JPS5951161B2 - Composite resonator - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフェライトを用いた複合型共振器に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a composite resonator using ferrite.

一般にマイクロ波回路における一形成要素であるフェラ
イトを用いた共振器は、非対称テンソル誘磁率を有する
フェライトに特有な共振特性を利用するものであり、こ
のフェライトを共振器として用いたマイクロ波回路素子
としてはサーキュレータ、アイソレータ、フィルタ、フ
ェイスシフタ特がある。Generally, a resonator using ferrite, which is a forming element in a microwave circuit, utilizes the unique resonance characteristics of ferrite, which has an asymmetric tensor permittivity, and is used as a microwave circuit element using this ferrite as a resonator. Special features include circulators, isolators, filters, and face shifters.

然るに上記回路素子において、従来は均一磁場下におけ
る所定飽和磁化（４πＭＳ）のフェライトの共振特性を
利用するものであり、たとえば、フェライトを共振器と
して用いたサーキュレータにおいては、周波数特性は単
峰性の帯域の非常に狭いものであり、この帯域の改善へ
の努力はもっばら外部付加回路の接続によってなされて
いた。However, in the above circuit elements, conventionally, the resonance characteristics of ferrite with a predetermined saturation magnetization (4πMS) under a uniform magnetic field are used. For example, in a circulator using ferrite as a resonator, the frequency characteristics are unimodal. The band is extremely narrow, and efforts to improve this band have been made mostly by connecting external additional circuits.

また、アイソレータ、フィルタ、フェイスシフタ等にお
いても、同様に均一磁場下における所定飽和磁化（４π
ＭＳ）の一種類のフェライトの共振特性が用いられてお
り、回路素子の周波数特性等の改善は外部付加回路によ
るのみでフェライト共振器自体の改良はほとんどなされ
ていないのが現状である。In addition, in isolators, filters, face shifters, etc., a predetermined saturation magnetization (4π
Currently, the resonance characteristics of one type of ferrite (MS) are used, and the frequency characteristics of circuit elements can only be improved by adding external circuits, and the ferrite resonator itself has hardly been improved.

これは従来複合型フェライト内での電磁界の解析が困難
であり、理論的に適切な動作条件を決定できなかったこ
とのほかに製作が困難であったなどのためと考えられる
。This is thought to be due to the difficulty in analyzing the electromagnetic field within conventional composite ferrites, the inability to determine theoretically appropriate operating conditions, and the difficulty in manufacturing.

本発明は、上記、実情に鑑みて、なされたちので均一外
部磁場下あるいは不均一外部磁場下におけるフェライト
と誘電体と導体との接合による接合複合体の共振特性を
明らかにし、この共振特性に基づき、適用素子の多周波
数動作、広帯域動作、多用途動作、インピーダンス内部
整合動作を可能にする複合型共振器を提供しようとする
ものである。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances and has clarified the resonance characteristics of a bonded composite formed by bonding a ferrite, a dielectric material, and a conductor under a uniform external magnetic field or a nonuniform external magnetic field, and based on this resonance characteristic. The present invention aims to provide a composite resonator that enables multi-frequency operation, broadband operation, versatile operation, and internal impedance matching operation of applied elements.

以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on the accompanying drawings.

まず、外部磁場が均一であるとし、フェライト円輪とこ
のフェライト円輪に内接する導体円盤１こよりフェライ
ト−導体の複合体を形成しこの複合体をストリップライ
ンＹ接合のサーキュレータの共振器に適用した場合につ
いて説明する。First, assuming that the external magnetic field was uniform, a ferrite-conductor composite was formed from a ferrite ring and a conductor disk inscribed in the ferrite ring, and this composite was applied to the resonator of a circulator with a stripline Y junction. Let me explain the case.

フェライト−導体を共振器として用いたストリップライ
ンＹ接合サーキュレータは第１図ａに斜視図、ｂに平面
図を示すように、３個のポートＴ１．Ｔ２．Ｔ３を有し
、厚さｔ、幅Ｗ、サーキュレータの中心からみた開き角
２ψとするＹ接合ストリップライン中心導体３を、外径
ｒ２、内径ｒ１のフェライト円輪２，２′と、このフェ
ライト円輪２．２′に夫々内接する半径ｒ０の導体円盤
１゜１′から形成される２個の円盤形の複合体ではさみ
、更に、この複合体を二枚の接地導体（図示せず）では
さみ、この複合体に垂直に（矢印Ａ方向）均一直流磁場
を加えることにより形成される。A stripline Y-junction circulator using a ferrite conductor as a resonator has three ports T1. T2. A Y-junction stripline center conductor 3 having a thickness T3, a thickness t, a width W, and an opening angle 2ψ as seen from the center of the circulator is connected to a ferrite ring 2, 2' having an outer diameter r2 and an inner diameter r1, and this ferrite circle. It is sandwiched between two disc-shaped composites formed from conductor discs 1°1' of radius r0 inscribed in each ring 2.2', and this composite is further sandwiched between two ground conductors (not shown). The scissors are formed by applying a uniform DC magnetic field perpendicularly (in the direction of arrow A) to this composite.

上記フェライト−導体の複合体を共振器として、用い
たサーキュレータの動作を説明する前に、フェライト−
導体の複合体の導体部分を誘電体でおきかえたフェライ
ト−誘電体の複合体を用いてサーキュレータを形成した
場合のサーキュレータの動作に対する理論解析を行い、
この理論解析を実証する実験結果について明らかにする
。Before explaining the operation of a circulator using the above ferrite-conductor composite as a resonator, let us explain the ferrite-conductor composite as a resonator.
We conducted a theoretical analysis of the operation of a circulator when a circulator is formed using a ferrite-dielectric composite in which the conductor part of the conductor composite is replaced with a dielectric.
The experimental results that demonstrate this theoretical analysis will be explained.

フェライト−誘電体の複合体を用いたサーキュレータの
解析は上記フェライト−導体の複合体を用いたサーキュ
レータの動作の理解を容易にするために必要であるばか
りでなく、後に説明するフェライト−誘電体−導体の複
合体を共振器として用いたサーキュレータにおける動作
の理解を助けることになる。Analysis of the circulator using the ferrite-dielectric composite is not only necessary to facilitate understanding of the operation of the circulator using the ferrite-conductor composite described above, but also the analysis of the circulator using the ferrite-dielectric composite described later. This will help understand the operation of a circulator using a conductor composite as a resonator.

はじめに複合体の電界の表示から明らかにする。First, we will clarify the electric field of the complex.

今、内径ｒ１、外径ｒ２のフェライト円輪と、このフェ
ライト円輪に内接する半径ｒ１の誘電体円盤とによる複
合体の内部の電界をＥｚ （ｒ１θ）とすると、この複
合体の円盤の中心からの距離ｒ−ｒ２すなわち、複合体
の外周部の電界は Ｅｚ（ｒ２．θ）＝ΣｂｎＦｎ（Ｘ３）ｅ−ｊｎθ−（
１）ｎ□■ Ｆｎ（Ｘ３）＝ｊｎ（Ｘ３）＋ＣｎＹｎ（Ｘ３）
−・−（２）で与えられる。Now, let Ez (r1θ) be the electric field inside the composite formed by a ferrite ring with an inner diameter r1 and an outer diameter r2, and a dielectric disk with a radius r1 inscribed in this ferrite ring, then the center of the disk of this composite The distance r-r2 from
1) n□■ Fn (X3) = jn (X3) + CnYn (X3)
−・−(2) is given.

ここで゛ Ｘ３＝ｋｅ２ ｒ２ 、 Ｘ２＝ｋｅ ２ ｒ １ 、
Ｘｌ ＝ｋｅ １ ｒ １であり、εｅ１は誘電体の
比誘電率に／μはフェライトのテンソル透磁率の要素の
比で非等号性分離因子と呼ばれるものであり、εｅ１、
μｅ２はフェライトの比誘電率、実効比透磁率である。Here, ゛X3=ke2 r2, X2=ke2 r1,
Xl = ke 1 r 1, εe1 is the relative permittivity of the dielectric, /μ is the ratio of the tensor permeability element of the ferrite, which is called the non-equality separation factor, and εe1,
μe2 is the relative dielectric constant and effective relative permeability of ferrite.

ところで、サーキュレータにおいて、Ｙ接合のサーキュ
レーションが成立するためには、接合モードインピーダ
ンスの関係式、すなわち同相、正相、逆相モードインピ
ーダンスＺ”０、Ｚ十、Ｚ−の関係式が、別に導かれる
散乱マトリックスの固有値から得られる関係式と等しく
ならなければならない。By the way, in order for Y-junction circulation to be established in a circulator, the relational expressions of junction mode impedances, that is, the relational expressions of in-phase, positive-phase, and anti-phase mode impedances Z"0, Z0, and Z-, must be derived separately. must be equal to the relation obtained from the eigenvalues of the scattering matrix.

したがって次の関係式が成立する。Therefore, the following relational expression holds.

ただし、 である。however, It is.

ここでＺｄはストリップラインの接続点でみた固有波動
インピーダンスで近似的にで与えられ、Ｚｅは接合固有
インピーダンスである。Here, Zd is approximately the characteristic wave impedance seen at the connection point of the strip line, and Ze is the junction characteristic impedance.

なお、ψはサーキュレータの中心から見たストリップラ
インの開き角度の半分、ｒ２はフェライト円輪の外径、
Ｗはストリップラインの中心導体の幅、ｔはその厚さ、
ｈは接地導体の間隔である。In addition, ψ is half of the opening angle of the strip line seen from the center of the circulator, r2 is the outer diameter of the ferrite ring,
W is the width of the center conductor of the stripline, t is its thickness,
h is the spacing between ground conductors.

この関係式（３）を解くと、 （ｈｏ＋ｈ、＋ｈ２）（ｈｏｈ１＋ｈ１ｈ２＋ｈ２ｈｏ
）−９ｈ ｏｈ １ｈ ２−−−−・−（８）が導びか
れる。Solving this relational expression (3), (ho+h, +h2)(hoh1+h1h2+h2ho
)−9h oh 1h 2−−−・−(8) is derived.

従って、Ｙ接合サーキュレータが理想的にサーキュレー
ションを行うためには上記式（８）と式（９）を同時に
満足しなければならないことになりこの式（８）をサー
キュレーションの第１の条件式、式（９）をサーキュレ
ーションの第２の条件式と呼ぶ。Therefore, in order for the Y-junction circulator to perform ideal circulation, the above equations (8) and (9) must be satisfied at the same time, and this equation (8) can be used as the first conditional expression for circulation. , Equation (9) is called the second conditional expression of circulation.

第２図は、上記サーキュレータの第１の条件式を示す曲
線（破線）とフェライト−誘電体の複合体の共振モード
を示す曲線（実線）とを、縦軸を実効波数ｋｅ２と複合
体の半径ｒ２との積ｋｅ２ｒ２、横軸をフェライトの非
等方性分離因子（ｆｅｒｒｉｔｅａｎｉｓｏｔｒｏｐｉ
ｃ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ） ｌ ｋ／
μｌ ＝にとするグラフ上に重畳して描いたものである
。Figure 2 shows the curve (broken line) showing the first conditional expression of the circulator and the curve (solid line) showing the resonance mode of the ferrite-dielectric composite, with the vertical axis plotting the effective wave number ke2 and the radius of the composite. The product ke2r2 with r2, and the horizontal axis is the anisotropic separation factor of ferrite (ferriteanisotropi
c splitting factor) l k/
It is drawn superimposed on the graph where μl = .

このグラフは、第１の条件曲線（破線）上の点がＹ接合
が理想的にサーキュレーションする動作点を与えること
になり、条件曲線と共振曲線（実線）との相対的な位置
関係からサーキュレータの動作状態を読み取ることがで
きるからサーキュレータの動作解析上非常に有効である
。This graph shows that the point on the first condition curve (dashed line) gives the operating point at which the Y junction ideally circulates, and from the relative positional relationship between the condition curve and the resonance curve (solid line), the circulator It is very effective for analyzing the operation of the circulator because it can read the operating status of the circulator.

グラフにおいて、共振曲線（実線）はｎ＝＋１、ｎ＝−
１、ｎ＝＋２、ｎ＝＋３について描いたものであり、サ
ーキュレータの第１の条件曲線（破線）はｎ＝５までの
共振モードを含めて計算したものを夫々ストリップライ
ンの開き角の半分ψ１、ψ２に対応した描いたものであ
る。In the graph, the resonance curve (solid line) is n=+1, n=-
1, n=+2, and n=+3, and the first condition curve (dashed line) of the circulator is calculated including resonance modes up to n=5, and is half the opening angle of the strip line ψ1. , ψ2.

また、共振器のフェライトの飽和磁化４πＭｓを決定す
れば、第２図のグラフに示すように磁場一定の軌跡（一
点鎖線） Ｈｌ、 Ｈ２，Ｈ３、周波数一定の軌跡（二
点鎖線） ｆｌ、ｆ２５ ｆ３．ｆ’ｌ、ｆ’２５ ｆ
’３などを描くことができる。Furthermore, if the saturation magnetization 4πMs of the ferrite in the resonator is determined, as shown in the graph of Figure 2, the locus of constant magnetic field (dotted line) Hl, H2, H3, the locus of constant frequency (double-dotted line) fl, f25 f3. f'l, f'25 f
You can draw numbers such as '3.

ここで上記サーキュレータの第１の条件曲線（破線）の
うち、共振曲線ｎ＝＋１、ｎ＝−１、ｎ＝＋２とに囲ま
れた領域ＡＤＢに生ずるものをモード１、共振曲線ｎ−
−１、ｎ＝＋２とにはさまれた領域ＡＤＥＣ，ＢＤＧに
生ずるものをモードＩＡ、共振曲線ｎ＝−１、ｎ＝＋３
とにはさまれた扇形領域ＤＧＦ、ＢＧＨに生ずるものを
モード３と便宜的に名付け、ストリップラインの開き半
角がψ１のサーキュレータについて考えると、外部磁場
がＨｌからＨ２，Ｈ３に増大するに従い、モード１の条
件曲線上に動作点Ｐ１．Ｐ′１．Ｐ″１が見い出される
。Here, of the first condition curve (broken line) of the circulator, the one occurring in the area ADB surrounded by the resonance curves n=+1, n=-1, and n=+2 is mode 1, and the resonance curve n-
-1, n=+2 and the resonance curve n=-1, n=+3 is mode IA, which occurs in the area ADEC, BDG sandwiched between n=-1 and n=+2.
For the sake of convenience, what occurs in the fan-shaped regions DGF and BGH sandwiched between is called mode 3, and if we consider a circulator with a stripline opening half angle of ψ1, as the external magnetic field increases from Hl to H2 and H3, mode 3. The operating point P1.1 is on the condition curve of P1.1. P'1. P″1 is found.

