JPS5811049Y2 - Isolator - Google Patents

Isolator

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JPS5811049Y2
JPS5811049Y2 JP1978060474U JP6047478U JPS5811049Y2 JP S5811049 Y2 JPS5811049 Y2 JP S5811049Y2 JP 1978060474 U JP1978060474 U JP 1978060474U JP 6047478 U JP6047478 U JP 6047478U JP S5811049 Y2 JPS5811049 Y2 JP S5811049Y2
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JP
Japan
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branch line
magnetic field
line
main line
circularly polarized
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JP1978060474U
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JPS5444656U (en
Inventor
秀都司 紅林
晋啓 折目
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三菱電機株式会社
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、マイクロ波を一方向のみ進し逆方向は通さ
ない単方向性減衰器、すなわちアイソレータに関するも
のである。
[Detailed Description of the Invention] This invention relates to a unidirectional attenuator, that is, an isolator, which allows microwaves to pass in one direction and not in the opposite direction.

この種の回路には伝播線路形式によって、導波管形、同
軸形、ストリップ線路形(マイクロストリップ形を含む
)などが考えられているが、ここでは、小形、マイクロ
波IC回路への適合性を目的としているため、ストリッ
プ線路形方向性減衰器について工夫をした。
Depending on the type of propagation line, this type of circuit is considered to be a waveguide type, coaxial type, strip line type (including microstrip type), etc., but here we will focus on small size and compatibility with microwave IC circuits. For this reason, we devised a stripline directional attenuator.

従来のストリップ線路形方向性減衰器は、第1図a、l
)に示すように、誘電体基板2上に構成されるストリッ
プ線路の主線路1a、lbに、分岐線路4と、上記分岐
線路4を付けたことによって生ずる反射を打消す目的で
補助分岐線路5とを接続し、その接続部近傍にフェライ
トやガーネットのようなフェリ磁性体6を装着し、その
フェリ磁性体6に外部から丁度磁気共鳴吸収を生ずるよ
うな磁界IDCを加えた構造を有していた。
Conventional stripline directional attenuators are shown in Fig. 1 a, l.
), a branch line 4 is attached to the main line 1a, lb of the strip line constructed on the dielectric substrate 2, and an auxiliary branch line 5 is provided for the purpose of canceling the reflection caused by attaching the branch line 4. It has a structure in which a ferrimagnetic material 6 such as ferrite or garnet is attached near the connection point, and a magnetic field IDC that just causes magnetic resonance absorption is applied from the outside to the ferrimagnetic material 6. Ta.

そして、その接続部分に円偏波を生せしめるために分岐
線路4の長さを1波長に、分岐線路4の反射を打消す8
1、 為に補助分岐線路5の長さをi波長に選んでいた。
In order to generate circularly polarized waves at the connection part, the length of the branch line 4 is set to one wavelength, and the reflection of the branch line 4 is canceled out by 8.
1. The length of the auxiliary branch line 5 was selected to be i wavelength.

それ故、この構造では、周波数が低くなると分岐線路4
の長さが長くなり、形状が大きくなって実用的でなくな
る欠点がある。
Therefore, in this structure, when the frequency becomes low, the branch line 4
The disadvantage is that the length becomes long and the shape becomes large, making it impractical.

従来のアイソレータの動作を第1図a、l)で説明する
The operation of a conventional isolator will be explained with reference to FIGS. 1a and 1).

分岐線路4は先端開放の1波長線路であるから、主線路
1a、lbの接続点から開放端の方を見たインピーダン
スは、誘導性リアクタンスとして動作する。
Since the branch line 4 is a one-wavelength line with an open end, the impedance seen from the connection point of the main lines 1a and lb toward the open end operates as an inductive reactance.

その誘導性リアクタンスをjXとする。Let the inductive reactance be jX.

主線路1a、lbは通常線路の特性インピーダンスZ。The main lines 1a and lb have a characteristic impedance Z of normal lines.

に等しい負荷で終端される。terminated with a load equal to

従って、接続点■の電圧が加えられたとき、接続点近傍
で主線路1a、lbに沿って流れる電流Imは となる。
Therefore, when the voltage at the connection point (2) is applied, the current Im flowing along the main lines 1a, 1b in the vicinity of the connection point becomes.

一方、分岐線路4に流れこむ接続点での電流をIsとす
れば となる。
On the other hand, if the current flowing into the branch line 4 at the connection point is Is, then the following equation is obtained.

