JPH1197907A - 集中定数型サーキュレータ - Google Patents
集中定数型サーキュレータInfo
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- JPH1197907A JPH1197907A JP9269211A JP26921197A JPH1197907A JP H1197907 A JPH1197907 A JP H1197907A JP 9269211 A JP9269211 A JP 9269211A JP 26921197 A JP26921197 A JP 26921197A JP H1197907 A JPH1197907 A JP H1197907A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resonance
- circulator
- circuit
- frequency
- equation
- Prior art date
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- Granted
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/32—Non-reciprocal transmission devices
- H01P1/38—Circulators
- H01P1/383—Junction circulators, e.g. Y-circulators
- H01P1/387—Strip line circulators
Landscapes
- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 単一のサーキュレータで複数の周波数帯域に
おいて定在波抑制を行うことができる集中定数型サーキ
ュレータを提供する。 【解決手段】 磁気回転素子と、磁気回転子の各信号端
子と接地端子との間に接続された複数の共振点を有する
共振回路とを備えており、共振回路の共振点の数に対応
した数のサーキュレータ動作周波数領域を有する。
おいて定在波抑制を行うことができる集中定数型サーキ
ュレータを提供する。 【解決手段】 磁気回転素子と、磁気回転子の各信号端
子と接地端子との間に接続された複数の共振点を有する
共振回路とを備えており、共振回路の共振点の数に対応
した数のサーキュレータ動作周波数領域を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として携帯電話
機の高周波回路素子として使用される集中定数型サーキ
ュレータに関する。
機の高周波回路素子として使用される集中定数型サーキ
ュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】サーキ
ュレータは高周波回路に非可逆性を与えて回路内の反射
波を吸収させることにより定在波の発生を除去する素子
であり、高周波回路の動作を安定化させるのに寄与す
る。このため、最近の携帯電話機においては、このよう
な非可逆素子を設けて定在波発生を防止することが行わ
れている。
ュレータは高周波回路に非可逆性を与えて回路内の反射
波を吸収させることにより定在波の発生を除去する素子
であり、高周波回路の動作を安定化させるのに寄与す
る。このため、最近の携帯電話機においては、このよう
な非可逆素子を設けて定在波発生を防止することが行わ
れている。
【０００３】近年、携帯電話機の使用効率を向上させる
ため、複数の周波数帯域で動作する電話機（マルチバン
ド電話機）への需要が増加している。しかしながら、従
来のサーキュレータでは、１つの素子が取り扱える周波
数領域は単一であり、複数の周波数帯域で動作させるた
めには、（イ）インピーダンス整合器によって周波数帯
域を拡張する、（ロ）複数のサーキュレータをフィルタ
等と組み合わせて別々に動作させる等の方法を取らねば
ならなかった。
ため、複数の周波数帯域で動作する電話機（マルチバン
ド電話機）への需要が増加している。しかしながら、従
来のサーキュレータでは、１つの素子が取り扱える周波
数領域は単一であり、複数の周波数帯域で動作させるた
めには、（イ）インピーダンス整合器によって周波数帯
域を拡張する、（ロ）複数のサーキュレータをフィルタ
等と組み合わせて別々に動作させる等の方法を取らねば
ならなかった。
【０００４】インピーダンス整合器による周波数帯域の
広帯域化では拡張範囲が小さく、中心周波数の３０％程
度の広帯域化しか図れないため、動作周波数が２倍程度
異なる現在のデュアルバンド電話機には利用できない。
広帯域化では拡張範囲が小さく、中心周波数の３０％程
度の広帯域化しか図れないため、動作周波数が２倍程度
異なる現在のデュアルバンド電話機には利用できない。
【０００５】また、動作周波数領域が異なる複数のサー
キュレータを並列接続して、フィルタ等で動作周波数を
切り替える方法では、形態が大きくなるだけでなく、サ
ーキュレータの帯域外におけるインピーダンス特性がお
互いに干渉し合って特性が不安定になってしまう。
キュレータを並列接続して、フィルタ等で動作周波数を
切り替える方法では、形態が大きくなるだけでなく、サ
ーキュレータの帯域外におけるインピーダンス特性がお
互いに干渉し合って特性が不安定になってしまう。
【０００６】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、単一のサーキュレータで複数の
周波数帯域において定在波抑制を行うことができる集中
定数型サーキュレータを提供することを目的としてい
る。
を解消するものであり、単一のサーキュレータで複数の
周波数帯域において定在波抑制を行うことができる集中
定数型サーキュレータを提供することを目的としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、磁気回
転素子と、磁気回転子の各信号端子と接地端子との間に
接続された複数の共振点を有する共振回路とを備えてお
り、共振回路の共振点の数に対応した数のサーキュレー
タ動作周波数領域を有する集中定数型サーキュレータが
提供される。
