JP3385701B2 - 非可逆回路素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、３ポートサーキュレー
タの何れかの１ポートに無反射終端器を接続してなる非
可逆回路素子，例えばアイソレータに関し、詳細には
Ｉ．Ｌ．特性の劣化を回避しながらアイソレーション特
性の広帯域化を図ることができ、さらには部品の小型化
に対応でき、かつ電気的特性の調整を不要にしてコスト
を低減できるように改善された回路構成に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、ＶＨＦ，ＵＨＦ，ＳＨＦ帯域で
採用されるアイソレータは、信号を伝送方向にのみ通過
させ、逆方向への伝送を阻止する機能を有しており、例
えば携帯電話，自動車電話等の移動通信機器の送信回路
部に採用されている。 【０００３】図３は、一般的な集中定数型アイソレータ
の基本等価回路を示す。このアイソレータ１は、フェラ
イト５の一主面に３つの中心導体２〜４を互いに電気的
絶縁状態で、かつ１２０度の角度なすよう交差させて配
置し、この各中心導体２〜４の一端をアースに接続し、
他端に整合用容量Ｃ１〜Ｃ３を接続する。また上記各中
心導体２〜４の何れか１つのポートＰ３に無反射終端抵
抗器（ターミネーション）Ｒを接続するとともに、該抵
抗器Ｒのコールドエンドをアースに接続し、上記フェラ
イト５の軸方向にバイアス用直流磁界Ｈexを印加するよ
うに構成されている。 【０００４】上記アイソレータ１は、ポートＰ１からの
信号をポートＰ２に伝送し、該ポート２から進入する反
射波を終端抵抗器Ｒで吸収してポートＰ１への伝送を阻
止する機能を有しており、これにより不要波が電力増幅
器等に進入するのを防止している。 【０００５】ところで上記従来のアイソレータ１では、
回路を構成する部品素子数が少ないことから該素子にお
ける損失が小さく、低損失化には有利であるものの、
Ｉ．Ｌ．特性（通過特性）及びアイソレーション特性
（逆方向減衰特性）が比較的狭帯域特性となっている。
このため反射波の周波数によってはその吸収、あるいは
ポートＰ１への伝送阻止ができない場合があり、その結
果相互変調歪が発生し、雑音の原因となり易いという問
題がある。 【０００６】このようなＩ．Ｌ．特性，アイソレーショ
ン特性の改善を図るために、上記各中心導体２〜４のポ
ートＰ１〜Ｐ３やフェライトのアース面に広帯域化素子
を付加して帯域幅を広げることが考えられる。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記各ポ
ートやアース面に広帯域素子を接続した場合、図４に示
すように、アイソレーション特性（図４（ｂ）参照）は
問題ないものの、Ｉ．Ｌ．特性（図４（ａ）参照）では
動作中心周波数ｆ１のピーク値ａが下がり、特性が劣化
するという問題がある。これは信号が通過する各ポート
ライン上やフェライトのアース面に上記素子を接続する
こととなり、それだけ挿入損失が増大することに起因し
ている。 【０００８】ここで、上記問題を解消するために、図２
に示すように、集中定数のＬ（インダクタンス），Ｃ´
（キャパシタ）からなる広帯域化整合回路６をポートＰ
３と終端抵抗器Ｒとの間に直列接続することが考えられ
る。これによりＩ．Ｌ．特性の劣化を回避でき、かつ反
射波の吸収帯域を拡大することができる。 【０００９】ところが、上記整合回路６は立体的なコイ
ル，コンデンサで構成されることから、部品の小型化に
対応できず、しかも定数が不安定となり易く、Ｌ，Ｃ´
をトリミング等により微調整する作業が必要なためコス
トが上昇するという問題があり、この点での改良が要請
されている。 【００１０】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たもので、Ｉ．Ｌ．特性の劣化を回避しながらアイソレ
ーション特性の広帯域化を図ることができ、さらには部
品の小型化に対応でき、かつ電気的特性の調整を不要に
してコストを低減できる非可逆回路素子を提供すること
を目的としている。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明は、３ポートサー
