JPS6019161B2 - フエリ磁性体回路素子 - Google Patents

フエリ磁性体回路素子

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JPS6019161B2
JPS6019161B2 JP14132175A JP14132175A JPS6019161B2 JP S6019161 B2 JPS6019161 B2 JP S6019161B2 JP 14132175 A JP14132175 A JP 14132175A JP 14132175 A JP14132175 A JP 14132175A JP S6019161 B2 JPS6019161 B2 JP S6019161B2
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JP
Japan
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magnetic field
ferrimagnetic
external magnetic
temperature
circulator
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Expired
Application number
JP14132175A
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English (en)
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JPS5264852A (en
Inventor
廉之 徳光
宏明 角
俊一 笠原
順一 叶内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPS6019161B2 publication Critical patent/JPS6019161B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/32Non-reciprocal transmission devices
    • H01P1/38Circulators
    • H01P1/383Junction circulators, e.g. Y-circulators
    • H01P1/387Strip line circulators

Landscapes

  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低磁界で動作するフェリ磁性体回路素子の温度
特性の改良に関する。
一般にフェリ磁性体回路素子には強磁性共鳴点付近で動
作するものと、共鳴点以外の上下で動作するものとに大
別され、共鳴点以下で動作するもので低磁界動作形、共
鳴点以上の磁界で動作するものを高磁界動作形と呼んで
いる。
低磁界動作形のフェIJ磁性体回路素子の例としては亀
界偏位形ァィソレータ、移相器、サーキュレータ、及び
磁界によるりの変化を利用した整合用素子等がある。従
来、これらの低磁界動作形フヱIJ磁性体回路素子の温
度特性の改良方法としては、■フェリ磁性体の組成を変
えて所要温度範囲内のフェリ磁性体素子の飽和磁化4m
Msの温度変化を最小にする方法、■4mMsの温度変
化は通常のままでフェリ磁性体素子に外部より磁場を印
加する磁気装置に細工を施して外部磁場或いはフェリ磁
性体素子の内部磁場に適当な温度変化を持たせ4mMs
の温度変化を補償する方法とが殆んどであった。
然るに上記従来の方法は次の様な欠点を有していた。先
ず、■の方法はフェリ磁性体素子の組成を変えるため、
4mMsの値そのものが変化(通常低下する)し、磁気
的性質が劣化する。即ち、非可逆性を劣化させることに
なる。更に添加物等のためtan8が増加し回路の挿入
損失を増大させる。次に、■の方法は例えば整磁鋼等を
使用するため磁気装置が大形となる他、外部磁場の値に
よっては全く温度補償の用をなさなくなることがあつた
。尚、これら従来の方法に於いては、フェリ磁性体素子
は飽和状態で使われていたものであった。
本発明は上記従来の欠点を除去すべく、小形・簡便にし
て且つ有効な温度特性の改良方法を提供するものである
以下、図面に従って本発明を詳細に説明する。
低磁界動作形フェリ磁性体回路素子の最も一般的に用い
られているサーキュレータを例にとって説明する。サー
キュレータは例えばイットリウム・アイアン・ガーネッ
ト(YIG)、フェライト等のフェリ磁性体素子(以下
フェライト素子と呼ぶ)を3対の端子を有する伝送線路
接合部に設置し、上記フェライト素子に例えば永久磁石
等の磁気装置により外部磁場を印加して、フェライト素
子のテンソル透磁率に起因する右廻り円偏波に対する山
十、左廻り円偏波に対する山一との差によりフェライト
素子内のマイクロ波磁界分布を歪曲させ、或る端子より
入射したマイクロ波を他の1つの端子にのみ出力し、他
の残りの端子には出力しない。以下同様に別の端子から
入射した場合も前述の回転方向の端子に出力する。豹1
図はサーキュレータの基本的構造を示すための図で、第
