CN2384319Y - 磁微带线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种磁性薄膜器件,即磁微带线,本实用新型由磁性薄膜微带7,和磁性薄膜微带7两端联接的导体薄膜微带6(a)、6(b),电介质层3,接地导电板2和介质基板1组成。本实用新型能同时具备高频宽带、低磁场下的高灵敏度和微型、低成本的特征,能广泛应用于传感器、通信器用调制器、滤波器、增辐器、混频器、电感器及磁性薄膜特性的测量方法等领域中。

Description

磁微带线

本实用新型涉及一种磁性薄膜器件即磁微带线。

五十年代初，提出了一种新的传输线结构，即微带线。如图10所示，微带线是由电介质板(层)和在其上下两侧的一根带状导体和接地导电板组成。由于电介质板(层)具有很高的介电常数，电磁能量被集中在其中传输。它具有宽频带，体积小等特点。因此在微波集成电路中得到了广泛的应用。

但是微带线无法感应外磁场的变化，因此它只能起传输线的作用。

近年来，电子技术的发展和微细加工技术的进步推动了电子元器件向微型化集成化、高效率和宽频带方向发展。如，产品的无损磁损伤、精密机械自动控制、医疗用人体磁检查、环境磁性检测、高速反应非接触式检测以及移动通信机等领域都要求高敏度微型传感器。

特别是随着计算机的小型化和硬盘存储器的高密度化，迫切需要快速、高灵敏度、宽频带、微型的记录和读出用磁头(传感器)。

本实用新型的目的，就是针对上述现有电子元器件无法同时实现高频宽带、低磁场下的高灵敏度和微型、低成本等特性的缺陷，设计一种磁性薄膜器件即微磁带线，其能同时具备高频宽带特性、低磁场下的高灵敏度特性和微型、低成本的特性。并可应用于传感器、通信器用调制器、滤波器、增辐器、混频器、电感器即磁性薄膜的测量装置中。

本实用新型—磁微带线是由磁性薄膜微带7，与磁性薄膜微带7两端相连接的导体薄膜微带6a和6b，电介质层3，接地导电板2和介质基板1组成。其中磁性薄膜微带7和导体薄膜微带6a和6b不限定是直线形状的薄膜微带，可以根据对器件特性的要求设计成各种各样的几何形状。它们构成一个二端口网络。从4a和4b端口输入高频载波信号，直接通过磁性薄膜微带传输到5a和5b端口，在5a和5b端口可以检出高频载波信号。高频载波电流产生的磁场在磁性薄膜微带中会与磁矩发生相互作用，磁性薄膜微带的阻抗反应了相互作用的强弱。当有外加磁场作用在磁性薄膜微带上时，磁矩要发生偏转，磁矩的偏转又会影响磁矩与高频载波磁场的相互作用。因此外加磁场能够改变磁性薄膜微带的阻抗。这样在5a和5b端口高频载波信号的振幅会随着外加磁场的大小而变化。所以在5a和6b端口检测高频载波信号振幅的变化便可以得到磁场的信号。

实际上磁微带线是根据微波集成电路用微带线的基本结构所具有的宽频带特性并与磁阻抗效应的高灵敏度特性相结合而产生出来的。磁微带线其结构本身具有宽频带特性，而且通过调整它的结构参数，比如：磁性薄膜微带的宽度和厚度、电介质的厚度和它的介电常数等，可以设计它的特性阻抗达到所要求的阻值。与外部电路连接不需要阻抗过渡匹配。

本实用新型—磁微带线，使现有的MI传感器类的各种器件，向微型化、高灵敏度、宽频带和高性能方面发展进了一大步。它不需要线卷，高频信号电流直接流过磁性薄膜微带。结构非常简单，便于集成和应用到微波集成电路中，生产成本低。

