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JP7097064B2 - Pseudo-progressive wave resonator and antenna device - Google Patents
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Description

本発明は、非相反移相右手/左手系複合伝送線路を用いた擬似進行波共振器及びアンテナ装置に関する。 The present invention relates to a pseudo traveling wave resonator and an antenna device using a non-reciprocal phase shift right-handed / left-handed composite transmission line.

最近、順方向と逆方向とで非相反な移相をもたらす、メタマテリアルからなる右手/左手系複合伝送線路(以下、「非相反伝送線路」という)に関する研究がさかんに行われている。非相反伝送線路は、共振周波数を変えることなく共振器のサイズ及び/又は共振器上の位相分布勾配を自由に変更可能である、ある種の伝送線路共振器として動作可能であり、これを「擬似進行波共振器」ともいう。 Recently, much research has been conducted on right-handed / left-handed composite transmission lines (hereinafter referred to as "non-reciprocal transmission lines") made of metamaterials that cause non-reciprocal phase shifts in the forward and reverse directions. The non-reciprocal transmission line can operate as a kind of transmission line resonator in which the size of the resonator and / or the phase distribution gradient on the resonator can be freely changed without changing the resonance frequency. Also called a "pseudo-travel wave resonator".

例えば、特許文献1及び2は、非相反伝送線路をループ状に形成し、ループ状の非相反伝送線路に給電することにより円偏波を生じるアンテナ装置を開示している。 For example, Patent Documents 1 and 2 disclose an antenna device in which a non-reciprocal transmission line is formed in a loop shape and power is supplied to the loop-shaped non-reciprocal transmission line to generate circularly polarized waves.

特開2016-054454号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-0544454 特開2017-152981号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-152981

従来、ループ状の非相反伝送線路を備えた擬似進行波共振器及びアンテナ装置は狭帯域であり、より広帯域で動作することが求められる。 Conventionally, a pseudo traveling wave resonator and an antenna device provided with a loop-shaped non-reciprocal transmission line have a narrow band, and are required to operate in a wider band.

本発明の目的は、ループ状の非相反伝送線路を備えた擬似進行波共振器及びアンテナ装置であって、従来よりも広帯域で動作可能な擬似進行波共振器及びアンテナ装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pseudo traveling wave resonator and an antenna device provided with a loop-shaped non-reciprocal transmission line, which can operate in a wider band than before. ..

本発明の第1の態様によれば、
ループに沿って縦続接続された複数の単位セルを含む非相反伝送線路を備える擬似進行波共振器であって、
前記複数の単位セルのそれぞれは、マイクロ波の伝送線路部分と、容量性素子を等価的に含む直列枝の回路と、前記伝送線路部分から分岐して設けられかつ誘導性素子を等価的に含む並列枝の回路とを備え、
前記各単位セルの伝送線路部分は、前記マイクロ波の伝搬方向に対して異なる方向に磁化されてジャイロ異方性を有するように自発磁化を有するか又は外部磁界により磁化され、
前記擬似進行波共振器は、+1次共振又は-1次共振の周波数から0次共振の周波数までの周波数帯において前記擬似進行波共振器の反射損失が予め決められたしきい値以下になるように決定された+1次共振又は-1次共振の周波数を有し、
前記擬似進行波共振器は、前記擬似進行波共振器の分散曲線において、前記決定された+1次共振又は-1次共振の周波数に対応する順方向の位相定数β及び逆方向の位相定数βを有し、
前記単位セルの個数Mは、+N/(2M)又は-N/(2M)がβ/βに最も近い値を有するように決定され、
ここで、
Nは前記ループの周の長さを前記非相反伝送線路の各単位セルの長さで除算した値を示し、
βは(β+β)/2を示し、
βは(β-β)/2を示す。
According to the first aspect of the present invention.
A quasi-traveling wave resonator with a non-reciprocal transmission line containing multiple unit cells interconnected along a loop.
Each of the plurality of unit cells equivalently includes a microwave transmission line portion, a series branch circuit including a capacitive element equivalently, and an inductive element provided by branching from the transmission line portion. Equipped with a parallel branch circuit,
The transmission line portion of each unit cell is magnetized in a different direction with respect to the propagation direction of the microwave and has spontaneous magnetization so as to have gyro anisotropy, or is magnetized by an external magnetic field.
In the pseudo traveling wave resonator, the reflection loss of the pseudo traveling wave resonator is equal to or less than a predetermined threshold value in the frequency band from the frequency of the +1st order resonance or the frequency of the -1st order resonance to the frequency of the 0th order resonance. Has a frequency of +1 or -1st resonance determined by
The pseudo-progressive wave resonator has a forward phase constant β + and a reverse phase constant β corresponding to the determined +1 or -1st-order resonance frequencies in the dispersion curve of the pseudo-progressive wave resonator. -Has
The number M of the unit cells is determined so that + N / (2M) or −N / (2M) has the value closest to β B / β A.
here,
N indicates a value obtained by dividing the circumference of the loop by the length of each unit cell of the non-reciprocal transmission line.
β A indicates (β + + β- ) / 2,
β B indicates (β + -β- ) / 2.

本発明の第2の態様によれば、第1の態様において、
前記擬似進行波共振器は、前記-1次共振の周波数から前記+1次共振の周波数までの周波数帯において前記擬似進行波共振器の反射損失が前記予め決められたしきい値以下になるように決定された前記+1次共振の周波数及び-1次共振の周波数を有し、
前記擬似進行波共振器は、前記擬似進行波共振器の分散曲線において、前記決定された+1次共振の周波数に対応する順方向の位相定数β+(+1)及び逆方向の位相定数β-(+1)と、前記決定された-1次共振の周波数に対応する順方向の位相定数β+(-1)及び逆方向の位相定数β-(-1)とを有し、
前記単位セルの個数Mは、+N/(2M)及び-N/(2M)の一方がβB(+1)/βA(+1)に最も近い値を有し、かつ、+N/(2M)及び-N/(2M)の他方がβB(-1)/βA(-1)に最も近い値を有するように決定され、
ここで、
βA(+1)は(β+(+1)+β-(+1))/2を示し、
βB(+1)は(β+(+1)-β-(+1))/2を示し、
βA(-1)は(β+(-1)+β-(-1))/2を示し、
βB(-1)は(β+(-1)-β-(-1))/2を示す。
According to the second aspect of the present invention, in the first aspect,
The pseudo traveling wave resonator has such that the reflection loss of the pseudo traveling wave resonator is equal to or less than the predetermined threshold value in the frequency band from the frequency of the -1st order resonance to the frequency of the +1st order resonance. It has the determined frequency of the +1st order resonance and the frequency of the -1st order resonance.
The pseudo traveling wave resonator has a forward phase constant β + (+1) and a reverse phase constant β − ( corresponding to the determined +1st order resonance frequency in the dispersion curve of the pseudo traveling wave resonator. It has +1) and a forward phase constant β + (-1) and a reverse phase constant β − (-1) corresponding to the determined frequency of the first-order resonance.
As for the number M of the unit cells, one of + N / (2M) and −N / (2M) has a value closest to β B (+1) / β A (+1) , and + N / (2M) and The other of -N / (2M) was determined to have the closest value to β B (-1) / β A (-1) .
here,
β A (+1) indicates (β + ( +1) + β- (+1 ) ) / 2,
β B (+1) indicates (β + ( +1) -β- (+1 ) ) / 2,
β A (-1) indicates (β + (-1) + β- (-1 ) ) / 2,
β B (-1) indicates (β + (-1) -β- (-1 ) ) / 2.

本発明の第3の態様によれば、第1又は第2の態様において、
前記並列枝の回路は、ループ状の前記非相反伝送線路の内周に接続された誘導性スタブ回路である。
According to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect,
The circuit of the parallel branch is an inductive stub circuit connected to the inner circumference of the loop-shaped non-reciprocal transmission line.

本発明の第4の態様によれば、
第1~第3のうちの1つの態様に係る擬似進行波共振器を備えたアンテナ装置が提供される。
According to the fourth aspect of the present invention.
An antenna device including a pseudo-progressive wave resonator according to one of the first to third aspects is provided.

本発明の一態様によれば、ループ状の非相反伝送線路を備えた擬似進行波共振器及びアンテナ装置であって、従来よりも広帯域で動作可能な擬似進行波共振器及びアンテナ装置を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, there is provided a pseudo traveling wave resonator and an antenna device provided with a loop-shaped non-reciprocal transmission line, which can operate in a wider band than the conventional one. be able to.

