DE3923209A1 - Magnetostatischer bandpassfilter - Google Patents
Magnetostatischer bandpassfilterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen magnetostatischen Wellen-Band
paßfilter. Insbesondere betrifft die Erfindung einen ab
stimmbaren Bandpaßfilter für magnetostatische Wellen, bei
dem die ferromagnetische Resonanz von Yttrium-Eisen-Granat
(im folgenden mit "YIG" bezeichnet) ausgenutzt wird, wobei
der Filter eine planare Struktur hat, bei der auf einer YIG-
Schicht, die epitaktisch auf einem einkristallinen Gadoli
nium-Gallium-Granat-Substrat (im folgenden als "GGG-Sub
strat" bezeichnet) ausgebildet wurde, photolithographisch
ein Elektrodenmuster aufgebracht wurde.
Ein herkömmlicher magnetostatischer Bandpaßfilter, bei dem
die ferromagnetische Resonanz einer YIG-Schicht ausgenutzt
wird, ist in einem Artikel mit den Titel "The Effect of the
Width Modes on the Performance of MSSW Resonators" in IEEE
Ultrasonics Symposium, 1984, Seiten 164 bis 167 beschrieben.
Dieser bekannte Bandpaßfilter hat den in den Fig. 9A und 9B
der Zeichnung gezeigten Aufbau. Für diesen Aufbau wird durch
Flüssigphasenepitaxie auf einem einkristallinen GGG-Substrat
1 eine YIG-Schicht 2 abgeschieden und aus dem mit der YIG-
Schicht 2 versehenen GGG-Substrat 1 ein Chipresonator ausge
schnitten. Auf einem Mikrostreifen-Substrat aus einem unte
ren Leiter 7 und einer dielektrischen Schicht 13 wird eine
Eingangs-Mikrostreifenelektrode 3 und eine Ausgangs-Mikro
streifenelektrode 8 aufgebracht, und die YIG-Schicht des
Chipresonators wird mittels eines Klebers am Mikrostreifen-
Substrat derart befestigt, daß der Abstand zwischen der Ein
gangs-Mikrostreifenelektrode 3 und einer der beiden reflek
tierenden Endflächen oder Kanten 4 der YIG-Schicht 2 gleich
dem Abstand zwischen der Ausgangs-Mikrostreifenelektrode 8
und der anderen reflektierenden geraden Kante 4 der YIG-
Schicht ist. Im übrigen wurde ein Bandsperrfilter mit einer
planaren Struktur von den Erfindern der vorliegenden Anmel
dung in der US-PS 47 43 874 beschrieben.
Um diesen bekannten magnetostatischen Bandpaßfilter herzu
stellen, ist es erforderlich, den Chipresonator zwischen der
Eingangs-Mikrostreifenelektrode und der Ausgangs-Mikrostrei
fenelektrode derart anzuordnen, daß die beiden reflektieren
den geraden Kanten der YIG-Schicht des Chipresonators paral
lel zu den Eingangs- und Ausgangs-Mikrostreifenelektroden
verlaufen, und daß der Abstand zwischen der Eingangs-Mikro
streifenelektrode und der einen der reflektierenden Kanten
gleich dem Abstand zwischen der Ausgangs-Mikrostreifenelek
trode und der anderen reflektierenden Kante ist, und den so
positionierten Chipresonator dann am Mikrostreifensubstrat
zu befestigen. Der bekannte Bandpaßfilter hat daher eine
geringe Reproduzierbarkeit und ist nicht zur Massenherstel
lung geeignet.
Der bekannte Bandpaßfilter hat darüber hinaus nur einfache
Resonanzeigenschaften, und der oben genannte Artikel enthält
keine Angaben, wie hochwertige Frequenzeigenschaften erhal
ten werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Bandpaßfilter für
magnetostatische Wellen mit einer planaren Struktur zu
schaffen, die mittels Photolithographie verwirklicht werden
kann, wobei der Aufbau von Bandpaßfiltern vom Mehrstufen
resonanztyp mit hochwertigem Frequenzverlauf möglich sein
soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Resonator mit
einer YIG-Schicht gelöst, die durch Flüssigphasenepitaxie
auf einem Einkristall-GGG-Substrat aufgebracht wird, wobei
Eingangs- und Ausgangs-Streifenelektroden für den Resonator
entweder auf der YIG-Schicht, auf einer Oberfläche des GGG-
Substrates, die durch Wegätzen eines Teils der YIG-Schicht
freigelegt wird, oder auf der Rückseite des GGG-Substrates,
auf der sich keine YIG-Schicht befindet, derart ausgebildet
sind, daß die Eingangs- und Ausgangs-Streifenelektroden pa
rallel zu den beiden reflektierenden Endflächen oder Kanten
der YIG-Schicht verlaufen und der Abstand zwischen der Ein
gangs-Streifenelektrode und der einen der reflektierenden
Kanten gleich dem Abstand zwischen der Ausgangs-Streifen
elektrode und der anderen reflektierenden Kante ist.
