KR100358975B1 - Low-Loss and Broadband Non-Radiative Dielectric(NRD) Waveguide Circulator - Google Patents

Low-Loss and Broadband Non-Radiative Dielectric(NRD) Waveguide Circulator Download PDF

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Abstract

본 발명은 NRD 가이드를 이용한 아이솔레이터(Isolator), 주입동기증폭기, 변조기 등에 응용되어지는 광대역 특성을 갖는 서큘레이터(Circulator)에 대한 것이다. 실시예 1에서 영구자석을 이용하고 저손실의 특성을 얻기 위해 불요모드를 억제할 수 있는 모드 스프레서를 삽입하였다. 실시예 2에서 광대역 특성을 얻기 위해 NRD 가이드를 이용한 서큘레이터의 각 포트인 NRD 선로를 계단형(Step Type)으로 하였다.The present invention relates to a circulator having a broadband characteristic applied to an isolator, an injection synchronous amplifier, a modulator, etc. using an NRD guide. In Example 1, a permanent magnet was used and a mode sprayer capable of suppressing the unnecessary mode was inserted in order to obtain low loss characteristics. In Example 2, NRD lines, which are ports of circulators using NRD guides, were stepped to obtain broadband characteristics.

Description

저손실 및 광대역 특성을 갖는 NRD 가이드용 서큘레이터 {Low-Loss and Broadband Non-Radiative Dielectric(NRD) Waveguide Circulator}Low Loss and Broadband Non-Radiative Dielectric (NRD) Waveguide Circulator}

밀리미터파 집적회로인 NRD 가이드(Non-Radiative Dielectric wave-Guide;비방사성유전체도파관)는 저손실성과 비방사성 등의 특징을 가지고 있다.Non-radial dielectric waveguides (NRD guides), which are millimeter wave integrated circuits, have low loss and non-radioactive characteristics.

NRD 가이드 회로는 상.하도체판은 사용하고자 하는 주파수에 대한 파장의 절반 이하의 간격으로 유지하고, 상하도체판 사이에 상하도체판의 간격과 동일한 높이와 일정한 폭을 가지는 유전체 선로를 배치하여 NRD 가이드를 구성한다.The NRD guide circuit maintains the upper and lower conductor plates at intervals less than half of the wavelength with respect to the frequency to be used, and arranges dielectric lines having the same height and the same width as the upper and lower conductor plates between the upper and lower conductor plates. Configure

밀리미터파 대역의 대표적인 비가역 회로 소자인 서큘레이터는 아이솔레이터, 주입동기증폭기, 변조기 등의 응용에 꼭 필요한 회로소자이다.The circulator, a representative irreversible circuit element in the millimeter wave band, is an essential circuit element for applications such as an isolator, an injection synchronous amplifier, and a modulator.

하지만, 서큘레이터는 페라이트 공진기와 NRD 가이드 선로 사이에서 발생하는 불필요모드(TE, LSE모드)로 인하여 약 4~5dB 정도의 삽입손실을 가질 수 있으므로 원하는 출력특성을 얻기 어렵다.However, the circulator may have an insertion loss of about 4-5 dB due to the unnecessary mode (TE, LSE mode) generated between the ferrite resonator and the NRD guide line, so that it is difficult to obtain desired output characteristics.

또한, 20dB 이상의 차단성(Isolation)을 가지는 대역폭이 대부분 1GHz 정도에 불과하기 때문에 변조기의 경우 신호의 고차성분까지 포함할 수 있는 영역이 좁아짐으로 인해 원하는 신호의 검출이 어렵다.In addition, since most bandwidths having an isolation of 20 dB or more are only about 1 GHz, a modulator may be difficult to detect a desired signal due to a narrow area that may include higher order components of the signal.

따라서, 도 2와 같은 NRD 가이드용 영구자석을 이용한 서큘레이터는 NRD 가이드의 장점인 저손실의 특성을 유지할 수 없는 문제점을 가지고 있으므로 인하여 현대의 보다 넓은 대역에서의 많은 정보를 통신하기에는 부족한 점이 많다.Therefore, the circulator using the permanent magnet for NRD guide as shown in Figure 2 has a problem that can not maintain the characteristics of the low loss, which is the advantage of the NRD guide, there is a lot of points that are insufficient to communicate a lot of information in the wider band of modern times.

