JPH0290713A - サーキュレータ - Google Patents

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】 〔概要〕 ３個の電界効果トランジスタの例えばゲート・ソース間
をスター結線して、共通のインピーダンス素子を介して
接地し、かつ上記３個の電界効果トランジスタの例えば
ゲート・ドレイン間をデルタ結線せしめて構成したサー
キュレータに関し。

３個の端子間における挿入損を少なくしかつアイソレー
ションを向上するための調整を容易にすることを目的と
し。

上記夫々の電界効果トランジスタの例えばゲート・ドレ
イン間が接続される上記端子間に、夫々インピーダンス
調整用の電界効果トランジスタを挿入し、上記インピー
ダンスを調整可能に構成している。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、サーキュレータ１特に３個の電界効果トラン
ジスタの例えばゲート・ソース間をスター結線して、共
通のインピーダンス素子を介して接地し、かつ上記３個
の電界効果トランジスタの例えばゲート・ドレイン間を
デルタ結線せしめて構成したサーキュレータに関する。

上記構成のサーキュレータにおいて１例えば２ＧＨ２程
度の周波数ｌ！Ｆ域で使用するために電界効果トランジ
スタを用いるようにされるが１個々の電界効果トランジ
スタにおける特性のバラツキに起因するサーキュレータ
特性の劣化を効果的に解消できるようにすることが望ま
れる。

〔従来の技術〕

第５図はサーキュレータの構成例を示し１図中の符号１
００はサーキュレータ、ｅｌは信号であって例えばアン
テナに生じる電圧成分、ｅ！は信号であって例えば送信
機における電圧成分＋ｅ３は信号であって例えば受信機
における電圧成分。

ＹＬ、、　　ＹＬ、、　　ＹＬ、は夫々インピーダンス
、■、■。

■は夫々端子ｒ　　Ｉｌ＋　　＋ｚ、＋ｓは夫々端子■
。

■、■に流入する方向にとった電流＋　　ｖｌ　＋　　
ｖｌ　＋Ｖ、は夫々端子■、■、■に生じる電圧を表わ
している。

サーキュレータ１００は、上記の例で言えば。

アンテナによって受信した信号ｅｌが端子■から端子■
に挿入された受信機に導かれ、送信機からの信号ｅ２が
端子■から端子■に挿入されてアンテナに導かれるよう
にされる。そして１例えば端子■に入力された信号ｅ１
が端子■に向うことを可能な限り禁止され（アイソレー
ションされ）。

端子■に入力された信号ｅ８が端子■に向うことを可能
な限り禁止される（アイソレーションされる）。

第６図は従来のサーキュレータの構成例を示す。

図中の符号■、■、■は第５図に対応し、１，２゜３は
夫々電界効果トランジスタ、４はインピーダンス素子を
表わしている。なお、Ｚｏは夫々の端子■、■、■から
サーキュレータ１００側をみたインピーダンス値を表わ
している。

第６図において１例えば端子■において、信号電圧が（
＋）側にシフトした場合には、電界効果トランジスタｌ
のドレイン電圧が（＝）側にシフトし５その結果、電界
効果トランジスタ２のドレイン電圧が（＋）側にシフト
する。また電界効果トランジスタ３のドレイン電圧は（
−）側にシフトシ、あわせて各電界効果トランジスタ１
，２゜３のソース電圧を（＋）側にシフトする。その結
果、端子■と接地との間の電位は実質上変化せず端子■
と接地との間の電位は（＋）側にシフトし端子■と接地
との間の電位は実質上変化しない状態となる。即ち、端
子■に入力された信号が端子■に挿入される形となる。

この間の動作の解明については、後述する（実施例〕の
欄において行われる。

なお、第６図図示の構成については、使用されるトラン
ジスタとして電界効果トランジスタを用いたものが示さ
れているが、１９６５年３月発行のＰＲＯＣＥＨＤＩＮ
ＧＳ　ＯＦ　ＴＩＩＥ　ＩＥ［！Ｅ、第２６０頁ないし
第２６７頁には、従来の構成として、上記トランジスタ
として通常のバイポーラ・トランジスタを用い１００Ｋ
Ｈｚ帯において使用するサーキュレータが示されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記第６図図示の如きサーキュレータ１００においては
、端子■からの信号が端子■側に漏洩し５また端子■か
らの信号が端子■側に漏洩しないように設計されるが２
個々のトランジスタ１．２゜３に特性上のバラツキが存
在し、サーキュレータとしての完全に好ましい特性を得
ることがむづかしい。

このために、上記ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ　ＯＦ　ＴＩ
＋［！　ＩＥＥｌｌ中の文献においても５例えば第６図
図示の構成における端子■■間、端子■■間、端子■■
間に固定的に抵抗素子を挿入し、上記バラツキに起因す
るサーキュレータ特性の低下を補償するようにすること
が示されている。

