JPS609362B2 - 非相反回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に非相反回路に関し、特にミリ波帯以上の
高周波帯での集積回路での使用に通した非相反回路に関
する。

本発明による非相反回路は通信回線の中継器や放送機に
用いられるアイソレータ又はサーキユレータとして利用
することが出来る。

従来提案されている非相反回路は一般に金属導体で構成
された導波路に磁性材料を挿入することによって実現さ
れている。

しかるにミリ波集積回路および光集積回路では金属導波
路の使用は損失の増大をもたらすので好ましくない。従
って金属導波路を用いた従来の非相反回路はミリ波帯以
上の高周波帯での利用には本質的に適していない。一方
金属導波路を使用しない非相反回路として、磁性材料と
異方性結晶（例えばＬｉｎｏ０３）を利用した非相反回
路が米国でＳ．Ｗａｎｇ及びＷａｎｅｎにより数年前に
発表されている。しかしながら、この技術では磁性材料
及び異方性結晶の密着度が問題であり、又必要な工作精
度として波長の１／１Ｍ睦度が要求されるなど困難な問
題がある。さらに磁性体と異万性結晶の組合せを集積回
路形式で作ることも困難である。以上のごとく、従来の
非相反回路ではミリ波帯及び光波帯で使用可能な集積回
路形式とすることは困難である。

従って本発明は従来の技術の上記欠点を改善するもので
、その目的は回路寸法の工作精度に関する要求が厳しく
なく、かつ金属導波路や異方怪物質を利用しないで構成
可能な、ミリ波帯又は光波帯での使用、及び集積回路形
式に適した非相反回路を提供することにある。この目的
を達成するための本発明の特徴は、断面がほ）、長方形
の磁性体に外部磁界を印加することにより当該磁性体に
エッジガイドモード的波動の伝搬を行なわせることを基
本とし、磁性体に電磁波吸収体を付加するか、又は磁性
体を放射形状とすることにより非相反回路を得る。以下
図面により詳細に説明する。第１図は本発明による非相
反回路の主要部の構造で、参照番号１は断面がほゞ長方
形で細長の磁性体で、例えばフェライトにより構成され
る。２は磁性体１を包囲する誘電体で、特別の場合とし
て空気又は真空でもよい。

第２図は第１図の導波路にエッジガイドモード的波動の
存在が可能であることを示すための実験装置で、参照番
号１は第１図の磁性体導波路、３は電磁ホーン、４は磁
性体導波路１に磁界を印加するための磁石、５は無反射
負荷である。

第２図は約１の日２の実験で、電磁ホーン３から電磁波
を発射し、適当な磁界が印放された状態での磁性体導波
路１の幅方向（紙面の奥行き方向）の磁界分布を小型ア
ンテナをプローブとして測定する。測定の結果を第３図
に示す。ここで横軸は磁性体導波路の幅方向の距離で、
一点鎖線は磁性体導波路の中心、１対の垂直な点線は磁
性体導波路が存在する範囲を示す。第２図及び第３図に
おいて、磁性体導波路に磁界が存在しない場合は（Ｈｏ
ｃこ０）、いわゆる誘電体線路上の表面波が存在し、そ
の分布は第３図の実線で示すとおりで、導波路の中央部
で磁界が最大となる。

磁界（Ｈｏｃ）の大きさが適当な値の場合には導波路上
でのエネルギーの分布が片より、磁界（日。ｃ）の方向
を反転すると導波路上でのエネルギーの分布も反転する
。なお第３図では日。ｃ＝０．２エルステツド、一０．
２エルステツド、４０００ェルステッド、及び−４００
０ヱルステッドの場合を例示する。なお実験周波数は１
昨日２であるが、周波数の変化は導波路上でのエネルギ
ーの分布とは理論的に無関係である。又日。ｃの値によ
ってはエネルギー分布の最大点が導波路の端部ではなく
導波路の内部にあることもある。この点は本発明の特の
ひとつで、従来の金属導体を有する導波路でのマイクロ
波帯エッジガイドモードでは、Ｈｏｃ≠０であればエネ
ルギーの最大点は必らず導波路の端部に存在する。以上
のとおり磁性体導波路に磁界を印加したとき、エネルギ
ーの分布が変化する現象は本発明者により初めて明らか
にされたもので、本発明による非相反回路はこの現象を
利用する。

なお本発明による磁性体導波路での伝搬モードは、磁界
が印加されないときに磁性体にＥＨ，．，ＥＨ，，モー
ドが存在する場合に存在するものであるから回路寸法の
精度には大きな余裕があり製作誤差で特性が劣化するこ
とはない。第４図は本発明によるアィソレータの実施例
で、磁性体導波路１の片側に電磁波吸収体６（金属表面
を酸化させた膜、又は炭素）が付加されている。