본 발명의 목적은 상기 기술된 NRD 가이드의 저손실성을 유지하고, 광대역의 특성을 갖는 영구자석을 이용한 서큘레이터를 제시하고자 한다.An object of the present invention is to propose a circulator using permanent magnets, which maintains the low loss of the above-described NRD guide and has broadband characteristics.

즉, 영구자석을 이용한 서큘레이터에 모드 스프레서(10,11,12)를 삽입하여 손실을 줄여줌으로써 NRD 가이드의 저손실성을 유지하고, 20dB 이상의 차단성을 갖는 영역의 광대역화를 위하여 모드 스프레서(13,14,15)의 폭을 좁혀 계단형태로 한 것이 특징이다.In other words, by inserting the mode compressor (10, 11, 12) in the circulator using a permanent magnet to reduce the loss to maintain the low loss of the NRD guide, and to increase the bandwidth of the region having more than 20dB block It is characterized by narrowing the width of (13, 14, 15) to a step shape.

본 발명의 제 1 실시예는 상.하도체판(1,2)에 영구자석(6)을 장착하고 영구자석의 중심축을 따라 페라이트(7), 테프론 튜브(9), 페라이트(8)가 순차적으로 배열된 페라이트 공진기(도 5)를 장착하고, 페라이트 공진기에 120도 간격으로 도1의 NRD 가이드 선로(3, 4, 5)와 같이 배치하고, 각각의 이 NRD 가이드 선로(3, 4, 5)와 페라이트 공진기 사이에 모드 스프레서(10, 11, 12)를 삽입하여 구성한다.In the first embodiment of the present invention, the permanent magnets 6 are mounted on the upper and lower conductor plates 1 and 2, and the ferrite 7, the Teflon tube 9, and the ferrite 8 are sequentially formed along the central axis of the permanent magnet. An arrayed ferrite resonator (FIG. 5) is mounted, and the ferrite resonators are arranged like the NRD guide lines 3, 4 and 5 of FIG. 1 at 120 degree intervals, and each of these NRD guide lines 3, 4 and 5 are arranged. The mode compressors 10, 11 and 12 are inserted between the ferrite resonator and the ferrite resonator.

본 발명의 제 2 실시예는 제 1 실시예의 모드 스프레서의 폭이 NRD 선로의 폭보다 좁은 형태를 가지는 것을 특징으로 한 계단형 모드 스프레서(13,14,15)를 삽입하여 구성한다.The second embodiment of the present invention is constructed by inserting the stepped mode compressors 13, 14, and 15, wherein the width of the mode compressor of the first embodiment is narrower than the width of the NRD line.

도 1 : 실시예 1로서 서큘레이터의 전송손실을 최소화하기 위해 모드 스프레서가 삽입된 형태의 서큘레이터 사시도.1 is a perspective view of a circulator in which a mode compressor is inserted to minimize transmission loss of a circulator as a first embodiment.

도 2 : 일반적인 구조를 갖는 서큘레이터의 사시도.2 is a perspective view of a circulator having a general structure.

도 3 : NRD 가이드를 이용한 서큘레이터의 기본원리에 대한 모식도.3: Schematic diagram of the basic principle of the circulator using the NRD guide.

도 4 : NRD 가이드를 이용한 서큘레이터 내에 존재하는 모드에 대한 모식도.4: Schematic diagram of a mode existing in the circulator using the NRD guide.

도 5 : 서큘레이터의 중심에 삽입되는 페라이트 공진기(Ferrite Resonator)의 사시도.5 is a perspective view of a ferrite resonator inserted in the center of the circulator.

도 6 : NRD 가이드 선로와 분해된 모드 스프레서의 사시도.6: Perspective view of an NRD guide track and a disassembled mode sprayer.