この動作点Ｐ１．Ｐ′１．Ｐ″１は周波数一定の曲線ｆ
１．ｆ′１．ｆ″１上にあり、夫々の動作点Ｐ１．Ｐ′
１゜Ｐ″１における動作周波数はｆｌ、 ｆｌｌ、 ｆ
ｌｌ１となる。This operating point P1. P'1. P″1 is a curve f with constant frequency
1. f′1. f″1, and the respective operating points P1.P′
The operating frequencies at 1°P″1 are fl, fll, f
It becomes ll1.

同時に外部磁場Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に対して、モードＩＡ
による周波数ｆ２．ｆ′２．ｆ″２の動作点Ｐ２．Ｐ′
２．Ｐ″２が見い出される。At the same time, for external magnetic fields H1, H2, H3, mode IA
Frequency f2. f'2. Operating point P2.P' of f″2
2. P″2 is found.

更に、共振曲線ｎ＝−１とｎ＝＋３との交点付近にもモ
ード３による周波数ｆ３．ｆ′３．ｆ″３の動作点Ｐ３
．Ｐ′３．Ｐ″３が見い出される。Furthermore, the frequency f3. due to mode 3 also appears near the intersection of the resonance curves n=-1 and n=+3. f'3. Operating point P3 of f″3
．． P'3. P″3 is found.

すなわち、サーキュレーションの第１の条件を満足する
動作点としては外部磁場Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に対した夫々
３個の動作点ＰＮ Ｐ’ｌｔ Ｐ″ｌ ＋ Ｐ２゜Ｐ′
２．Ｐ″２；Ｐ３．Ｐ′３．Ｐ″３が見い出され、これ
らの動作点により３周波数動作が可能なことを示してい
る。That is, the operating points that satisfy the first condition of circulation are the three operating points PN P'lt P″l + P2゜P′ for the external magnetic fields H1, H2, and H3, respectively.
2. P″2; P3.P′3.P″3 are found, indicating that three-frequency operation is possible with these operating points.

しかし、上記条件を満足するだけではサーキュレーショ
ンの動作は不完全であり、次に示すサーキュレーション
の第２の条件も同時に満足しなければならない。However, the operation of circulation is incomplete if only the above conditions are satisfied, and the following second condition for circulation must also be satisfied at the same time.

第３図は、サーキュレーションの第２の条件（第９式）
を示す曲線（実線）と、接合固有インピーダンスＺｅと
ストリップラインの波動インピーダンスＺｄとの比Ｚｅ
／Ｚｄとに／μの関数（第６式と第７式）で表したＺｅ
／Ｚｄの曲線（破線）とを縦軸をＺｅ／Ｚｄ、横軸をｌ
Ｋ／μＩとするグラフ上に重畳して示したものである
。Figure 3 shows the second condition for circulation (Equation 9)
(solid line) and the ratio Ze between the junction specific impedance Ze and the wave impedance Zd of the strip line.
Ze expressed by the function of /Zd and /μ (Equations 6 and 7)
/Zd curve (dashed line), the vertical axis is Ze/Zd, and the horizontal axis is l.
It is shown superimposed on a graph of K/μI.

グラフにおいて、サーキュレーションの第２の条件曲線
（実線）はストリップラインの開き半角ψ０、ψ１、ψ
２ （ψ０〈ψ１ 〈ψ２）に対して計算したもので、
各曲線群を前記サーキュレータの第１の条件曲線と同時
にモード１、モードＩＡ、モード３と名付けてあり、Ｚ
ｅ／Ｚｄの曲線（破線）は式（６）の誘電率εｄ、ε／
ｄ、ε／／ｄをパラメータとして描いである。In the graph, the second conditional curve (solid line) of the circulation is the opening half angle ψ0, ψ1, ψ of the stripline.
2 (ψ0〈ψ1 〈ψ2),
Each curve group is named mode 1, mode IA, mode 3 together with the first condition curve of the circulator, and Z
The curve (dashed line) of e/Zd is the dielectric constant εd, ε/
It is drawn using d, ε//d as parameters.

従って、第２の条件曲線（実線）上の点はサーキュレー
ションの第２の条件を満足する動作点を与えるものとな
り、この第２の条件曲線とＺｅ／Ｚｄの曲線（破線）と
の交点が良好な動作点になり、サーキュレーションの動
作条件を完全に満足するためには上記動作点が前記第２
図で示した動作点と対応して同時に見いださなければな
らない。Therefore, the point on the second condition curve (solid line) gives the operating point that satisfies the second condition of circulation, and the intersection of this second condition curve and the Ze/Zd curve (dashed line) is In order to obtain a good operating point and completely satisfy the operating conditions of circulation, the above operating point must be set to the second point.
It must be found at the same time in correspondence with the operating point shown in the figure.

ところが、第３図に示すようにＺｅ／Ｚｄの曲線のうち
誘電率εｄの曲線と、ストリップラインの開き半角をψ
１ とするモード１、モードＩＡ、モード３の第２の条
件曲線との交点に前記第２図に示した動作点Ｐ１．Ｐ２
．Ｐ３に対応する動作点Ｑｌ。However, as shown in Figure 3, the curve of permittivity εd of the Ze/Zd curve and the opening half angle of the strip line are ψ
The operating point P1.1 shown in FIG. P2
．． Operating point Ql corresponding to P3.

Ｑ２．Ｑ３が見い出される。Q2. Q3 is found.

これは、第２図に示した動作点Ｐ１．Ｐ２．Ｐ３がサー
キュレーションの第１の条件を満足するだけでなく、サ
ーキュレータの複合体共振器の構造とストリップライン
の定数を適当に選定する規準や調整のための知識を与え
る。This corresponds to the operating point P1. shown in FIG. P2. P3 not only satisfies the first condition of circulation, but also provides knowledge for appropriate selection and adjustment of the structure of the composite resonator of the circulator and the constants of the stripline.

また、第３図に示した動作点からはストリップラインＹ
接合の内部の動作状態を示す表面インピーダンス（実線
で示した曲線）が外部よりみた接合固有インピーダンス
に等しくなることを示している。Also, from the operating point shown in Figure 3, the strip line Y
It is shown that the surface impedance (the curve shown by the solid line) indicating the internal operating state of the junction is equal to the intrinsic impedance of the junction as seen from the outside.

このようにしてストリップラインＹ接合は外部磁場がＨ
ｌのときの周波数ｆ１で動作する動作点Ｐ１、周波数ｆ
３で動作する動作点Ｐ２、周波数ｆ３で動作する動作点
Ｐ３で完全に動作することを示しており、動作点Ｐ１．
Ｐ２．Ｐ３による周波数ｆ１． ｆ２． ｆ３での三周
波数動作が行ない得ることを示している。In this way, the stripline Y-junction is connected to the external magnetic field H
Operating point P1 that operates at frequency f1 when l, frequency f
3, operating point P2 operates at frequency f3, operating point P3 operates at frequency f3, and operating point P1.
P2. Frequency f1. due to P3. f2. It is shown that tri-frequency operation at f3 is possible.

このフェライト−誘電体の複合体による三周波数動作は
次に示すように実験的に実証されており、その実験結果
を第４図、第５図に示す。The three-frequency operation of this ferrite-dielectric composite has been experimentally demonstrated as follows, and the experimental results are shown in FIGS. 4 and 5.

この実験に用いられたフエライ）ＡＩ−ＹＩＧで飽和磁
化４ ｙｒ Ｍｓ＝９５０Ｇａｕｓｓ比誘電率１４で空
気を誘電体として用いた外径ｒｚ ＝ １０ｍｍの中空
円輪フェライトを用い、内径と外径との比ｒ□／ｒ２＝
０．２で厚さは２．５ｍｍである。The ferrite used in this experiment was AI-YIG with a saturation magnetization of 4 yr Ms = 950 Gauss, a relative dielectric constant of 14, air as a dielectric, and an outer diameter rz = 10 mm. Ratio r□/r2=
0.2 and the thickness is 2.5 mm.

サーキュレータの構造は第１図で示したようなストリッ
プラインＹ接合サーキュレータで共振器としては上記フ
ェライト−誘電体の複合体を用いる。The structure of the circulator is a strip line Y-junction circulator as shown in FIG. 1, and the above-mentioned ferrite-dielectric composite is used as the resonator.

実験方法はフェライト面に垂直に加えられた外部磁場を
パラメータとして、サーキュレータの挿入損失およびア
イソレーションを周波数ｆの関数として測定したもので
ある。The experimental method was to measure the insertion loss and isolation of the circulator as a function of frequency f using an external magnetic field applied perpendicularly to the ferrite surface as a parameter.

第４図において、アイソレーションの曲線（実線で示す
）は磁場は低いときは、低周波数側に高いピークと高周
波数側に低いピークの二つのピークを示し、磁場を増大
していくとアイソレーションの低周波数側および高周波
数側のピークはほぼ等しくなり、更に磁場を増大すると
低周波数側と高周波数側のピークは逆転して高周波数側
に高いピーク、低周波数側に低いピークを示す。In Figure 4, the isolation curve (shown as a solid line) shows two peaks, a high peak on the low frequency side and a low peak on the high frequency side when the magnetic field is low, and as the magnetic field increases, the isolation curve The peaks on the low frequency side and high frequency side of are almost equal, and when the magnetic field is further increased, the peaks on the low frequency side and high frequency side are reversed, showing a high peak on the high frequency side and a low peak on the low frequency side.

また高周波数側のピーク、特に高磁場のときのピークを
仔細に観察すると、密接した２つのピークからなってい
ることが見い出される。Furthermore, if we carefully observe the peak on the high frequency side, especially the peak at a high magnetic field, we will find that it consists of two closely spaced peaks.

これらのアイソレーションのピークのうち低周波数側の
ピークは上記理論で示したモード１上の動作点によるも
のと考えられ、高周波数側のピークはモードＩＡとモー
ド３によるものと考えられる。Among these isolation peaks, the peak on the low frequency side is considered to be due to the operating point on mode 1 shown in the above theory, and the peak on the high frequency side is considered to be due to mode IA and mode 3.

なお、挿入損失（一例を破線で示す）はアイソレーショ
ンの高い方のピーク下に極小値が示される。Note that the insertion loss (an example is shown by a broken line) has a minimum value below the peak of higher isolation.

第５図は、４ ｙｒ Ｍｓ ＝ ９５０ Ｇａｕｓｓノ
ア エライトを用い、ｒ１／ｒ２をパラメータとした実
験例で、同様に複数の周波数においてサーキュレーショ
ンのピークが生じることが示されている。FIG. 5 is an experimental example using 4 yr Ms = 950 Gauss Noahite and using r1/r2 as a parameter, and similarly shows that circulation peaks occur at a plurality of frequencies.

このように、フェライト−誘電体の複合体を共振器とし
て用いサーキュレータを形成すれば、複数の周波数でア
イソレーションのピークが生じ、多周波数動作を行なう
ことができることが実験的にも明らかになり、前記サー
キュレーションの第１、第２の条件を用いた解析が正し
いことを示している。In this way, it has been experimentally revealed that if a circulator is formed using a ferrite-dielectric composite as a resonator, isolation peaks occur at multiple frequencies and multi-frequency operation is possible. This shows that the analysis using the first and second conditions of the circulation is correct.

従来、上記多周波数動作が実現できなかったのは、単一
円盤フェライトを共振器として用いたサーキュレータに
おいては、モードＩＡのサーキュレータの第２の条件曲
線（第３図で実線で示す）がＩ Ｋ／μｍの値が大なる
ところに偏在しており実用動作に適しなかったためであ
り、例え、フェライト−誘電体の複合体を共振器としサ
ーキュレータを形成しても動作解析が十分でなく適正な
動作点を見いだせなかったためである。Conventionally, the reason why the multi-frequency operation described above could not be realized is that in a circulator using a single disk ferrite as a resonator, the second condition curve (shown by the solid line in Fig. 3) of the mode IA circulator is IK. /μm is unevenly distributed in large areas and is not suitable for practical operation. Even if a circulator is formed using a ferrite-dielectric composite as a resonator, the operation analysis is insufficient and proper operation cannot be achieved. This is because the point could not be found.

また、上記多周波数動作を行うサーキュレータの動作周
波数の調整は第２図、第３図による解析から明らかのよ
うにストリップラインの巾や誘電体媒質等のインピーダ
ンス調整要素を変えることにより行うことができる。Furthermore, as is clear from the analysis in Figures 2 and 3, the operating frequency of the circulator that performs the multi-frequency operation can be adjusted by changing the impedance adjustment elements such as the width of the strip line and the dielectric medium. .

更にいづれの場合も従来のサーキュレータに比較して低
インピーダンス動作となり集積回路化等に適したサーキ
ュレータであるということができる。Furthermore, in any case, it can be said that the circulator has a lower impedance operation than conventional circulators and is suitable for integration into integrated circuits.

このように、フェライト−誘電体の複合体を共振器に用
いてサーキュレータを形成すると多周波数動作を行う優
れたサーキュレータを実現することができるが、共振器
を形成する複合体の構成要素として、導体を付加すると
、フェライト−誘電体の複合体を用いたサーキュレータ
には見られなかった新しい動作を行うことになる。In this way, if a circulator is formed using a ferrite-dielectric composite as a resonator, an excellent circulator that can operate at multiple frequencies can be realized. By adding , a new operation that has not been seen in circulators using ferrite-dielectric composites is achieved.

第１図に示したように外径ｒ２内径ｒ□のフェライト円
輪２とこれに内接する導体円盤１によるフェライト−導
体の複合体を共振器として用いたサーキュレータの動作
は、上記フェライト−誘電体の複合体を共振器として用
いたサーキュレータとの特性上の相違を明らかにするこ
とにより明確に説明することかで゛きる。As shown in FIG. 1, the operation of a circulator using a ferrite-conductor composite consisting of a ferrite ring 2 with an outer diameter r2 and an inner diameter r□ and a conductor disk 1 inscribed therein as a resonator is based on the above ferrite-dielectric material. A clear explanation can be provided by clarifying the differences in characteristics from a circulator using a composite body as a resonator.

第６図は上記フェライト−誘電体の複合体を共振器とし
て用いたサーキュレータの場合と同様にしてサーキュレ
ーションの動作条件を計算し、この計算結果に基づくサ
ーキュレーションの第１の条件曲線（破線）と複合体の
共振曲線（実線）とを第２図と同様に縦軸をｋｅ２ｒ２
とし、横軸をｌＫ／μｌ＝にとするグラフ上に重畳して
描いたものである。Figure 6 shows the first condition curve for circulation (broken line) based on the calculation results obtained by calculating the operating conditions for circulation in the same manner as in the case of the circulator using the above-mentioned ferrite-dielectric composite as a resonator. and the resonance curve (solid line) of the complex, and the vertical axis is ke2r2 as in Fig. 2.
, and is drawn superimposed on a graph whose horizontal axis is lK/μl=.