実施形態に係る擬似進行波共振器1を備えたアンテナ装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the antenna device provided with the pseudo-progressive wave resonator 1 which concerns on embodiment. 図1のA-A’線における単位セル21-1の断面図である。It is sectional drawing of the unit cell 21-1 in the AA' line of FIG. 図1の擬似進行波共振器1が相反移相右手/左手系複合伝送線路として動作するときの単位セル21-mの等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the unit cell 21-m when the pseudo traveling wave resonator 1 of FIG. 1 operates as a reciprocal phase shift right-handed / left-handed composite transmission line. 図1の擬似進行波共振器1が非相反伝送線路として動作するときの単位セル21-mの等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the unit cell 21-m when the pseudo traveling wave resonator 1 of FIG. 1 operates as a non-reciprocal transmission line. 図1の擬似進行波共振器1の+1次共振、0次共振、及び-1次共振を説明するための分散曲線を示す図である。It is a figure which shows the dispersion curve for demonstrating the +1st order resonance, the 0th order resonance, and the -1st order resonance of the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 図1の擬似進行波共振器1の動作帯域を説明するための反射損失の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the reflection loss for demonstrating the operation band of the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 図1の擬似進行波共振器1に正の磁界を印加したときの分散曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the dispersion curve when the positive magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 図1の擬似進行波共振器1に負の磁界を印加したときの分散曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the dispersion curve when a negative magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 図1の擬似進行波共振器1に正の磁界を印加したときの反射損失の周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of the reflection loss when a positive magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 図1の擬似進行波共振器1に負の磁界を印加したときの反射損失の周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of the reflection loss when a negative magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 図1の擬似進行波共振器1に正の磁界を印加したときの放射利得の周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of the radiation gain when a positive magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 図1の擬似進行波共振器1に正の磁界を印加したときの軸比の周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of the axial ratio when a positive magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 図1の擬似進行波共振器1に負の磁界を印加したときの放射利得の周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of the radiation gain when a negative magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 図1の擬似進行波共振器1に負の磁界を印加したときの軸比の周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of the axial ratio when a negative magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 図1の擬似進行波共振器1に正の自発磁化を印加したときの動作周波数5.22GHzにおける指向特性を示すシミュレーション結果のグラフである。3 is a graph of simulation results showing directivity at an operating frequency of 5.22 GHz when positive spontaneous magnetization is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 1. 図1の擬似進行波共振器1に正の自発磁化を印加したときの動作周波数5.48GHzにおける指向特性を示すシミュレーション結果のグラフである。It is a graph of the simulation result which shows the directivity at the operating frequency of 5.48GHz when the positive spontaneous magnetization is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 図1の擬似進行波共振器1に正の外部磁界を印加したときの動作周波数5.46GHzにおける指向特性を示す実測結果のグラフである。6 is a graph of actual measurement results showing directivity at an operating frequency of 5.46 GHz when a positive external magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 1. 図1の擬似進行波共振器1に正の外部磁界を印加したときの動作周波数5.59GHzにおける指向特性を示す実測結果のグラフである。6 is a graph of actual measurement results showing directivity at an operating frequency of 5.59 GHz when a positive external magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 1. 図1の擬似進行波共振器1に負の自発磁化を印加したときの動作周波数5.22GHzにおける指向特性を示すシミュレーション結果のグラフである。It is a graph of the simulation result which shows the directivity at the operating frequency 5.22GHz when the negative spontaneous magnetization is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 図1の擬似進行波共振器1に負の自発磁化を印加したときの動作周波数5.48GHzにおける指向特性を示すシミュレーション結果のグラフである。It is a graph of the simulation result which shows the directivity at the operating frequency of 5.48GHz when the negative spontaneous magnetization is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 図1の擬似進行波共振器1に負の外部磁界を印加したときの動作周波数5.40GHzにおける指向特性を示す実測結果のグラフである。6 is a graph of actual measurement results showing directivity at an operating frequency of 5.40 GHz when a negative external magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 1. 図1の擬似進行波共振器1に負の外部磁界を印加したときの動作周波数5.58GHzにおける指向特性を示す実測結果のグラフである。6 is a graph of actual measurement results showing directivity at an operating frequency of 5.58 GHz when a negative external magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 1.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る擬似進行波共振器及びアンテナ装置について説明する。各図面において、同じ符号は同様の構成要素を示す。 Hereinafter, the pseudo-progressive wave resonator and the antenna device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals indicate similar components.

図1は、実施形態に係る擬似進行波共振器1を備えたアンテナ装置の構成を示す平面図である。図2は、図1のA-A’線における単位セル21-1の断面図である。擬似進行波共振器1は、ループに沿って縦続接続された複数の単位セル21-1~21-M(以下、「単位セル21」ともいう)を含む非相反伝送線路20を備え、順方向(例えば時計回り)と逆方向(例えば反時計回り)とで非相反な移相をもたらす。 FIG. 1 is a plan view showing the configuration of an antenna device including the pseudo-progressive wave resonator 1 according to the embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the unit cell 21-1 on the AA'line of FIG. The pseudo-progressive wave resonator 1 includes a non-reciprocal transmission line 20 including a plurality of unit cells 21-1 to 21-M (hereinafter, also referred to as “unit cell 21”) longitudinally connected along a loop in the forward direction. It results in non-reciprocal phase shifts in the opposite direction (eg counterclockwise) (eg clockwise).

擬似進行波共振器1は、平坦な誘電体基板10と、誘電体基板10に埋め込まれた磁性体リング11とを備える。磁性体リング11は、例えばフェライトからなる。磁性体リング11は、その中心線までの半径R0、外周の半径R1、及び幅w1を有する。また、図2に示すように、誘電体基板10及び磁性体リング11の下面には、接地導体12が形成される。 The pseudo-progressive wave resonator 1 includes a flat dielectric substrate 10 and a magnetic ring 11 embedded in the dielectric substrate 10. The magnetic ring 11 is made of, for example, ferrite. The magnetic ring 11 has a radius R0 to its center line, a radius R1 on the outer circumference, and a width w1. Further, as shown in FIG. 2, a ground conductor 12 is formed on the lower surfaces of the dielectric substrate 10 and the magnetic ring 11.

各単位セル21は、磁性体リング11の中心線に沿って、長さpの周期で設けられる。各単位セル21は幅w1を有する。長さpは、例えば、磁性体リング11の中心線に沿った周の長さ(すなわち、非相反伝送線路20のループの周の長さ)2π・R0を、予め決められた整数N(N>M)で除算した値を有する。ただし、磁性体リング11の中心線に沿った周の長さ2π・R0は、一般に、単位セルの長さpの整数倍である必要がない。従って、数N(N>M)は整数値でなくてもよく、磁性体リング11の中心線に沿った周の長さ2π・R0を単位セル長さpで除算した実数値として定義される。 Each unit cell 21 is provided along the center line of the magnetic ring 11 with a period of length p. Each unit cell 21 has a width w1. The length p is, for example, the length of the circumference along the center line of the magnetic ring 11 (that is, the length of the circumference of the loop of the non-reciprocal transmission line 20) 2π · R0, which is a predetermined integer N (N). > Has a value divided by M). However, the length 2π · R0 of the circumference along the center line of the magnetic ring 11 generally does not need to be an integral multiple of the length p of the unit cell. Therefore, the number N (N> M) does not have to be an integer value, and is defined as a real value obtained by dividing the circumference length 2π · R0 along the center line of the magnetic material ring 11 by the unit cell length p. ..

各単位セル21は、ストリップ導体13,14、ビア導体15、及びキャパシタCpを備える。ストリップ導体13は、磁性体リング11の上に形成され、接地導体12とともにマイクロストリップ線路(すなわち、マイクロ波の伝送線路部分)を形成する。マイクロ波は、磁性体リング11に沿って伝搬する。キャパシタCpは、互いに隣接する単位セル21のストリップ導体13の間に接続される。ストリップ導体14は、磁性体リング11の内側の誘電体基板10の上に形成され、ストリップ導体13に接続される。ビア導体15は、ストリップ導体14の先端と接地導体12とを互いに接続するように、誘電体基板10を貫通して形成される。このように、各単位セル21は、マイクロ波の伝送線路部分と、容量性素子を等価的に含む直列枝の回路(キャパシタCp)と、伝送線路部分から分岐して設けられかつ誘導性素子を等価的に含む並列枝の回路(ストリップ導体14及びビア導体15)とを備える。並列枝の回路は、ループ状の非相反伝送線路20の内周に接続された誘導性スタブ回路である。 Each unit cell 21 includes strip conductors 13, 14, via conductors 15, and a capacitor Cp. The strip conductor 13 is formed on the magnetic ring 11 and together with the ground conductor 12 forms a microstrip line (ie, a microwave transmission line portion). The microwave propagates along the magnetic ring 11. Capacitors Cp are connected between strip conductors 13 of unit cells 21 adjacent to each other. The strip conductor 14 is formed on the dielectric substrate 10 inside the magnetic ring 11 and is connected to the strip conductor 13. The via conductor 15 is formed so as to penetrate the dielectric substrate 10 so as to connect the tip of the strip conductor 14 and the ground conductor 12 to each other. As described above, each unit cell 21 is provided with a microwave transmission line portion, a series branch circuit (capacitor Cp) equivalently including a capacitive element, and an inductive element branched from the transmission line portion. It is provided with a circuit of parallel branches (strip conductor 14 and via conductor 15) including equivalently. The circuit of the parallel branch is an inductive stub circuit connected to the inner circumference of the loop-shaped non-reciprocal transmission line 20.

各単位セル21の伝送線路部分は、マイクロ波の伝搬方向に対して異なる方向に磁化されてジャイロ異方性を有するように自発磁化を有するか又は外部磁界により磁化される。磁性体リング11は、例えば+Z方向又は-Z方向の自発磁化を有してもよい。代替又は追加として、磁性体リング11は、図2に示すように、電磁石50などの外部磁界により、例えば+Z方向又は-Z方向に磁化されてもよい。本明細書では、+Z方向の磁界を正の磁界とする。 The transmission line portion of each unit cell 21 is magnetized in a different direction with respect to the propagation direction of the microwave and has spontaneous magnetization so as to have gyro anisotropy, or is magnetized by an external magnetic field. The magnetic ring 11 may have spontaneous magnetization in, for example, the + Z direction or the −Z direction. Alternatively or additionally, the magnetic ring 11 may be magnetized, for example, in the + Z direction or the −Z direction by an external magnetic field such as an electromagnet 50, as shown in FIG. In the present specification, the magnetic field in the + Z direction is defined as a positive magnetic field.