転素子と、磁気回転子の各信号端子と接地端子との間に
接続された複数の共振点を有する共振回路とを備えてお
り、共振回路の共振点の数に対応した数のサーキュレー
タ動作周波数領域を有する集中定数型サーキュレータが
提供される。
【０００８】本発明の集中定数型サーキュレータにおい
ては、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の差が周波数と関係な
く１２０°（３端子サーキュレータ）であることに着目
し、複数の必要周波数帯域においてサーキュレータ成立
条件を満たすような周波数特性を示す回路素子を接続し
て複数の帯域で動作させるものである。この動作は、集
中定数型サーキュレータの磁気回転素子の各信号端子と
接地端子との間に複数の共振点を有する共振回路を共振
容量として挿入することによって実現される。
ては、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の差が周波数と関係な
く１２０°（３端子サーキュレータ）であることに着目
し、複数の必要周波数帯域においてサーキュレータ成立
条件を満たすような周波数特性を示す回路素子を接続し
て複数の帯域で動作させるものである。この動作は、集
中定数型サーキュレータの磁気回転素子の各信号端子と
接地端子との間に複数の共振点を有する共振回路を共振
容量として挿入することによって実現される。
【０００９】共振回路が、並列共振点及び直列共振点の
少なくとも１つの対を有する直並列共振回路であること
が好ましい。
少なくとも１つの対を有する直並列共振回路であること
が好ましい。
【００１０】本発明の集中定数型サーキュレータは、こ
の共振回路の並列共振点及び直列共振点の対の数に１を
加えた数のサーキュレータ動作周波数領域を有してい
る。
の共振回路の並列共振点及び直列共振点の対の数に１を
加えた数のサーキュレータ動作周波数領域を有してい
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明の実施形
態を詳細に説明する。
態を詳細に説明する。
【００１２】図１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構造を概略的に示
す分解斜視図である。
ルバンド集中定数型サーキュレータの構造を概略的に示
す分解斜視図である。
【００１３】同図において、１０及び１１は３つの互い
に絶縁された駆動線路１２1 、１２2 及び１２3 を挟ん
で一体化されている磁性体板、１３及び１４は磁性体板
１０及び１１の外側表面にそれぞれ形成されたシールド
電極、１５は接地電極、１６1 及び１７1 、並びに１６
2 及び１７2 は共振容量、１８1 及び１８2 は共振コイ
ルをそれぞれ示している。駆動線路１２1 、１２2 及び
１２3 は、それぞれの信号端子に３つのインダクタが互
いに１２０°の角度を保って３回対称形状となるように
編み込まれている。
に絶縁された駆動線路１２1 、１２2 及び１２3 を挟ん
で一体化されている磁性体板、１３及び１４は磁性体板
１０及び１１の外側表面にそれぞれ形成されたシールド
電極、１５は接地電極、１６1 及び１７1 、並びに１６
2 及び１７2 は共振容量、１８1 及び１８2 は共振コイ
ルをそれぞれ示している。駆動線路１２1 、１２2 及び
１２3 は、それぞれの信号端子に３つのインダクタが互
いに１２０°の角度を保って３回対称形状となるように
編み込まれている。
【００１４】共振容量１７1 及び共振コイル１８1 は直
列共振回路を構成しており、この直列共振回路と共振容
量１６1 とが駆動線路１２1 の信号端子と接地電極１５
との間に並列に接続されている。同じく、共振容量１７
2 及び共振コイル１８2 は直列共振回路を構成してお
り、この直列共振回路と共振容量１６2 とが駆動線路１
２2 の信号端子と接地電極１５との間に並列に接続され
ている。なお、同図には隠れているため示されていない
が、駆動線路１２3 の信号端子と接地電極１５との間に
も共振容量１７3 及び共振コイル１８3 からなる直列共
振回路と共振容量１６3 （図２参照）とが並列に接続さ
れている。さらに、図示が省略されているが、磁性体板
１０及び１１の上下には、励磁用磁石がそれぞれ設けら
れている。
列共振回路を構成しており、この直列共振回路と共振容
量１６1 とが駆動線路１２1 の信号端子と接地電極１５
との間に並列に接続されている。同じく、共振容量１７
2 及び共振コイル１８2 は直列共振回路を構成してお
り、この直列共振回路と共振容量１６2 とが駆動線路１
２2 の信号端子と接地電極１５との間に並列に接続され
ている。なお、同図には隠れているため示されていない
が、駆動線路１２3 の信号端子と接地電極１５との間に
も共振容量１７3 及び共振コイル１８3 からなる直列共
振回路と共振容量１６3 （図２参照）とが並列に接続さ
れている。さらに、図示が省略されているが、磁性体板
１０及び１１の上下には、励磁用磁石がそれぞれ設けら
れている。
【００１５】図２は、図１の集中定数型サーキュレータ
の等価回路図である。
の等価回路図である。
【００１６】同図からも明らかのように図１の集中定数
型サーキュレータは、理想サーキュレータ（０から無限
大の周波数範囲においてサーキュレータとして動作する
仮想的回路素子）２０の各信号端子２１1 、２１2 及び
２１3 と接地電極１５との間に、共振容量１６1 （Ｃ
0 ）、共振容量１７1 （Ｃ1 ）、共振コイル１８1 （Ｌ
1 ）及びインダクタＬからなる直並列共振回路、共振容
量１６2 （Ｃ0 ）、共振容量１７2 （Ｃ1 ）、共振コイ
ル１８2 （Ｌ1 ）及びインダクタＬからなる直並列共振
回路、並びに共振容量１６3 （Ｃ0 ）、共振容量１７3
（Ｃ1 ）、共振コイル１８3 （Ｌ1 ）及びインダクタＬ
からなる直並列共振回路をそれぞれ接続した等価回路で
表すことができる。ただし、同図のインダクタＬと理想
サーキュレータ２０とを含めた回路は、集中定数型サー
キュレータ磁気回転素子の中央部に設けられた網状の駆
動線路１２1 、１２2 及び１２3 の部分の非可逆インダ
クタンスを表わしている。