フェライト−導体の複合体の共振曲線はフェライトの外
径ｒ２と導体の半径ｒ１との比ｒ１／ｒ２の値が増大す
ると、すなわちフェライト部分に比較して導体部分が増
大すると、これに応じて共振曲線ｎ＝＋１と共振曲線ｎ
−−１の縮退点Ａ１はｋｅ２ｒ２ノ値が大なる方向に移
動し、同時に共振曲線ｎ＝４−２、−２の縮退点Ａ２、
共振曲線ｎ−＋３． −３の縮退点Ａ３等も（いづれも
図示せず）もｋｅ２ｒ２の値が大なる方向に移動し、し
かも直線に近い変化をするようになる。The resonance curve of the ferrite-conductor composite shows that as the value of the ratio r1/r2 between the outer diameter r2 of the ferrite and the radius r1 of the conductor increases, i.e. as the conductor part increases compared to the ferrite part, the resonance curve increases accordingly. Curve n=+1 and resonance curve n
−1 degeneracy point A1 moves in the direction where the value of ke2r2 becomes larger, and at the same time resonance curve n=4−2, −2 degeneracy point A2,
Resonance curve n-+3. The -3 degeneracy point A3 and the like (none of which are shown) also move in the direction where the value of ke2r2 increases, and moreover, they change almost linearly.

その結果、第６図に示すように、共振曲線ｎ＝−１と共
振曲線ｎ−＋２との交点Ｂはｌ Ｋ／μｍの値の大なる
ところに生ずる。As a result, as shown in FIG. 6, the intersection B between the resonance curve n=-1 and the resonance curve n-+2 occurs at a location where the value of lK/μm is large.

従って、モードＩＡのサーキュレーションの第１の条件
曲線上において前記第２図に示したように共振曲線ｎ−
−１と共振曲線ｎ−＋２の交点Ｂよりｌ Ｋ／μ（の値
の大なるところで動作点による動作が不可能になり、交
点Ｂよりｌ Ｋ／μｍの値が小さい領域に動作点が見い
出される。Therefore, on the first condition curve of mode IA circulation, the resonance curve n-
-1 and the resonance curve n-+2, where the value of lK/μ( is larger than the intersection B), the operation based on the operating point becomes impossible, and the operating point is found in the area where the value of lK/μm is smaller than the intersection B. It will be done.

このモードＩＡの条件曲線では、Ｋ／μの値が小さい領
域に存在するモードＬＡ（−） と、Ｋ／μの値が大き
い領域に存在するモードＬＡ（＋）とがあって、モード
ＬＡ（−）はモードＬＡ （＋）とサーキュレーション
の方向が逆方向になる。In the condition curve for mode IA, there are two modes: mode LA(-), which exists in the region where the value of K/μ is small, and mode LA(+), which exists in the region where the value of K/μ is large. -), the direction of circulation is opposite to mode LA (+).

第６図のグラフに外部磁場一定の軌跡（一点鎖線）Ｈｌ
を書き加えると、モード１の条件曲線上に動作点Ｐ１と
、モードＬＡ（−）の条件曲線上に動作点Ｐ２とが見い
出される。In the graph of Figure 6, the locus of a constant external magnetic field (dotted chain line) Hl
, an operating point P1 is found on the condition curve of mode 1 and an operating point P2 is found on the condition curve of mode LA(-).

なお、動作点Ｐ１．Ｐ２は二点鎖線で示す周波数一定の
曲線ｆ１．ｆ２と交わり、動作点Ｐ１．Ｐ２における動
作周波数はｆｌ、ｆ２である。Note that the operating point P1. P2 is a constant frequency curve f1. intersects with f2 and reaches the operating point P1. The operating frequencies at P2 are fl and f2.

第７図は、第３図と同様にサーキュレータの第２の条件
曲線（実線）をＺｅ／Ｚｄ−Ｉ Ｋ／μ１（７）グラフ
に描いたものである。In FIG. 7, the second conditional curve (solid line) of the circulator is drawn on the Ze/Zd-I K/μ1(7) graph, similar to FIG. 3.

グラフにおいて、第２の条件曲線はモード１とモードＬ
Ａ（−）のものが描かれている。In the graph, the second condition curve is mode 1 and mode L
A (-) is drawn.

この場合もストリップラインの開き角度のパラメータ要
素を適当な値にすれば、グラフに示すようにＺｅ／Ｚｄ
の曲線（破線）を第６図に示した動作点Ｐ１．Ｐ２に対
応する点Ｑ工、Ｑ２でモード１の条件曲線及びモードＩ
Ａ （−）の条件曲線と交わるようにすることができる
。In this case as well, if the parameter element of the opening angle of the stripline is set to an appropriate value, Ze/Zd can be adjusted as shown in the graph.
The curve (dashed line) is at the operating point P1. shown in FIG. Point Q corresponding to P2, condition curve of mode 1 and mode I at Q2
It can be made to intersect with the conditional curve of A (-).

従って動作点Ｑ１．Ｑ２はサーキュレーションの条件を
全て満足するものとなり、内部磁場Ｈｉのとき、動作周
波数ｆ１．ｆ２の２周波数で動作することになる。Therefore, the operating point Q1. Q2 satisfies all the conditions for circulation, and when the internal magnetic field is Hi, the operating frequency f1. It will operate at two frequencies f2.

ところで、前記フェライト−誘電体の複合体を共振器と
して用いたサーキュレータにおいては、モード１の条件
曲線とモードＬＡ（＋）の条件曲線とが関与したのであ
るが、フェライト−導体の複合体を共振器としてサーキ
ュレータを形成した場合はモード１、モードＬＡ（−）
の条件曲線が関与することになる。By the way, in the circulator using the ferrite-dielectric composite as a resonator, the condition curve of mode 1 and the condition curve of mode LA(+) were involved, but when the ferrite-conductor composite was used as a resonator, If a circulator is formed as a container, mode 1, mode LA (-)
The following condition curves will be involved.

この相違を明らかにするために第８図に、フェライト−
導体の複合体を共振器として用いたサーキュレータのア
イソレーション（実線で示す）と、挿入損失（破線で示
す）とを周波数ｆの関数で示す。In order to clarify this difference, ferrite-
The isolation (shown as a solid line) and the insertion loss (shown as a dashed line) of a circulator using a conductor composite as a resonator are shown as a function of frequency f.

図から明らかのように実線で示したアイソレーションの
曲線は周波数ｆ１で最大ピークを示し、このとき破線で
示した挿入損失は低い値を示すが、周波数ｆ２になると
、アイソレーションの曲線は低い挿入損失の曲線となり
挿入損失の曲線は最大のアイソレーションを示す曲線と
なる。As is clear from the figure, the isolation curve shown by the solid line shows a maximum peak at frequency f1, and at this time the insertion loss shown by the broken line shows a low value, but at frequency f2, the isolation curve shows a low insertion loss. This becomes a loss curve, and the insertion loss curve becomes a curve showing maximum isolation.

これは周波数ｆ１とｆ２の信号においてサーキュレーシ
ョンの方向が異なることを意味する。This means that the directions of circulation are different between the signals of frequencies f1 and f2.

例えば、周波数ｆ０と周波数ｆ２の信号を同時にサーキ
ュレータの入カポ−）ＴＩ（第１図）に加えると周波数
ｆ１の信号はポートＴ３から出力し、周波数ｆ２の信号
はポー）Ｔ２から出力するように動作する。For example, if signals of frequency f0 and frequency f2 are simultaneously applied to the circulator's input port TI (Figure 1), the signal of frequency f1 will be output from port T3, and the signal of frequency f2 will be output from port T2. Operate.

このようにサーキュレータの共振器をフェライトと導
体の複合体にすることにより二つの異なる周波数で夫々
異なる動作（これを三周波数動作に対して三用途動作ま
たはダイプレクサ動作という）を行なわせることができ
る。By making the resonator of the circulator a composite of ferrite and a conductor in this way, it is possible to perform different operations at two different frequencies (this is called tri-purpose operation or diplexer operation for three-frequency operation).

この共振器の組成を導体を含む複合体にするだけで三用
途動作を可能にしたサーキュレータは従来存在せず、サ
ーキュレータとして構造が簡素的であるという点からも
優れたものである。There has never been a circulator that can perform three-purpose operation simply by changing the composition of the resonator to a composite body containing a conductor, and the circulator is excellent in that it has a simple structure.

前記説明ではフェライトと導体の複合体を共振器として
用いたサーキュレータについて述べたが、次に第９図に
示すように外径ｒ２、内径ｒ１のフェライト円輪４と、
外径ｒ１、内径ｒｏの誘電体円輪５と、半径ｒ。In the above description, a circulator using a composite of ferrite and a conductor as a resonator was described, but next, as shown in FIG. 9, a ferrite ring 4 having an outer diameter r2 and an inner diameter r1,
A dielectric ring 5 with an outer diameter r1, an inner diameter ro, and a radius r.

の導体円盤６とによるフエライ） −誘電体−導体の複
合体を共振器としてサーキュレータを構成した塙今につ
いて説明する。An explanation will be given of a circulator in which a circulator is constructed using a dielectric-conductor composite as a resonator.

このフェライト−誘電体−導体の複合体を共振器とした
サーキュレータを形成すると導体円盤６半径ｒ。When a circulator is formed using this ferrite-dielectric-conductor composite as a resonator, the radius of the conductor disk 6 is r.

とフェライト円輪５の外径ｒ１との比ｒ。／ｒ１の値を
変化させることによりモード１とモードＩＡのサーキュ
レーションの第２の条件曲線の等制約なＺｅ／Ｚｄの値
を自在に変化させることができる。and the outer diameter r1 of the ferrite ring 5. By changing the value of /r1, it is possible to freely change the value of Ze/Zd, which is equirestricted, in the second condition curve of the circulation in mode 1 and mode IA.

これはサーキュレータの内部インピーダンスを自在に変
化できることにほかならず、これを利用してサーキュレ
ータのインピーダンス整合を外部付加回路によらず行う
ことができ、非常に好ましいものである。This is nothing but the fact that the internal impedance of the circulator can be changed freely, and by utilizing this, the impedance matching of the circulator can be performed without using an external additional circuit, which is very preferable.

また、フェライト−誘電体−導体の複合体を用いたサー
キュレータにおいては、導体円盤６の半径ｒ。In addition, in a circulator using a ferrite-dielectric-conductor composite, the radius r of the conductor disk 6.

と誘電体円輪５の外径ｒ１との比ｒ。／ｒ１の値を適当
な値にすることにより第２図、第３図で説明したフェラ
イト−誘電体の複合体を用いたサーキュレータと、第６
図、第７図で説明したフェライト−導体の複合体を用い
たサーキュレータとの中間の状態を実現することができ
、この状態を利用してモード１とモードＬＡ （＋）の
条件曲線が関与する多−周波数動作とモード１とモード
ＩＡ（＝）の条件曲線が関与する三用途動作とを相互に
切り換えることができる。and the outer diameter r1 of the dielectric ring 5. By setting the value of /r1 to an appropriate value, the circulator using the ferrite-dielectric composite described in FIGS. 2 and 3 and the circulator 6
It is possible to realize a state intermediate between that of the circulator using the ferrite-conductor composite explained in Figs. It is possible to switch back and forth between multi-frequency operation and three-purpose operation involving mode 1 and mode IA(=) condition curves.

例エバ、第１０図ノｋｅ２ｒｚ−Ｉ Ｋ／μｌのグラフ
において、複合体の共振曲線ｎ＝＋１．−１゜＋２．−
２が実線で示すようになり、サーキュレータの第１の条
件曲線が破線で示すようになったとすると、内部磁場が
Ｈａのときは、モード１及びモードＬＡ （＋）の条件
曲線上に動作点Ｐ１．Ｐ２が見い出され、内部磁場が増
大し、Ｈｏ以上の値、例えばＨｂになると今度はモード
１とモードＬＡ （−）の条件曲線上に動作点Ｐ″０．
Ｐ″２が見い出される。For example, in the graph of ke2rz-I K/μl in Figure 10, the resonance curve of the complex n=+1. -1°+2. −
2 is now shown as a solid line, and the first condition curve of the circulator is now shown as a broken line. When the internal magnetic field is Ha, there is an operating point P1 on the condition curve of mode 1 and mode LA (+). ．． When P2 is found and the internal magnetic field increases to a value greater than Ho, for example Hb, an operating point P″0.
P″2 is found.

この内部磁場Ｈａのときの動作点Ｐ１．Ｐ２内部磁場Ｈ
ｂのときの動作点Ｐ″１．Ｐ″２は、サーキュレータの
パラメータ要素（サーキュレータの構造に基づく定数）
の調整により第１１図に示すようにサーキュレーション
の第２の条件曲線（実線）とＺｅ／Ｚｄｃ７）曲線（破
線）との交点Ｑｌ 、 Ｑ２ 、 Ｑ”１ 。Operating point P1 at this internal magnetic field Ha. P2 internal magnetic field H
The operating point P″1.P″2 at the time of b is a parameter element of the circulator (a constant based on the structure of the circulator)
As shown in FIG. 11, the intersection points Ql, Q2, Q"1 of the second condition curve of circulation (solid line) and the Ze/Zdc7) curve (dashed line) are adjusted.

Ｑ″２として同時に見い出すことかで゛き、これにより
サーキュレータの動作条件を完全に満足していることが
示される。Q''2 can be found at the same time, which shows that the operating conditions of the circulator are completely satisfied.

すなわち、サーキュレータは内部磁場Ｈａで、モード１
とモードＬＡ （＋）が関与する三周波数動作を行うこ
とになり、内部磁場Ｈｂでモード１とモードＬＡ（−）
が関与する三用途動作を行うことになる。That is, the circulator is in mode 1 with an internal magnetic field Ha.
A three-frequency operation involving mode LA (+) and mode LA (+) will be performed, and mode 1 and mode LA (-) will be performed in the internal magnetic field Hb.
It will perform a three-purpose operation involving.

従って、共振器としてｒ。Therefore, r as a resonator.

／ｒ１を所定の値にしたフェライト−誘電体−導体の複
合体を用いてサーキュレータを構成すば、上記内部磁場
Ｈａ、Ｈｂに相応する外部磁場を切り換えるだけでサー
キュレータの動作を三周波数動作から三用途動作へ、あ
るいは三用途動作から三周波数動作に切り換えることが
できる。If a circulator is constructed using a ferrite-dielectric-conductor composite with /r1 set to a predetermined value, the operation of the circulator can be changed from three-frequency operation to three-frequency operation simply by switching the external magnetic fields corresponding to the internal magnetic fields Ha and Hb. It is possible to switch to multi-purpose operation or from tri-purpose operation to tri-frequency operation.

また、モードｌ、モードＩＡ （＋）、モードＩＡ（−
）以外にモード２ （モード２Ａ （＋）、モード２Ａ
（−））モード３ （モード３Ａ （＋）、モード３
Ａ（−い等の条件曲線の関与を考え、導体円盤の半径ｒ
。Also, mode l, mode IA (+), mode IA (-
) other than Mode 2 (Mode 2A (+), Mode 2A
(-)) Mode 3 (Mode 3A (+), Mode 3
Considering the involvement of conditional curves such as A(-), the radius r of the conductor disk
.