従ってIsはImより位相が90°遅れた電流となり、
またこれらの電流は、空間的にも90°の角度をなして
いるので、Zo二Xであれば、接続点で、円偏波磁界を
生ずる。
Therefore, Is becomes a current whose phase lags Im by 90°,
Furthermore, since these currents spatially form an angle of 90°, in the case of Zo2X, a circularly polarized magnetic field is generated at the connection point.

この円偏波磁界の回転方向は、主線路1a、lbを伝播
する電波の方向によって反転するため、この接続点近傍
に置かれたフェリ磁性体(ジャイロ磁気的斜材)6に、
地導体3の面に垂直の方向から磁界Hocを印加した場
合、この磁界の方向を見て、高周波円偏波磁界が右まわ
りの時のみ共鳴吸収を生じる。
Since the direction of rotation of this circularly polarized magnetic field is reversed depending on the direction of the radio waves propagating through the main lines 1a and lb, the ferrimagnetic material (gyromagnetic diagonal material) 6 placed near this connection point
When a magnetic field Hoc is applied from a direction perpendicular to the surface of the ground conductor 3, resonance absorption occurs only when the high frequency circularly polarized magnetic field is clockwise when looking at the direction of this magnetic field.

そこで、単方向性減衰器が可能となる。A unidirectional attenuator is then possible.

ところが、分岐線路4を主線路1a、lbに付けると、
接続点でインピーダンスの不連続を生ずるので、そこで
電波の反射がおき実用的でない。
However, when the branch line 4 is attached to the main lines 1a and lb,
Since impedance discontinuity occurs at the connection point, radio waves are reflected there, making it impractical.

そこで、その反射を消すために−iXの値を有するリア
クタンスを分岐線路4に並列に接続すればよい。
Therefore, in order to eliminate the reflection, a reactance having a value of -iX may be connected in parallel to the branch line 4.

■・ これがg波長の補助分岐線路5で実現される。■・ This is realized by the auxiliary branch line 5 of wavelength g.

以上の動作を考えるとき、第1図a、l)は、第2図に
示す等何回路で表わされる。
When considering the above operation, the circuits a and l) in FIG. 1 can be represented by any number of circuits such as the one shown in FIG.

この点に着目し、この考案は、分岐線路4や補助分岐線
路5のような分布定数線路を用いる代わりに、集中定数
素子を使用して同様の動作を得ることを特徴とする。
Focusing on this point, this invention is characterized by using lumped constant elements instead of using distributed constant lines such as branch line 4 and auxiliary branch line 5 to obtain the same operation.

以下、この考案の実施例を第3図および第4図により説
明する。
An embodiment of this invention will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.

第3図は、第1図の分岐線路4をコイルの如きインダク
タンス7に、また補助分岐線路5をコンデンサ8に置き
換えたものである。
In FIG. 3, the branch line 4 in FIG. 1 is replaced with an inductance 7 such as a coil, and the auxiliary branch line 5 is replaced with a capacitor 8.

第4図は、誘電体基板2にフェリ磁性体6を埋込んだも
のの表面に、蒸着、メッキ、エツチングまたはプリント
技術を用いて、導体パターンで主線路1a、lb、イン
ダクタンス7、コンデンサ8を形成したものである。
FIG. 4 shows that main lines 1a, lb, inductance 7, and capacitor 8 are formed as conductor patterns on the surface of a dielectric substrate 2 with a ferrimagnetic material 6 embedded therein by using vapor deposition, plating, etching, or printing technology. This is what I did.

プリント技術等を用いて製作した場合、同一形状の導体
パターンを正確に形成することができ、アイソレータの
特性安定上有効であり、かつ装置のコスト低下をもたら
すことができる。
When manufactured using printing technology or the like, conductive patterns having the same shape can be accurately formed, which is effective in stabilizing the characteristics of the isolator, and can reduce the cost of the device.

なお、ここでフェリ磁性体6は接合部と同等あるいはそ
れ以上の面積を占める大きさであり、このような大きさ
のフェリ磁性体6を用いることにより集中定数素子7,
8双方とも円偏波回転磁界の形成に寄与することができ
る。
Note that the ferrimagnetic material 6 has a size that occupies an area equal to or larger than that of the joint, and by using the ferrimagnetic material 6 of such a size, the lumped constant element 7,
8 can both contribute to the formation of a circularly polarized rotating magnetic field.