型サーキュレータは、理想サーキュレータ（０から無限
大の周波数範囲においてサーキュレータとして動作する
仮想的回路素子）２０の各信号端子２１1 、２１2 及び
２１3 と接地電極１５との間に、共振容量１６1 （Ｃ
0 ）、共振容量１７1 （Ｃ1 ）、共振コイル１８1 （Ｌ
1 ）及びインダクタＬからなる直並列共振回路、共振容
量１６2 （Ｃ0 ）、共振容量１７2 （Ｃ1 ）、共振コイ
ル１８2 （Ｌ1 ）及びインダクタＬからなる直並列共振
回路、並びに共振容量１６3 （Ｃ0 ）、共振容量１７3
（Ｃ1 ）、共振コイル１８3 （Ｌ1 ）及びインダクタＬ
からなる直並列共振回路をそれぞれ接続した等価回路で
表すことができる。ただし、同図のインダクタＬと理想
サーキュレータ２０とを含めた回路は、集中定数型サー
キュレータ磁気回転素子の中央部に設けられた網状の駆
動線路１２1 、１２2 及び１２3 の部分の非可逆インダ
クタンスを表わしている。
【００１７】本実施形態の集中定数型サーキュレータの
ように、磁気回転素子の各信号端子２１1 、２１2 及び
２１3 と接地電極１５との間に、容量に代えて、必要な
周波数において必要な実効容量を示す共振回路を接続す
ることによって、複数の周波数帯域においてサーキュレ
ータ動作を示す素子が構成できることを、以下詳細に説
明する。
ように、磁気回転素子の各信号端子２１1 、２１2 及び
２１3 と接地電極１５との間に、容量に代えて、必要な
周波数において必要な実効容量を示す共振回路を接続す
ることによって、複数の周波数帯域においてサーキュレ
ータ動作を示す素子が構成できることを、以下詳細に説
明する。
【００１８】図３は、従来の集中定数型サーキュレータ
の等価回路を示している。同図に示すごとく、従来の集
中定数型サーキュレータは、理想サーキュレータ（０か
ら無限大の周波数範囲においてサーキュレータとして動
作する仮想的回路素子）３０の各信号端子３１1 、３１
2 及び３１3 に、中心周波数ｆ0 の並列共振回路３２
1 、３２2 及び３２3 をそれぞれ接続した等価回路で表
わすことができる。ただし、並列共振回路３２1 、３２
2 及び３２3 のインダクタＬと理想サーキュレータとを
含めた回路は、集中定数型サーキュレータの磁気回転素
子の中央部に設けられた網状の駆動線路部分の非可逆イ
ンダクタンスを示している。
の等価回路を示している。同図に示すごとく、従来の集
中定数型サーキュレータは、理想サーキュレータ（０か
ら無限大の周波数範囲においてサーキュレータとして動
作する仮想的回路素子）３０の各信号端子３１1 、３１
2 及び３１3 に、中心周波数ｆ0 の並列共振回路３２
1 、３２2 及び３２3 をそれぞれ接続した等価回路で表
わすことができる。ただし、並列共振回路３２1 、３２
2 及び３２3 のインダクタＬと理想サーキュレータとを
含めた回路は、集中定数型サーキュレータの磁気回転素
子の中央部に設けられた網状の駆動線路部分の非可逆イ
ンダクタンスを示している。
【００１９】図４の（Ａ）及び（Ｂ）はこのような集中
定数型サーキュレータのインダクタ部分の構造を示して
おり、図５は磁気回転子部分の構成を示しており、さら
に図６は図５の磁気回転子に共振容量を接続した従来の
集中定数型サーキュレータの構造を示している。これら
の図から明らかのように、従来の集中定数型サーキュレ
ータにおける磁気回転子部分の構成は、本実施形態の場
合と同様である。即ち、磁性体板４０及び４１が３つの
互いに絶縁された駆動線路４２1 、４２2 及び４２3 を
挟んで一体化されており、これら磁性体板４０及び４１
の外側表面にシールド電極４３及び４４がそれぞれ形成
されている。駆動線路４２1 、４２2 及び４２3 は、そ
れぞれの信号端子に３つのインダクタが互いに１２０°
の角度を保って３回対称形状となるように編み込まれて
いる。駆動線路４２1 、４２2 及び４２3 の各信号端子
３１1 、３１2 及び３１3 と接地電極４５との間には、
共振容量４６1 、４６2 及び４６3 がそれぞれ接続され
ている。また、磁性体板４０及び４１の上下には、励磁
用磁石４７及び４８がそれぞれ設けられている。
定数型サーキュレータのインダクタ部分の構造を示して
おり、図５は磁気回転子部分の構成を示しており、さら
に図６は図５の磁気回転子に共振容量を接続した従来の
集中定数型サーキュレータの構造を示している。これら
の図から明らかのように、従来の集中定数型サーキュレ
ータにおける磁気回転子部分の構成は、本実施形態の場
合と同様である。即ち、磁性体板４０及び４１が３つの
互いに絶縁された駆動線路４２1 、４２2 及び４２3 を
挟んで一体化されており、これら磁性体板４０及び４１
の外側表面にシールド電極４３及び４４がそれぞれ形成
されている。駆動線路４２1 、４２2 及び４２3 は、そ
れぞれの信号端子に３つのインダクタが互いに１２０°
の角度を保って３回対称形状となるように編み込まれて
いる。駆動線路４２1 、４２2 及び４２3 の各信号端子
３１1 、３１2 及び３１3 と接地電極４５との間には、
共振容量４６1 、４６2 及び４６3 がそれぞれ接続され
ている。また、磁性体板４０及び４１の上下には、励磁
用磁石４７及び４８がそれぞれ設けられている。
【００２０】図４の（Ａ）には、一つの信号端子（例え
ば信号端子３１1 ）が接続されているインダクタ（駆動
線路４２1 ）の断面と磁界が発生している様子とが示さ
れている。このインダクタンスをＬとするとき、他の２
つのインダクタ（駆動線路４２2 及び４２3 ）を流れる
電流によって生ずる磁束４９は、信号端子３１1 に接続
されているインダクタ（駆動線路４２1 ）をよぎるた
め、その影響を考慮して信号端子３１1 のインダクタン
スを求めなければならない。
ば信号端子３１1 ）が接続されているインダクタ（駆動
線路４２1 ）の断面と磁界が発生している様子とが示さ
れている。このインダクタンスをＬとするとき、他の２
つのインダクタ（駆動線路４２2 及び４２3 ）を流れる
電流によって生ずる磁束４９は、信号端子３１1 に接続
されているインダクタ（駆動線路４２1 ）をよぎるた
め、その影響を考慮して信号端子３１1 のインダクタン
スを求めなければならない。