キュレータの何れか１つのポートに終端器を接続してな
る非可逆回路素子において、該終端器に広帯域回路を接
続してアイソレーション特性の広帯域化を図る場合に、
上記広帯域回路に線路長が（２ｎ＋１）／４・λｇ（ｎ
は整数，λｇは伝送線路内波長）となる伝送線路を用
い、該伝送線路の一端を上記終端器に接続するととも
に、他端を開放又は高インピーダンスとしたことを特徴
としている。 【００１２】ここで、上記伝送線路には、同軸線路，マ
イクロストリップライン，トリプレートストリップライ
ン，コプレーナライン，サスペンデッドストリップライ
ン，導波管，あるいはＮＲＤガイド等が採用できる。 【００１３】ここで本発明において、高インピーダンス
の場合も含めたのは、伝送線路の開放端には、実際には
フリンジング容量が発生しており、厳密には「完璧な開
放」とは言えないことからこのような場合も含ませるた
めである。 【００１４】 【作用】本発明に係る非可逆回路素子によれば、広帯域
回路に線路長が（２ｎ＋１）／４・λｇとなる伝送線路
を用い、該伝送線路の他端をオープン又は高インピーダ
ッスとしたので、Ｉ．Ｌ．特性への影響を回避しながら
アイソレーション特性の広帯域化を図ることができる。
しかも例えばストリップライン線路が形成された基板を
採用することによって、上述の立体形状のコイル，コン
デンサを用いて回路を構成する場合に比べて部品全体を
小型化できる。 【００１５】また本発明では、伝送線路の線路長を管理
するだけでよいので、従来の集中定数でＬ，Ｃ´を形成
する場合に比べてばらつきの少ない高精度の広帯域回路
を構成することができる。これに伴って電気的調整の簡
易化，又は無調整化を図ることができ、ひいてはコスト
を低減でき、部品の低価格化に対応できる。 【００１６】 【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図１は本発明の一実施例による非可逆回路素子を説
明するための図であり、本実施例ではアイソレータに適
用した場合を例にとって説明する。 【００１７】本実施例のアイソレータ１０は、３つの中
心導体２〜４を互いに電気的絶縁状態で、かつ１２０度
の角度なすよう交差させて配置し、この各中心導体２〜
４の交差部分にフェライト５の一主面を当接するととも
に、図示しない永久磁石によりバイアス用直流磁界Ｈex
を印加してなるもので、基本的構成は従来と同様であ
る。また上記フェライト５，各中心導体２〜４等は図示
しない磁気閉回路を構成する磁性体ヨーク内に収容され
ている。 【００１８】上記各中心導体２〜４の一端２ａ〜４ａは
アースに接続されており、他端２ｂ〜４ｂには入出力用
ポートＰ１〜Ｐ３が接続されており、該各ポートＰ１〜
Ｐ３には整合用容量Ｃ１〜Ｃ３が並列接続されている。
また上記１つのポートＰ３には無反射終端抵抗器Ｒが接
続されており、これにより上記入出力ポートＰ１からの
信号をポートＰ２に伝送し、該ポート２から進入する反
射波を終端抵抗器Ｒで吸収するようになっている。 【００１９】そして、上記終端抵抗器Ｒには本実施例の
特徴をなす広帯域回路１１が直列接続されている。この
広帯域回路１１は線路長が（２ｎ＋１）／４・λｇとな
る伝送線路（トランスミッションラインＴ．Ｌ．）を用
いたものにより構成されている。なお、上記ｎは整数，
λｇは伝送線路内波長である。また上記伝送線路の一端
は上記終端抵抗器Ｒに接続されており、他端はオープン
又は高インピーダンスとなっている。 【００２０】また上記伝送線路として、具体的には同軸
線路，マイクロストリップライン，トリプレートストリ
ップライン，コプレーナライン，サスペンデッドストリ
ップライン，導波管，あるいはＮＲＤガイド等が採用さ
れている。 【００２１】次に本実施例の作用効果について説明す
る。本実施例のアイソレータ１０によれば、広帯域回路
１１に線路長が（２ｎ＋１）／４・λｇとなる伝送線路
を用いたので、Ｉ．Ｌ．特性への影響を回避しながらア
イソレーション特性の広帯域化を図ることができ、これ
によりポートＰ２からの反射波がポートＰ１に抜けると
いう問題を解消でき、ひいては相互変調歪による雑音の