と誘電体円輪の外径ｒ１との比ｒ。／ｒ１の値を所定値
にしたフェライト−誘電体−導体の複合体を共振器とし
てサーキュレータを形成すれば、特定周波数の信号のみ
回転方向が異なる多用途多周波数動作のサーキュレータ
も形成することができる。and the outer diameter r1 of the dielectric ring. If a circulator is formed using a ferrite-dielectric-conductor composite with a predetermined value of /r1 as a resonator, it is also possible to form a circulator with versatile multi-frequency operation in which only signals of a specific frequency have different rotation directions. .

次に、上記と同様にフェライト−誘電体−導体の複合体
であるがフェライト部分を外径ｒ４内径ｒ３、外径ｒ３
内径ｒ２、外径ｒ２内径ｒ１の夫々飽和磁化４πＭｓが
異なるフェライト円輪７，８，９により形成した複合体
を共振器として用いたサーキュレータについて説明する
。Next, in the same way as above, the ferrite part is a composite of ferrite-dielectric-conductor, but the outer diameter r4, the inner diameter r3, the outer diameter r3
A circulator using as a resonator a composite body formed of ferrite rings 7, 8, and 9 having different saturation magnetizations 4πMs of inner diameter r2, outer diameter r2, and inner diameter r1 will be described.

まず、上記複合体の動作を明らかにするまえに、第１３
図に示すように、外径ｒ２内径ｒ１のフェライト円輪１
２と、このフェライト円輪に内接し、上記フェライト円
輪と飽和磁化（４πＭ５）の異なる半径ｒ１のフェライ
ト円盤による２種のフェライトによる複合体の共振モー
ド及び動作モードについて説明する。First, before clarifying the operation of the above complex, the 13th
As shown in the figure, a ferrite circular ring 1 with an outer diameter r2 and an inner diameter r1
2 and a ferrite disk inscribed in this ferrite ring and having a radius r1 different in saturation magnetization (4πM5) from the ferrite ring, the resonance mode and operation mode of a composite body made of two types of ferrite will be explained.

飽和磁化（４πＭ、）が異なるフェライト円輪と、これ
に内接するフェライト円盤の共振モードは実験により測
定でき、これをモードチャートで示すことができるが、
この実験結果（実験結果は図示せず）から （１）フェライト円輪とこれに内接するフェライト円盤
からなる複合体において、フェライト円輪の４πＭ５が
フェライト円盤の４πＭ５より低い場合は複合体の共振
モードはフェライト円輪と４πＭｓの等しい単一フェラ
イト円盤の共振モードより低い周波数側に生じ、逆の場
合は複合体の共振モードはフェライト円輪と４πＭｓの
等しい単一フェライト円盤の共振モードより高い周波数
側に生じる。The resonance mode of a ferrite ring with different saturation magnetization (4πM) and a ferrite disk inscribed therein can be measured experimentally, and this can be shown in a mode chart.
From this experimental result (experimental results not shown), (1) In a composite consisting of a ferrite ring and a ferrite disk inscribed therein, if 4πM5 of the ferrite ring is lower than 4πM5 of the ferrite disk, the resonance mode of the composite occurs at a frequency lower than the resonance mode of the ferrite ring and a single ferrite disk with equal 4πMs, and in the opposite case, the resonance mode of the composite occurs at a frequency higher than the resonance mode of the ferrite ring and a single ferrite disk with equal 4πMs. occurs in

（２）フェライト円輪とこれに内接する誘電体円盤とか
らなる複合体の共振モードが、フェライト円輪と４πＭ
５の等しい単一フェライト円盤の共振モードから高周波
数側に著るしく推移するのに対して、フェライト円輪と
これに内接する４πＭｓの異なるフェライト円盤の複合
体の共振モードは、フェライト円輪と４πＭ５の等しい
単一フェライト円盤の共振モードかられずかの推移をす
るだけであり、単一フェライト円盤の共振モードの近く
に存在する。(2) The resonance mode of the composite consisting of a ferrite ring and a dielectric disk inscribed therein is 4πM
The resonant mode of a single ferrite disk with an equal diameter of 5 shifts significantly toward higher frequencies, whereas the resonant mode of a composite of a ferrite ring and a ferrite disk with a different size of 4πMs inscribed therein is similar to that of a ferrite ring. There is only a slight transition from the resonance mode of a single ferrite disk equal to 4πM5, and it exists close to the resonance mode of a single ferrite disk.

ということが明らかになりこのことからフェライト−フ
ェライトの複合体の共振モードは単一フェライトの共振
モードに近い正規モードであることが結論される。From this, it is concluded that the resonance mode of the ferrite-ferrite composite is a normal mode close to the resonance mode of a single ferrite.

第１４図は、モードチャート上に上記フェライト円輪と
フェライト円盤による複合体の共振モードを実線で描き
、このモードチャート上に上記複合体を用いてサーキュ
レータとし、外部磁場を変化させたとき、アイソレーシ
ョンが極大値を示す周波数を測定し、この測定点を×印
でプロットしたものである。Figure 14 shows the resonance mode of the composite of the ferrite ring and ferrite disk drawn as a solid line on the mode chart, and when the composite is used as a circulator on the mode chart and the external magnetic field is changed, the isostatic The frequency at which the ration shows a maximum value is measured, and the measured points are plotted as x marks.

なお、この測定に用いられたフェライト−フェライトの
複合体は、フェライト円輪の飽和磁化４πＭｓ＝７５０
Ｇａｕｓｓ フェライト円輪に内接するフェライト
円盤の飽和磁化４πＭｓ＝１２００ Ｇａｕｓｓ半値幅
ΔＨ＝８００ｅ、比誘電率εｅ＝１４、フェライト円輪
の外径ｒ２＝ ２０ｍｍ厚さ２．５ｍｍ、半径比ｒ１／
ｒ２＝０．４５である。The ferrite-ferrite composite used in this measurement has a saturation magnetization of 4πMs=750 of the ferrite ring.
Saturation magnetization of ferrite disk inscribed in Gauss ferrite ring 4πMs = 1200 Gauss half width ΔH = 800e, relative permittivity εe = 14, outer diameter of ferrite ring r2 = 20 mm thickness 2.5 mm, radius ratio r1/
r2=0.45.

上記測定結果から求められたアイソレーションの極大値
のプロット点×を結ぶと、破線で示したようなサーキュ
レータの動作曲線を求めることができる。By connecting the plot points x of the maximum values of isolation obtained from the above measurement results, it is possible to obtain the operating curve of the circulator as shown by the broken line.

この動作曲線のうちｎ＝＋１の共振曲線の高周波数側に
できる曲線（Ｍｌ）は前記モード１の条件曲線に対応す
るものと考えられ、ｉｌ＝＋３の共振曲線の高周波数側
にできる曲線Ｍ３は前記モード３の条件曲線に対応する
ものと考えられる。Among these operating curves, the curve (Ml) formed on the high frequency side of the resonance curve of n=+1 is considered to correspond to the condition curve of mode 1, and the curve M3 formed on the high frequency side of the resonance curve of il=+3. is considered to correspond to the condition curve of mode 3.

ここでモード１の条件曲線に対応する動作曲線Ｍ１は、
単一フェライト円盤を用いたサーキュレーションの動作
曲線（図示せず）に酷似したものであり、このモード１
の条件曲線に対応する動作曲線Ｍ１の低周波数側のｎ−
＋１の共振曲線と重畳する位置に動作曲線ＭＩＳが生じ
ている。Here, the operating curve M1 corresponding to the condition curve of mode 1 is:
This mode 1 closely resembles the operating curve of circulation using a single ferrite disk (not shown).
n− on the low frequency side of the operating curve M1 corresponding to the condition curve of
The operating curve MIS occurs at a position overlapping the +1 resonance curve.

この動作曲線ＭＩＳは単一フェライト円盤を用いたサー
キュレータでは見いだされないものであり、全く新しい
現象である。This operating curve MIS is not found in a circulator using a single ferrite disk, and is a completely new phenomenon.

ここでこの動作曲線ＭＩＳを説明するために正規モード
以外に従属モードという共振モードが存在するという考
え方を新たに導入すると、飽和磁化４πＭ、が異なる二
種のフェライトによる複合体の正規共振モードと従属モ
ードの性質はｋｅ２ｒ２ １ Ｋ／μｍのグラフ上で次
のようなものである。In order to explain this operating curve MIS, we introduce a new idea that there is a resonant mode called a dependent mode in addition to the normal mode. The properties of the mode are as follows on the graph of ke2r2 1 K/μm.

（１）正規モードは単一フェライトによる共振モードと
ほは゛同一で゛ある。(1) The normal mode is almost the same as the resonant mode due to a single ferrite.

（２）従属モードは、正規モードより低い位置に存在す
ること。(2) The dependent mode must exist at a lower position than the normal mode.

（３）従属モードは、正規モードと共存し、しかもそれ
ぞれ独立にサーキュレーション動作に関与でき、しかも
互に阻害しなにこと。(3) The dependent mode should coexist with the normal mode, be able to independently participate in the circulation operation, and not interfere with each other.

（４）ストリップ線路幅などサーキュレータの構造が同
一の条件の下では従属モードによる動作モードは正規モ
ードによる動作モードより低い位置に生ずること。(4) Under conditions of the same circulator structure such as strip line width, the dependent mode operation mode occurs at a lower position than the normal mode operation mode.

以上のことをｋｅ２ｒ２ １ Ｋ／μｍのグラフ上に図
示すると第１５図のようになる。When the above is illustrated on a graph of ke2r2 1 K/μm, it becomes as shown in FIG. 15.

グラフにおいて、実線は正規モードの最低次（ｎ−＋１
）のもの、一点鎖線は従属モード、破線は正規モードに
よる動作モード、二点鎖線は従属モードによる動作モー
ドを示す。In the graph, the solid line represents the lowest order (n-+1
), the one-dot chain line indicates the dependent mode, the broken line indicates the normal mode operation mode, and the two-dot chain line indicates the dependent mode operation mode.

この外径ｒ２内径ｒ１のフェライト円輪と４πＭ、の異
なる半径ｒ工のフェライト円盤による複合体の一様な外
部磁場下における４πＭ５の分布、Ｋ／μの分布、μｅ
の分布を測定すると第１６図ａに示すようになる。The distribution of 4πM5 under a uniform external magnetic field, the distribution of K/μ, μe
When the distribution of is measured, it becomes as shown in FIG. 16a.

なおこの図においてはフェライト円盤の４πＭｓの値が
フェライト円輪の４πＭ５の値より大きい場合を示しで
ある。Note that this figure shows a case where the value of 4πMs of the ferrite disk is larger than the value of 4πM5 of the ferrite ring.

ところで、電磁界の解析においてはに／μの分布が特に
重要な因子であり、上記実１＠結果を満足させるために
は、正規モード及び従属モードにおけるに／μの分布は
次のようになっている考えられる。By the way, the distribution of /μ is a particularly important factor in the analysis of electromagnetic fields, and in order to satisfy the above result, the distribution of /μ in the normal mode and dependent mode should be as follows. It can be considered that

（１）正規モードのに／μの分布の形は複合体全体にわ
たって一様であり、これは単一フェライト円盤のに／μ
の分布と等しくなる。(1) The shape of the distribution of normal mode N/μ is uniform throughout the entire complex, which is similar to that of a single ferrite disk.
is equal to the distribution of

（２）従属モードのに／μの分布はフェライト円輪部分
ではｌ Ｋ／μｍ＝へとなり、フェライト円盤部分では
、複合体のフェライト円盤部の（Ｋ／μ（−札、から埒
を引いたｆ直（Ｋ＝に２） となる。(2) The distribution of /μ of the dependent mode becomes l K/μm= in the ferrite ring part, and in the ferrite disc part, the distribution of (K/μ(-tag, f direct (K = 2).

（３）フェライト円盤部の電磁界は正規モードの成分と
従属モードの成分が相加って形成する。(3) The electromagnetic field of the ferrite disk is formed by the addition of normal mode components and subordinate mode components.

そこで、このに／μの分布状態を示すと第１６図すのよ
うになる。Therefore, the distribution state of /μ is shown in FIG. 16.

このような考慮のもとにフェライト円盤部の電磁界をＭ
ａｘｗｅｌｌの式より求めて正規モードに関与するとみ
られるものと従属モードに関与するものとに分離すると
、＋ν次の電磁界成分Ｅｚ−］（θのうち正規モードに
関与するものとしてはＥｚシ＝αシＪν（にｅｌ・ｒ）
ｅ−ｊｖθ ・−・ａｏ）従属モードに関与するもの
としては Ｅ′Ｚシ＝ｄシＪν（にｅｌ・ｒ）ｅ ”θ −・・
−（１２）となる。Based on this consideration, the electromagnetic field of the ferrite disk is set to M
When separated into those that are considered to be involved in the normal mode and those that are involved in the dependent mode, calculated from the axwell equation, the +ν-order electromagnetic field component Ez-] (of θ, the one that is involved in the normal mode is Ezs αshiJν (niel・r)
e−jvθ ・−・ao) As for what is involved in the dependent mode, E′Zshi=dshiJν(niel・r)e ”θ −・・
−(12).

ただしフェライト円盤内の比誘電率をεｅ１、実効比透
磁率をμｅｌとし、 に２ｅ １＝ｗ２ε（、ｕｏｇｅｌｕｅｌμｅｌ＝μｍ
（ＩＫ’１ ）、 Ｋｌ−に１／μｍ 、 Ｋ２−に
２／／！ｊ２°である。However, let the relative permittivity in the ferrite disk be εe1, and the effective relative permeability be μel, and then 2e 1=w2ε(, uogeluelμel=μm
(IK'1), 1/μm for Kl-, 2// for K2-! j2°.

また、同様にして電磁界成分Ｈｒについても表わすこと
ができる。Furthermore, the electromagnetic field component Hr can also be expressed in the same manner.

このようにして求められたフェライト円盤部分の電磁界
とフェライト円輪部分の電磁界とにおけ□るｒ＝ｒ１で
の連続条件とｒ−ｒ２で電磁界成分Ｈθ二〇となる条件
とを用いて計算すれば共振モードが得られ、これは第１
５図で示した共振曲線と一致する。Using the continuity condition of r=r1 in the electromagnetic field of the ferrite disk portion and the electromagnetic field of the ferrite ring portion obtained in this way, and the condition that the electromagnetic field component Hθ20 is given by r−r2, If you calculate it, you will get the resonance mode, which is the first
This matches the resonance curve shown in Figure 5.

この複合体内における正規モードと従属モードは物理的
には次のように考えられる。The normal mode and dependent mode within this complex can be physically considered as follows.