擬似進行波共振器1は、磁性体リング11の一部において、単位セル21を形成しない領域(すなわち、ストリップ導体13,14、ビア導体15、及びキャパシタCpを持たない領域)を有してもよい。図1では、このような領域を、仮想セル22-(M+1)~30-N(以下、「仮想セル22」ともいう)として示す。各仮想セル22の寸法は、各単位セル21の寸法と同じであり、長さpの周期を有する。 The pseudo-progressive wave resonator 1 may have a region (that is, a region having no strip conductors 13 and 14, a via conductor 15, and a capacitor Cp) that does not form a unit cell 21 in a part of the magnetic ring 11. good. In FIG. 1, such an area is shown as virtual cells 22- (M + 1) to 30-N (hereinafter, also referred to as "virtual cell 22"). The dimensions of each virtual cell 22 are the same as the dimensions of each unit cell 21 and have a period of length p.

非相反伝送線路20の一端の単位セル21-1には、キャパシタC1を介して反射素子16が接続され、非相反伝送線路20の他端の単位セル21-Mには、キャパシタC2を介して反射素子17が接続される。各反射素子16,17はストリップ導体からなる。非相反伝送線路20の両端に反射素子16,17を接続することにより、両端は短絡端になる。各反射素子16,17の先端をそれぞれポートP11,P12という。図1の例では、ポートP11に、ストリップ導体からなる50Ωの給電線路18が接続される。給電線路18はさらに無線通信回路2に接続され、これにより、擬似進行波共振器1はアンテナ装置として動作する。 The reflection element 16 is connected to the unit cell 21-1 at one end of the non-reciprocal transmission line 20 via the capacitor C1, and to the unit cell 21-M at the other end of the non-reciprocal transmission line 20 via the capacitor C2. The reflective element 17 is connected. Each of the reflecting elements 16 and 17 is made of a strip conductor. By connecting the reflecting elements 16 and 17 to both ends of the non-reciprocal transmission line 20, both ends become short-circuited ends. The tips of the reflecting elements 16 and 17 are referred to as ports P11 and P12, respectively. In the example of FIG. 1, a 50Ω feeding line 18 made of a strip conductor is connected to the port P11. The feeding line 18 is further connected to the wireless communication circuit 2, whereby the pseudo-progressive wave resonator 1 operates as an antenna device.

次に、図3及び図4を参照して、非相反伝送線路20の動作原理について説明する。 Next, the operating principle of the non-reciprocal transmission line 20 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図3は、図1の擬似進行波共振器1が相反移相右手/左手系複合伝送線路として動作するときの単位セル21-mの等価回路を示す回路図である。図3は、図1及び図2の磁性体リング11が自発磁化及び外部磁界による磁化を持たず、これにより、電力が順方向(右向き)に伝搬する場合と、電力が逆方向(左向き)に伝搬する場合とで、同じ伝搬定数を有する場合を示す。 FIG. 3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a unit cell 21-m when the pseudo traveling wave resonator 1 of FIG. 1 operates as a reciprocal phase shift right-handed / left-handed composite transmission line. 3 shows the case where the magnetic ring 11 of FIGS. 1 and 2 does not have spontaneous magnetization and magnetization due to an external magnetic field, so that the electric power propagates in the forward direction (rightward) and in the reverse direction (leftward). The case of propagating and the case of having the same propagation constant are shown.

図3において、単位セル21-mは長さpの周期で設けられ、その一端には端子T1,T2からなるポートP1が設けられ、その他端には端子T3,T4からなるポートP2が設けられる。単位セル21-mは、
(1)キャパシタンスC及びインダクタンスLの直列共振回路からなる直列枝のインピーダンスZseと、
(2)キャパシタンスC及びインダクタンスLの並列共振回路からなる並列枝のアドミタンスYshと
を有する。
In FIG. 3, the unit cell 21-m is provided with a period of length p, a port P1 composed of terminals T1 and T2 is provided at one end thereof, and a port P2 composed of terminals T3 and T4 is provided at the other end. .. The unit cell 21-m is
(1) Impedance Zse of a series branch composed of a series resonant circuit of capacitance CL and inductance L R ,
(2) It has an admittance Ysh of a parallel branch composed of a parallel resonant circuit having a capacitance CR and an inductance L L.

ここで、単位セル21-mの直列共振周波数及び並列共振周波数はそれぞれ、直列枝のインピーダンスZse及び並列枝のアドミタンスYshで決定される。直列に挿入されたキャパシタンスC及び並列に挿入されたインダクタンスLがそれぞれ、負の透磁率と負の誘電率を実現している。 Here, the series resonance frequency and the parallel resonance frequency of the unit cell 21-m are determined by the impedance Zse of the series branch and the admittance Ysh of the parallel branch, respectively. The capacitance CL inserted in series and the inductance L L inserted in parallel realize negative magnetic permeability and negative permittivity, respectively.

図4は、図1の擬似進行波共振器1が非相反伝送線路として動作するときの単位セル21-mの等価回路を示す回路図である。図4は、図3の場合とは異なり、磁性体リング11が自発磁化又は外部磁界による磁化を有し、電力が順方向(右向き)に伝搬する場合と、電力が逆方向(左向き)に伝搬する場合とで、互いに異なる伝搬定数、特に、互いに異なる位相定数を有する非相反な移送をもたらす場合を示す。 FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the unit cell 21-m when the pseudo traveling wave resonator 1 of FIG. 1 operates as a non-reciprocal transmission line. In FIG. 4, unlike the case of FIG. 3, the magnetic material ring 11 has spontaneous magnetization or magnetization due to an external magnetic field, and the electric power propagates in the forward direction (rightward) and the electric power propagates in the reverse direction (leftward). In some cases, the propagation constants are different from each other, and in particular, non-reciprocal transfers having different phase constants from each other are shown.

図4の例では、図1のストリップ導体13(等分された2つのストリップ導体12aとして示す)の中央に、並列枝のアドミタンスYを有するストリップ導体14及びビア導体15を接続する場合を想定する。図1の各キャパシタCpは互いに隣接する単位セル21の間で共有されるので、図4では、単位セル21-mが容量Cp/2を有する2つのキャパシタを備えるように示す。擬似進行波共振器1は、非相反伝送線路として動作するとき、順方向のインピーダンスZ及び順方向の位相定数βと、逆方向のインピーダンスZ及び逆方向の位相定数βとを有する。 In the example of FIG. 4, it is assumed that the strip conductor 14 having the admittance Y of the parallel branch and the via conductor 15 are connected to the center of the strip conductor 13 (shown as two equally divided strip conductors 12a) of FIG. .. Since each capacitor Cp in FIG. 1 is shared between adjacent unit cells 21, it is shown in FIG. 4 that the unit cell 21-m comprises two capacitors having a capacitance Cp / 2. When operating as a non-reciprocal transmission line, the pseudo-progressive wave resonator 1 has a forward impedance Z + and a forward phase constant β + , and a reverse impedance Z and a reverse phase constant β . ..

非相反性は、並列枝のアドミタンスYを有するストリップ導体14及びビア導体15を、伝送線路部分に対して非対称に接続することにより発現する。 Non-reciprocity is manifested by connecting strip conductors 14 and via conductors 15, which have admittance Y of parallel branches, asymmetrically with respect to the transmission line portion.

次に、図5及び図6を参照して、実施形態に係る擬似進行波共振器1の動作原理について説明する。 Next, the operating principle of the pseudo-progressive wave resonator 1 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

図5は、図1の擬似進行波共振器1の+1次共振、0次共振、及び-1次共振を説明するための分散曲線を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a dispersion curve for explaining the +1st order resonance, the 0th order resonance, and the -1st order resonance of the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG.

以下の説明では、順方向の位相定数β及び逆方向の位相定数βに基づく、以下の位相特性値β及びβを用いる。 In the following description, the following phase characteristic values β A and β B based on the forward phase constant β + and the reverse phase constant β are used.