【００２１】いま、ｎ開孔回路の各信号端子に特別な組
み合わせの進行波を加えることによって、各信号端子の
反射係数を等しくすることができる。この条件を満たす
進行波を書き並べて得られるベクトルを固有ベクトルと
呼び、反射係数を固有値と呼ぶ。そして、ｎ開孔回路で
はｎ個の固有ベクトルと、これに対応したｎ個の固有値
とが存在する。従って、３端子サーキュレータでは、３
つの固有ベクトルｕ1、ｕ2 及びｕ3 と、それに対応す
る３つの固有値ｓ1 、ｓ2 及びｓ3 とが存在する。そし
て、これらの固有ベクトルは、次に示す値でなければな
らない。
み合わせの進行波を加えることによって、各信号端子の
反射係数を等しくすることができる。この条件を満たす
進行波を書き並べて得られるベクトルを固有ベクトルと
呼び、反射係数を固有値と呼ぶ。そして、ｎ開孔回路で
はｎ個の固有ベクトルと、これに対応したｎ個の固有値
とが存在する。従って、３端子サーキュレータでは、３
つの固有ベクトルｕ1、ｕ2 及びｕ3 と、それに対応す
る３つの固有値ｓ1 、ｓ2 及びｓ3 とが存在する。そし
て、これらの固有ベクトルは、次に示す値でなければな
らない。
【００２２】
【数１】
【００２３】これらの反射係数に対して、当然にアドミ
ッタンスｙ1 、ｙ2 及びｙ3 が存在し、Ｙc を端子アド
ミッタンスとすると、これらの値は、次式で与えられ
る。
ッタンスｙ1 、ｙ2 及びｙ3 が存在し、Ｙc を端子アド
ミッタンスとすると、これらの値は、次式で与えられ
る。
【００２４】
【数２】
【００２５】いま、図３〜図６に示す従来の集中定数型
サーキュレータの信号端子３１1 に加えた電流ｊ1 によ
って発生する磁界Ｈ1 が、図４の（Ｂ）の点線矢印４９
に示すようであるとしたとき、信号端子３１2 及び３１
3 に流れる電流ｊ2 及びｊ3に対する磁界Ｈ2 及びＨ3
は、Ｈ1 を基準にして表わすと、図７に示すようにな
る。これから分かるように、磁界Ｈ2 及びＨ3 の磁界Ｈ
1 方向の成分は、
サーキュレータの信号端子３１1 に加えた電流ｊ1 によ
って発生する磁界Ｈ1 が、図４の（Ｂ）の点線矢印４９
に示すようであるとしたとき、信号端子３１2 及び３１
3 に流れる電流ｊ2 及びｊ3に対する磁界Ｈ2 及びＨ3
は、Ｈ1 を基準にして表わすと、図７に示すようにな
る。これから分かるように、磁界Ｈ2 及びＨ3 の磁界Ｈ
1 方向の成分は、
【００２６】
【数３】
【００２７】となるから、これをＨ1 に加えると、
【００２８】
【数４】
【００２９】となる。ここで、固有ベクトルｕ1 、ｕ2
及びｕ3 に対する磁界をＨ1 、Ｈ2 及びＨ3 とすると、
及びｕ3 に対する磁界をＨ1 、Ｈ2 及びＨ3 とすると、
【００３０】
【数５】
【００３１】となり、固有ベクトルｕ1 、ｕ2 及びｕ3
に対する信号端子のインダクタンスＬ1 、Ｌ2 及びＬ3
は、それぞれ、
に対する信号端子のインダクタンスＬ1 、Ｌ2 及びＬ3
は、それぞれ、
【００３２】
【数６】
【００３３】となる。この結果を用いると、固有ベクト
ルｕ1 、ｕ2 及びｕ3 に対するフェライトの装荷アドミ
ッタンスｙL1、ｙL2及びｙL3は、
ルｕ1 、ｕ2 及びｕ3 に対するフェライトの装荷アドミ
ッタンスｙL1、ｙL2及びｙL3は、
【００３４】
【数７】
【００３５】となる。ここでμ+ 及びμ- は、外部印加
直流磁界に対して正方向及び逆方向に回転する高周波磁
界に対する透磁率を表わし、固有ベクトルｕ2 及びｕ3
が発生する磁界がそれぞれ正方向及び逆方向の回転磁界
となることから導かれた結果である。さて、μ+ 及びμ
- は、ポルダーの式より、
直流磁界に対して正方向及び逆方向に回転する高周波磁
界に対する透磁率を表わし、固有ベクトルｕ2 及びｕ3
が発生する磁界がそれぞれ正方向及び逆方向の回転磁界
となることから導かれた結果である。さて、μ+ 及びμ
- は、ポルダーの式より、
【００３６】
【数８】
【００３７】で与えられる。ただし、４πＭs はフェラ
イトの飽和磁化、Ｈ1 はフェライトの内部磁界、γは磁
気回転比となるから、この関係を使って（１／μ+ ）−
（１／μ- ）の値を求めると、
イトの飽和磁化、Ｈ1 はフェライトの内部磁界、γは磁
気回転比となるから、この関係を使って（１／μ+ ）−
（１／μ- ）の値を求めると、
【００３８】
【数９】
【００３９】となるが、集中定数型サーキュレータのよ
うに強磁性共鳴磁界より大きな磁界で使用する場合（ア
バブレゾナンス動作）には、（σ＋Ｐ）2 ＞＞１の関係
があるから、この関係を代入して、
うに強磁性共鳴磁界より大きな磁界で使用する場合（ア
バブレゾナンス動作）には、（σ＋Ｐ）2 ＞＞１の関係
があるから、この関係を代入して、
【００４０】
【数１０】
【００４１】と近似できる。この結果を使って（１／ｊ
ωξμ+ ）−（１／ｊωξμ- ）の値を求めると、
ωξμ+ ）−（１／ｊωξμ- ）の値を求めると、
【００４２】
【数１１】
【００４３】となり、ｊ（ｙL2−ｙL3）の値は周波数に
関係しない。この結果は、固有ベクトルｕ2 及びｕ3 で
駆動されたサーキュレータにおいて、固有値ｓ2 と固有
値ｓ3との差が周波数に依存しないことを示している。
集中定数型サーキュレータにおいて、固有ベクトルｕ1
に対するインダクタンスは（６）式より０である。従っ
て、固有値ｓ1 もスミス図表上右端の点（１，０）にあ
って周波数に依存しない。固有値ｓ2 と固有値ｓ3 との
差がスミス図表上で１２０°になるように印加磁界を調
整してから、各信号端子に容量を付加して固有値ｓ2 及
びｓ3 を移動させ、固有値ｓ1 に対する固有値ｓ2 及び
ｓ3 の角度を１２０°になるように調整できれば、その
周波数において完全なサーキュレータとなる（図８参
照）。
関係しない。この結果は、固有ベクトルｕ2 及びｕ3 で
駆動されたサーキュレータにおいて、固有値ｓ2 と固有
値ｓ3との差が周波数に依存しないことを示している。
集中定数型サーキュレータにおいて、固有ベクトルｕ1
に対するインダクタンスは（６）式より０である。従っ
て、固有値ｓ1 もスミス図表上右端の点（１，０）にあ
って周波数に依存しない。固有値ｓ2 と固有値ｓ3 との
