JPH01186001A (ja)

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JP63009940A JPH01186001A (ja) 1988-01-20 1988-01-20 共鳴吸収型マイクロストリップラインアイソレータ
US07/299,182 US4943790A (en) 1988-01-20 1989-01-19 Resonance absorption-type microstrip line isolator
KR1019890000565A KR920004329B1 (ko) 1988-01-20 1989-01-20 공명흡수형 마이크로스트립 라인 절연체
EP89100990A EP0325282B1 (en) 1988-01-20 1989-01-20 Resonance absorption-type microstrip line isolator
DE68917942T DE68917942T2 (de) 1988-01-20 1989-01-20 Resonanzabsorptionsisolator für eine Mikrostreifenleitung.

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KR920004329B1 (ko) 1992-06-01
EP0325282A3 (en) 1990-07-04
EP0325282A2 (en) 1989-07-26
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