β=(β+β)/2 (1)
β=(β-β)/2 (2)
β A = (β + + β- ) / 2 (1)
β B = (β + -β- ) / 2 (2)

順方向の位相定数β及び逆方向の位相定数βが互いに等しいとき(β=0)、擬似進行波共振器1は0次共振器として動作する。電磁界分布が腹及び節を持つ従来の共振器(半波長共振器及び一波長共振器など)に対して、0次共振器は、電磁界分布及び電流分布が至る所で一様となる。0次共振器は、非相反伝送線路20と、その両端に接続された一対の反射素子16,17とで構成することができる。各単位セル21に含まれる直列枝の共振回路及び並列枝の共振回路は、両端の反射素子16,17が実現する条件(短絡または開放)により選択的に動作する。両端の反射素子16,17がインピーダンス0(短絡端を意味する)である場合、各単位セル21の直列枝の共振回路が選択的に動作する。このとき、各単位セル21の直列枝のインピーダンスZはほぼ全て0となる。その結果、各単位セル21の直列枝には、一様な大きさ及び位相を有する大電流が流れる。つまり、両端短絡の場合の0次共振である。一方、両端の反射素子16,17のインピーダンスが無限大(開放端を意味する)である場合、各単位セル21の並列枝の共振回路が選択的に動作する。このとき、各単位セル21の並列枝のアドミタンスYはほぼ全て0となる。その結果、各単位セル21の並列枝の両端には、一様な大きさ及び位相を有する電圧がかかる。つまり、両端開放の場合の0次共振である。0次共振の場合、非相反伝送線路20に沿って一様な振幅及び位相を有する電磁界分布が得られる。 When the forward phase constant β + and the reverse phase constant β are equal to each other (β B = 0), the pseudo-progressive wave resonator 1 operates as a 0th-order resonator. In contrast to conventional resonators (half-wavelength resonators, one-wavelength resonators, etc.) whose electromagnetic field distribution has antinodes and nodes, the 0th-order resonator has a uniform electromagnetic field distribution and current distribution everywhere. The 0th-order resonator can be composed of a non-reciprocal transmission line 20 and a pair of reflecting elements 16 and 17 connected to both ends thereof. The resonance circuit of the series branch and the resonance circuit of the parallel branch included in each unit cell 21 selectively operate depending on the conditions (short circuit or open) realized by the reflecting elements 16 and 17 at both ends. When the reflecting elements 16 and 17 at both ends have an impedance of 0 (meaning a short-circuited end), the resonant circuit of the series branch of each unit cell 21 operates selectively. At this time, the impedance Z of the series branch of each unit cell 21 is almost all 0. As a result, a large current having a uniform size and phase flows through the series branches of each unit cell 21. That is, it is the 0th-order resonance in the case of a short circuit at both ends. On the other hand, when the impedances of the reflecting elements 16 and 17 at both ends are infinite (meaning the open end), the resonant circuit of the parallel branch of each unit cell 21 operates selectively. At this time, the admittance Y of the parallel branches of each unit cell 21 is almost all 0. As a result, a voltage having a uniform size and phase is applied to both ends of the parallel branch of each unit cell 21. That is, it is the 0th-order resonance when both ends are open. In the case of 0th order resonance, an electromagnetic field distribution having a uniform amplitude and phase is obtained along the non-reciprocal transmission line 20.

図5の分散曲線では、周波数fにおいて、順方向の位相定数β及び逆方向の位相定数βが互いに等しくなり、従って、擬似進行波共振器1は0次共振器として動作する。 In the dispersion curve of FIG. 5, at the frequency f 0 , the forward phase constant β + and the reverse phase constant β are equal to each other, so that the pseudo-progressive wave resonator 1 operates as a 0th-order resonator.

マイクロ波が非相反伝送線路20の全体にわたって伝搬するときの移相量が2πになるとき、擬似進行波共振器1は+1次共振器として動作する。非相反伝送線路20の位相勾配は、位相特性値βに依存するので、+1次共振の条件は次式で与えられる。 When the amount of phase shift when the microwave propagates over the entire non-reciprocal transmission line 20 becomes 2π, the pseudo traveling wave resonator 1 operates as a +1st order resonator. Since the phase gradient of the non-reciprocal transmission line 20 depends on the phase characteristic value β B , the condition of the +1st order resonance is given by the following equation.

2β・M・p=+2π (3) B・ M ・ p = + 2π (3)

ここで、Mは単位セル21の個数を示し、pは単位セル21の長さを示す。 Here, M indicates the number of unit cells 21, and p indicates the length of the unit cells 21.

図5の分散曲線では、周波数f+1において、擬似進行波共振器1が式(3)を満たす位相特性値βを有し、従って、+1次共振器として動作するものとする。 In the dispersion curve of FIG. 5, it is assumed that the pseudo-progressive wave resonator 1 has a phase characteristic value β B satisfying the equation (3) at a frequency f + 1 and therefore operates as a +1 order resonator.

マイクロ波が非相反伝送線路20の全体にわたって伝搬するときの移相量が-2πになるとき、擬似進行波共振器1は-1次共振器として動作する。-1次共振の条件は次式で与えられる。 When the amount of phase shift when the microwave propagates over the entire non-reciprocal transmission line 20 becomes -2π, the pseudo traveling wave resonator 1 operates as a -1st order resonator. The condition of -1st resonance is given by the following equation.

2β・M・p=-2π (4) B・ M ・ p = -2π (4)

図5の分散曲線では、周波数f-1において、擬似進行波共振器1が式(4)を満たす位相特性値βを有し、従って、-1次共振器として動作するものとする。 In the dispersion curve of FIG. 5, it is assumed that the pseudo-progressive wave resonator 1 has the phase characteristic value β B satisfying the equation (4) at the frequency f -1 , and therefore operates as a -1st order resonator.

また、擬似進行波共振器1は、以下の条件を満たすとき、円偏波を生じるアンテナ装置として動作する。 Further, the pseudo-progressive wave resonator 1 operates as an antenna device that generates circular polarization when the following conditions are satisfied.

β・N・p=2π (5) β A・ N ・ p = 2π (5)

ここで、Nは、非相反伝送線路20のループの周の長さ2π・R0を、各単位セル21の長さpで除算した値を示す。 Here, N indicates a value obtained by dividing the circumference length 2π · R0 of the loop of the non-reciprocal transmission line 20 by the length p of each unit cell 21.

ただし、ループ状の非相反伝送線路20の場合、直交する素子間の位相差が90度であれば、円偏波を生じることができる。従って、円偏波の放射は、単位セルの個数Mには依存せず、ループ状の非相反伝送線路20内の位相勾配、すなわち非相反性の大きさに依存する。 However, in the case of the loop-shaped non-reciprocal transmission line 20, circular polarization can be generated if the phase difference between the orthogonal elements is 90 degrees. Therefore, the radiation of circularly polarized waves does not depend on the number M of unit cells, but depends on the phase gradient in the loop-shaped non-reciprocal transmission line 20, that is, the magnitude of non-reciprocity.

式(3)及び式(5)から次式が得られる。 The following equations can be obtained from the equations (3) and (5).

β/β=+N/(2M) (6) β B / β A = + N / (2M) (6)

擬似進行波共振器1は、式(6)を満たす場合、+1次共振の条件を満たし、かつ、円偏波を生じるアンテナ装置として動作する。 When the equation (6) is satisfied, the pseudo-progressive wave resonator 1 operates as an antenna device that satisfies the condition of +1st order resonance and generates circular polarization.

また、式(4)及び式(5)から次式が得られる。 Further, the following equations can be obtained from the equations (4) and (5).

β/β=-N/(2M) (7) β B / β A = -N / (2M) (7)

擬似進行波共振器1は、式(7)を満たす場合、-1次共振の条件を満たし、かつ、円偏波を生じるアンテナ装置として動作する。 When the equation (7) is satisfied, the pseudo-progressive wave resonator 1 operates as an antenna device that satisfies the condition of -1st order resonance and generates circular polarization.

図6は、図1の擬似進行波共振器1の動作帯域を説明するための反射損失の周波数特性を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing the frequency characteristics of the reflection loss for explaining the operating band of the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG.

擬似進行波共振器1が-1次共振器として動作するとき、動作帯域の中心周波数f-1及び3dB帯域幅B-1を有する。また、擬似進行波共振器1が0次共振器として動作するとき、動作帯域の中心周波数f及び3dB帯域幅Bを有する。また、擬似進行波共振器1が+1次共振器として動作するとき、動作帯域の中心周波数f+1及び3dB帯域幅B+1を有する。 When the pseudo-progressive wave resonator 1 operates as a -1st order resonator, it has a center frequency f -1 and a 3 dB bandwidth B -1 in the operating band. Further, when the pseudo-progressive wave resonator 1 operates as a 0th-order resonator, it has a center frequency f 0 and a 3 dB bandwidth B 0 of the operating band. Further, when the pseudo-progressive wave resonator 1 operates as a +1st-order resonator, it has a center frequency f + 1 and a 3 dB bandwidth B + 1 in the operating band.

図6に示すように、擬似進行波共振器1が+1次共振器、0次共振器、及び-1次共振器のいずれかとして動作するとき、動作帯域は狭く、動作帯域の中心周波数から離れるにつれて反射損失が増大する。-1次共振の周波数f-1から0次共振の周波数fまでの周波数帯のうち、その中間の周波数において反射損失が-3dBを超え、また、0次共振の周波数fから+1次共振の周波数f+1までの周波数帯のうち、その中間の周波数において反射損失が-3dBを超える。 As shown in FIG. 6, when the quasi-traveling wave resonator 1 operates as one of a +1st order resonator, a 0th order resonator, and a -1st order resonator, the operating band is narrow and is separated from the central frequency of the operating band. As the reflection loss increases. In the frequency band from -1st resonance frequency f -1 to 0th resonance frequency f 0 , the reflection loss exceeds -3dB at the intermediate frequency, and the 0th resonance frequency f 0 to +1th resonance. Of the frequency band up to the frequency f + 1 , the reflection loss exceeds -3 dB at the intermediate frequency.