도 7 : 서큘레이터의 3 단자에 모드 스프레서가 삽입된 경우와 삽입되지 않은 경우에 대한 전송손실 결과 그래프.7 is a graph showing transmission loss results for the case where the mode compressor is inserted into and not inserted into the three terminals of the circulator.

도 8 : 실시예 2로서 모드 스프레서가 삽입된 서큘레이터에서 모드 스프레서 부분의 폭을 좁게 하여 계단형태로 구성함으로써 광대역 특성을 얻을 수 있는 NRD 가이드용 서큘레이터의 사시도.8 is a perspective view of a circulator for NRD guides in which a wide band characteristic can be obtained by narrowing the width of the mode compressor portion in the circulator in which the mode compressor is inserted as the second embodiment and forming the step shape.

도 9 : 모드 스프레서의 폭을 좁게 하여 계단형을 만들지 않고 주파수에 따라 변하는 임피던스의 측정값을 나타낸 그래프.9 is a graph showing a measured value of impedance varying with frequency without narrowing the width of the mode compressor to form a stepped shape.

도 10 : 모드 스프레서의 폭을 좁게 하여 계단형을 만들고 주파수에 따라 변하는 임피던스의 측정값을 나타낸 그래프.10 is a graph showing a measurement value of impedance varying with frequency by making a stepped shape by narrowing the width of the mode compressor.

도 11 : 실시예 2에 대하여 모드 스프레서의 폭을 변화 시켜 계단형으로 한 경우와 변화시키지 않은 경우에 대한 전송손실을 나타낸 그래프.Fig. 11 is a graph showing the transmission loss in the case where the width of the mode compressor is changed to stepped form and the case in which it does not change with respect to Example 2;

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명) (Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

1 : 상부도체판1: upper conductor plate

2 : 하부도체판2: lower conductor plate

3 : 입력포트의 NRD 가이드 선로.3: NRD guide line of input port.

4 : 차단포트(Isolated Port)의 NRD 가이드 선로.4: NRD guide line of isolated port.

5 : 출력포트의 NRD 가이드 선로.5: NRD guide line of output port.

6 : 영구자석.6: permanent magnet.

7, 8 : 페라이트(Ferrite ;강자성체).7, 8: ferrite (ferromagnetic).

9 : 테프론 튜브 .9: Teflon tube.

10 : 입력포트의 모드 스프레서.10: Mode sprayer of input port.

11 : 차단포트의 모드 스프레서.11: Mode sprayer of blocking port.

12 : 출력포트의 모드 스프레서.12: Mode sprayer of output port.

13 : 입력포트의 NRD 가이드 선로보다 폭이 좁은 모드 스프레서.13: Mode spreader narrower than NRD guide line of input port.

14 : 차단포트의 NRD 가이드 선로보다 폭이 좁은 모드 스프레서.14: Mode spreader narrower than NRD guide line of blocking port.

15 : 출력포트의 NRD 가이드 선로보다 폭이 좁은 모드 스프레서.15: Mode spreader narrower than NRD guide line of output port.

16 : NRD 가이드 선로.16: NRD guide line.

17 : 얇은 테프론 선로17: thin teflon track

18 : 금속(구리)박막.18: metal (copper) thin film.

INPUT① : 입력포트.INPUT①: Input port.

OUTPUT② : 출력포트.OUTPUT②: Output port.

Isolated③ : 차단포트.Isolated③: Blocking port.

(실시예1)Example 1

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태로서 NRD 가이드 선로(3,4,5)와 페라이트(7,8)와 테프론 튜브(9)로 구성된 페라이트 공진기 사이에 모드 스프레서(10,11,12)를 삽입한 사시도이다.Fig. 1 shows a mode sprayer 10, 11, 12 between an NRD guide line 3, 4, 5 and a ferrite resonator composed of ferrites 7, 8 and Teflon tube 9 as a first embodiment of the present invention. Is a perspective view inserted.