分布定数線路を用いた従来のアイソレータにおいては、
周波数に応じた寸法に分岐線路を製作する必要があり、
したがって周波数が低くなると寸法が大きくなっていた
が、この考案によれば、このような寸法上の制約がない
ので、低い周波数のものにおいても小形に製作可能とな
り、また、次のように周波数特性も良好になるものであ
る。
In conventional isolators using distributed constant lines,
It is necessary to manufacture branch lines with dimensions according to the frequency.
Therefore, as the frequency decreases, the dimensions become larger, but with this invention, there are no such dimensional restrictions, so even low frequency products can be made compact, and the frequency characteristics are improved as follows. It will also improve.

すなわち、アイソレータの性能を良くするためには、フ
ェライトが装架された接合部でのマイクロ波回転磁界が
、できるだけ良好な円偏波であることが望まれる。
That is, in order to improve the performance of the isolator, it is desired that the microwave rotating magnetic field at the joint where the ferrite is mounted be as circularly polarized as possible.

しかるに中心周波数でそのように設計しても、周波数が
変化すれば円偏波がくずれることになる。
However, even if such a design is made at the center frequency, the circularly polarized wave will be distorted if the frequency changes.

マイクロ波磁界の大きさは電流に依存する。The magnitude of the microwave magnetic field depends on the current.

接合部に一定の電圧がかかった状態を考えると、各分岐
に流れる電流は、接合部から各線路を見たインピーダン
スの大きさで決まるから、マイクロ波磁界の大きさの変
化は、インピーダンスの変化で評価できる。
Considering that a constant voltage is applied to the junction, the current flowing in each branch is determined by the impedance seen from the junction to each line, so a change in the size of the microwave magnetic field is a change in impedance. It can be evaluated by

上記(1)式に示したように、主線路を流れる電流Im
は、特性インピーダンスZ。
As shown in equation (1) above, the current Im flowing through the main line
is the characteristic impedance Z.

が周波数特性を持たないため、周波数が変わっても変化
しない。
does not have frequency characteristics, so it does not change even if the frequency changes.

しかし、分岐線路4、補助分岐線路5は、リアクタンス
素子で、周波数と共にその大きさが変化する。
However, the branch line 4 and the auxiliary branch line 5 are reactance elements whose magnitude changes with frequency.

そこで円偏波状態からくずれることになる。This causes the wave to deviate from the circularly polarized state.

それ故、リアクタンス素子の周波数依存性は、できる限
り小さく抑えることが好ましい。
Therefore, it is preferable to keep the frequency dependence of the reactance element as small as possible.

ところで第1図に示したような分布定数形リアクタンス
素子のインピーダンスは、 Z=−jZoCOtβl・・・・・・(3)と表わされ
る。
By the way, the impedance of the distributed constant type reactance element as shown in FIG. 1 is expressed as Z=-jZoCOtβl (3).

ここで、Zoは分岐線路4および補助分岐線路5の特性
インピーダンスであり、主線路のそれと等しく選ばれて
いる。
Here, Zo is the characteristic impedance of the branch line 4 and the auxiliary branch line 5, and is selected to be equal to that of the main line.

βは位相定数、lは線路長であり、分岐線路4では1波
長に、補助分岐線路5では1波長に選ばれてIす、そし
て、上記位相定数βは、周波数、透磁率および誘電率の
関数である。
β is the phase constant, l is the line length, and is selected to be one wavelength in the branch line 4 and one wavelength in the auxiliary branch line 5. It is a function.

(β=ωぐrブ)。したがって、中心周波数f、では、
分岐線路4補助分岐線路5のインピーダンスは、それぞ
れJZo、JZoとなり、主線路のインピーダンスと大
きさが等しく位相が90°ずつ異なるため、円偏波回転
磁界ができるのである。
(β=ωgrbu). Therefore, at the center frequency f,
The impedances of the branch line 4 and the auxiliary branch line 5 are JZo and JZo, respectively, which are equal in magnitude to the impedance of the main line but differ in phase by 90 degrees, so that a circularly polarized rotating magnetic field is created.

一方、この考案により集中定数素子で置き換えた場合は
、インピーダンスは、 Z=jwL、 7.= −j −8−・・・・・・(4
)であるから、中心周波数f。
On the other hand, when replacing it with a lumped constant element according to this invention, the impedance is Z=jwL, 7. = −j −8−・・・・・・(4
), so the center frequency f.

で1Zl=Z、になるように、L、Cの値を定めてやる
The values of L and C are determined so that 1Zl=Z.

このようにして設計された従来のおよびこの考案のアイ
ソレータにおいて、周波数を中心から移動させると、次
表に示すように、分岐定数線路で構成された分岐線路、
補助分岐線路は、集中定数素子のものにくらべて、かな
り大きな周波数依存性を示す。
In the conventional isolator and the isolator of this invention designed in this way, when the frequency is moved from the center, the branch line composed of branch constant lines, as shown in the following table,
The auxiliary branch line exhibits a considerably greater frequency dependence than that of the lumped element.