複合体の中心部分のフェライト円盤と、外周部のフェラ
イト円輪とでに／μの値が異なると、磁界の回転ベクト
ルの振幅と位相がフェライト円盤部分とフェライト円輪
部分とで差異を生じ、特に励振がフェライト円輪の外側
から行なわれるために、フェライト円輪部分の磁界の回
転ベクトルを基準にしてみれば、フェライト円輪部分の
回転ベクトルと類似するフェライト円盤内の回転ベクト
ルは、式（１０）、 （Ｉｎで与えられる正規モードに
関与する成分と、従属モードに関与する成分１２ 、１
３とに分解される。If the value of /μ differs between the ferrite disk at the center of the complex and the ferrite ring at the outer periphery, the amplitude and phase of the rotation vector of the magnetic field will differ between the ferrite disk and the ferrite ring. In particular, since the excitation is performed from the outside of the ferrite ring, if we take the rotation vector of the magnetic field in the ferrite ring as a reference, the rotation vector in the ferrite disk, which is similar to the rotation vector of the ferrite ring, can be calculated using the formula ( 10), (The component involved in the normal mode given by In and the component involved in the dependent mode 12,1
It is decomposed into 3.

この分解された式（１０）、 （１１）で示めされる成
分と式（１２）、 Ｑ３）で示めされる成分が夫々内輪
部分の電界成分を与える式（１）、（２）および磁界の
式（表記せず）で示される成分と結合して、式００）。Equations (1), (2) and Combined with the component shown by the magnetic field equation (not shown), equation 00).

０１）を用いたものよりなる正規モードと、式α２＋、
Ｑ３）を用いたものよりなる従属モードを形成すると
考えられる。01), and the formula α2+,
Q3) is considered to form a dependent mode.

また式（１０）、 Ｑｌ）と式（１２）、 （１３）と
は同じ内部磁場、同じ周波数に対して相加できる形であ
るので正規モードを示す式（１０）、 （１１１と従属
モードを示す式α２）、 （１３）を用いてｍａｘｗｅ
ｌｌの方程式を満足させることができ、この正規及び従
属モードの組み合せが完備なものになっているといえる
。Also, since equations (10), Ql) and equations (12), (13) can be added for the same internal magnetic field and the same frequency, equations (10), (111) indicating the normal mode and the dependent mode can be expressed as follows: Using the formula α2) and (13) shown, maxwe
The equation of ll can be satisfied, and it can be said that this combination of normal and dependent modes is complete.

したがって、上記正規モード及び従属モードは単独では
完備なモード系を形成できないものであるといえる。Therefore, it can be said that the normal mode and the dependent mode cannot form a complete mode system by themselves.

このように４πＭ５が異なる二つのフェライトを接合す
ると正規モード以外に従属モードが生じ、この従属モー
ドは、正規モードと共存し、両者は互いに阻害しないか
ら、例えば４πＭ５が異なるフェライトを接合した複合
体を用いてサーキュレータを形成すると、正規モードが
関与する動作点以外に従属モードが関与する動作点が生
じ夫々の動作点による三周波数動作を行うことになる。In this way, when two ferrites with different 4πM5 are joined together, a dependent mode is generated in addition to the normal mode, and this dependent mode coexists with the normal mode, and the two do not inhibit each other. When a circulator is formed by using the circulator, there will be operating points involving the dependent mode in addition to the operating points involving the normal mode, and three-frequency operation will be performed at each operating point.

ところで、正規モードが関与する動作点による動作周波
数と、従属モードが関与する動作点による動作周波数の
差は接合フェライトの４πＭｓの違いによるに／μの値
の不連続に基ずくものであり通常前記フェライト−誘電
体の複合体を用いたサーキュレータによる三周波数動作
における動作周波数差に比較して非常に接近したもので
あるので、これを利用すれば、単一の動作周波数におけ
るサーキュレータの動作の広帯域化をはかることができ
る。By the way, the difference between the operating frequency at the operating point where the normal mode is involved and the operating frequency at the operating point where the dependent mode is involved is based on the discontinuity in the value of /μ due to the difference in 4πMs of the junction ferrite, and is usually as described above. This is very close compared to the operating frequency difference in three-frequency operation of a circulator using a ferrite-dielectric composite, so if this is used, it is possible to widen the operating frequency of the circulator at a single operating frequency. can be measured.

上記飽和磁化４πＭｓの異なるフェライトの接合面を有
する複合体には従属モードが生ずるという理論に基づき
、第１２図に示した４πＭｓが異なる複数のフェライト
−誘電体−導体の複合体を共振器としたサーキュレータ
の動作について説明する。Based on the theory that dependent modes occur in composites having junction surfaces of ferrites with different saturation magnetizations of 4πMs, a plurality of ferrite-dielectric-conductor composites with different 4πMs shown in Fig. 12 were used as resonators. The operation of the circulator will be explained.

まず、導体円盤１１の半径ｒ。First, the radius r of the conductor disk 11.

と誘電体円輪１０の外径ｒ１との比ｒ。and the outer diameter r1 of the dielectric ring 10.

／ｒ１の値が十分小さいとき、す１なわち導体の影響が
誘電体の影響に比較して十分小さいときを考える。Consider the case when the value of /r1 is sufficiently small, that is, when the influence of the conductor is sufficiently small compared to the influence of the dielectric.

この場合は、三層のフエライ）７． ８． ９と誘電体
１０による正規モードに基づくモード１、モードｌＡ（
＋）モード３等の条件曲線が関与する動作１と、三層の
フェライト部に生ずるフェライト円輪７とフェライト円
輪８との接合に基づく従属モードとフェライト円輪８と
フェライト円輪９との接合に基づく従属モードとの二つ
の異なる従属モードが関与する動作との複合動作になり
、正規モー１ ドに基づくモード１、モードＩＡ（＋−
）、モード３等の条件曲線が関与するアイソレーション
のピーク幅はいずれも広くなり、広帯域多周波数動作を
行うことになる。In this case, there are three layers) 7. 8. 9 and dielectric 10, mode 1 and mode 1A (
+) Operation 1 involving conditional curves such as mode 3, dependent mode based on the joining of ferrite ring 7 and ferrite ring 8 that occurs in the three-layer ferrite part, and ferrite ring 8 and ferrite ring 9. It becomes a composite operation with a dependent mode based on joining and an operation involving two different dependent modes, mode 1 based on normal mode 1, mode IA (+-
), mode 3, etc., the isolation peak widths associated with condition curves become wider, resulting in broadband multi-frequency operation.

例えばモード１の条件曲線によるアイソレーションのピ
ークは第１７図に示すように、正規モードが関与する周
波数ｆＭｌ、でのピークと、二つの異なる従属モードが
関与する周波数ｆ ５１． ｆ ５２でのピークが生
じ、アイソレーションのピーク幅は広がり、サーキュレ
ーションの動作は広帯域化される。For example, as shown in FIG. 17, the peak of isolation according to the condition curve of mode 1 is the peak at frequency fMl, where the normal mode is involved, and the peak at frequency fMl, where two different dependent modes are involved. A peak at f52 is generated, the isolation peak width is widened, and the circulation operation is made broadband.

□ 導体円盤１１の半径ｒ。□ Radius r of conductor disk 11.

と誘電体円輪１０外径ｒ１との比ｒ。and the outer diameter r1 of the dielectric ring 10.

／ｒ１が十分大きいとき、すなわち誘電体部分が十分小
さいときは導体の影響によりサーキュレータは三用途動
作を行うことになる。When /r1 is sufficiently large, that is, when the dielectric portion is sufficiently small, the circulator performs a three-purpose operation due to the influence of the conductor.

この場合も従属モードが関与し、各動作周波数は広帯域
化される。In this case as well, dependent modes are involved and each operating frequency is widebanded.

次に、導体円盤１１０半径ｒ。Next, the radius r of the conductor disk 110.

と誘電体円輪１０の外径ｒ１との比ｒ６／ｒ１が所定の
値のときを考える。Let us consider a case where the ratio r6/r1 of the outer diameter r1 of the dielectric ring 10 and the outer diameter r1 of the dielectric ring 10 is a predetermined value.

このときは外部磁場を変えることによりサーキュレータ
の動作を多周波数動作と二用途動作問で交互に切り換え
ることができる。At this time, the operation of the circulator can be alternately switched between multi-frequency operation and dual-purpose operation by changing the external magnetic field.

そしてこの場合においても従属モードが関与して動作周
波数は広帯域化される。Also in this case, the dependent mode is involved and the operating frequency is widened.

また、導体円盤１１の半径ｒ。Also, the radius r of the conductor disk 11.

と誘電体円輪１０の外径ｒ１との比ｒ。and the outer diameter r1 of the dielectric ring 10.

／ｒ１の値の調整によりサーキュレータのインピーダン
ス調整を行うことができる。The impedance of the circulator can be adjusted by adjusting the value of /r1.

このようにフェライト−誘電体−導体の複合体を共振器
としてサーキュレータを形成することにより、多周波数
動作を行うサーキュレータ、三用途動作を行うサーキュ
レータ、多周波数動作と三用途動作の切り換え可能なサ
ーキュレータインピーダンスの内部調整機構を有するサ
ーキュレータ等を実現することができ、飽和磁化（４π
Ｍｓ）の異なる多層のフェライト−誘電体−導体の複合
体を共振器としてサーキュレータを形成することにより
上記各動作を行うサーキュレータの動作帯域を広帯域化
することができる。By forming a circulator using a ferrite-dielectric-conductor composite as a resonator, we can create a circulator that performs multi-frequency operation, a circulator that performs three-purpose operation, and a circulator that can switch between multi-frequency operation and three-purpose operation. It is possible to realize a circulator etc. with an internal adjustment mechanism of 4π
By forming a circulator using a multilayer ferrite-dielectric-conductor composite with different Ms) as a resonator, the operating band of the circulator that performs each of the above operations can be widened.

以上、フェライト、誘電体、導体による複合体を共振器
として形成したサーキュレータの動作について説明して
きたが、いずれの場合においても外部磁場を複合体の軸
方向に加えた均一のものとして論じてきたが、次に複合
体に加える外部磁場を不均一にした場合について説明す
る。So far, we have explained the operation of a circulator in which a composite body of ferrite, dielectric material, and conductor is formed as a resonator. In each case, we have discussed the external magnetic field as a uniform field applied in the axial direction of the composite body. Next, a case will be explained in which the external magnetic field applied to the composite is made non-uniform.

この説明の前に所定磁場を加えられたフェライトの性質
について不均一磁場下のフェライトの性質に必要な点を
中心に一般的に述べる。Before this explanation, we will briefly discuss the properties of ferrite when a predetermined magnetic field is applied, focusing on the points necessary for the properties of ferrite under a nonuniform magnetic field.

磁場を加えられたフェライトは次式で示すような比テン
ソル透磁率〔μ〕を有する。Ferrite to which a magnetic field is applied has a specific tensor permeability [μ] as shown by the following equation.

この比テンソル透磁率〔μ〕のテンソル要素μ、Ｋがフ
ェライトの高周波における磁気的影響を示す因子である
。The tensor elements μ, K of this specific tensor magnetic permeability [μ] are factors indicating the magnetic influence of ferrite at high frequencies.

通常μ、Ｋは損失部分を含むものであるが、ここでは物
理的な性質を解析するのに便利なように損失項を無視し
て考える。Normally μ and K include a loss part, but here the loss term is ignored for convenience in analyzing the physical properties.

μ、には、Ｐｏ１ｄｅｒの表示式を利用するとと与えら
れる。μ is given by using Polder's expression.

ただし、ｍ＝４πＭＳ／ＨＯ ｈ＝Ｈｉ／Ｈ８ ４πＭｓ＝フェライトの飽和磁化（Ｇａｕｓｓ）Ｈｉ＝
ミニフェライト部の磁場の強さ く０ｅｒｓｔｅｄ） Ｈｏ＝周波数ｆ （ＭＨｚ）を２．８で割った値で共
鳴磁場を示す。However, m=4πMS/HO h=Hi/H8 4πMs=Saturation magnetization of ferrite (Gauss) Hi=
The strength of the magnetic field in the mini-ferrite part (0ersted) Ho = frequency f (MHz) divided by 2.8 indicates the resonant magnetic field.

（Ｏｅｒｓｔｅｄ）である。 (Oersted).

なお、ここでは上記共鳴磁場Ｈ６以上で考察する。Note that the discussion will be made here at the resonant magnetic field H6 or above.

フェライトを共振器として用いたサーキュレータの解析
においては前記サーキュレーションの第１、第２の条件
曲線上での役割から明らかのように、μ、Ｋから誘導さ
れる比実効透磁率μｅ、およびフェライト非等方性分離
因子（ｆｅｒｒｉｔｅａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｓｐｌ
ｉｔｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ） Ｋ／μの２つのイ直が
重要となる。In the analysis of a circulator using ferrite as a resonator, as is clear from the role of the circulation on the first and second condition curves, the specific effective permeability μe induced by μ and K, and the ferrite non- ferriteanisotropic spl
Itting factor) Two factors, K/μ, are important.

比実効透磁率μｅとフェライト非等方性分離因子との間
には次の関係がある。The following relationship exists between the specific effective permeability μe and the ferrite anisotropic separation factor.

μｅ＝（μ２−に２）／μ−μ 〔１−（Ｋ／μ）２〕
・・・・・・（１７） 上記式（１７）と式（１５） （１６）よりｍ（４π
ＭＳ／Ｈｏ）をパラメータとして、比実効透磁率μｅと
フェライト非等方性分離因子に／μとをｈ（＝Ｈｉ／Ｈ
Ｏ）の関数とするグラフをえかくと第１８図、第１９図
のようになる。μe=(μ2−2)/μ−μ [1−(K/μ)2]
・・・・・・(17) From the above formula (17) and formulas (15) and (16), m(4π
MS/Ho) as a parameter, the specific effective permeability μe and the ferrite anisotropic separation factor /μ as h(=Hi/H
The graphs as a function of O) are shown in Figures 18 and 19.

第１８図、第１９図のμｅおよびに／μとｈのグラフか
らフェライトを用いてサーキュレータを構成したような
場合において外部印加磁場に相応する内部磁場及び加え
られる信号の周波数によりフェライトのどの共鳴状態を
利用しているかがわかる。From the graphs of μe and /μ and h in Figures 18 and 19, in the case where a circulator is constructed using ferrite, which resonance state of the ferrite is determined by the internal magnetic field corresponding to the externally applied magnetic field and the frequency of the applied signal? You can see if you are using it.

例えばｈが１．０より大きい状態（ａｂｏｖｅｒｅｓｏ
ｎａｎｃｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を用いるサーキュレ
ータにおいて、フェライトの４πＭｓが一定であるとす
ると、 （１） 周波数を固定して、内部磁場Ｈ１を増大する
と内部磁場Ｈ１に対応するｈ１上にある点Ｐ１．Ｑ１は
ｍ＝定の曲線上をｈが増大する方向に移動する。For example, the state where h is greater than 1.0 (abovereso
(1) If the frequency is fixed and the internal magnetic field H1 is increased, a point P1. Q1 moves on the curve where m=constant in the direction in which h increases.

（２）内部磁場Ｈ１を固定して周波数を変化させるとｈ
１上にある点Ｐ２、Ｑ２は周波数が増大したときはｈが
減少する方向へ、周波数が減少したときはｈが増大する
方向へ、それぞれ破線で示す矢印方向にｍ＝定の曲線と
斜交するように移動する。(2) If the internal magnetic field H1 is fixed and the frequency is changed, h
Points P2 and Q2 on 1 cross obliquely with the curve where m = constant in the direction of the arrow shown by the dashed line, in the direction in which h decreases when the frequency increases, and in the direction in which h increases when the frequency decreases. Move as you like.