しかし、上記文献に示されるサーキュレータを例えば２
ＧＨｚ帯に使用すべく、電界効果トランジスタを用いる
ことを考慮した場合、　（＋）周波数が高いこと、（ｉ
ｉ）第６図図示の如く各トランジスタ１，２．３が一方
でスター結線されかつ他方でデルタ結線されていること
、（ｉｉｉ）電界効果トランジスタを用いていること、
などのために端子■■間、端子■■間、端子■■間に接
続する抵抗の値を正しく予め選定して、固定抵抗素子を
接続する構成では、所望するサーキュレータ特性を得る
ことがきわめて困難である。特に、上記（ｉｉ　）に述
べた如く、一方でスター結線され他方でデルタ結線され
ていることから２例えば端子００間に接続した抵抗の値
を調整すると、他の端子００間や端子００間に接続した
抵抗の値もあわせて調整する必要が生じるなど、きわめ
て調整がむづかしいものとなる。

本発明はこの点を解決すること、即ち、３個の端子間に
おける挿入…を少なくしかつアイソレーションを向上す
るための調整を容易にすることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図を示す。図中の符号■、■
、■は夫々端子、！、２．３は夫々電界効果トランジス
タ、４はインピーダンス素子、５゜６．７は夫々本発明
において端子■■間、端子■■間、端子■■間に挿入さ
れた電界効果トランジスタを表わしている。

端子■から第１の電界効果トランジスタ１のゲート・ソ
ース間を通る電路、端子■から第２の電界トランジスタ
２のゲート・ソース間を通る電路端子■から第３の電界
トランジスタ３のゲート・ソース間を通る電路がスター
結線された上で、インピーダンス素子４を介して接地さ
れる。また第１の電界効果トランジスタ１のゲート・ド
レイン間が端子００間に接続され、第２の電界効果トラ
ンジスタ２のゲート・ドレイン間が端子００間に接続さ
れ、第３の電界効果トランジスタ３のゲート・ドレイン
間が端子００間に接続される。更に第４の電界効果トラ
ンジスタ５のドレイン・ソース間が端子■■間に接続さ
れ、第５の電界効果トランジスタ６のドレイン・ソース
間が端子■■間に接続され、第６の電界効果トランジス
タ、７のドレイン・ソース間が端子■■間に接続される
。そして５第４ないし第６の夫々の電界効果トランジス
タ５，６．７のゲート電位を調整可能にされる。

〔作用〕

まず、第４ないし第６の電界効果トランジスタ５．６．
７の存在を無視して考える。この状態は第６図図示の構
成と同じであり、端子■からの信号電圧が（＋）側にシ
フトした場合には、電界効果トランジスタ１のドレイン
電圧が（−）側にシフトし、その結果、電界効果トラン
ジスタ２のドレイン電圧が（＋）側にシフトする。また
電界効果トランジスタ３のドレイン電圧は（−）側にシ
フトし、あわせて各電界効果トランジスタ１．２゜３の
ソース電圧が（＋）側にシフトする。その結果、端子■
と接地との間の電位は実質上変化せず端子■と接地との
間の電位はく＋）側にシフトし。

端子■と接地との間の電位は実質上変化しない状態とな
る。即ち、端子■に入力された信号が端子■に挿入され
る形となる。

上記動作は、上述の如く、各電界効果トランジスタ１．
２．３の特性にバラツキがないような場合において、正
しく好ましいものとなる。

本発明の場合には、上記バラツキなどに起因する非所望
な状態の発生を補償するために、第４ないし第６の各電
界効果トランジスタ５，６．７のゲート電位を調整して
。

（ｉ）端子■■間、端子■■間、＃Ａ子■■間の挿入損
を可能な限り小とし。

（ｉｉ　）端子■■間、端子■■間、端子■■間のアイ
ソレーシヨンを可能な限り大とする。

ように、各電界効果トランジスタ５，６．７のドレイン
・ソース間のインピーダンスを適正に設定するようにす
る。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例構成を示し、第３図および第
４図は本発明の場合に得られたサーキュレータの特性を
示しているが、それらに対する説明に先立って、第７図
ないし第９図を利用して。

第６図図示のサーキュレータ１００における動作を説明
しておく。

第７図は第６図図示の構成に対応する回路図を示してい
る０図中の符号１．　２．　３．　４．■、■■は第６
図に対応している。当該第７図に示される構成をもつサ
ーキュレータが第５図図示のサーキュレータ１００とし
て用いられる形となる。

第７図図示のトランジスタ１．２．３は夫々。

等価回路で表わすと公知の如く第８図図示の如きものと
なる０図中のｈｌｌはトランジスタの出力を短絡したと
きの入力インピーダンス＋１１１＋はトランジスタの出
力を短絡したときの電流増幅率。