この結果から判るように、集中定数素子を用いアイソレ
ータ条件を満足させたものは、周波数変化に伴うインピ
ータラスの変化が小さく、かつ双方の素子7,8がバラ
ンス良く変化しており、アイソータの周波数特性を、大
幅に改善することになる。
As can be seen from this result, when using lumped elements and satisfying the isolator conditions, the change in impeller lath due to frequency change is small, and both elements 7 and 8 change in a well-balanced manner, and the isolator frequency The characteristics will be significantly improved.

第3図、第4図では、誘電体基板2にフェリ磁性体6を
埋込んだ形のものの例であるが、この誘電体基板とフェ
リ磁性体を一枚のフェリ磁性体基板で置き換えることも
可能であり、またマイクロストリップ形式だけでなくト
リプレート形ストリップ線路にも、上述のことは全て戊
り立つ。
3 and 4 show an example in which a ferrimagnetic material 6 is embedded in a dielectric substrate 2, but the dielectric substrate and the ferrimagnetic material may be replaced with a single ferrimagnetic substrate. All of the above applies not only to the microstrip type but also to the triplate type strip line.

またインダクタンスやコンデンサにも種類のものが有り
、構成上便利なものを採用すればよいことは勿論であり
、上述の実施例に限定されるものではない。
Furthermore, there are various types of inductances and capacitors, and it goes without saying that any convenient configuration can be adopted, and the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments.

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

第1図aは、従来の単方向性減衰器の磁石を除いた平面
図、第1図すは第1図aのA−A断面図、第2図は、第
1図a、l)の電気的等価回路、第3図はこの考案の1
実施例を示す斜視図、第4図aはこの考案の他の実施例
を示す平面図、第4図すは第4図aのA−A断面図であ
る。 図中1a、lbは主線路、2は誘電体基板、3は地導体
、6はフェリ磁性体、7,8は集中定数素子、9はアー
ス線である。
Fig. 1a is a plan view of a conventional unidirectional attenuator with the magnet removed, Fig. 1 is a sectional view taken along line A-A in Fig. 1a, and Fig. 2 is a sectional view of Fig. 1a, l). Electrical equivalent circuit, Figure 3 is part 1 of this idea.
FIG. 4A is a perspective view showing an embodiment, FIG. 4A is a plan view showing another embodiment of the invention, and FIG. In the figure, 1a and lb are main lines, 2 is a dielectric substrate, 3 is a ground conductor, 6 is a ferrimagnetic material, 7 and 8 are lumped constant elements, and 9 is a ground wire.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ストリップ線路によって構成される主線路を有し、上記
主線路を伝播する電磁波に円偏波磁界を生ぜしめる為の
りアクタンス素子および上記リアクタンス素子によって
生ずる反射を整合する為のリアクタンス素子の両方また
は一方を集中定数素子で構成し、上記素子を主線路と地
導体間に接続し、円偏波磁界を生ぜしめる為の上記リア
クタンス素子と上記主線路の接続点あるいはその接続点
の近傍に接合部と同等あるいはそれ以上の面積を占める
フェリ磁性体を挿入し、上記フェリ磁性体に外部から磁
気的直流バイアスを加えて成るアイソレータ。
It has a main line constituted by a strip line, and includes both or one of an actance element for generating a circularly polarized magnetic field in the electromagnetic waves propagating on the main line and a reactance element for matching the reflection caused by the reactance element. Consisting of a lumped constant element, the element is connected between the main line and the ground conductor, and a junction equivalent to a junction is placed at or near the connection point of the reactance element and the main line to generate a circularly polarized magnetic field. Or an isolator formed by inserting a ferrimagnetic material occupying a larger area and applying a magnetic DC bias to the ferrimagnetic material from the outside.
JP1978060474U 1978-05-04 1978-05-04 Isolator Expired JPS5811049Y2 (en)

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JP1978060474U JPS5811049Y2 (en) 1978-05-04 1978-05-04 Isolator

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JP1978060474U JPS5811049Y2 (en) 1978-05-04 1978-05-04 Isolator

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Publication Number Publication Date
JPS5444656U JPS5444656U (en) 1979-03-27
JPS5811049Y2 true JPS5811049Y2 (en) 1983-03-01

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ID=28961011

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JPS5444656U (en) 1979-03-27

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