1図aはストリップライン形、第1図bは導波管形の場
合を示す。第1図においてla,lb,lcはフェライ
ト素子、2a,2b及び2cは入出力端子、3はその接
合部であり、フェライト素子la,lb,lcには直流
バイアス磁場として図の矢印の方向に外部磁場HDcが
印加されている。サーキュレータ設計の際の重要因子と
してフェライト素子の材料定数、特に4汀Ms、フェラ
イト素子の大きさ、外部磁場の強さの3因子が挙げられ
る。4mMsは通常、サーキュレータの動作中心周波数
をの(MHZ)、ジャィロ磁気定数をッ(32.8)と
すると、4汀Msら(の/y)×0.75程度に選ぶの
が良いとされている。
フェライト素子の大きさは動作中心周波数でのフェライ
ト素子中の波長を^r/2程度に選ばれる。最後に外部
磁場の強さHocは外部磁場印加方向の反磁場係数をN
とすれば、日。c2N・4mMs即ち飽和領域に選ばれ
たものである。第2図は本発明の原理を説明するための
図であり、第2図aは2のHZサーキュレータの場合で
、外部磁場の強さHocをパラメータとして各Hocの
時につき温度を変化させた場合のサーキュレータインピ
ーダンスの実測値をスミスチャートで表示したものであ
る。
尚、第2図aに於いては繁雑を避ける為、最適であった
外部磁場の強さHocを中心にしてHoc−△Hoc、
Hoc十△Hocの3点のみを例示するものであり、又
温度変化は高温を△印、常温を○印、低温を×印で示し
ている。第2図bは第2図aの温度によるインピーダン
スの変化と外部磁場の強さによるインピーダンスの変化
の実測値を判りやすく示したもので夫々矢印の向きが温
度上昇方向又は外部磁場の強さの増加方向を示し、又そ
の矢印の大きさ(変化)がインピーダンスの変化幅を示
している。第2図bに於いて、4は外部磁場の強さが比
較的弱い場合の温度によるインピーダンスの変化、6は
外部磁場の強さが比較的強い場合の温度によるインピー
ダンスの変化、5は4と6の中間位の外部磁場の強さの
場合の温度によるィンピ−ダンスの変化(前述の最適で
あった外部磁場の強さの場合に対応する)、7,8は夫
々4と5,5と6の中間位の外部磁場の強さの場合の温
度によるインピーダンスの変化、9は基準温度で外部磁
場の強さを変化させた場合のインピーダンスの変化を示
しいる。図から明らかな様に4及び7と、6及び8とで
は矢印の向きが逆転しており、温度によるインピーダン
スの変化幅を示す矢印の大きさは4よりも7、6よりも
8の方が4・さくなっている。そして5では矢印が折れ
曲がっており、結局4,7,5,8及び6の中で5が最
も変化幅が小さくなっている。また9との関係に着目す
ると4は9と同じ向き、7及び8は9と若干角度を有し
ており、6は9と逆向きである。上述のインピーダンス
の変化幅の最も小さい5を示す場合の外部磁場の強さH
ooは、本発明者等の詳細な実験及びその検討による結
果、4mMsをフェライト素子の基準温度(通常室温)
での飽和磁化、Nをフェライト素子の外部磁場印加方向
の反磁場係数とすればHoc=a・N●4灯Msで与え
られ、aの値は0.5〜0.9の範囲にあることが判明
した。
即ち、第3図はその一例を示すものであるが、2昨日Z
帯のサーキュレータを用い、外部磁場の強さを変えた場
合のVSWR温度変イ靴富の様子を示すものである。
尚、第3図に於いては、機軸はa=こ事誌右で規格化し
たものを用い、又特性曲線は4種類の寸法のフェライト
素子を用いた場合が示されている。フェライト素子は円
柱を用い、その直径をD、高さをtとしてt/○をパラ
メータとして示してある。第3図よりわかる如く、4つ
の特性曲線の最小値則ちVSWR温度変化幅の最も小さ
い点(第2図bに於けるインピーダンスの変化5に対応
する)は0.5〜0.弱範囲にあることがわかる。
この範囲はフェライト素子を禾飽和領域で使うことを示
すものであり、従来Hoc2N・4mMs(a21)の
領域で使っていたものを未飽和領域で使うようにするこ
とにより温度特性が改良されることを示すものである。
第3図にはフェライト素子の寸法が4つの場合しか示さ
れていないが、本発明者等の詳細な実験によれば、上記
温度変化幅の最も小さい点は全て0.5〜0.9の範囲
になることが確認されている。
又、数種の動作周波数帯に於いても全く同様であること
が確認されている。従って本発明によれば、低磁界動作
形フェリ磁性体回路素子に於いて基準温度での外部磁場
の強さHocと、フヱリ磁性体素子の基準温度での飽和
磁化4汀Msとフェリ磁性体素子に印加する外部磁場の
方向の反磁場係数Nとの頚N・4mMsとの比HDc/
(N・4竹Ms)を0.5〜0.9の範囲となる様な外
部磁場の強さHDcを印加することにより低磁界動作形
フェリ磁性体回路素子の温度特性を良好ならしめること
ができる。
上記の理論を実際のサーキュレータに応用した一実施例
を第4図乃至第7図に示す。
第4図は2の日2帯導波管形サーキュレータでフェライ
ト素子はNi−Znで4mNね=4800ガウス、N=
0.入 日oc=1100ェルステツドの場合(aは約
0.76)のサーキユレータイソピーダンスの温度変化
を示す。
第5図は同じく2鷹HZ帯導波管形サーキュレ‐夕でH