この上記磁場を加えられたフェライトの基本的な動的性
質に基づき多層複合体の不均一磁場下における動的な性
質及びこれを用いたサーキュレータの動作について説明
する。Based on the basic dynamic properties of ferrite to which a magnetic field is applied, the dynamic properties of a multilayer composite under a nonuniform magnetic field and the operation of a circulator using the same will be explained.

まず、第２０図に示すように半径ｒ１のフェライト円盤
Ｆ１、内径および外径がそれぞれｒｌ、ｒ２；ｒ２．ｒ
３；ｒ３．ｒ４ノフエライト円輪Ｆ２．Ｆ３．Ｆ４から
なり、フェライト円盤Ｆ１の飽和磁化が４層ＭＳ１、フ
ェライト円輪Ｆ２．Ｆ３．Ｆ４の飽和磁化が夫々４ｙｒ
ＭＳ２． ４ ｙｒ Ｍｇ２． ４ ｙｒ Ｍｇ２で
４ ｙｒ Ｍｓｌ＞ ４ ｙｒ Ｍｇ２〉４層ＭＳ３〉
４層ＭＳ４である複合体を用い、この複合体に均一な外
部磁場を印加した場合を考える。First, as shown in FIG. 20, a ferrite disk F1 with a radius r1 has an inner diameter and an outer diameter rl, r2; r2. r
3;r3. r4 nophelite circular ring F2. F3. F4, the saturation magnetization of the ferrite disk F1 is four layers MS1, the ferrite ring F2. F3. The saturation magnetization of F4 is 4yr each
MS2. 4 yr Mg2. 4 yr Mg2 with 4 yr Msl> 4 yr Mg2>4 layer MS3>
Let us consider a case where a 4-layer MS4 composite is used and a uniform external magnetic field is applied to this composite.

この場合は各フェライトの内部磁場は相等しいとすれば
、各フェライトのｍｌ（＝４πＭｓｉ／Ｈｏ、ｉ＝１〜
４）はｍｌ〉ｍ２〉ｍ３〉ｍ４となり、各フェライトの
（Ｋ／μ）ｉ （ｉ＝１〜４）は（Ｋ／μ） １＞
（Ｋ／μ）２〉（Ｋ／μ）３〉（Ｋ／μ）４ となり各
フェライト間でに／μの値が異なるから、これによる従
属モードが生じ、この均一磁場を加えた複合体を用いて
例えばサーキュレータを構成すれば、サーキュレータの
動作は前述したように従属モードが関与し広帯域化され
る。In this case, assuming that the internal magnetic fields of each ferrite are equal, the ml of each ferrite (=4πMsi/Ho, i=1~
4) becomes ml〉m2〉m3〉m4, and (K/μ)i (i=1 to 4) of each ferrite is (K/μ) 1>
(K/μ)2〉(K/μ)3〉(K/μ)4 Since the value of /μ differs between each ferrite, a dependent mode occurs due to this, and the composite with this uniform magnetic field For example, if a circulator is constructed using this, the operation of the circulator will involve the dependent mode as described above, and the band will be widened.

この場合、複合体の各フェライトＦ１〜Ｆ４は第２１図
にに／μ−りのグラフ上で示すように点Ｐ′１〜Ｐ′４
で表わされる共鳴状態で用いることになる。In this case, each ferrite F1 to F4 of the composite is located at a point P'1 to P'4 as shown on the graph of /μ-ri in FIG.
It will be used in the resonance state expressed by .

次に不均一で軸対称な外部磁場が加えられ、各フェライ
トの内部磁場が均一なＨｉの状態からそれぞれ異′なる
内部磁場Ｈｉ□、Ｈ１２，Ｈ１３，Ｈ１４に変ったもの
とする。Next, assume that a non-uniform, axisymmetric external magnetic field is applied, and the internal magnetic fields of each ferrite change from a uniform Hi state to different internal magnetic fields Hi□, H12, H13, and H14.

このとき周波数を固定して考えるとフェライトの共鳴状
態を示す点Ｐ１′〜Ｐ４′はそれぞれのｍ（＝４πＭｓ
／Ｈｏ）が一定の曲線上を移動して内部磁場に対応した
ｈｌ、ｈ２．ｈ３．ｈ４の上に見出される。At this time, if we consider that the frequency is fixed, the points P1' to P4' indicating the resonance state of the ferrite are each m (=4πMs
/Ho) moves on a constant curve, and hl, h2 . h3. Found above h4.

ここで、外部磁場を適当な分布のものを用いれば、第２
１図に示すように各フェライトＦ１〜Ｆ４の共鳴状態を
点Ｐ１〜Ｐ４で示すようにし、Ｋ／μの値を一定値（Ｋ
／μ）Ｃにすることができる。Here, if an external magnetic field with an appropriate distribution is used, the second
As shown in Figure 1, the resonance states of each ferrite F1 to F4 are indicated by points P1 to P4, and the value of K/μ is set to a constant value (K
/μ)C.

すなわち、このとき点Ｐ１〜Ｐ４におけるｈはｈ１〜ｈ
４であるから各フェライトＦ１〜Ｆ４の内部磁場がＨｉ
ｌ−Ｈｉ４となるように外部磁場の分布を決定すればよ
い。That is, at this time, h at points P1 to P4 is h1 to h
4, the internal magnetic field of each ferrite F1 to F4 is Hi.
The distribution of the external magnetic field may be determined so that l-Hi4.

この共鳴状態を示すに７μｍ６図上の点Ｐ１〜Ｐ４に対
応する点Ｑ１〜Ｑ４をμｅ−ｈのグラフ上に示したのが
第２２図である。In order to show this resonance state, FIG. 22 shows points Q1 to Q4 corresponding to points P1 to P4 on the 7 μm6 diagram on a μe-h graph.

第２２図において、点Ｑ１〜Ｑ４は略ＡＢ線上に見いだ
される。In FIG. 22, points Q1 to Q4 are found approximately on line AB.

ここで点Ｑ□〜Ｑ４に対応する比透磁率μｅ１〜Ｐｅ４
はμｅ１〉μｅ２〉μｅ３〉μｅ４となる。Here, relative magnetic permeability μe1 to Pe4 corresponding to points Q□ to Q4
is μe1>μe2>μe3>μe4.

次に磁場を固定し、周波数を変化すると、各フエライ）
Ｆ□〜Ｆ４の共鳴状態を示す点Ｐ１〜Ｐ４． Ｑｌ〜Ｑ
４は第１８図、第１９図に破線の矢印で示した方向にそ
れぞれ推移する。Then, by fixing the magnetic field and changing the frequency, each ferrei)
Points P1 to P4 showing resonance states of F□ to F4. Ql～Q
4 transitions in the directions shown by broken line arrows in FIGS. 18 and 19, respectively.

このようにに／μを一定値（Ｋ／μ）Ｃとなるように所
定分布の不均一磁場を加えられた複合体の共振器をサー
キュレータに適用し、このサーキュレータの動作につい
て説明する。A composite resonator to which a nonuniform magnetic field with a predetermined distribution is applied so that /μ becomes a constant value (K/μ)C is applied to a circulator, and the operation of this circulator will be explained.

サーキュレータの動作において重要なのはサーキュレー
タの共振器を形成する複合体の半径方向の比実効透磁率
μｅの分布である。What is important in the operation of the circulator is the distribution of the specific effective permeability μe in the radial direction of the composite body forming the resonator of the circulator.

上記に／μを一定とするように不均一磁場を加えられた
複合体の半径方向の比実効透磁率の分布は第２２図の点
Ｑ１〜Ｑ４に対応する比実効透磁率の値μｅ１〜μｅ４
を用いて第２３図のように求めることができる。The distribution of specific effective magnetic permeability in the radial direction of the composite body to which a nonuniform magnetic field is applied so as to keep /μ constant is the specific effective magnetic permeability values μe1 to μe4 corresponding to points Q1 to Q4 in Fig. 22.
It can be obtained as shown in FIG. 23 using .

すなわちこの場合は複合体として４層のフェライトＦ１
〜Ｆ４を用いているのでμｅの分布は４段の階段状にな
っている。In other words, in this case, the composite consists of four layers of ferrite F1.
Since ~F4 is used, the distribution of μe has a four-step staircase shape.

この階段状のμｅの分布を曲線ＣＤで近似すれば、この
複合体の共振モードを求めることができる。By approximating this step-like distribution of μe with a curve CD, the resonance mode of this composite can be determined.

なお、複合体の多層化をさらに進めればμｅの分布は曲
線ＣＤに限りなく近ずけることができる。Note that by further increasing the number of layers in the composite, the distribution of μe can be brought as close as possible to the curve CD.

第２４図は、上記近似に基づきに／μが一定となるよう
に不均一磁場が加えられた複合体の共振モードを計算し
、この計算結果に基づく共振モードを示す曲線（ｎ＝＋
１、−１に対応するもの）を実線で示し、サーキュレー
タの第１の条件を示す曲線（モード１に対応するもの）
を破線で示したものである。Figure 24 shows a curve (n = +
1, -1) is shown as a solid line, and the curve showing the first condition of the circulator (corresponding to mode 1) is shown as a solid line.
is shown by a broken line.

Ｋ／μを一定になるように不均一外部磁場が加えられた
４層Ｍｓが異なる多層のフェライトによる複合体を共振
器として用いたサーキュレータにおいては、サーキュレ
ータの結合線路の結合角２４等を適当に調整することに
より不拘−磁場一定の曲線（一点鎖線で示す）にサーキ
ュレーションの第１の条件曲線（破線）を所定区間（点
Ｐ、 Ｑ間）で重さなるようにすることができる。In a circulator using a multilayer ferrite composite with four different Ms layers as a resonator to which a nonuniform external magnetic field is applied so that K/μ is constant, the coupling angle 24 of the coupling line of the circulator should be adjusted appropriately. By adjusting, it is possible to make the first condition curve for circulation (broken line) overlap the unconstrained magnetic field constant curve (shown by a dashed line) in a predetermined section (between points P and Q).

なお点Ｐは周波数ｆ□が一定の曲線（二点鎖線）上、点
Ｑは周波数ｆ２が一定の曲線上にある。Note that the point P is on the curve (two-dot chain line) where the frequency f□ is constant, and the point Q is on the curve where the frequency f2 is constant.

また、同時にサーキュレーションの第２の条件曲線を示
す第２５図において、この第２の条件曲線（実線）とＺ
ｅ／Ｚｄの曲線とを上記ＰＱ間に対応するＰ’Ｑ’間で
重さねることができる。At the same time, in FIG. 25 showing the second condition curve of circulation, this second condition curve (solid line) and Z
The curve of e/Zd can be overlapped between P'Q' corresponding to the above-mentioned PQ.

従って、上記サーキュレータは周波数ｆ１．ｆ２間でサ
ーキュレータの動作条件を完全に満足することになり、
周波数ｆ１．ｆ２間で動作することになり動作周波数は
広帯域化される（実際の帯域はｆ。Therefore, the circulator has a frequency f1. The operating conditions of the circulator are completely satisfied between f2,
Frequency f1. Since it operates between f2, the operating frequency is wideband (the actual band is f.

ｆｌより幾分広くなる）。(slightly wider than fl).

次に、４層Ｍｓが異なる多層のフェライト−誘電体−導
体の複合体において、フェライト部分のに／μの値が一
定値になるように不均一磁場の加えられた複合体を共振
器として用いたサーキュレータについて考察する。Next, in a multi-layered ferrite-dielectric-conductor composite with four different Ms layers, a non-uniform magnetic field is applied to the composite so that the value of /μ in the ferrite part becomes a constant value, and the composite is used as a resonator. Let's consider the circulator.

この場合は、導体部分が誘電体部分に比較して寄与が十
分大きいときには三用途動作又は多用途動作になり、逆
に誘電体部分の寄与が十分大きいときには多周波数動作
になり、導体部分と誘電体部分とが所定の割合であると
きには外部磁場により三用途動作と多周波数動作との切
り換え可能なサーキュレータあるいは三用途動作と多周
波数動作の複合動作をするサーキュレータあるいはイン
ピーダンスの内部調整機構を有するサーキュレータ等を
形成することとなるがいずれの場合も、Ｋ／μを一定に
されたフェライトの共振モードにより広帯域化される。In this case, when the contribution of the conductor part is sufficiently large compared to the dielectric part, it becomes a three-purpose operation or a multi-purpose operation, and conversely, when the contribution of the dielectric part is sufficiently large, it becomes a multi-frequency operation, and the conductor part and the dielectric part A circulator that can switch between three-purpose operation and multi-frequency operation by an external magnetic field when the body parts are in a predetermined ratio, a circulator that performs a combined operation of three-purpose operation and multi-frequency operation, or a circulator that has an internal impedance adjustment mechanism, etc. In either case, the band is widened by the resonance mode of the ferrite with K/μ constant.

このに／μを一定にされたフェライトを用いたサーキュ
レータの帯域はフェライト部分と導体と誘電体部分との
比により決定される。The band of a circulator using ferrite with constant /μ is determined by the ratio of the ferrite portion, the conductor, and the dielectric portion.

例えば第２０図の複合体において、半径ｒ１のフェライ
ト円盤のかわりに半径ｒ。For example, in the composite of FIG. 20, instead of a ferrite disk with radius r1, radius r.

の導体と外径ｒ工、内径ｒ。の誘電体の複合体円盤を用
いて、フェライト−誘電体−導体の複合体を形成し、こ
の複合体を用いてサーキュレータを形成すると、サーキ
ュレータの帯域はｒ１／ｒ４の値により決定され、ｒ１
／ｒ４の値が大きくなれば帯域は狭くなる。Conductor, outer diameter r, inner diameter r. When a ferrite-dielectric-conductor composite is formed using a dielectric composite disk of , and a circulator is formed using this composite, the band of the circulator is determined by the value of r1/r4, and r1
The larger the value of /r4, the narrower the band.

また、フェライト−誘電体−導体の複合体による共振器
の共振モードは、通常の円盤フェライトによる共振器に
比較して共振モードの縮退点がｈｅ４．Ｆ４の値の低い
位置に生じ、通常の円盤フェライトによる共振器より小
さい寸法の円盤によりサーキュレータを構成することが
できる。Furthermore, the resonance mode of a resonator made of a ferrite-dielectric-conductor composite has a degeneracy point of he4. The circulator is formed at a position where the value of F4 is low, and the circulator can be constructed from a disk having smaller dimensions than a resonator made of ordinary disk ferrite.