図6の周波数特性を考慮すると、-1次共振の周波数f-1を0次共振の周波数fに十分に近づければ、その中間の周波数において反射損失が-3dB以下になり、-1次共振の周波数f-1から0次共振の周波数fまでの周波数帯にわたって擬似進行波共振器1を動作させることができると考えられる。従って、-1次共振の周波数f-1を、次式を満たすように決定する。 Considering the frequency characteristics of FIG. 6, if the frequency f -1 of the -1st resonance is sufficiently close to the frequency f 0 of the 0th resonance, the reflection loss becomes -3dB or less at the intermediate frequency, and the -1st order. It is considered that the pseudo traveling wave resonator 1 can be operated over a frequency band from the resonance frequency f -1 to the 0th -order resonance frequency f0. Therefore, the frequency f-1 of the -1st resonance is determined so as to satisfy the following equation.

-B/2<f-1+B-1/2 (8) f 0 -B 0/2 <f -1 + B -1 / 2 (8)

同様に、+1次共振の周波数f+1を0次共振の周波数fに十分に近づければ、その中間の周波数において反射損失が-3dB以下になり、+1次共振の周波数f+1から0次共振の周波数fまでの周波数帯にわたって擬似進行波共振器1を動作させることができると考えられる。従って、+1次共振の周波数f+1を、次式を満たすように決定する。 Similarly, if the frequency f +1 of the +1st resonance is sufficiently close to the frequency f 0 of the 0th resonance, the reflection loss becomes -3dB or less at the intermediate frequency, and the frequency f +1 of the +1th resonance to the 0th resonance. It is considered that the pseudo traveling wave resonator 1 can be operated over the frequency band up to the frequency f 0 of. Therefore, the frequency f + 1 of the +1st-order resonance is determined so as to satisfy the following equation.

+1-B+1/2<f+B/2 (9) f +1 -B +1/2 <f 0 + B 0/2 (9)

式(8)及び式(9)の条件は、Q値を用いて次式のように表されてもよい。 The conditions of the equations (8) and (9) may be expressed as the following equations using the Q value.

Figure 0007097064000001
Figure 0007097064000001

Figure 0007097064000002
Figure 0007097064000002

ここで、Q-1=f-1/B-1、Q=f/B、Q+1=f+1/B+1である。 Here, Q -1 = f -1 / B -1 , Q 0 = f 0 / B 0 , Q +1 = f +1 / B +1 .

式(8)又は式(10)を満たすように-1次共振の周波数f-1を決定することにより、及び/又は、式(8)又は式(10)を満たすように+1次共振の周波数f+1を決定することにより、擬似進行波共振器1は従来よりも広帯域で動作可能になる。 By determining the frequency f -1 of the -1st order resonance so as to satisfy the equation (8) or the equation (10), and / or the frequency of the +1st order resonance so as to satisfy the equation (8) or the equation (10). By determining f + 1 , the pseudo-progressive wave resonator 1 can operate in a wider band than before.

実施形態に係る擬似進行波共振器1は、以下のように構成される。 The pseudo-progressive wave resonator 1 according to the embodiment is configured as follows.

擬似進行波共振器1の+1次共振の周波数f-1及び-1次共振の周波数f+1は、-1次共振の周波数f-1から+1次共振の周波数f+1までの周波数帯において擬似進行波共振器1の反射損失が予め決められたしきい値(例えば-3dB)以下になるように決定される。 The +1th-order resonance frequency f -1 and the -1st-order resonance frequency f +1 of the quasi-traveling wave resonator 1 quasi-progress in the frequency band from the -1st-order resonance frequency f -1 to the +1st-order resonance frequency f +1 . The reflection loss of the wave resonator 1 is determined to be equal to or less than a predetermined threshold value (for example, -3 dB).

次に、図5に示すように、擬似進行波共振器1の分散曲線において、決定された+1次共振の周波数に対応する順方向の位相定数β+(+1)及び逆方向の位相定数β-(+1)と、決定された-1次共振の周波数に対応する順方向の位相定数β+(-1)及び逆方向の位相定数β-(-1)とが決定される。 Next, as shown in FIG. 5, in the dispersion curve of the pseudo traveling wave resonator 1, the forward phase constant β + (+1) and the reverse phase constant β corresponding to the determined +1 order resonance frequency. (+1) and the forward phase constant β + (-1) and the reverse phase constant β − ( -1) corresponding to the determined frequency of the first-order resonance are determined.

次に、単位セル21の個数Mが、+N/(2M)及び-N/(2M)の一方がβB(+1)/βA(+1)に最も近い値を有し、かつ、+N/(2M)及び-N/(2M)の他方がβB(-1)/βA(-1)に最も近い値を有するように決定される。 Next, the number M of the unit cells 21 has a value in which one of + N / (2M) and −N / (2M) is closest to β B (+1) / β A (+1) , and + N / ( The other of 2M) and −N / (2M) is determined to have the closest value to β B (-1) / β A (-1) .

ここで、以下の位相特性値βA(+1)、βB(+1)、βA(-1)、及びβB(-1)を用いる。 Here, the following phase characteristic values β A (+1) , β B (+1) , β A (-1) , and β B (-1) are used.

βA(+1)=(β+(+1)+β-(+1))/2 (12)
βB(+1)=(β+(+1)-β-(+1))/2 (13)
βA(-1)=(β+(-1)+β-(-1))/2 (14)
βB(-1)=(β+(-1)-β-(-1))/2 (15)
β A (+1) = (β + ( +1) + β- (+1 ) ) / 2 (12)
β B (+1) = (β + ( +1) -β- (+1 ) ) / 2 (13)
β A (-1) = (β + (-1) + β- (-1 ) ) / 2 (14)
β B (-1) = (β + (-1) -β- (-1 ) ) / 2 (15)

理想的な場合には、以下の式(16)及び式(17)の等式が成り立つか、又は、式(18)及び式(19)の等式が成り立つ。 In the ideal case, the following equations (16) and (17) hold, or the equations (18) and (19) hold.

βB(+1)/βA(+1)=+N/(2M) (16)
βB(-1)/βA(-1)=-N/(2M) (17)
β B (+1) / β A (+1) = + N / (2M) (16)
β B (-1) / β A (-1) = -N / (2M) (17)

βB(+1)/βA(+1)=-N/(2M) (18)
βB(-1)/βA(-1)=+N/(2M) (19)
β B (+1) / β A (+1) = -N / (2M) (18)
β B (-1) / β A (-1) = + N / (2M) (19)

当然ながら、単位セルの個数Mは整数値であるので、式(16)~式(19)の等号は常に成り立つわけではない。ただし、実質的に等号が成り立つ、すなわち、誤差を最小化するように単位セル21の個数Mを決定することにより、-1次共振の周波数f-1から+1次共振の周波数f+1までの周波数帯において反射損失をしきい値以下にし、かつ、円偏波を生じるアンテナ装置として擬似進行波共振器1を動作させることができる。 As a matter of course, since the number M of unit cells is an integer value, the equal signs of equations (16) to (19) do not always hold. However, the equal number is substantially established, that is, by determining the number M of the unit cells 21 so as to minimize the error, the frequency f -1 of the -1st-order resonance to the frequency f +1 of the +1st-order resonance. The pseudo traveling wave resonator 1 can be operated as an antenna device that keeps the reflection loss below the threshold value and generates circular polarization in the frequency band.

擬似進行波共振器1の動作帯域は、-1次共振の周波数f-1から+1次共振の周波数f+1までの周波数帯において反射損失をしきい値以下にすることに限定されない。代替として、+1次共振の周波数f+1及び-1次共振の周波数f-1の一方から0次共振の周波数fまでの周波数帯において擬似進行波共振器1の反射損失をしきい値以下にするように、+1次共振の周波数f+1又は-1次共振の周波数f-1が設定されてもよい。この場合、次に、擬似進行波共振器1の分散曲線において、決定された+1次共振の周波数f+1又は-1次共振の周波数f-1に対応する順方向の位相定数β及び逆方向の位相定数βが決定される。単位セルの個数Mは、+N/(2M)又は-N/(2M)がβ/βに最も近い値を有するように決定される。この場合もまた、+1次共振の周波数f+1及び-1次共振の周波数f-1の一方から0次共振の周波数fまでの周波数帯において反射損失をしきい値以下にし、かつ、円偏波を生じるアンテナ装置として擬似進行波共振器1を動作させることができる。 The operating band of the quasi-progressive wave resonator 1 is not limited to setting the reflection loss below the threshold value in the frequency band from the frequency f of the -1st order resonance to the frequency f +1 of the +1st order resonance. As an alternative, the reflection loss of the pseudo traveling wave resonator 1 is set below the threshold value in the frequency band from one of the frequency f +1 of the +1-order resonance and the frequency f -1 of the -1st-order resonance to the frequency f 0 of the 0th-order resonance. As such, the frequency f +1 of the +1st order resonance or the frequency f -1 of the -1st order resonance may be set. In this case, next, in the dispersion curve of the pseudo-progressive wave resonator 1, the forward phase constant β + and the reverse direction corresponding to the determined +1st order resonance frequency f +1 or -1st order resonance frequency f -1 . Phase constant β is determined. The number M of unit cells is determined so that + N / (2M) or −N / (2M) has the value closest to β B / β A. In this case as well, the reflection loss is set to be equal to or less than the threshold value in the frequency band from one of the frequency f +1 of the +1st resonance and the frequency f -1 of the -1st resonance to the frequency f 0 of the 0th resonance, and the circle bias is applied. The pseudo traveling wave resonator 1 can be operated as an antenna device that generates a wave.