差がスミス図表上で１２０°になるように印加磁界を調
整してから、各信号端子に容量を付加して固有値ｓ2 及
びｓ3 を移動させ、固有値ｓ1 に対する固有値ｓ2 及び
ｓ3 の角度を１２０°になるように調整できれば、その
周波数において完全なサーキュレータとなる（図８参
照）。
【００４４】集中定数型サーキュレータ素子がサーキュ
レータが成立する条件を満たすには、（７）式の固有値
ｓ1 に関する条件から、（１）式を参照して、他の固有
値が次の条件を満たさねばならない。
レータが成立する条件を満たすには、（７）式の固有値
ｓ1 に関する条件から、（１）式を参照して、他の固有
値が次の条件を満たさねばならない。
【００４５】
【数１２】
【００４６】この条件を満たす固有アドミッタンスは、
（１）式により次のように考えられる。
（１）式により次のように考えられる。
【００４７】
【数１３】
【００４８】この結果より、
【００４９】
【数１４】
【００５０】でなければならないから、（１４）式を
（１１）式に代入して、
（１１）式に代入して、
【００５１】
【数１５】
【００５２】となる。サーキュレータは（１３）式よ
り、ｙ2 ＋ｙ3 ＝０でなければならない。この操作は、
サーキュレータの磁気回転素子に容量Ｃを並列に付加し
て、図９に示すように、スミス図表上のアドミッタンス
を（１４）式の関係を保ったままｙL2→ｙ2 、ｙL3→ｙ
3 のように移動させてサーキュレータ成立条件を満たさ
せるものであるから、（ｙ3 ＋ｙ2 ）／２＝ωＣでなけ
ればならない。この条件は（８）式及びアバブレゾナン
ス動作条件σ2 、σＰ＞＞１を使って次のように求めら
れる。
り、ｙ2 ＋ｙ3 ＝０でなければならない。この操作は、
サーキュレータの磁気回転素子に容量Ｃを並列に付加し
て、図９に示すように、スミス図表上のアドミッタンス
を（１４）式の関係を保ったままｙL2→ｙ2 、ｙL3→ｙ
3 のように移動させてサーキュレータ成立条件を満たさ
せるものであるから、（ｙ3 ＋ｙ2 ）／２＝ωＣでなけ
ればならない。この条件は（８）式及びアバブレゾナン
ス動作条件σ2 、σＰ＞＞１を使って次のように求めら
れる。
【００５３】
【数１６】
【００５４】この結果より共振容量Ｃは、
【００５５】
【数１７】
【００５６】となり、ω2 に逆比例したこのような容量
を接続すればサーキュレータとなる。このことは、容量
の代わりに必要な周波数において必要な実効容量を示す
回路を磁気回転素子の信号端子に接続すれば、複数の周
波数帯域においてサーキュレータ動作を示す素子が構成
できることを示している。
を接続すればサーキュレータとなる。このことは、容量
の代わりに必要な周波数において必要な実効容量を示す
回路を磁気回転素子の信号端子に接続すれば、複数の周
波数帯域においてサーキュレータ動作を示す素子が構成
できることを示している。
【００５７】いま、周波数ｆ1 において容量Ｃでサーキ
ュレータが実現したとする。この素子を他の周波数ｆ2
においてもサーキュレータとするには、周波数ｆ1 にお
ける容量がＣで周波数ｆ2 における容量が（ｆ1 ／ｆ
2 ）2 Ｃとなるような素子を接続すればよい。直並列共
振回路のうち、図１０に示した回路は共振周波数の下側
と上側とで容量性となり、動作周波数が直並列共振周波
数の上下に設定できれば、複数周波数動作のサーキュレ
ータとして目的に合致する。この回路のアドミッタンス
は、
ュレータが実現したとする。この素子を他の周波数ｆ2
においてもサーキュレータとするには、周波数ｆ1 にお
ける容量がＣで周波数ｆ2 における容量が（ｆ1 ／ｆ
2 ）2 Ｃとなるような素子を接続すればよい。直並列共
振回路のうち、図１０に示した回路は共振周波数の下側
と上側とで容量性となり、動作周波数が直並列共振周波
数の上下に設定できれば、複数周波数動作のサーキュレ
ータとして目的に合致する。この回路のアドミッタンス
は、
【００５８】
【数１８】
【００５９】であり、図１１のようなアドミッタンス周
波数特性を示す。いま、直列共振と並列共振の角周波数
をそれぞれωs 、ωp とすれば、（１８）式は次のよう
に書き換えられる。
波数特性を示す。いま、直列共振と並列共振の角周波数
をそれぞれωs 、ωp とすれば、（１８）式は次のよう
に書き換えられる。
【００６０】
【数１９】
【００６１】いま、ｆ2 ＝２ｆ1 の場合を考える。この
ときの必要容量はＣ／４であるから、ｆ1 及びｆ2 にお
けるアドミッタンスは、それぞれω1 Ｃ及びω2 Ｃ＝ω
1 Ｃ／２となる。この条件を（１９）式に代入すると、
ときの必要容量はＣ／４であるから、ｆ1 及びｆ2 にお
けるアドミッタンスは、それぞれω1 Ｃ及びω2 Ｃ＝ω
1 Ｃ／２となる。この条件を（１９）式に代入すると、
【００６２】
【数２０】
【００６３】となる。この式群では未知数の数が式の数
より多いので、幾つかの定数は任意に決定できる。ここ
では、ω1 に対するωs 及びωp を次のように決める
と、
より多いので、幾つかの定数は任意に決定できる。ここ
では、ω1 に対するωs 及びωp を次のように決める
と、
【００６４】
【数２１】
【００６５】となる。さきに決めた動作周波数の関係か
ら、１＜ｘ＜２、１＜ｙ＜２であり、図１１より明らか
なように、ｘが１に接近しても、またｙが２接近しても
解は不安定になる。ｘを適当な値に設定してからｙを決
定すれば、（２０）式よりＣ0、Ｃ1 及びＬ1 が次のよ
うに決定できる。
ら、１＜ｘ＜２、１＜ｙ＜２であり、図１１より明らか
なように、ｘが１に接近しても、またｙが２接近しても
解は不安定になる。ｘを適当な値に設定してからｙを決
定すれば、（２０）式よりＣ0、Ｃ1 及びＬ1 が次のよ
うに決定できる。
【００６６】
【数２２】
【００６７】次に、本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、実際に設計し、製造した
例について示す。いま、４πＭ3 ：４００Ｇａｕｓｓ、
ｆ1：３００Ｍｈｚ、σ＝３．５、ＺC ＝５０Ωとする
と、
数型サーキュレータについて、実際に設計し、製造した
例について示す。いま、４πＭ3 ：４００Ｇａｕｓｓ、
ｆ1：３００Ｍｈｚ、σ＝３．５、ＺC ＝５０Ωとする