Dc=1300ェルステッド、他の条件は同じ場合(a
は約0.9)のサーキュレータィンピーダンスの温度変
化を示す。
第6図はめ日2帯ストリップライン形サーキュし−夕で
フェライト素子はCaVG系で4mMs=400ガウス
、N=0.4& HDc=100エルステツドの場合(
aは約0.52)のサーキュレータィンピーダンスの温
度変化を示す。
第7図は同じく幻HZ帯ストリップラィン形サーキユレ
ータでHoc=130ェルステツド、他の条件は同じ場
合(aは約0.班)のサーキュレータィンピーダンスの
温度変化を示す。
そして上述の第4図、第6図の場合が第2図bに示すイ
ンピーダンスの変化5則ち第3図に示すVSWR温度変
化幅の最小値に対応する場合であり、又第5図、第7図
上記最4・値からずれた場合に対応するものである。
即ち第4図〜第7図の実施例ではaの値は、それぞれ0
.76、0.9 0.52、0.総でありいずれも0.
5〜0.9の間にあるがVSWRの温度変化幅が最小と
なるのは2鷹HZ帯導波管形サーキュレー夕ではa=0
.762昨日Z帯、ストリップライン形サ−キュレータ
ではa=0.52の場合である。尚、上述の説明はサー
キュレー外こ限定されず他の低磁界動作形フェリ磁性体
回路素子にも適用できる事は勿論である。以上詳述した
如く本発明に被れば温度特性の非常に優れた低磁界動作
形フェリ磁性体回路素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はフヱリ磁性体回路素子で最も一般的なサーキュ
レータの基本的構造を示すためのものでaはストリップ
ライン形サーキュレータ、bは導波管形サーキュレータ
を示す図、第2図aは2的HZ帯導波管形サーキュレー
タで外部磁場の強さ日。 Cを変化した場合の各HDcにおけるサーキュレータィ
ンピーダンスの温度変化の実測値を示す図、第2図bは
外部磁場の強さと温度を変えた場合のインピーダンスの
変化の向きと大きさを示す図、第3図は本発明の原理を
説明するためのもので、外部磁場の強さを変えた場合の
VSWR温度変化幅の様子を示す図、第4図、第5図は
2昨日Z帯導波管形サーキュレータでの本発明の実施例
、第6図、第7図はめ日2帯ストリップライン形サーキ
ュレータでの本発明の実施例をそれぞれ示す。第1図に
於いて、la,lbはフェリ磁性体素子、日。cは外部
磁場を示す。第1図 第2図仙 第2図帆 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 フエリ磁性体素子と該フエリ磁性体素子に強磁性共
    鳴点以下の外部磁場を印加するための磁気装置とを有す
    る低磁界動作形フエリ磁性体回路素子に於いて、基準温
    度での外部磁場の強さH_D_Cと、該フエリ磁性体素
    子の基準温度での飽和磁化4πMsと、該フエリ磁性体
    素子に印加する外部磁場の方向の反磁場係数Nとの積N
    ・4πMsとの比H_D_C/(N・4mMs)が0.
    5〜0.9の範囲となる様な外部磁場の強さH_D_C
    を印加し、動作させることを特徴とするフエリ磁性体回
    路素子。
JP14132175A 1975-11-26 1975-11-26 フエリ磁性体回路素子 Expired JPS6019161B2 (ja)

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JP14132175A JPS6019161B2 (ja) 1975-11-26 1975-11-26 フエリ磁性体回路素子

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JPS5264852A JPS5264852A (en) 1977-05-28
JPS6019161B2 true JPS6019161B2 (ja) 1985-05-15

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6465781A (en) * 1987-09-03 1989-03-13 Moji Seisakusho Kk Lock device for connector socket of board attachment type
JPH03184282A (ja) * 1989-12-14 1991-08-12 Pfu Ltd コネクタのリードピン整列板
JPH0338955Y2 (ja) * 1986-04-28 1991-08-16

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS6465781A (en) * 1987-09-03 1989-03-13 Moji Seisakusho Kk Lock device for connector socket of board attachment type
JPH03184282A (ja) * 1989-12-14 1991-08-12 Pfu Ltd コネクタのリードピン整列板

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