ｈ、□はトランジスタの入力を開放したときの電圧増幅
率＋ｈｌ！はトランジスタの入力を開放したときの出力
アドミフタンスを表わしている。

第９図は、第７図図示の各トランジスタｌ、２゜３を第
８図図示の等価回路で置換した第７図の等価回路を表わ
している。以下、第９図を参照しつつ、動作を解明する
。

第９図において、各端子■、■、■における入力電流と
端子電圧との関係は次の如く表わされる。

但し となる。

そして弐（１１と式（３）とから次の式が得られる。

Δｈ＝ｈｌｌｈ２□−ｈ　ｌ　ｈ　２１第９図図示の等
価回艷が第５図図示のサーキュレータ１００として用い
られているとするとき。

第５図図示の各端子■、■１■に流入する電流’ｌ＋　
　ｉ、、；、は夫々 式（４）において ・−一−−−−＋８１ とすると１式（４）において、第１行第３列、第２行第
１列９第３行第２列のエレメントは零となる。

即ち第５図において、電圧Ｖｌ　は入力信号電圧ｅ、に
、電圧Ｖχは入力信号電圧ｅ、に、電圧ｖ３は入力信号
電圧ｅ２に影響を受けないものとなる。更に言えば１式
（５）が満足されるとき２回路が反時計方向のサーキュ
レータとなる。

と考えると Ｙ　Ｌ　＋　Ｙ　ｓ　＝　Ｙ　Ｆ”／　Ｙ　＊　　　−
−−−−曲曲（７）となる。

本発明において挿入された電界効果トランジスタ５．　
６．　７は、上記式（５）や式（６）を可能な範囲で満
足させるためのものと考えてよい。

第２図は本発明の一実施例構成を示す。図中の符号■、
■９■、　　ｌ、　　２．　３．　４．　５．　６．　
７は夫々第１図に対応している。第１図図示の場合と対
応しており、各電界トランジスタ１，２．３のソース（
Ｓ）は共通のインピーダンス素子４に接続されて接地さ
れている。また電界効果トランジスタ５，６．７の夫々
のゲートに印加される電圧が調整される。

第３図は第２図図示の構成において得られた挿入…特性
を示している。即ち、端子■から端子■に向う信号、端
子■から端子■に向う信号、端子■から端子■に向う信
号についての挿入損（図では３者の平均値）が周波数を
横軸として示されている。

また第４図は第２図図示の構成において得られたアイソ
レーション特性を示している。即ち、端子■から端子■
に向う信号、端子■から端子■に向う信号、端子■から
端子■に向う信号についての損失（図では３者の平均値
）が周波数を横軸として示されている。

図から判る如＜、１．５ＧＨｚないし２．５ＧＨｚの範
囲において、挿入ｍが実質上無視できかつアイソレーシ
ヨン・レベルとして２０ｄＢをもつサーキュレータを得
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く１本発明によれば、２ＧＨｚ帯でのサ
ーキュレータを得ることができ、インピーダンスを調整
するための電界効果トランジスタを用いており１回路素
子のバラツキによるサーキュレータ特性の低下を補償す
ることが可能となる。

て得られた挿入損特性、第４図は第２図図示の構成にお
いて得られたアイソレーション特性、第５図はサーキュ
レータの構成例、第６図は従来のサーキュレータの構成
例、第７Ｉ２Ｉは第６図図示の構成に対応する回路図、
第８図はトランジスタの等価回路、第９図は第７図図示
のものの等価回路を示す。

図中、　　１．　２．　３は夫々第１ないし第３の電界
効果トランジスタ、４は共通のインピーダンス素子、５
．６．７は夫々第４ないし第６の電界効果トランジスタ
、■、■、■は夫々第１ないし第３の端子を表わしてい
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１の端子［１］を第１の電界効果トランジスタ（１）
   の第１の信号端子と第３の電界効果トランジスタ（３）
   の第２の信号端子とに接続し、 第２の端子［２］を第２の電界効果トランジスタ（２）
   の第１の信号端子と第１の電界効果トランジスタ（１）
   の第２の信号端子とに接続し、 第３の端子［３］を第３の電界効果トランジスタ（３）
   の第１の信号端子と第２の電界効果トランジスタ（２）
   の第２の信号端子とに接続し、 上記第１の電界効果トランジスタ（１）の第３の信号端
   子と第２の電界効果トランジスタ（２）の第３の信号端
   子と第３の電界効果トランジスタ（３）の第３の信号端
   子とを共通のインピーダンス素子（４）に接続した上で
   接地してなり、 上記第１の端子［１］からの入力を上記第３の端子サー
   キュレータにおいて、 上記第１の端子［１］と上記第３の端子［３］との間に
   挿入された第４の電界効果トランジスタ（５）と、上記
   第３の端子［３］と上記第２の端子［２］との間に挿入
   された第５の電界効果トランジスタ（６）と、上記第２
   の端子［２］と上記第１の端子［１］との間に挿入され
   た第６の電界効果トランジスタ（７）と、をもうけ、上
   記第４の電界効果トランジスタ（５）による上記端子［
   １］，［３］間のインピーダンスと、上記第５の電界効
   果トランジスタ（６）による上記端子［３］，［２］間
   のインピーダンスと、上記第６の電界効果トランジスタ
   （７）による上記端子［２］，［１］間のインピーダン
   スとを夫々調整可能に構成したことを特徴とするサーキ
   ュレータ。