と、
【００６８】
【数２３】
【００６９】が得られる。この条件を満足する磁気回転
素子を製作して、３００ＭＨｚ及び６００ＭＨｚのオク
ターブ周波数で動作するサーキュレータを設計した。磁
気回転素子の共振容量として通常の容量に置換させる回
路素子の定数は、（２２）式を参照して次のように決定
された。
素子を製作して、３００ＭＨｚ及び６００ＭＨｚのオク
ターブ周波数で動作するサーキュレータを設計した。磁
気回転素子の共振容量として通常の容量に置換させる回
路素子の定数は、（２２）式を参照して次のように決定
された。
【００７０】
【数２４】
【００７１】この定数を用いて製作したサーキュレータ
の特性を図１２に示す。同図から明らかなように、得ら
れた特性は設計値と非常に良く一致している。
の特性を図１２に示す。同図から明らかなように、得ら
れた特性は設計値と非常に良く一致している。
【００７２】以上説明した実施形態は、動作周波数帯域
が２つの場合であるが、共振点が複数ある２端子共振回
路では、容量性の領域が共振点対の数に１を加えた数だ
け設定できることが知られているので、前述の方法を拡
張すれば、任意の周波数で複数の動作領域を有するサー
キュレータが構成できることは自明である。
が２つの場合であるが、共振点が複数ある２端子共振回
路では、容量性の領域が共振点対の数に１を加えた数だ
け設定できることが知られているので、前述の方法を拡
張すれば、任意の周波数で複数の動作領域を有するサー
キュレータが構成できることは自明である。
【００７３】図１３は、本発明の他の実施形態における
共振回路を示す回路図である。同図に示すように、この
直並列共振回路は、共振コイル１３１（Ｌ1 ）及び共振
容量１３２（Ｃ1 ）の直列共振回路に共振容量１３３
（Ｃ0 ）が並列接続されており、さらにこれに、共振コ
イル１３４（Ｌ2 ）が直列接続されており、その両端に
共振容量１３５（Ｃ2 ）が並列接続されている。この２
端子直並列共振回路も前述の実施形態の場合と同様に、
各信号端子と接地端子との間に接続される。この直並列
共振回路には、直列共振点及び並列共振点が２対あり、
従って、動作領域数が３つの場合に使用する。
共振回路を示す回路図である。同図に示すように、この
直並列共振回路は、共振コイル１３１（Ｌ1 ）及び共振
容量１３２（Ｃ1 ）の直列共振回路に共振容量１３３
（Ｃ0 ）が並列接続されており、さらにこれに、共振コ
イル１３４（Ｌ2 ）が直列接続されており、その両端に
共振容量１３５（Ｃ2 ）が並列接続されている。この２
端子直並列共振回路も前述の実施形態の場合と同様に、
各信号端子と接地端子との間に接続される。この直並列
共振回路には、直列共振点及び並列共振点が２対あり、
従って、動作領域数が３つの場合に使用する。
【００７４】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。
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。
【００７５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、磁気回転素子と、磁気回転子の各信号端子と接地端
子との間に接続された複数の共振点を有する共振回路と
を備えており、共振回路の共振点の数に対応した数のサ
ーキュレータ動作周波数領域を有しているため、単一の
サーキュレータで複数の周波数帯域において定在波抑制
を行うことができる。即ち、サーキュレータは、高周波
回路における定在波を抑制し、回路の動作を安定化させ
る素子であるが、デュアルバンド電話機のように複数の
周波数帯域で動作する電話機の高周波回路において本発
明のサーキュレータを使用すれば、単一のサーキュレー
タで任意の複数帯域における定在波抑制が実現できる。
ば、磁気回転素子と、磁気回転子の各信号端子と接地端
子との間に接続された複数の共振点を有する共振回路と
を備えており、共振回路の共振点の数に対応した数のサ
ーキュレータ動作周波数領域を有しているため、単一の
サーキュレータで複数の周波数帯域において定在波抑制
を行うことができる。即ち、サーキュレータは、高周波
回路における定在波を抑制し、回路の動作を安定化させ
る素子であるが、デュアルバンド電話機のように複数の
周波数帯域で動作する電話機の高周波回路において本発
明のサーキュレータを使用すれば、単一のサーキュレー
タで任意の複数帯域における定在波抑制が実現できる。
【図１】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構造を概略的に示す分解斜視図
である。
定数型サーキュレータの構造を概略的に示す分解斜視図
である。
【図２】図１の集中定数型サーキュレータの等価回路図
である。
である。
【図３】従来の集中定数型サーキュレータの等価回路図
である。
である。
【図４】集中定数型サーキュレータのインダクタ部分の
構造を示す図である。
構造を示す図である。
【図５】集中定数型サーキュレータの磁気回転子部分の
構造を表わす分解斜視図である。
構造を表わす分解斜視図である。
【図６】図５の集中定数型サーキュレータに共振容量を
接続した状態を表わす分解斜視図である。
接続した状態を表わす分解斜視図である。
【図７】各信号端子に電流が流れたときの磁界強度を説
明する図である。
明する図である。
【図８】容量によりサーキュレータ条件を満たすように
固有値の移動させた場合のスミス図表である。
固有値の移動させた場合のスミス図表である。
【図９】ｙ3 −ｙ2 が周波数と関係なく変化することを
示したスミス図表である。
示したスミス図表である。
【図１０】図１の実施形態における集中定数型サーキュ
レータに付加する共振回路の回路図である。
レータに付加する共振回路の回路図である。
【図１１】図１０の共振回路のアドミッタンス周波数特
性図である。
性図である。
【図１２】実際に設計し、製造したデュアルバンド集中
定数型サーキュレータの伝送特性図である。
定数型サーキュレータの伝送特性図である。
【図１３】本発明の他の実施形態における集中定数型サ
ーキュレータに付加する共振回路の回路図である。