본 발명에서 사용된 NRD 가이드 선로는 2.04의 유전율을 갖는 PTFE를 사용하고, 50GHz 대역에서 실시하였기 때문에 선로의 높이, 즉 상.하도체판(1,2)의 간격을 2.7mm로 하고, 선로의 폭을 2.4mm로 하였다. 또한 페라이트는 TDK㈜의 15의 유전율을 가지고 1800G이며, 탄젠트 손실(Tangent Loss)이 0.0008인 페라이트(7,8)를 초음파가공하여 원형으로 만들고 두께는 연마하여 사용하였다. 그리고, 직경이 3.37mm이다.As the NRD guide line used in the present invention uses a PTFE having a dielectric constant of 2.04 and is performed in a 50 GHz band, the height of the line, that is, the interval between the upper and lower conductor plates 1 and 2 is 2.7 mm, and the width of the line is Was 2.4 mm. In addition, ferrite has a dielectric constant of 15 from TDK Co., Ltd. and is 1800G. The ferrite (7,8) having a tangent loss of 0.0008 is ultrasonically processed to make a circular shape, and the thickness is used by grinding. The diameter is 3.37 mm.

우선, NRD 가이드용 서큘레이터의 일반적인 구조와 그 원리에 대한 설명을 위하여 도 2, 3, 4, 5를 이용하여 상세히 설명하고자 한다.First, the general structure of the NRD guide circulator and its principle will be described in detail with reference to FIGS. 2, 3, 4, and 5.

도 2는 일반적으로 알려진 NRD 가이드용 서큘레이터의 구조이다. 상.하도체판(1,2)의 중심에 영구자석(6)을 상.하도체판(1,2)에 삽입한다. 그리고, 영구자석의 중심축에 페라이트(7), 테프론 튜브(9), 페라이트(8)을 순차적으로 배치하여 페라이트 공진기를 구성한다. 도 5는 페라이트 공진기의 사시도이다.2 is a structure of a generally known circulator for NRD guides. The permanent magnet 6 is inserted into the upper and lower conductor plates 1 and 2 at the center of the upper and lower conductor plates 1 and 2. Then, the ferrite 7, the Teflon tube 9, and the ferrite 8 are sequentially arranged on the central axis of the permanent magnet to form a ferrite resonator. 5 is a perspective view of a ferrite resonator.

그리고, 페라이트 공진기를 중심을 120도 간격으로 NRD 가이드 선로(3,4,5)를 배치하여 3개의 포트를 만든다. 본 발명에서는 도 3과 4에서와 같이 각각의 포트의 역할을 선택하여 설명하고자 한다.Then, NRD guide lines 3, 4, and 5 are arranged at 120-degree intervals around the ferrite resonator to make three ports. In the present invention, as shown in Figures 3 and 4 will be described by selecting the role of each port.

LSE 모드와 같은 불필요 모드는 NRD 가이드 선로의 구부러진 곳이나 비대칭 혹은 불연속 영역에서 발생하여 회로 특성에 영향을 미치므로, 비대칭인 서큘레이터와 같은 비가역소자의 경우 불필요 모드가 발생하게 된다.The unnecessary mode, such as the LSE mode, occurs in the bent portion of the NRD guide line or in an asymmetrical or discontinuous region, thereby affecting the circuit characteristics. Therefore, the unnecessary mode occurs in an irreversible device such as an asymmetrical circulator.