磁界Ｈｏｃが印加された状態で、ＡからＢに進む波動は
、エネルギーの最大点がＡからＢをみて右端に偏位して
いるので吸収体６の影響を受けないが「逆にＢからＡに
進む波動は、エネルギーの最大点がＡからＢをみたとき
の左端に偏位するので、左端に位置する吸収体６に吸収
されてしまう。すなわち一方向性導波路つまりアィソレ
ータが構成される。第５図Ａは本発明によるサーキュレ
ータの実施例で、第１図に示されるごとき３本の磁性体
導波路が放射状に結合されている。

関口（＃１）からの波動は回路の右端を通って開□（＃
２）に出、関口（＃２）からの波動は同様に関口（＃３
）に出、又開□（＃３）からの波動は同様に開□（＃１
）に出る。従ってサーキュレ−夕の動作が行なわれる。
一般に、Ｎ本の磁性体導波路が放射状に結合れている場
合には、第５図Ｂに示すごとく、関口（＃１）からの波
動は回路の右端を通って関口（＃２）に出、関口（＃２
）からの波動は同様に開□（＃３）に出る。このように
、一般的に開□（＃ｉ）からの波動は開□（＃ｉ十１）
に出て、最後の開口（＃Ｎ）からの波動は閉口（＃１）
に出ることになる。従ってサーキュレータの動作が行な
われる。第６図は、電磁材料を用いて集積回路化したア
ィソレータの構成例である。

７は集積回路の基板で譲竜体、８は基板上に構成した磁
性材料のリッジ形導波路、９は導波路１の片側に敬付け
た電磁波吸収体である。

第７図は磁性材料を用いて集積回路化したアィソレータ
の他の構成例である。

１川ま基板７の表面の一部に構成した磁性材料の埋め込
み形導波路、１１は導波路１０を覆うように基板７上に
取付けた電磁波吸収体である。

第８図は磁性材料を用いて集積回路化した場合のサーキ
ュレータの構成例である。

ここで１２は基板７上にリッジ形に構成した３端子をも
つ磁性材料の導波路である。第６図ないし第８図の構成
例の動作原理は第４図あるいは第５図のそれと同じであ
る。以上実施例により詳しく説明したごとく、本発明は
磁界を印放された磁性体導波路でのエッジガイドモード
的波動の存在が可能であることの発見により可能となっ
たもので、金属導体や異万性結晶を使用しないので、工
作精度に対する要求が厳しくなく又磁性体か磁性体基板
の上にもうけられるので集積回路形式に適している。

本発明による非相反回路は任意の周波数帯での使用が可
能であるが、特にミリ波帯又は光波帯において特徴を発
揮することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による非相反回路の主要部の構造例、第
２図は本発明の動作を確認するための実験装置の構成例
、第３図Ａ及びＢは第２図の装置による実験結果の例、
第４図は本発明によるアィソレータの実施例、第５図Ａ
及びＢは本発明によるサーキュレータの実施例、第６図
は本発明によるアィソレータの別の実施例、第７図は本
発明によるアィソレータの更に別の実施例「及び第８図
は本発明によるサーキュレータの別の実施例である。 １，８，１０，１２；磁性体導波路、２；誘電体、３；
電磁ホーン、４；磁石、６；無反射負荷、６，９，１１
；電磁波吸収体、７；集積回路基板。 第／図 紫２図 努３図‘Ａ′ 第３図‘Ｂ） 第４図 繁 ５ 図（Ａ） 繁 ５ 図（Ｂ） 第５図 第７図 錆り図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 誘電体による基板と、該基板にもうけられ断面がほ
   ぼ長方形で細長の磁性体による導波路と、該磁性体の長
   手方向に垂直な方向に磁界を印加し該磁性体にエツジガ
   イドモード的波動の伝搬を行なわせる装置と、前記磁性
   体の長手方向にそう一方の片にもうけられる電磁波吸収
   体とを有することを特徴とする非相反回路。 ２ 誘電体による基板と、該基板にもうけられ断面がほ
   ぼ長方形で細長の３以上の磁性体による導波路と、各磁
   性体の長手方向に垂直な方向に磁界を印加し磁性体にエ
   ツジガイドモード的波動の伝搬を行なわせる装置と、前
   記各磁性体を放射状に結合するための磁性体による導波
   路とを有することを特徴とする非相反回路。