従来、単位セルの個数に依存して調整可能な動作帯域を有する非相反伝送線路は知られていなかった。実施形態に係る擬似進行波共振器1によれば、上述の条件を満たすように単位セル21の個数Mを決定することにより、+1次共振の周波数f+1及び-1次共振の周波数f-1の少なくとも一方から0次共振の周波数fまでの周波数帯において擬似進行波共振器1の反射損失をしきい値以下にし、従来よりも広帯域の動作を実現することができる。同時に、上述の条件を満たすように単位セル21の個数Mを決定することにより、円偏波を生じるアンテナ装置として擬似進行波共振器1を動作させることができる。 Conventionally, a non-reciprocal transmission line having an operating band that can be adjusted depending on the number of unit cells has not been known. According to the pseudo traveling wave resonator 1 according to the embodiment, the frequency f of the +1st order resonance f + 1 and the frequency f -1 of the -1st order resonance are determined by determining the number M of the unit cells 21 so as to satisfy the above conditions. In the frequency band from at least one of the above to the frequency f0 of the 0th-order resonance, the reflection loss of the pseudo traveling wave resonator 1 can be set to the threshold value or less, and a wider band operation than in the conventional case can be realized. At the same time, by determining the number M of the unit cells 21 so as to satisfy the above conditions, the pseudo traveling wave resonator 1 can be operated as an antenna device that generates circular polarization.

一般に、非相反伝送線路は、例えば、マイクロストリップ線路に対して複数のスタブ導体を周期的に付加することにより形成される。しかしながら、スタブ導体の位置によっては、非相反伝送線路の非相反性が小さくなることがあり、また、非相反伝送線路のサイズが増大することがある。実施形態に係る擬似進行波共振器1は、ループ状の非相反伝送線路20の内周に並列枝の回路(ストリップ導体14及びビア導体15)を接続したことにより、非相反性を損なわず、かつ、小さなサイズを実現することができる。ループ状の非相反伝送線路20の曲率と、誘導性スタブ回路の非対称な挿入との組み合わせを用いたことにより、構造の非対称性が増強される。 In general, non-reciprocal transmission lines are formed, for example, by periodically adding a plurality of stub conductors to a microstrip line. However, depending on the position of the stub conductor, the non-reciprocity of the non-reciprocal transmission line may be reduced, and the size of the non-reciprocal transmission line may be increased. The pseudo traveling wave resonator 1 according to the embodiment does not impair the non-reciprocity by connecting the parallel branch circuit (strip conductor 14 and via conductor 15) to the inner circumference of the loop-shaped non-reciprocal transmission line 20. Moreover, a small size can be realized. Structural asymmetry is enhanced by using a combination of the curvature of the looped non-reciprocal transmission line 20 and the asymmetric insertion of the inductive stub circuit.

実施形態に係る擬似進行波共振器1を備えたアンテナ装置は、非相反伝送線路20における入射波の電力と反射波の電力とを放射波に変換することができる。また、このようなアンテナ装置は、電磁石50などの外部磁界を用いて非相反伝送線路20に対して外部から印加される直流磁界を反転させることで、円偏波の回転方向を切り換えることができる。 The antenna device provided with the pseudo traveling wave resonator 1 according to the embodiment can convert the electric power of the incident wave and the electric power of the reflected wave in the non-reciprocal transmission line 20 into a radiated wave. Further, such an antenna device can switch the rotation direction of circular polarization by inverting a DC magnetic field applied from the outside to the non-reciprocal transmission line 20 by using an external magnetic field such as an electromagnet 50. ..

実施形態に係る擬似進行波共振器1は、前述のように、磁性体リング11の一部において、単位セル21を形成しない領域を有してもよい。単位セル21の個数Mは上述の条件を満たすように決定される。磁性体リング11を少なくとも半周するのに十分な個数の単位セル21を備えていれば、擬似進行波共振器1は動作可能である。 As described above, the pseudo-progressive wave resonator 1 according to the embodiment may have a region in a part of the magnetic ring 11 that does not form the unit cell 21. The number M of the unit cells 21 is determined so as to satisfy the above conditions. The pseudo-progressive wave resonator 1 can operate as long as it has a sufficient number of unit cells 21 to make at least half a circumference of the magnetic ring 11.

磁性体リング11及び非相反伝送線路20は、円形に限定されず、円偏波を生じるのであれば、任意のループ形状を有してもよい。 The magnetic ring 11 and the non-reciprocal transmission line 20 are not limited to a circular shape, and may have any loop shape as long as they generate circular polarization.

次に、図7~図14を参照して、実施形態に係る擬似進行波共振器の周波数特性のシミュレーション結果について説明する。 Next, with reference to FIGS. 7 to 14, the simulation results of the frequency characteristics of the pseudo-progressive wave resonator according to the embodiment will be described.

シミュレーションでは、以下のパラメータを設定した。 In the simulation, the following parameters were set.

単位セル21の個数:M=13
仮想セル22の個数:1(すなわち、N=14)
磁性体リング11の中心線の半径:R0=8mm
磁性体リング11の外周の半径:R1=10mm
磁性体リング11及び各単位セル21の幅:w1=4mm
各単位セル21の長さ(周期):p=3.5mm
磁性体リング11の内側の誘電体基板10の厚さ:t1=0.70mm
磁性体リング11の厚さ:t2=0.85mm
ストリップ導体14の長さ:a1=0.5mm
反射素子16,17の長さ:a2=8.6mm
キャパシタCpの容量:0.6pF
キャパシタC1,C2の容量:1.2pF
誘電体基板10の誘電率:2.6
磁性体リング11の誘電率:15
Number of unit cells 21: M = 13
Number of virtual cells 22: 1 (ie, N = 14)
Radius of the center line of the magnetic ring 11: R0 = 8 mm
Radius of the outer circumference of the magnetic ring 11: R1 = 10 mm
Width of magnetic ring 11 and each unit cell 21: w1 = 4 mm
Length (cycle) of each unit cell 21: p = 3.5 mm
Thickness of the dielectric substrate 10 inside the magnetic ring 11: t1 = 0.70 mm
Thickness of magnetic ring 11: t2 = 0.85 mm
Length of strip conductor 14: a1 = 0.5 mm
Length of reflecting elements 16 and 17: a2 = 8.6 mm
Capacitor Cp capacity: 0.6pF
Capacitors C1 and C2 capacity: 1.2pF
Dielectric constant of dielectric substrate 10: 2.6
Dielectric constant of magnetic ring 11: 15

図7は、図1の擬似進行波共振器1に正の磁界を印加したときの分散曲線を示すグラフである。図8は、図1の擬似進行波共振器1に負の磁界を印加したときの分散曲線を示すグラフである。図7の場合、-1次共振の周波数f-1=5.2GHzにおいて、β/β=-0.559になる。また、図8の場合、-1次共振の周波数f-1=5.2GHzにおいて、β/β=-0.558になる。M=13かつN=14のとき、-N/(2M)≒-0538になる。従って、単位セル21の個数M=13を決定することにより、擬似進行波共振器1は、正の磁界及び負の磁界のいずれが印加される場合でも、-1次共振の条件を満たし、かつ、円偏波を生じるアンテナ装置として動作する。 FIG. 7 is a graph showing a dispersion curve when a positive magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. FIG. 8 is a graph showing a dispersion curve when a negative magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. In the case of FIG. 7, at the frequency f -1 = 5.2 GHz of the first-order resonance, β B / β A = −0.559. Further, in the case of FIG. 8, at the frequency f -1 = 5.2 GHz of the first-order resonance, β B / β A = −0.558. When M = 13 and N = 14, −N / (2M) ≈-0538. Therefore, by determining the number M = 13 of the unit cells 21, the pseudo-progressive wave resonator 1 satisfies the condition of -1st-order resonance regardless of whether a positive magnetic field or a negative magnetic field is applied. , Operates as an antenna device that produces circular polarization.

図9は、図1の擬似進行波共振器1に正の磁界を印加したときの反射損失の周波数特性を示すグラフである。図10は、図1の擬似進行波共振器1に負の磁界を印加したときの反射損失の周波数特性を示すグラフである。図9の場合、磁性体リング11の自発磁化Msにより、正の磁界μ0・Ms=+145mTが生じる。図10の場合、磁性体リング11の自発磁化Msにより、負の磁界μ0・Ms=-145mTが生じる。図9及び図10によれば、-1次共振の周波数f-1から0次共振の周波数fまでの周波数帯において反射損失を約-3dB以下にし、0次共振の周波数fから+1次共振の周波数f+1までの周波数帯において反射損失を約-3dB以下にすることができる。 FIG. 9 is a graph showing the frequency characteristics of the reflection loss when a positive magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. FIG. 10 is a graph showing the frequency characteristics of the reflection loss when a negative magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. In the case of FIG. 9, the spontaneous magnetization Ms of the magnetic ring 11 generates a positive magnetic field μ0 · Ms = + 145 mT. In the case of FIG. 10, a negative magnetic field μ0 · Ms = -145 mT is generated by the spontaneous magnetization Ms of the magnetic ring 11. According to FIGS. 9 and 10, the reflection loss is set to about -3 dB or less in the frequency band from the frequency f of the -1st resonance to the frequency f 0 of the 0th resonance, and the frequency f 0 to the 0th order resonance is +1. The reflection loss can be reduced to about -3 dB or less in the frequency band up to the resonance frequency f + 1 .