종전의 기술에서 이와 같은 불필요 모드가 발생하는 원인을 살펴보면, ①번 포트(3)는 입력이고, ②번 포트(5)는 출력, ③번 포트(4)는 차단되는 포트의 구조를 가지는 도 3과 같은 NRD 가이드용 서큘레이터인 경우에 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이, 입력포트로는 LSM 모드만 입력된다는 가정을 둘 경우 주요 전송파인 LSM 모드의 자계 분포는 축 방향 단면 내에서만 존재한다. 그래서 서큘레이터가 동작할 때 공진기의 전자계 분포에 착안하면, ②번 포트(5)에 대해서는 축방향 단면 내에 자계가 존재하여 LSM 모드로서 출력이 되지만, ③번 포트(4)에 대해서는 그 자계 분포가 축방향 단면 내에 존재하지 않고 가로 방향 단면 내에서 고리모양의 루프(Loop)를 형성하고 있다. 따라서, 이 포트에는 LSM 모드가 존재하지 않는다는 것을 알 수 있다. 한편, LSE 모드의 자계 분포는 가로방향 단면 내에서 루프를 그리고 있기 때문에 ③번 포트(4)에서는 LSE 모드가 존재하기 쉬운 상태가 된다.Looking at the cause of such an unnecessary mode in the prior art, port ① (3) is the input, port ② (5) is the output, port ③ (4) has a structure of the blocked port 3 In the case of the NRD guide circulator as shown in FIG. 4, when it is assumed that only the LSM mode is input to the input port, the magnetic field distribution of the main transmission wave LSM mode exists only in the axial cross section. Therefore, when the circulator operates, attention is paid to the electromagnetic field distribution of the resonator. The magnetic field is present in the axial cross section for port ② and output as LSM mode. It does not exist in the axial cross section, but forms a loop in the transverse cross section. Thus, it can be seen that there is no LSM mode on this port. On the other hand, since the magnetic field distribution of the LSE mode draws a loop in the cross section in the transverse direction, the port 3 is in a state where the LSE mode tends to exist.

따라서, 도 3에서와 같이 입력된 LSM 모드는 ③번 포트(4)로 출력되지 않고, ②번 포트(5)로 출력되지만 같은 시간에 ③번 포트(4)에는 LSE 모드가 발생하여 삽입손실의 원인이 된다. 그러므로, 이러한 불필요 모드를 억제한다면 삽입손실을 줄일 수 있다.Therefore, the LSM mode input as shown in FIG. 3 is not output to port ③ but is output to port ②. However, at the same time, LSE mode is generated at port 3 to prevent insertion loss. Cause. Therefore, insertion loss can be reduced by suppressing this unnecessary mode.

위와 같이 영구자석을 이용한 서큘레이터가 동작할 때 발생하는 불필요 모드를 억제하기 위하여, 본 발명에서는 도 6과 같이 모드 스프레서(10,11,12)를 각 포트의 NRD 가이드 선로(3,4,5)와 페라이트 공진기 사이에 삽입하였다.In order to suppress the unnecessary mode generated when the circulator using the permanent magnet as described above, in the present invention, as shown in Fig. 6, the mode sprayers 10, 11, 12 are connected to the NRD guide lines 3, 4, 5) and the ferrite resonator.

LSM 모드는 NRD 가이드의 중심면이 전기벽으로 되어있기 때문에 금속 스트립(18)을 삽입해도 어떠한 영향을 받지 않는다. 하지만, LSE 모드의 전계는 중심면에 평행하기 때문에 금속 스트립을 삽입하면 차단주파수를 높게 해서 사용주파수 대역 내에서 제거되어 질 수 있다. 그러나, LSE 모드에 대해서 TEM 모드들이 발생되어 질 수 있으므로 금속 스트립(18)을 λ/4의 초크 형태로 구성하여 불필요 모드를 모두 억제하게 한 것이다.The LSM mode is not affected by the insertion of the metal strip 18 since the center plane of the NRD guide is the electrical wall. However, since the electric field of LSE mode is parallel to the center plane, insertion of a metal strip can be removed within the frequency band by increasing the cutoff frequency. However, since TEM modes can be generated for the LSE mode, the metal strip 18 is configured in the form of a choke of λ / 4 to suppress all unnecessary modes.

모드 스프레서는 좁은 부분의 폭이 0.4mm이고, 넓은 부분이 2.4mm이다. 그리고, TEM 전송파의 파장은 전자계가 NRD 가이드 선로 내에 집중해 있기 때문에 유전체 내의 평면파 파장은 동등하다. 따라서, 초크 각 구간의 길이는 선로내의 평면파 파장 3.8mm의 4분의 1인 0.95mm로 한다.The mod spreader is 0.4mm wide at the narrow end and 2.4mm wide at the wide end. The wavelength of the TEM transmission wave is equal to the plane wave wavelength in the dielectric because the electromagnetic field is concentrated in the NRD guide line. Therefore, the length of each choke section is 0.95 mm, which is a quarter of the plane wave wavelength 3.8 mm in the track.