下面结合附图、实施例进一步说明本实用新型。

图1是本实用新型—磁微带线的基本结构示意图。

图2是载波信号振幅的变化量与外加磁场的关系曲线。

图3是输出信号与载波信号频率的关系曲线。

图4是输出信号与载波信号功率的关系曲线。

图5是容易磁化轴沿磁性薄膜微带的宽度方向，外加磁场沿磁性薄膜微带的长度方向。

图6是容易磁化轴沿磁性薄膜微带的宽度方向，外加磁场沿磁性薄膜微带的宽度方向。

图7是容易磁化轴沿磁性薄膜微带的长度方向，外加磁场也沿磁性薄膜微带的长度方向。

图8是容易磁化轴沿磁性薄膜微带的长度方向，外加磁场沿磁性薄膜微带的宽度方向。

图9是一种宽频带高敏度单磁极读磁头的结构示意图。

图10是微带线结构示意图。

图中：

1...电介质基板。

2...接地导电板。

3...电介质层。

4a，4b...输入端口。

5a，5b...输出端口。

6a，6b...与外部电路连接用的导体薄膜微带。

7...感受磁场信号用的磁性薄膜微带。

8...表示磁性薄膜微带的容易磁化轴的方向。

9...表示外加磁场的方向。

10...表示载波信号电流的方向。

11...磁盘上记录的磁道。

12...导体薄膜微带与需要测量的磁性薄膜样品连接用的弹性金属片。

实施例一高频高灵敏度磁性传感器用磁微带线。

高频高灵敏度磁性传感器的基本结构如图1所示。感受磁场部分是中间的一段磁性薄膜微带，两端与之相连接的是与外部电路相连接用的导体薄膜微带。高频信号电流直接流过磁性薄膜微带。通过调整它的结构参数比如：磁性薄膜微带的宽度和厚度、电介质层的厚度和它的介电常数等，可以设计它的特性阻抗达到所要求的阻值。与外部电路连接不需要阻抗过渡匹配。它可以应用到毫米波段。

图2～图4中给出了磁性薄膜微带为5μm宽，20μm长，1μm厚的磁性传感器的实验特性曲线。这是在磁性薄膜微带的容易磁化轴(H_k)取在它的宽度方向，沿其长度方向外加磁场(H_ex)的情况下(见图5)测量到的特性。图2是频率1GHz功率和1mW的载波信号振幅的变化量与外加磁场的关系。随着外加磁场的增加和减小载波信号的振幅急剧变化。在小于16Oe低磁场下实现了7mV/Oe的高灵敏度。如图中所示，要取得线性输出需要加一个小的偏置磁场。

图3是输出信号(载波信号振幅的变化量)与载波频率的关系。纵轴是外加磁场从0Oe到50Oe时载波信号振幅的变化量。在1GHz的频率中心实现了600MHz的-3dB带宽。这是现今工作频率最高，频带最宽的磁性传感器。

图4是输出信号(载波信号振幅的变化量)与载波功率的关系。固定载波频率为1GHz。纵轴是外加磁场从0Oe到50Oe时载波信号振幅的变化量。如图中所示，输出信号随着载波功率的增加而增大，在100mW的载波下输出信号还未饱和，输出信号约为120mV。进一步加大载波功率可以取得更大的输出信号。它相当是同样尺寸的GMR传感器10倍的输出信号。

外加磁场(H_ex)方向和磁性薄膜微带的容易磁化轴(H_k)方向不限定在上述的一种情况，也可以有其他的任意组合。比如当磁性薄膜微带的容易磁化轴(H_k)在其宽度方向时，沿磁性薄膜微带的宽度方向外加磁场(H_ex)(图6)。当磁性薄膜微带的容易磁化轴(H_k)在其长度方向时可以沿其长度方向外加磁场(H_ex)(图7)，也可以沿其宽度方向外加磁场(H_ex)(图8)。以上的情况下都具有前面所述的MI磁性传感特性。只是不同的组合有不同形状的输出信号与外加磁场的特性曲线。

Claims (6)

1、一种磁微带线，其特征是由磁性薄膜微带(7)，与磁性薄膜微带(7)两端相连接的导体薄膜微带(6a)和(6b)，电介质层(3)，接地导电板(2)和基板(1)构成，电介质层(3)、接地导电板(2)和基板(1)平行叠置，磁性薄膜微带(7)及导体薄膜微带(6a)和(6b)固定在电介质层(3)上。

2、根据权利要求1所述的磁微带线，其特征是：导体薄膜微带线(6a)和(6b)为L形。

3、根据权利要求1或2所述的磁微带线，其特征是磁性薄膜微带(7)为环形状。

4、根据权利要求1或2所述的磁微带线，其特征是：磁性薄膜微带(7)为两层磁性薄膜构成的环形状。

5、根据权利要求1或2所述的磁性微带线，其特征是：磁性薄膜微带(7)为两层磁性薄膜中间包入导体薄膜微带构成环形状。

6、根据权利要求1或2所述的磁微带线，其特征是磁性薄膜微带(7)两端与导体薄膜微带(6a)和(6b)通过导体(12)连接。

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