ーキュレータに付加する共振回路の回路図である。
１０、１１、４０、４１ 磁性体板 １２1 、１２2 、１２3 、４２1 、４２2 、４２3 駆
動線路 １３、１４、４３、４４ シールド電極 １５、４５ 接地電極 １６1 、１６2 、１６3 、１７1 、１７2 、１７3 、４
６1 、４６2 、４６3、１３２、１３３、１３５ 共振
容量 １８1 、１８2 、１８3 、１３１、１３４ 共振コイル ２０、３０ 理想サーキュレータ ２１1 、２１2 、２１3 、３１1 、３１2 、３１3 信
号端子 ３２1 、３２2 、３２3 並列共振回路 ４７、４８ 励磁用磁石
動線路 １３、１４、４３、４４ シールド電極 １５、４５ 接地電極 １６1 、１６2 、１６3 、１７1 、１７2 、１７3 、４
６1 、４６2 、４６3、１３２、１３３、１３５ 共振
容量 １８1 、１８2 、１８3 、１３１、１３４ 共振コイル ２０、３０ 理想サーキュレータ ２１1 、２１2 、２１3 、３１1 、３１2 、３１3 信
号端子 ３２1 、３２2 、３２3 並列共振回路 ４７、４８ 励磁用磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇佐美 明 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 (72)発明者 三須 義文 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 磁気回転素子と、該磁気回転子の各信号
端子と接地端子との間に接続された複数の共振点を有す
る共振回路とを備えており、該共振回路の共振点の数に
対応した数のサーキュレータ動作周波数領域を有するこ
とを特徴とする集中定数型サーキュレータ。 - 【請求項２】 前記共振回路が、並列共振点及び直列共
振点の少なくとも１つの対を有する直並列共振回路であ
ることを特徴とする請求項１に記載のサーキュレータ。 - 【請求項３】 前記共振回路の並列共振点及び直列共振
点の対の数に１を加えた数のサーキュレータ動作周波数
領域を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の
サーキュレータ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26921197A JP3959797B2 (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | 集中定数型サーキュレータ |
| US09/148,318 US6236285B1 (en) | 1997-09-17 | 1998-09-04 | Lumped element circulator having a plurality of separated operation bands |
| EP98410103A EP0903802B1 (en) | 1997-09-17 | 1998-09-16 | Lumped element circulator |
| DE69811027T DE69811027T2 (de) | 1997-09-17 | 1998-09-16 | Zirkulator mit konzentrierten Elementen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26921197A JP3959797B2 (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | 集中定数型サーキュレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197907A true JPH1197907A (ja) | 1999-04-09 |
| JP3959797B2 JP3959797B2 (ja) | 2007-08-15 |
Family
ID=17469228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26921197A Expired - Fee Related JP3959797B2 (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | 集中定数型サーキュレータ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6236285B1 (ja) |
| EP (1) | EP0903802B1 (ja) |
| JP (1) | JP3959797B2 (ja) |
| DE (1) | DE69811027T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100435810B1 (ko) * | 1999-11-30 | 2004-06-12 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 비가역 회로 소자, 비가역 회로 및 통신 장치 |
| JP2008154201A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-07-03 | Murata Mfg Co Ltd | 送信装置 |
| JP2011188466A (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Jiaotong Univ | 多周波二重通信サーキュレータ |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2354884B (en) * | 1996-12-12 | 2001-06-13 | Racal Mesl Ltd | Microwave circulators and isolators |
| JP2000286611A (ja) * | 1999-03-30 | 2000-10-13 | Tokin Corp | デュアルバンド非可逆回路装置 |