도 1과 도 2의 전송특성을 측정하여 도 7에 나타내었다. 도 2의 영구자석을 이용한 서큘레이터는 50GHz 대역에서 평균 4 dB 정도의 전송손실을 가지며, 도 1의 제 1 실시예의 영구자석을 이용한 서큘레이터는 전송손실이 50GHz 대역에서 평균 1dB 이하의 값을 얻을 수 있었다.The transmission characteristics of FIGS. 1 and 2 were measured and shown in FIG. 7. The circulator using the permanent magnet of FIG. 2 has an average transmission loss of about 4 dB in the 50 GHz band, and the circulator using the permanent magnet of the first embodiment of FIG. 1 obtains an average transmission loss of 1 dB or less in the 50 GHz band. Could.

(실시예 2)(Example 2)

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 대한 사시도이다. 제 1 실시예에서 NRD 가이드 선로(3,4,5)와 페라이트 공진기 사이의 모드 스프레서(10,11,12)의 폭을 좁혀서 계단형으로 구성하였다.8 is a perspective view of a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the widths of the mode compressors 10, 11 and 12 between the NRD guide lines 3, 4 and 5 and the ferrite resonators are narrowed to form a step.

여기서, 실험적 근거를 바탕으로 페라이트(7,8)의 두께를 0.342mm로 하였고, 바이어스 자계 즉, 영구자석의 세기가 1320Oe인 것을 사용하였다.Here, the thickness of the ferrite (7,8) was 0.342mm based on the experimental basis, the bias magnetic field, that is, the strength of the permanent magnet is 1320Oe was used.

도 9에서 알 수 있는 것과 같이 중심주파수 50GHz에서는 임피던스가 스미스 챠트의 거의 중심에 위치하여, 완전 정합상태가 되었다고 볼 수 있다. 또한 도 10에서와 같이 영구자석을 이용한 서큘레이터에 대해서 중심주파수의 반파장이 되는 길이의 폭이 좁아진 모드 스프레서(13,14,15)를 장착하여도 중심주파수에 대한 특성에 크게 영향을 미치지 않는다.As can be seen in FIG. 9, at the center frequency of 50 GHz, the impedance is located almost at the center of the Smith chart, and thus, it can be said that the state is completely matched. Also, as shown in FIG. 10, even when the modulators 13, 14, and 15 having a narrow width of the half-wavelength of the center frequency are mounted on the circulator using the permanent magnet, characteristics of the center frequency are not significantly affected. .

하지만, 중심주파수의 변화에 따라 리액턴스 성분이 변하게 된다. 폭이 좁아진 모드 스프레서(13,14,15)도 중심주파수의 변화에 따라 리액턴스 성분은 변하지만 넓은 주파수 대역에 걸쳐 정합조건을 만족시키므로 광대역화가 가능하다.However, the reactance component changes as the center frequency changes. The narrower mode compressors 13, 14, and 15 also have a reactance component that changes with the change of the center frequency, but satisfy the matching condition over a wide frequency band, thereby enabling wideband.

상기에 기술된 내용을 바탕으로 설계된 최적의 폭을 가진 모드 스프레서(13,14,15)의 크기는 NRD 가이드 선로의 폭 2.4mm보다 좁은 1.9mm 정도를 사용하였다. 그리고, 모드 스프레서의 길이를 50GHz 반파장의 기수배가 되도록 5.8mm로 구성하였다.The size of the mode spreaders 13, 14, and 15 with the optimum width designed based on the above description was about 1.9 mm smaller than the 2.4 mm width of the NRD guide line. And the length of the mode compressor was comprised by 5.8 mm so that it may become the odd multiple of 50-GHz half-wavelength.