発生を防止できる。 【００２２】また上記伝送線路は、ストリップライン線
路等が形成された基板を採用することにより実現でき、
従来のコイル，ディスク型コンデンサに比べて部品全体
を小型化できるとともに軽量化できる。 【００２３】さらに本実施例では、伝送線路の線路長を
上記長さに設定するだけでよいので、従来の集中定数で
Ｌ，Ｃ´を形成する場合に比べてばらつきの少ない高精
度の広帯域回路を構成できる。これによって電気的調整
の簡易化，又は無調整化を図ることができ、ひいてはコ
ストを低減でき、部品の低価格化に対応できる。 【００２４】なお、上記実施例では、集中定数型の３ポ
ートサーキュレータに終端抵抗器を接続したアイソレー
タを例にとって説明したが、本発明はこれに限られるも
のではなく、分布定数型や導波管型の非可逆回路素子に
も勿論適用できる。 【００２５】例えば、図５はマイクロストリップライン
による分布定数型アイソレータへの応用例を示す。図
中、２１はマグネット、２２はフェライト基板、２６は
アース板兼固定フランジ、２３はストリップ中心導体、
２３ａ〜２３ｃは入出力端子であり、１つの端子２３ｃ
に抵抗終端器２４が接続されている。そしてこの抵抗終
端器２４に、広帯域回路としての伝送線路２５が接続さ
れている。これは、線路長が(2n+1)／４・λｇとなるマ
イクロストリップラインで構成されている。このマイク
ロストリップラインの屈曲部の形状としては、図５(b)
にａで示すように角部を除去したり、ｂで示すようにＲ
状に曲げたり、ｃで示すようにそのまま屈曲するものが
採用できる。なお、線路を先端解放（ｏｐｅｎ）とする
ときは、側面電極２５ａを除去する。また上記終端器２
４は、図５(b) に示すようにコールドエンド（アース
側）に設けても良い。 【００２６】また図６は、導波管アイソレータに応用し
た場合を示す。図中、３１は導波管アイソレータであ
り、３２は磁気回路、３３はマグネットであり、３４は
フェライトである。図示手前のポートに広帯域回路とし
て機能する導波管線路３５が接続されており、これの先
端に、抵抗体膜３６ａを有する終端器３６が接続されて
いる。上記導波管の線路長は(2n+1)／４・λｇに設定さ
れている。 【００２７】 【発明の効果】以上のように本発明に係る非可逆回路素
子によれば、終端抵抗に線路長が（２ｎ＋１）／４・λ
ｇとなる伝送線路を接続し、該伝送線路の一端を終端器
に接続するとともに、他端をオープン又は高インピーダ
ンスとしたので、Ｉ．Ｌ．特性を劣化させることなくア
イソレーションの広帯域化を図ることができ、かつ小型
化に対応できるとともに、電気的特性の調整を不要にし
てコストを低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例によるアイソレータを説明す
るための等価回路図である。 【図２】本発明の成立過程を説明するための価回路図で
ある。 【図３】従来のアイソレータの等価回路図である。 【図４】Ｉ．Ｌ．特性及びアイソレーション特性を示す
図である。 【図５】マイクロストリップラインによる分布定数型ア
イソレータの実施例を示す模式図である。 【図６】導波管型アイソレータの実施例を示す模式図で
ある。 【符号の説明】 ２〜４ 中心導体 ５ フェライト １０ アイソレータ（非可逆回路素子） １１ 広帯域回路（伝送線路） Ｒ 終端抵抗器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実公 昭49−17160（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01P 1/36 H01P 1/26

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ３ポートサーキュレータの何れか１つの
   ポートに終端器を接続してなる非可逆回路素子におい
   て、該終端器に線路長が（２ｎ＋１）／４・λｇ（ｎは
   整数，λｇは伝送線路内波長）となる伝送線路を設け、
   該伝送線路の一端を上記終端器に接続するとともに、他
   端を開放又は高インピーダンスとしたことを特徴とする
   非可逆回路素子。