| JP3417370B2 (ja) | 1999-12-09 | 2003-06-16 | 株式会社村田製作所 | 非可逆回路素子及び通信機装置 |
| JP2001320205A (ja) | 2000-03-02 | 2001-11-16 | Murata Mfg Co Ltd | 非可逆回路素子および通信装置 |
| JP3558003B2 (ja) * | 2000-03-03 | 2004-08-25 | 株式会社村田製作所 | 非可逆回路素子および通信装置 |
| JP2001332908A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-11-30 | Murata Mfg Co Ltd | 非可逆回路素子および通信装置 |
| JP2001339205A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Murata Mfg Co Ltd | 非可逆回路素子及びこの非可逆回路素子を備えた通信装置 |
| DE602004030914D1 (de) * | 2003-07-14 | 2011-02-17 | Photonicsystems Inc | Bidirektionale signalschnittstelle |
| JPWO2016047323A1 (ja) * | 2014-09-25 | 2017-06-15 | 株式会社村田製作所 | フロントエンド回路および通信装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4917160Y1 (ja) * | 1968-10-02 | 1974-05-02 | ||
| JPS5232713B2 (ja) * | 1972-05-24 | 1977-08-23 | ||
| FR2434495A1 (fr) * | 1978-07-10 | 1980-03-21 | Lignes Telegraph Telephon | Circulateur de puissance a large bande pour ondes a tres haute et ultra haute frequence |
| JPS5624815A (en) * | 1979-08-07 | 1981-03-10 | Hitachi Metals Ltd | Broad-band lumped constant type circulator and isolator |
| SU1334224A1 (ru) * | 1985-04-09 | 1987-08-30 | Предприятие П/Я Р-6208 | Вентиль на сосредоточенных элементах |
| FR2671912B1 (fr) * | 1991-01-21 | 1993-08-27 | Dev Hyperfrequences | Dispositif a ferrite, notamment circulateur, pour systemes a hautes frequences, en particulier a hyperfrequences. |
| JPH10107509A (ja) | 1996-09-27 | 1998-04-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 広帯域アイソレータ |
-
1997
- 1997-09-17 JP JP26921197A patent/JP3959797B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-09-04 US US09/148,318 patent/US6236285B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-16 DE DE69811027T patent/DE69811027T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-16 EP EP98410103A patent/EP0903802B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100435810B1 (ko) * | 1999-11-30 | 2004-06-12 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 비가역 회로 소자, 비가역 회로 및 통신 장치 |
| US6798311B2 (en) | 1999-11-30 | 2004-09-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Nonreciprocal circuit device with a solenoid-shaped inductor generating perpendicular flux |
| JP2008154201A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-07-03 | Murata Mfg Co Ltd | 送信装置 |
| JP2011188466A (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Jiaotong Univ | 多周波二重通信サーキュレータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0903802B1 (en) | 2003-01-29 |
| DE69811027D1 (de) | 2003-03-06 |
| DE69811027T2 (de) | 2003-09-25 |
| EP0903802A2 (en) | 1999-03-24 |
| JP3959797B2 (ja) | 2007-08-15 |
| EP0903802A3 (en) | 2001-04-11 |
| US6236285B1 (en) | 2001-05-22 |
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