도 9와 도 10은 바이어스 자계, 즉 영구자석의 세기를 1320Oe로 하고, 페라이트(7,8)의 직경을 3.37mm, 두께를 0.342mm로 하고 테프론 튜브(9)의 높이를 2.016mm, 직경을 3.37mm, 내경을 3mm로 조건을 같이 하였다. 하지만, 도 9의 결과는 모드 스프레서(10,11,12)의 폭을 NRD 가이드 선로와 같이 하였을 경우이고, 도 10은 모드 스프레서(13,14,15)의 폭을 NRD 가이드 선로보다 작게 1.9mm정도로 하였을 경우에 대한 중심주파수에 따른 임피던스 궤적을 나타낸 그래프이다.9 and 10 show that the bias magnetic field, that is, the strength of the permanent magnet is 1320Oe, the diameter of the ferrites 7 and 8 is 3.37 mm, the thickness is 0.342 mm, and the height of the Teflon tube 9 is 2.016 mm and the diameter is shown. 3.37 mm and internal diameter were 3 mm. However, the results of FIG. 9 show that the widths of the mode compressors 10, 11 and 12 are the same as the NRD guide lines, and FIG. 10 shows the widths of the mode compressors 13, 14 and 15 smaller than the NRD guide lines. This is a graph showing the impedance trajectory according to the center frequency for the case of about 1.9mm.

본 발명의 제 1 실시예와 제 2 실시예의 삽입손실과 차단특성의 결과를 도 11에 나타내었다. 모드 스프레서가 선로와 같은 폭을 가진 경우, 20dB 이하의 차단성을 갖는 대역폭이 약 1GHz 정도인 것으로 측정되었다. 그러나 제 2 실시예에서와 같이 모드 스프레서의 폭을 NRD 가이드 선로의 폭에 비해 좁게 하여 장착한 영구자석을 이용한 서큘레이터는 제 1 실시예의 저손실성을 유지하면서 20dB 이하의 차단영역이 2GHz 이상인 결과를 나타내고 있다.11 shows results of insertion loss and breaking characteristics of the first and second embodiments of the present invention. When the mode compressor was the same width as the line, it was measured that the bandwidth having the blocking property of 20 dB or less was about 1 GHz. However, as in the second embodiment, the circulator using the permanent magnet mounted with the width of the mode sprayer narrower than the width of the NRD guide line results in a blocking area of 20 dB or less while maintaining the low loss of the first embodiment. Indicates.

따라서, 도 2과 같은 일반적인 영구자석을 이용한 서큘레이터는 비대칭성으로 인해 4dB 정도의 손실을 가진다. 하지만, 제 1 실시예와 같이 모드 스프레서가 삽입되어 영구자석을 이용한 서큘레이터의 비대칭으로 인해 발생하는 불필요 모드를 억제함으로써 NRD 가이드의 저손실성을 유지하였으며, 제 2 실시예와 같이 제 1 실시예의 모드 스프레서를 삽입하여 NRD 가이드의 저손실성을 유지하면서 모드 스프레서의 폭을 좁혀줌으로써 광대역 특성을 가질 수 있다는 것을 알 수 있다.Therefore, a circulator using a general permanent magnet as shown in FIG. 2 has a loss of about 4dB due to asymmetry. However, the low loss of the NRD guide was maintained by suppressing the unnecessary mode generated due to the asymmetry of the circulator using the permanent magnet by inserting the mode compressor as in the first embodiment, and the mode of the first embodiment as in the second embodiment. It can be seen that the wideband characteristics can be obtained by inserting a compressor to narrow the width of the mode compressor while maintaining the low loss of the NRD guide.