図11は、図1の擬似進行波共振器1に正の磁界を印加したときの放射利得の周波数特性を示すグラフである。図12は、図1の擬似進行波共振器1に正の磁界を印加したときの軸比の周波数特性を示すグラフである。図11及び図12は、擬似進行波共振器1に対して仰角θ=0度の位置からみた、方位角φ=0度に沿った偏波面を有する放射波の利得及び軸比を示す。図11によれば、放射帯域の比帯域幅は15.4%であった。比帯域幅は、例えば帯域の最低周波数をfaとし、最高周波数をfbとする場合、「(fb-fa)/((fb+fa)/2)×100[%]」で定義され、帯域の中心周波数に対する帯域幅を示す。図12によれば、軸比が3dB以下になる帯域の比帯域幅は12.8%であった。 FIG. 11 is a graph showing the frequency characteristics of the radiation gain when a positive magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. FIG. 12 is a graph showing the frequency characteristics of the axial ratio when a positive magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 11 and 12 show the gain and axial ratio of the radiated wave having a plane of polarization along the azimuth angle φ = 0 degrees as seen from the position of the elevation angle θ = 0 degrees with respect to the pseudo-progressive wave resonator 1. According to FIG. 11, the specific bandwidth of the radiation band was 15.4%. The specific bandwidth is defined by "(fb-fa) / ((fb + fa) / 2) x 100 [%]" when the lowest frequency of the band is fa and the highest frequency is fb, for example, and the center frequency of the band. Indicates the bandwidth for. According to FIG. 12, the specific bandwidth of the band having the axial ratio of 3 dB or less was 12.8%.

図13は、図1の擬似進行波共振器1に負の磁界を印加したときの放射利得の周波数特性を示すグラフである。図14は、図1の擬似進行波共振器1に負の磁界を印加したときの軸比の周波数特性を示すグラフである。図13及び図14もまた、擬似進行波共振器1に対して仰角θ=0度の位置からみた、方位角φ=0度に沿った偏波面を有する放射波の利得及び軸比を示す。図13によれば、放射帯域の比帯域幅は14.9%であった。図14によれば、軸比が3dB以下になる帯域の比帯域幅は11.5%であった。 FIG. 13 is a graph showing the frequency characteristics of the radiation gain when a negative magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. FIG. 14 is a graph showing the frequency characteristics of the axial ratio when a negative magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 13 and 14 also show the gain and axial ratio of the radiated wave having a plane of polarization along the azimuth angle φ = 0 degrees as seen from the position of the elevation angle θ = 0 degrees with respect to the pseudo-progressive wave resonator 1. According to FIG. 13, the specific bandwidth of the radiation band was 14.9%. According to FIG. 14, the specific bandwidth of the band having the axial ratio of 3 dB or less was 11.5%.

従来の擬似進行波共振器を備えたアンテナ装置は、単一の共振モードのみ(+1次共振、0次共振、及び-1次共振のうちの1つのみ)を利用していたので、その動作帯域は非常に狭く、2~3%程度になる。一方、実施形態に係る擬似進行波共振器1を備えたアンテナ装置によれば、+1次共振の周波数f+1及び-1次共振の周波数f-1の少なくとも一方から0次共振の周波数fまでの周波数帯において擬似進行波共振器1の反射損失をしきい値以下にし、従来よりも広帯域の動作を実現することができる。 Since the conventional antenna device equipped with the pseudo traveling wave resonator uses only a single resonance mode (only one of the +1st order resonance, the 0th order resonance, and the -1st order resonance), its operation. The band is very narrow, about 2 to 3%. On the other hand, according to the antenna device provided with the pseudo traveling wave resonator 1 according to the embodiment, from at least one of the frequency f +1 of the +1st order resonance and the frequency f -1 of the -1st order resonance to the frequency f 0 of the 0th order resonance. In the frequency band of, the reflection loss of the pseudo traveling wave resonator 1 can be set to the threshold value or less, and a wider band operation than before can be realized.

次に、図15~図22を参照して、実施形態に係る擬似進行波共振器の指向特性のシミュレーション結果について説明する。 Next, with reference to FIGS. 15 to 22, the simulation results of the directivity characteristics of the pseudo-progressive wave resonator according to the embodiment will be described.

シミュレーションでは、以下のパラメータを設定した。 In the simulation, the following parameters were set.

単位セル21の個数:M=19
仮想セル22の個数:1(すなわち、N=20)
磁性体リング11の中心線の半径:R0=11mm
磁性体リング11の外周の半径:R1=13mm
各単位セル21の長さ(周期):p=3.4mm
Number of unit cells 21: M = 19
Number of virtual cells 22: 1 (ie, N = 20)
Radius of the center line of the magnetic ring 11: R0 = 11 mm
Radius of the outer circumference of the magnetic ring 11: R1 = 13 mm
Length (period) of each unit cell 21: p = 3.4 mm

他のパラメータは、図7~図14のシミュレーションと同じである。 Other parameters are the same as the simulations of FIGS. 7 to 14.

図15は、図1の擬似進行波共振器1に正の自発磁化を印加したときの動作周波数5.22GHzにおける指向特性を示すシミュレーション結果のグラフである。図16は、図1の擬似進行波共振器1に正の自発磁化を印加したときの動作周波数5.48GHzにおける指向特性を示すグラフである。
図15~図22において、実線は非相反伝送線路20における左手系のマイクロ波伝搬に起因する放射波の指向特性を示し、破線は非相反伝送線路20における右手系のマイクロ波伝搬に起因する放射波の指向特性をシミュレーション結果を示す。図15及び図16の場合、磁性体リング11の自発磁化Msにより、正の磁界μ0・Ms=+115mTが生じる。図15及び図16によれば、周波数5.22GHzで動作するときも、周波数5.48GHzで動作するときも、同様の指向特性を実現できることがわかる。
FIG. 15 is a graph of simulation results showing directivity characteristics at an operating frequency of 5.22 GHz when positive spontaneous magnetization is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 1. FIG. 16 is a graph showing directivity at an operating frequency of 5.48 GHz when positive spontaneous magnetization is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 1.
In FIGS. 15 to 22, the solid line shows the directional characteristics of the radiation wave caused by the left-handed microwave propagation in the non-reciprocal transmission line 20, and the broken line shows the radiation caused by the right-handed microwave propagation in the non-reciprocal transmission line 20. The simulation result shows the directional characteristics of the wave. In the case of FIGS. 15 and 16, the spontaneous magnetization Ms of the magnetic ring 11 generates a positive magnetic field μ0 · Ms = + 115 mT. According to FIGS. 15 and 16, it can be seen that the same directivity can be realized both when operating at a frequency of 5.22 GHz and when operating at a frequency of 5.48 GHz.

図17は、図1の擬似進行波共振器1に正の外部磁界を印加したときの動作周波数5.46GHzにおける指向特性を示す実測結果のグラフである。図18は、図1の擬似進行波共振器1に正の外部磁界を印加したときの動作周波数5.59GHzにおける指向特性を示す実測結果のグラフである。図17及び図18の場合、電磁石50などの外部磁界H0により、正の磁界μ0・H0=+121mTが生じる。図17及び図18によれば、周波数5.46GHzで動作するときも、周波数5.59GHzで動作するときも、同様の指向特性を実現できることがわかる。 FIG. 17 is a graph of actual measurement results showing directivity characteristics at an operating frequency of 5.46 GHz when a positive external magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. FIG. 18 is a graph of actual measurement results showing directivity characteristics at an operating frequency of 5.59 GHz when a positive external magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. In the case of FIGS. 17 and 18, the positive magnetic field μ0 · H0 = + 121 mT is generated by the external magnetic field H0 such as the electromagnet 50. According to FIGS. 17 and 18, it can be seen that the same directivity can be realized both when operating at a frequency of 5.46 GHz and when operating at a frequency of 5.59 GHz.

図19は、図1の擬似進行波共振器1に負の自発磁化を印加したときの動作周波数5.22GHzにおける指向特性を示すシミュレーション結果のグラフである。図20は、図1の擬似進行波共振器1に負の自発磁化を印加したときの動作周波数5.48GHzにおける指向特性を示すシミュレーション結果のグラフである。図19及び図20の場合、磁性体リング11の自発磁化Msにより、負の磁界μ0・Ms=-115mTが生じる。図19及び図20によれば、周波数5.22GHzで動作するときも、周波数5.48GHzで動作するときも、同様の指向特性を実現できることがわかる。 FIG. 19 is a graph of simulation results showing directivity characteristics at an operating frequency of 5.22 GHz when negative spontaneous magnetization is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 1. FIG. 20 is a graph of simulation results showing directivity characteristics at an operating frequency of 5.48 GHz when negative spontaneous magnetization is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. 1. In the case of FIGS. 19 and 20, a negative magnetic field μ0 · Ms = -115 mT is generated by the spontaneous magnetization Ms of the magnetic ring 11. According to FIGS. 19 and 20, it can be seen that the same directivity can be realized both when operating at a frequency of 5.22 GHz and when operating at a frequency of 5.48 GHz.