更に、共振モード曲線間の分離（特にｎ＝＋１とｎ−−
１、ｎ＝＋２とｎ＝−２）が大きくなり、それぞれの次
数を共振モード曲線の正負の回転モードの開きは小さく
なるので、高次モードはｎ＝１の共振モード曲線とは交
叉しないなどの特徴がある。Furthermore, the separation between the resonant mode curves (especially n=+1 and n−−
1, n = +2 and n = -2) becomes larger, and the difference between the positive and negative rotational modes of the resonance mode curve for each order becomes smaller, so the higher-order mode does not intersect with the resonance mode curve of n = 1, etc. It has the characteristics of

次に４層Ｍｓの異なる多層のフェライトに区分的に異な
る不均一磁場を加えた場合の効果を説明する。Next, the effect when different inhomogeneous magnetic fields are applied to different multilayer ferrite layers of four layers Ms will be explained.

これは、例えば第２０図に示したフェライト円盤Ｆ１と
フェライト円輪Ｆ２〜Ｆ４による複合体において区分的
に異なる不均一磁場を加えて４層のフェライトＦ１〜Ｆ
４のいちフェライトＦｌ、 Ｆ２のに／μの値を（Ｋ／
μ）１にし、フェライトＦ３． Ｆ４のに／μの値を（
Ｋ／μ）２にしたような場合である。For example, in the composite body of the ferrite disk F1 and the ferrite rings F2 to F4 shown in FIG.
The value of /μ of ferrite Fl and F2 of 4 is (K/
μ) 1, ferrite F3. Set the value of F4 to /μ (
This is a case where the value is set to K/μ)2.

この場合はに／μを一定にしたフェライトを用いた複合
体でありながらフェライトＦ１、Ｆ２部分と、フェライ
トＦ３． Ｆ４部分とで、異なるに／μの値（Ｋ／μ）
、、（Ｋ／μ）２を有することになり、このようなフェ
ライトの複合体を用いてサーキュレータを構成するとに
／μの値を一定にされたフェライトによる共振モードが
関与した動作と、 （Ｋ／μ）１．（Ｋ／μ）２の差に
基づく従属モードが関与した動作との複合動作を行うこ
とになる。In this case, although it is a composite using ferrite with constant /μ, ferrite F1 and F2 parts and ferrite F3. The value of /μ differs from the F4 part (K/μ)
. /μ)1. A composite operation is performed with an operation involving a dependent mode based on a difference of (K/μ)2.

従って、両者によるサーキュレータの広帯域化が実現で
きる。Therefore, it is possible to realize a wideband circulator using both of them.

このように、フェライトの複合体に区分的に異なる不均
一な外部磁場を加え、各フェライトのに／μの値が一定
値になるようにし、この複合体を用いてサーキュレータ
を構成すればサーキュレータの動作として広帯域特性が
得られる。In this way, if a piecewise different non-uniform external magnetic field is applied to a ferrite composite so that the value of /μ of each ferrite becomes a constant value, and if a circulator is constructed using this composite, the circulator will be Broadband characteristics can be obtained in operation.

また、上記フェライト複合体に不均一な外部磁場を加え
、Ｋ／μの値を一定にするようにして共振器を形成する
ことを前記４πＭｓの異なる多層のフェライト−誘電体
−導体の複合体に適用すればこのフェライト−誘電体−
導体の複合体の動作範囲を拡大するばかりでなく動作を
確実にすることとなり、非常に好ましい共振器を形成す
ることとなる。In addition, applying a non-uniform external magnetic field to the ferrite composite and forming a resonator by keeping the value of K/μ constant is applied to the ferrite-dielectric-conductor composite of different layers of 4πMs. If applied, this ferrite - dielectric -
This not only increases the operating range of the conductor composite but also ensures its operation, forming a highly desirable resonator.

例えば、このようにされた複合体を用いてサーキュレー
タを構成すれば多周波数動作、三用途動作広帯域動作等
を行うサーキュレータを外部回路を全く付加せずに実現
することができる。For example, if a circulator is constructed using such a composite, a circulator capable of multi-frequency operation, three-purpose operation, wide-band operation, etc. can be realized without adding any external circuits.

ところで、一般にサーキュレータの動作調整においては
、まず共振器を組み合わせたＹ接合線路が理想サーキュ
レーションを行うようにするサーキュレーション調整、
すなわち動作帯域で前記サーキュレーションの第１の条
件を満足するとともに前記Ｚｅ／Ｚｄの曲線が前記サー
キュレーションの第２の条件曲線と重さなるようにする
調整が行なわれ、このサーキュレーション調整が行なわ
れた状態ではＹ接合線路と外部接続路線とのインピーダ
ンス整合が必ずしもとれていないので、続いてこのＹ接
合線路と外部接続路線とのインピーダンス整合調整が行
なわれる。By the way, in general, when adjusting the operation of a circulator, the first step is to adjust the circulation so that the Y-junction line combining the resonators performs ideal circulation.
That is, an adjustment is made so that the first condition of the circulation is satisfied in the operating band and the Ze/Zd curve overlaps the second condition curve of the circulation, and this circulation adjustment is made. In this state, the impedance matching between the Y-junction line and the external connection line is not necessarily achieved, so impedance matching adjustment between the Y-junction line and the external connection line is subsequently performed.

このサーキュレーション調整は従来Ｙ接合線路の調整（
Ｙ接合ストリップラインの開き角等の調整）により行な
われており、インピーダンス整合調整は外部回路を付加
することにより行な銭れていた。This circulation adjustment is the adjustment of the conventional Y-junction line (
Adjustment of the opening angle of the Y-junction strip line, etc.), and impedance matching adjustment was accomplished by adding an external circuit.

ところが上記均一磁場下あるいは不均一磁場下の多層フ
ェライト−誘電体−導体からなる複合体共振器を用いて
サーキュレータを形成すればサーキュレーション調整及
びインピーダンス調整をＹ接合線路の調整及び外部回路
の接続を全く行なわずにして実現することか゛できる。However, if a circulator is formed using a composite resonator made of a multilayer ferrite-dielectric-conductor under a uniform magnetic field or a non-uniform magnetic field, circulation adjustment, impedance adjustment, Y-junction line adjustment, and external circuit connection can be easily performed. It is possible to realize it without doing it at all.

すなわち、均一磁場下の多層フェライトに生じる従属モ
ードの利用あるいは不均一磁場下の多層フェライトの共
振特性を利用して前記Ｚｅ／Ｚｄの曲線とサーキュレー
ションの第２の条件曲線とを広帯域で重さねることがで
き、誘電体と導体の占有比の調整によＦ） Ｙ接合線路
と外部接続路線とのインピーダンス調整を行なうことが
できるのでサーキュレータの調整を一挙に行うことがで
きる。That is, the Ze/Zd curve and the second condition curve of circulation can be weighted over a wide range by using the dependent modes that occur in the multilayer ferrite under a uniform magnetic field or by using the resonance characteristics of the multilayer ferrite under a nonuniform magnetic field. By adjusting the occupation ratio of the dielectric and the conductor, the impedance between the Y-junction line and the external connection line can be adjusted, so the circulator can be adjusted all at once.

また、第２６図に示すように４πＭｓの異なる多層フェ
ライト円盤の各フェライト接合面に薄い誘電体円輪１４
，１５，１６を介挿して形成された複合体を用いて共振
器を形成すると多層フェライトの作成過程でさけられな
い内部歪みを緩和する緩衝効果をはだすことになる。In addition, as shown in FIG.
, 15, and 16 are used to form a resonator, a buffering effect is exerted to alleviate the internal strain that is inevitable in the process of producing multilayer ferrite.

更にこの各フェライトの接合面に薄い誘電体円輪１４．
１５． １６を介挿した複合体を共振器としてサーキ
ュレータを形成し、この複合体に加わる外部磁場の実効
半径を可変できるようにすれば、これにより内部インピ
ーダンス整合を変化させて、動作周波数を自由に変化す
ることができるとともに、実効的に動作する複合体の半
径が変化して動作周波数全体を周波数の高い方向あるい
はその逆の方向に推移させることができる。Furthermore, a thin dielectric ring 14 is placed on the joint surface of each ferrite.
15. If a circulator is formed using a composite with 16 inserted as a resonator, and the effective radius of the external magnetic field applied to this composite can be varied, the internal impedance matching can be changed and the operating frequency can be freely changed. The radius of the effective operating complex can be varied to shift the overall operating frequency towards higher frequencies or vice versa.

また、以上説明したフェライト−誘電体−導体等の複合
体を共振器として用いたサーキュレータの動作周波数は
主としてフェライト部分の内径と外径の比（例えば第１
２図に示した複合体においてはｒｌ／ｒ４）によって変
化させることができ、更に外部磁場やＹ接合線路等のパ
ラメータ要素を変えることによっても調整することがで
きるから所望の動作周波数に自由に調整することができ
る。In addition, the operating frequency of a circulator using the above-described composite such as ferrite-dielectric-conductor as a resonator is mainly determined by the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the ferrite portion (for example, the first
In the complex shown in Figure 2, it can be changed by rl/r4), and it can also be adjusted by changing parameter elements such as the external magnetic field and Y-junction line, so it can be freely adjusted to the desired operating frequency. can do.

次に、このようなサーキュレータの有用性を示すために
上記多周波数動作及び三用途動作を行うサーキュレータ
を用いたマイクロ波回路の一例を示す。Next, in order to demonstrate the usefulness of such a circulator, an example of a microwave circuit using a circulator that performs the above-mentioned multi-frequency operation and three-purpose operation will be shown.

多周波数動作を行うサーキュレータは従来のサーキュレ
ータにフィルタの特性を加えた動作を示し例えば、周波
数ｆ１と周波数ｆ２で三周波数動作を行うサーキュレー
タを考えると、第２７図ａに示すように一つのポートか
ら加えられた周波数ｆ１の信号から周波数ｆ１．ｆ２の
信号のみ選択し、この周波数ｆ１．ｆ２の信号を所定方
向に回転させ、別のポートから出力する。A circulator that performs multi-frequency operation operates by adding filter characteristics to a conventional circulator. For example, considering a circulator that performs three-frequency operation at frequencies f1 and f2, the circulator operates from one port as shown in Figure 27a. From the added signal of frequency f1, frequency f1. Only the signal of f2 is selected, and this frequency f1. The f2 signal is rotated in a predetermined direction and output from another port.

これを記号的に第２７図すのように記す。This is indicated symbolically as shown in Figure 27.

三用途動作を行うサーキュレータは、左回り動作周波数
をｆｌ、右回り動作周波数をｆ２とすると第２７図Ｃに
示すように、あるポートから周波数ｆｉの信号が入力す
るとこの入力信号から周波数ｆ１の信号を選択して、こ
の信号を左回りに回転させ、一方のポートから出力し、
同時に入力信号から周波数ｆ２の信号を選択してこの信
号を右回りに回転させ他方のポートから出力する。In a circulator that performs three-purpose operation, if the counterclockwise operating frequency is fl and the clockwise operating frequency is f2, as shown in FIG. to rotate this signal counterclockwise and output it from one port,
At the same time, a signal with frequency f2 is selected from the input signals, this signal is rotated clockwise, and outputted from the other port.

この動作を信号的に第２７図ｄのように記す。This operation is described in terms of signals as shown in FIG. 27d.

この多周波数動作を行うサーキュレータと三用途動作を
行うサーキュレータを組み合わせて、マイクロ波の周波
数分離回路や周波数合成回路が容易に実現できる。By combining a circulator that performs multi-frequency operation and a circulator that performs three-purpose operation, a microwave frequency separation circuit or frequency synthesis circuit can be easily realized.

第２８図のａ、ｂ、Ｃ１ｄは上記サーキュレータを用い
たマイクロ波回路の一例を第２６図す及び第２７図すに
示した表記方法を用いて示したものである。28a, b, and C1d show an example of a microwave circuit using the above-mentioned circulator using the notation method shown in FIGS. 26 and 27.

礒２８図ａは、周波数ｆ１．ｆ２．ｆ３．ｆ４ノ信号を
含む信号を各周波数別に分離する回路例を示したもので
ある。Figure 28a shows the frequency f1. f2. f3. This figure shows an example of a circuit that separates a signal including an f4 signal according to each frequency.

まず、周波数ｆ１．ｆ２．ｆ３．ｆ４の信号を含む信号
はサーキュレータＣ１のポートＰ１Ｃ１に加えられる。First, frequency f1. f2. f3. A signal containing the f4 signal is applied to port P1C1 of circulator C1.

サーキュレータＣ１は周波数ｆ□、ｆ２、ｆ３の信号を
左回りに回転させ周波数ｆ４の信号のみを右回りに回転
させる三用途、４周波数動作サーキュレータである。The circulator C1 is a three-purpose, four-frequency operation circulator that rotates the signals of frequencies f□, f2, and f3 counterclockwise, and rotates only the signal of frequency f4 clockwise.

ここでこのような動作をするサーキュレータは共振器と
して前述した多層フェライト−誘電体−導体の複合体を
用い、フェライトの４πＭｓ、誘電体の外径及び内径、
導体の半径及びストリップラインの開き角等を適宜調整
することにより実現することができる。Here, the circulator that operates in this manner uses the aforementioned multilayer ferrite-dielectric-conductor composite as a resonator, and has 4πMs of the ferrite, the outer and inner diameters of the dielectric,
This can be achieved by appropriately adjusting the radius of the conductor, the opening angle of the strip line, etc.

サーキュレータＣ１では、ポートＰ１Ｃ１に加えられた
入力信号から、周波数ｆ１〜ｆ４の信号が選択され、選
択された信号のうち周波数ｆ１〜ｆ３の信号は左回りに
回転させられポートＰ２Ｃ１から出力され、周波数ｆ４
の信号は右回りに回転させられポートＰ３Ｃ１から出力
゛される。In circulator C1, signals with frequencies f1 to f4 are selected from the input signals applied to port P1C1, and among the selected signals, signals with frequencies f1 to f3 are rotated counterclockwise and output from port P2C1, and the signals with frequencies f1 to f3 are rotated counterclockwise and output from port P2C1. f4
The signal is rotated clockwise and output from port P3C1.

このようにして周波数ｆ１〜ｆ３の信号と周波数ｆ４の
信号とが分離される。In this way, the signals of frequencies f1 to f3 and the signal of frequency f4 are separated.

サーキュレータＣ１のポー）Ｐ２Ｃ１からの周波数ｆ１
〜ｆ３の信号はサーキュレータＣ２のポー）ＰＩＣ２に
加えられる。Pau of circulator C1) Frequency f1 from P2C1
The signal ~f3 is applied to PIC2 of circulator C2.

サーキュレータＣ２は周波数ｆ１．ｆ２の信号は左回り
、周波数ｆ３の信号は右回りに回転する三用途３周波数
動作サーキュレータであり、周波数ｆ１．ｆ２の信号と
周波数ｆ３の信号とをポートＰ２Ｃ２，Ｐ３Ｃ２に分離
して出力する。Circulator C2 has frequency f1. It is a three-purpose, three-frequency operating circulator, where the signal at f2 rotates counterclockwise, the signal at frequency f3 rotates clockwise, and the signal at frequency f1. The signal of f2 and the signal of frequency f3 are separated and output to ports P2C2 and P3C2.