본 발명의 많은 다양한 실시예들을 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 한도 내에서 구성할 수 있다. 본 발명은 본 명세서에서 설명한 특정의 실시예들에 한정되지 않음을 이해하여야 한다. 이에 반하여, 본 발명은 청구된 본 발명의 기술적 요지 범위내에 포함되는 다양한 변형예들 및 균등한 구성예들을 포함한다. 첨부된 특허청구범위는 이러한 변형예, 균등한 구조들 및 기능들을 모두 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.Many various embodiments of the invention may be constructed without departing from the technical scope of the invention. It is to be understood that the invention is not limited to the specific embodiments described herein. On the contrary, the invention includes various modifications and equivalent constructions that fall within the technical scope of the claimed invention. The appended claims are to be accorded the broadest interpretation so as to encompass all such modifications, equivalent structures, and functions.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 영구자석을 이용한 서큘레이터는 기존의 전자석을 이용함으로써 발생한 전자석의 발열현상을 제거할 수 있으며, 전기의 소모를 없앨 수 있으며 전자석을 이용할 경우 추가되는 전원부 회로를 사용하지 않아도 된다.또한, 본 발명의 영구자석을 이용한 서큘레이터는 모드 스프레서를 각 단자의 NRD 가이드 선로와 페라이트 공진기 사이에 삽입하여 전파의 삽입손실을 줄여주기 때문에 원하는 출력 특성을 얻을 수 있다.As described above, the circulator using the permanent magnet of the present invention can remove the heat generation phenomenon of the electromagnet generated by using the existing electromagnet, eliminate the consumption of electricity, and do not use the power supply circuit added when using the electromagnet In addition, the circulator using the permanent magnet of the present invention reduces the insertion loss of radio waves by inserting a mode sprayer between the NRD guide line and the ferrite resonator of each terminal, thereby achieving desired output characteristics.

또한, 본 발명의 모드 스프레서의 폭을 NRD 가이드 선로의 폭보다 좁게 사용함으로써 사용할 수 있는 주파수의 대역을 넓힐 수 있다.Further, by using the width of the mode compressor of the present invention narrower than the width of the NRD guide line, the band of usable frequencies can be widened.

본 발명을 통해 영구자석을 이용한 서큘레이터가 저손실성 및 광대역성의 우수한 특성을 가지므로 변조기 및 증폭기 등의 비가역 소자로서 장점을 충분히 발휘할 수 있을 것이다.Through the present invention, since the circulator using permanent magnets has excellent characteristics of low loss and wide bandwidth, it can be sufficiently used as an irreversible device such as a modulator and an amplifier.

Claims (3)

상.하도체판(1,2)에 영구자석(6)을 장착하고 영구자석의 중심축을 따라 페라이트(7), 테프론 튜브(9), 페라이트(8)을 순차적으로 배열하여;Mounting the permanent magnets 6 on the upper and lower conductor plates 1 and 2 and arranging the ferrite 7, the Teflon tube 9 and the ferrite 8 sequentially along the central axis of the permanent magnet; 페라이트 공진기를 구성하고, 페라이트 공진기에 120도 간격으로 NRD 가이드 선로를 배치하고;Construct a ferrite resonator, and arrange the NRD guide lines at 120 degree intervals in the ferrite resonator; 각각의 NRD 가이드 선로와 페라이트 공진기 사이에 모드 스프레서(10, 11,12)를 삽입한 것을 특징으로 한 저손실 NRD 가이드용 영구자석을 이용한 서큘레이터A circulator using permanent magnets for low loss NRD guides, characterized by inserting mode compressors 10, 11, and 12 between the respective NRD guide lines and the ferrite resonators. 상.하도체판(1,2)에 영구자석(6)을 장착하고 영구자석의 중심축을 따라 페라이트(7), 테프론 튜브(9), 페라이트(8)을 순차적으로 배열하여;Mounting the permanent magnets 6 on the upper and lower conductor plates 1 and 2 and arranging the ferrite 7, the Teflon tube 9 and the ferrite 8 sequentially along the central axis of the permanent magnet; 페라이트 공진기를 구성하고, 페라이트 공진기에 120도 간격으로 NRD 가이드 선로를 배치하고;Construct a ferrite resonator, and arrange the NRD guide lines at 120 degree intervals in the ferrite resonator; NRD 선로의 폭보다 좁은 형태의 계단형 모드 스프레서(13,14,15)를 삽입하여 구성한 것을 특징으로 한 저손실 및 광대역 NRD 가이드용 영구자석을 이용한 서큘레이터Circulator using permanent magnet for low loss and wideband NRD guide, characterized by inserting stepped mode presser (13, 14, 15) narrower than NRD line width 삭제delete
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