図21は、図1の擬似進行波共振器1に負の外部磁界を印加したときの動作周波数5.40GHzにおける指向特性を示す実測結果のグラフである。図22は、図1の擬似進行波共振器1に負の外部磁界を印加したときの動作周波数5.58GHzにおける指向特性を示す実測結果のグラフである。図21及び図22の場合、電磁石50などの外部磁界H0により、負の磁界μ0・H0=-127mTが生じる。図21及び図22によれば、周波数5.40GHzで動作するときも、周波数5.58GHzで動作するときも、同様の指向特性を実現できることがわかる。 FIG. 21 is a graph of actual measurement results showing directivity characteristics at an operating frequency of 5.40 GHz when a negative external magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. FIG. 22 is a graph of actual measurement results showing directivity characteristics at an operating frequency of 5.58 GHz when a negative external magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 of FIG. In the case of FIGS. 21 and 22, a negative magnetic field μ0 · H0 = -127 mT is generated by an external magnetic field H0 such as an electromagnet 50. According to FIGS. 21 and 22, it can be seen that the same directivity can be realized both when operating at a frequency of 5.40 GHz and when operating at a frequency of 5.58 GHz.

図7~図22によれば、擬似進行波共振器1に正の磁界を印加したときも、負の磁界を印加したときも、同様の特性を実現できることがわかる。 According to FIGS. 7 to 22, it can be seen that the same characteristics can be realized both when a positive magnetic field is applied to the pseudo-progressive wave resonator 1 and when a negative magnetic field is applied.

本発明によれば、ループ状の非相反伝送線路を備えた擬似進行波共振器及びアンテナ装置であって、従来よりも広帯域で動作可能な擬似進行波共振器及びアンテナ装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a pseudo traveling wave resonator and an antenna device provided with a loop-shaped non-reciprocal transmission line, which can operate in a wider band than before. ..

1…擬似進行波共振器、
2…無線通信回路、
10…誘電体基板、
11…磁性体リング、
12…接地導体、
13,14…ストリップ導体、
15…ビア導体、
16,17…反射素子、
18…給電線路、
20…非相反伝送線路、
21-1~21-M…単位セル、
22-(M+1)~22-N…仮想セル、
50…電磁石、
Cp,C1,C2…キャパシタ、
P1,P2,P11,P12…ポート。
1 ... Pseudo-progressive wave resonator,
2 ... Wireless communication circuit,
10 ... Dielectric substrate,
11 ... Magnetic ring,
12 ... Ground conductor,
13, 14 ... Strip conductor,
15 ... Via conductor,
16, 17 ... Reflective element,
18 ... Power supply line,
20 ... Non-reciprocal transmission line,
21-1 to 21-M ... Unit cell,
22- (M + 1) -22-N ... Virtual cell,
50 ... Electromagnet,
Cp, C1, C2 ... Capacitor,
P1, P2, P11, P12 ... Port.

Claims (4)

ループに沿って縦続接続された複数の単位セルを含む非相反伝送線路を備える擬似進行波共振器であって、
前記複数の単位セルのそれぞれは、マイクロ波の伝送線路部分と、容量性素子を等価的に含む直列枝の回路と、前記伝送線路部分から分岐して設けられかつ誘導性素子を等価的に含む並列枝の回路とを備え、
前記各単位セルの伝送線路部分は、前記マイクロ波の伝搬方向に対して異なる方向に磁化されてジャイロ異方性を有するように自発磁化を有するか又は外部磁界により磁化され、
前記擬似進行波共振器は、+1次共振又は-1次共振の周波数から0次共振の周波数までの周波数帯において前記擬似進行波共振器の反射損失が予め決められたしきい値以下になるように決定された+1次共振又は-1次共振の周波数を有し、
前記擬似進行波共振器は、前記擬似進行波共振器の分散曲線において、前記決定された+1次共振又は-1次共振の周波数に対応する順方向の位相定数β及び逆方向の位相定数βを有し、
前記単位セルの個数Mは、+N/(2M)又は-N/(2M)がβ/βに最も近い値を有するように決定され、
ここで、
Nは前記ループの周の長さを前記非相反伝送線路の各単位セルの長さで除算した値を示し、
βは(β+β)/2を示し、
βは(β-β)/2を示す、
擬似進行波共振器。
A quasi-traveling wave resonator with a non-reciprocal transmission line containing multiple unit cells interconnected along a loop.
Each of the plurality of unit cells equivalently includes a microwave transmission line portion, a series branch circuit including a capacitive element equivalently, and an inductive element provided by branching from the transmission line portion. Equipped with a parallel branch circuit,
The transmission line portion of each unit cell is magnetized in a different direction with respect to the propagation direction of the microwave and has spontaneous magnetization so as to have gyro anisotropy, or is magnetized by an external magnetic field.
In the pseudo traveling wave resonator, the reflection loss of the pseudo traveling wave resonator is equal to or less than a predetermined threshold value in the frequency band from the frequency of the +1st order resonance or the frequency of the -1st order resonance to the frequency of the 0th order resonance. Has a frequency of +1 or -1st resonance determined by
The pseudo-progressive wave resonator has a forward phase constant β + and a reverse phase constant β corresponding to the determined +1 or -1st-order resonance frequencies in the dispersion curve of the pseudo-progressive wave resonator. -Has
The number M of the unit cells is determined so that + N / (2M) or −N / (2M) has the value closest to β B / β A.
here,
N indicates a value obtained by dividing the circumference of the loop by the length of each unit cell of the non-reciprocal transmission line.
β A indicates (β + + β- ) / 2,
β B indicates (β + -β- ) / 2,
Pseudo-progressive wave resonator.
前記擬似進行波共振器は、前記-1次共振の周波数から前記+1次共振の周波数までの周波数帯において前記擬似進行波共振器の反射損失が前記予め決められたしきい値以下になるように決定された前記+1次共振の周波数及び-1次共振の周波数を有し、
前記擬似進行波共振器は、前記擬似進行波共振器の分散曲線において、前記決定された+1次共振の周波数に対応する順方向の位相定数β+(+1)及び逆方向の位相定数β-(+1)と、前記決定された-1次共振の周波数に対応する順方向の位相定数β+(-1)及び逆方向の位相定数β-(-1)とを有し、
前記単位セルの個数Mは、+N/(2M)及び-N/(2M)の一方がβB(+1)/βA(+1)に最も近い値を有し、かつ、+N/(2M)及び-N/(2M)の他方がβB(-1)/βA(-1)に最も近い値を有するように決定され、
ここで、
βA(+1)は(β+(+1)+β-(+1))/2を示し、
βB(+1)は(β+(+1)-β-(+1))/2を示し、
βA(-1)は(β+(-1)+β-(-1))/2を示し、
βB(-1)は(β+(-1)-β-(-1))/2を示す、
請求項1記載の擬似進行波共振器。
The pseudo traveling wave resonator has such that the reflection loss of the pseudo traveling wave resonator is equal to or less than the predetermined threshold value in the frequency band from the frequency of the -1st order resonance to the frequency of the +1st order resonance. It has the determined frequency of the +1st order resonance and the frequency of the -1st order resonance.
The pseudo traveling wave resonator has a forward phase constant β + (+1) and a reverse phase constant β − ( corresponding to the determined +1st order resonance frequency in the dispersion curve of the pseudo traveling wave resonator. It has +1) and a forward phase constant β + (-1) and a reverse phase constant β − (-1) corresponding to the determined frequency of the first-order resonance.
As for the number M of the unit cells, one of + N / (2M) and −N / (2M) has a value closest to β B (+1) / β A (+1) , and + N / (2M) and The other of -N / (2M) was determined to have the closest value to β B (-1) / β A (-1) .
here,
β A (+1) indicates (β + ( +1) + β- (+1 ) ) / 2,
β B (+1) indicates (β + ( +1) -β- (+1 ) ) / 2,
β A (-1) indicates (β + (-1) + β- (-1 ) ) / 2,
β B (-1) indicates (β + (-1) -β- (-1 ) ) / 2,
The pseudo-progressive wave resonator according to claim 1.
前記並列枝の回路は、ループ状の前記非相反伝送線路の内周に接続された誘導性スタブ回路である、
請求項1又は2記載の擬似進行波共振器。
The parallel branch circuit is an inductive stub circuit connected to the inner circumference of the loop-shaped non-reciprocal transmission line.
The pseudo-progressive wave resonator according to claim 1 or 2.
請求項1~3のうちの1つに記載の擬似進行波共振器を備えた、
アンテナ装置。
The pseudo-progressive wave resonator according to one of claims 1 to 3 is provided.
Antenna device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014165853A (en) 2013-02-27 2014-09-08 Yagi Antenna Co Ltd Composite right/left-handed transmission line device
JP2014229815A (en) 2013-05-24 2014-12-08 浜松ホトニクス株式会社 Semiconductor laser device
WO2015129757A1 (en) 2014-02-27 2015-09-03 国立大学法人京都工芸繊維大学 Non-reciprocal transmission line device
JP2017152981A (en) 2016-02-25 2017-08-31 株式会社日立国際八木ソリューションズ Meta-loop antenna
JP2017184111A (en) 2016-03-31 2017-10-05 国立大学法人京都工芸繊維大学 Non-reciprocal metamaterial transmission line device and antenna device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014165853A (en) 2013-02-27 2014-09-08 Yagi Antenna Co Ltd Composite right/left-handed transmission line device
JP2014229815A (en) 2013-05-24 2014-12-08 浜松ホトニクス株式会社 Semiconductor laser device
WO2015129757A1 (en) 2014-02-27 2015-09-03 国立大学法人京都工芸繊維大学 Non-reciprocal transmission line device
JP2017152981A (en) 2016-02-25 2017-08-31 株式会社日立国際八木ソリューションズ Meta-loop antenna
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