同様にサーキュレータｑのポー）Ｐ２Ｃ２から出力され
た周波数ｆ１．ｆ２の信号は二用途す−キュレーダｑの
ポー）ＰＩＣ３に加えられ、周波数ｆ１．ｆ２の信号に
分離されポートＰ２Ｃ３，Ｐ３Ｃ３から夫々出力される
。Similarly, the frequency f1. output from P2C2 of circulator q. The signal at f2 is applied to the PIC3 of the dual-purpose module q, and the signal at frequency f1. The f2 signal is separated and outputted from ports P2C3 and P3C3, respectively.

このようにして、周波数ｆ１〜ｆ４の信号を含む信号は
各周波数ｆ１． ｆ２．ｆ３． ｆ４の信号に分離され
る。In this way, a signal containing signals of frequencies f1 to f4 is generated at each frequency f1. f2. f3. It is separated into f4 signal.

第２８図すは周波数ｆ１．ｆ２．ｆ３．ｆ４の信号を混
合して周波数ｆ０〜ｆ４からなる信号を合成する周波数
合成回路である。FIG. 28 shows the frequency f1. f2. f3. This is a frequency synthesis circuit that mixes the signal of f4 to synthesize a signal of frequencies f0 to f4.

この回路においてサーキュレータ０１′、０２′、ｑ′
は前記第２８図ａで示したサーキュレータＣ１，Ｃ２，
ｑと同一の構成のものでありサーキュレータＣ３′によ
り周波数ｆ１とｆ２の信号を合成し、サーキュレータ０
２′により周波数ｆ１．ｆ２の合成信号と周波数ｆ３の
信号を合成し、サーキュレータ０１′により周波数ｆ１
．ｆ２．ｆ３の合成信号と周波数ｆ４の信号とを合成し
て、サーキュレータ０１′の出力ポートから周波数ｆ１
〜ｆ５の信号を合成した信号を得るようになっている。In this circuit, circulators 01', 02', q'
are the circulators C1, C2, shown in FIG. 28a,
It has the same configuration as q, and the signals of frequencies f1 and f2 are combined by circulator C3', and the signals of frequencies f1 and f2 are combined by circulator C3'.
2' causes the frequency f1. The synthesized signal of f2 and the signal of frequency f3 are combined, and the signal of frequency f1 is generated by circulator 01'.
．． f2. The synthesized signal of f3 and the signal of frequency f4 are combined, and the frequency f1 is output from the output port of circulator 01'.
A signal is obtained by combining the signals of ~f5.

なお、第２８図ａ、ｂは周波数分離回路、周波数合成回
路の例を示したが、４πＭｓの異なる多層フェライトあ
るいはこの多層フェライトのに／μの値を一定とするよ
うな外部磁場下におかれたフェライトを構成要素とする
共振器を用い、三用途広帯域動作のサーキュレータを形
成すれば、上記と同様にして帯域合成回路あるいは帯域
分離回路を形成することもできる。In addition, although FIGS. 28a and b show examples of frequency separation circuits and frequency synthesis circuits, multilayer ferrites with different 4πMs or the multilayer ferrites are placed under an external magnetic field that keeps the value of /μ constant. By using a resonator having ferrite as a component to form a circulator capable of three-purpose broadband operation, it is also possible to form a band synthesis circuit or a band separation circuit in the same manner as described above.

第２８図Ｃは２人力、３分岐回路、第２８図ｄは３人力
、２分岐回路の一構成例を示したものである。FIG. 28C shows a configuration example of a two-manpower, three-branch circuit, and FIG. 28D shows a configuration example of a three-manpower, two-branch circuit.

第２８図Ｃにおいてはサーキュレータ０４〜Ｃ６を所定
の構成にすれば周波数ｆ１．ｆ２の信号と、周波数ｆ３
．ｆ４の信号からなる２人力を周波数ｆ２、周波数ｆ１
．ｆ３、周波数ｆ４からなる３出力に分岐し、第２８図
すにおいては同様にサーキュレータ０７〜Ｃ０を所定の
構成にすれば、周波数ｆ１、周波数ｆ２．ｆ３、周波数
ｆ４からなる３人力を、周波数ｆ１゜ｆ２、周波数ｆ３
．ｆ４からなる２出力に分岐する。In FIG. 28C, if the circulators 04 to C6 have a predetermined configuration, the frequency f1. f2 signal and frequency f3
．． The two-person power consisting of the signal of f4 has a frequency of f2 and a frequency of f1.
．． f3, frequency f4, and if the circulators 07 to C0 are configured similarly in FIG. 28, the frequencies f1, f2, . Three human forces consisting of f3 and frequency f4 are converted into frequency f1゜f2 and frequency f3
．． Branches into two outputs consisting of f4.

このように本発明に係わる共振器を用いてサーキュレー
タを構成すれば、種々のマイクロ波回路の簡略化を行う
ことができ、また回路構成も容易である。By configuring a circulator using the resonator according to the present invention in this way, various microwave circuits can be simplified and the circuit configuration can be made easy.

以上の説明においては本発明の複合型共振器のストリッ
プラインＹ接合サーキュレータへの適用例について主に
述べてきたので、複合型共振器の形状としてはストリッ
プラインＹ接合サーキュレータの形成に都合が良い円盤
状としてきたが、これに限定されるものではなく、４π
Ｍ５が異なる多層のフェライトと誘電体と導体との全部
あるいは一部を構成要素とする複合体であればよく、複
合体の構成要素として非等方性分離因子に／μの値が異
なるフェライトとフェライトとの接合面があれば正規モ
ード以外に従属モードが生じ、この従属モードが関与す
る動作が加り、非等方性分離因子に／μの値を一定にさ
れた不均一磁場下の４πＭ５の異なるフェライトとフェ
ライトとの接合面があれば不均一磁場による広帯化が可
能になり、誘電体と導体とを含めば導体と誘電体との占
有部分の比に基づく多周波数動作、及び高周波数信号の
回転方向の制御が可能になるから、適用する素子及び目
的に応じて適当な形状にすればいかなる形状でも上記動
作を可能にすることができる。In the above explanation, we have mainly described the application example of the composite resonator of the present invention to a stripline Y-junction circulator. Therefore, the shape of the composite resonator is a disk, which is convenient for forming a stripline Y-junction circulator. However, it is not limited to this, and 4π
It suffices if it is a composite consisting of all or part of multilayer ferrite, dielectric material, and conductor with different M5, and ferrite and ferrite with different values of anisotropic separation factor /μ can be used as the components of the composite. If there is a junction surface with ferrite, a dependent mode occurs in addition to the normal mode, and the operation involving this dependent mode is added, and the anisotropic separation factor is 4πM5 under a nonuniform magnetic field with a constant value of /μ. If there is a junction surface between ferrite and ferrite with different values, it becomes possible to widen the band by using a non-uniform magnetic field, and if a dielectric and a conductor are included, multi-frequency operation based on the ratio of the area occupied by the conductor and the dielectric, and high Since the direction of rotation of the frequency signal can be controlled, the above operation can be achieved with any shape as long as it is shaped appropriately depending on the applied element and purpose.

また、本発明の複合型共振器が適用できるのはストリッ
プラインＹ接合サーキュレータに限定されるものでなく
、Ｘ接合サーキュレータ導波管を用いたサーキュレータ
マイクロストリップラインを用いたサーキュレータ、ア
イソレータ、フィルタ、フェイスシフタ等フェライトの
共振特性を利用した素子であればいかなるものでも同様
に適用することができることは勿論である。Furthermore, the composite resonator of the present invention can be applied not only to stripline Y-junction circulators, but also to circulators using X-junction circulator waveguides, circulators using microstrip lines, isolators, filters, and face Of course, any element such as a shifter that utilizes the resonance characteristics of ferrite can be similarly applied.

例えば本発明の複合型共振器をアイソレータに適用すれ
ば、詳述したサーキュレータへの適用例と同様にして容
易に、多周波動作を行うアイソレータ、広帯域動作を行
うアイソレータ、外部磁場に応じて動作方向を切り換え
られるアイソレータ、内部インピーダンス調整機能を有
するアイソレータ等を構成することができる。For example, if the composite resonator of the present invention is applied to an isolator, it can be easily applied to an isolator that performs multi-frequency operation, an isolator that performs broadband operation, and an isolator that operates in a wide range of frequencies according to the external magnetic field. It is possible to configure an isolator that can switch between the two, an isolator that has an internal impedance adjustment function, and the like.

また、本発明の複合型共振器をフィルタに適用すれば、
特定周波数（多周波数）通過形フィルタ、所定帯域幅（
帯域幅制御可能）を有するバンドパスフィルタ等を構成
することができ、同様に他の素子にも適用することがで
き、いづれの場合においても、フェライト−誘電体−導
体の複合体の共振特性を利用して、適用素子の動作範囲
を拡大することができる。Furthermore, if the composite resonator of the present invention is applied to a filter,
Specific frequency (multi-frequency) passing filter, specified bandwidth (
It can be applied to other devices as well, and in any case, the resonance characteristics of the ferrite-dielectric-conductor composite can be controlled. This can be used to expand the operating range of the applied element.

以上説明したように本発明の複合型共振器は上記構成で
あるからマイクロ波回路素子等に適用すれば、外部回路
を全く付加することなく広帯域動作、多周波動作、三用
途動作等を可能にする回路素子が容易に実現でき、更に
インピーダンスの内部整合機構を有する回路素子も実現
することができるという優れた効果がある。As explained above, since the composite resonator of the present invention has the above configuration, when applied to a microwave circuit element, etc., it becomes possible to perform broadband operation, multi-frequency operation, three-purpose operation, etc. without adding any external circuits. This has the advantageous effect that a circuit element having an internal impedance matching mechanism can be easily realized, and a circuit element having an internal impedance matching mechanism can also be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図ａは本発明に係わる複合型共振器のサーキュレー
タへの一過用例を示す斜視図、第１図すは同平面図、第
２図、第３図はフェライト−誘電体の複合体を用いたサ
ーキュレータの動作解析図、第４図、第５図はフェライ
ト−誘電体の複合体を用いたサーキュレータの動作の実
験結果を示すグラフ、第６図、第７図、第８図は本発明
に係わるフェライト−導体の複合体を用いたサーキュレ
ータの動作解析図、第９図は本発明の複合型共振器の一
実施例を示す斜視図、第１０図、第１１図は第９図に示
した複合体を用いたサーキュレータの動作解析図、第１
２図は本発明の他の実施例を示した斜視図、第１３図は
フェライト−フェライト複合体の一例を示した斜視図、
第１４図はフェライト−フェライト複合体を用いたサー
キュレータの動作の実験結果を示すグラフ、第１５図は
正規モードと従属モードの関係を示すグラフ、第１６図
は従属モードの存在を説明するグラフ、第１７図は第１
２図の共振器を用いたサーキュレータの動作を示すグラ
フ、第１８図、第１９図はフェライトの共鳴状態と磁場
との関係を示すグラフ、第２０図は多層状のフェライト
複合体の一例を示す斜視図、第２１図、第２２図、第２
３図は第２０図に示す多層状のフェライト複合体に不均
一外部磁場を加えに／μを一定にするようにした状態を
解析するグラフ、第２４図、第２５図は、第２０図に示
した複合体を用いたサーキュレータの動作解析図、第２
６図は本発明の他の実施例を示す斜視図、第２７図ａ、
ｂ、ｃ、ｄは二周波動作サーキュレータ及び二用途サー
キュレータの動作及びその表記方法を示した図、第２８
図ａ。 ｂ、 Ｃ，ｄは本発明を適用したサーキュレータを用
いた回路構成例を示す回路図である。FIG. 1a is a perspective view showing an example of temporary use of a composite resonator according to the present invention in a circulator, FIG. 1 is a plan view of the same, and FIGS. Figures 4 and 5 are graphs showing the experimental results of the operation of a circulator using a ferrite-dielectric composite, and Figures 6, 7, and 8 are graphs showing the results of the operation of the circulator used in the present invention. Figure 9 is a perspective view showing an embodiment of the composite resonator of the present invention, Figures 10 and 11 are shown in Figure 9. Operational analysis diagram of a circulator using a composite body, Part 1
2 is a perspective view showing another embodiment of the present invention, FIG. 13 is a perspective view showing an example of a ferrite-ferrite composite,
FIG. 14 is a graph showing the experimental results of the operation of a circulator using a ferrite-ferrite composite, FIG. 15 is a graph showing the relationship between normal mode and dependent mode, and FIG. 16 is a graph explaining the existence of dependent mode. Figure 17 is the first
Figure 2 is a graph showing the operation of a circulator using a resonator, Figures 18 and 19 are graphs showing the relationship between the resonance state of ferrite and the magnetic field, and Figure 20 is an example of a multilayered ferrite composite. Perspective view, Fig. 21, Fig. 22, Fig. 2
Figure 3 is a graph analyzing the state in which a non-uniform external magnetic field is applied to the multilayered ferrite composite shown in Figure 20 and /μ is kept constant. Operational analysis diagram of a circulator using the complex shown, 2nd
6 is a perspective view showing another embodiment of the present invention, FIG. 27a,
b, c, d are diagrams showing the operation of a dual-frequency operation circulator and a dual-purpose circulator and its notation method, No. 28
Diagram a. b, c, and d are circuit diagrams showing examples of circuit configurations using a circulator to which the present invention is applied.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 導体と、この導体を囲繞する誘電体と、この誘電体
を更に囲繞するフ至ライトどの接合複合体からなり、こ
の複合体に外部磁場を加えて共振器とした複合型共振器
。 ２ 前記フェライトは、飽和磁化の異なる多層のフェラ
イトから形成される特許請求の範囲第１項記載の複合型
共振器。 ３ 前記誘電体によって画成される部分と導体によって
画成される部分との占有比に対応した共振特性を得る特
許請求の範囲第１項または第２項記載の複合型共振器。 ４ 前記誘電体及び導体によって画成される部分とフェ
ライトによって画成される部分との占有比に対応した共
振特性を得る特許請求の範囲第１項または第２項記載の
複合型共振器。 ５ 前記多層のフェライトに不均一外部磁場を加え、多
層のフェライトを形成する各フェライトの非等号性分離
因子分布状態を制御する特許請求の範囲第２項記載の複
合型共振器。[Claims] 1. A composite comprising a conductor, a dielectric surrounding this conductor, and a junction composite such as a flight light further surrounding this dielectric, and applying an external magnetic field to this composite to form a resonator. type resonator. 2. The composite resonator according to claim 1, wherein the ferrite is formed from multiple layers of ferrite having different saturation magnetizations. 3. The composite resonator according to claim 1 or 2, which obtains resonance characteristics corresponding to the occupation ratio of the portion defined by the dielectric and the portion defined by the conductor. 4. The composite resonator according to claim 1 or 2, which obtains resonance characteristics corresponding to the occupation ratio of the portion defined by the dielectric and the conductor and the portion defined by the ferrite. 5. The composite resonator according to claim 2, wherein a nonuniform external magnetic field is applied to the multilayer ferrite to control the non-equivalent separation factor distribution state of each ferrite forming the multilayer ferrite.