Der erfindungsgemäße Bandpaßfilter für magnetostatische
Wellen enthält demnach ein einkristallines Gadolinium-
Gallium-Granat-Substrat; eine einkristalline dünne YIG-
Schicht aus Yttrium-Eisen-Granat, die epitaktisch auf dem
Substrat abgeschieden wurde, wobei die YIG-Schicht zwei
parallele Ränder oder Kanten aufweist; eine Eingangs-Elek
trode auf der YIG-Schicht mit einer Streifenelektrode, die
parallel zu den Kanten der YIG-Schicht verläuft, und mit
zwei Anschlußelektroden an den beiden Enden der Streifen
elektrode, wobei eine der Anschlußelektroden geerdet ist und
an die andere Anschlußelektrode ein Hochfrequenzsignal ange
legt wird, um in der dünnen YIG-Schicht eine magnetostati
sche Welle anzuregen, die von den Rändern der YIG-Schicht
reflektiert wird, so daß die reflektierten Wellen zwischen
den Endflächen eine stehende Welle ausbilden und eine Reso
nanz erzeugen; eine Ausgangs-Elektrode auf der YIG-Schicht
mit einer Streifenelektrode, die parallel zu den Kanten der
YIG-Schicht verläuft, und mit zwei Anschlußelektroden an den
beiden Enden der Streifenelektrode, um einen hochfrequenten
Strom abzunehmen, der durch die magnetostatische Welle ange
regt wird; sowie eine Einrichtung zur Erzeugung eines Ma
gnetfeldes, um ein Vormagnetisierungsfeld an die dünne YIG-
Schicht anzulegen.
Der erfindungsgemäße magnetostatische Bandpaßfilter enthält
alternativ ein einkristallines Gadolinium-Gallium-Granat-
Substrat; eine einkristalline dünne YIG-Schicht aus Yttrium-
Eisen-Granat, die epitaktisch auf dem Substrat abgeschieden
wurde, wobei die YIG-Schicht zwei parallele Ränder oder Kan
ten aufweist; eine Eingangs-Elektrode auf dem Substrat mit
einer Streifenelektrode, die parallel zu den Kanten der YIG-
Schicht verläuft, und mit zwei Anschlußelektroden an den
beiden Enden der Streifenelektrode, wobei eine der Anschluß
elektroden geerdet ist und an die andere Anschlußelektrode
ein Hochfrequenzsignal angelegt wird, um in der dünnen YIG-
Schicht eine magnetostatische Welle anzuregen, die von den
Rändern der YIG-Schicht reflektiert wird, so daß die reflek
tierten Wellen zwischen den Endflächen eine stehende Welle
ausbilden und eine Resonanz erzeugen; eine Ausgangs-Elektro
de auf dem Substrat mit einer Streifenelektrode, die paral
lel zu den Kanten der YIG-Schicht verläuft, und mit zwei
Anschlußelektroden an den beiden Enden der Streifenelektro
de, um einen hochfrequenten Strom abzunehmen, der durch die
magnetostatische Welle angeregt wird; sowie eine Einrichtung
zur Erzeugung eines Magnetfeldes, um ein Vormagnetisierungs
feld an die dünne YIG-Schicht anzulegen.
Der erfindungsgemäße magnetostatische Bandpaßfilter ist da
für geeignet, daraus Bandpaßfilter des Mehrstufenresonanz
typs herzustellen. Das heißt, daß eine Anzahl von erfin
dungsgemäßen YIG-Resonatoren derart auf einem einkristal
linen GGG-Substrat ausgebildet werden kann, daß benachbarte
Resonatoren voneinander einen vorgegebenen Abstand derart
haben, daß sie elektrostatisch gekoppelt sind, oder daß
benachbarte Resonatoren zwar voneinander isoliert, jedoch
über zusätzliche Streifenelektroden miteinander gekoppelt
sind.
Der erfindungsgemäße magnetostatische Bandpaßfilter kann
derart hergestellt werden, daß eine Anzahl von Eingangs- und
Ausgangselektrodenpaaren auf einer YIG-Schicht ausgebildet
wird, die auf einem GGG-Substrat abgeschieden wurde, und daß
diese Anordnung in eine Anzahl von Chips aufgeteilt wird, so
daß jeder Chip ein Paar von Eingangs- und Ausgangselektroden
aufweist, wobei zwei Ränder oder Kanten der YIG-Schicht auf
jedem Chip parallel zu den Eingangs- und Ausgangselektroden
verlaufen und der Abstand zwischen der Eingangselektrode und
der einen der Kanten gleich dem Abstand zwischen der Aus
gangselektrode und der anderen Kante oder Endfläche ist.
Alternativ kann der erfindungsgemäße magnetostatische Band
paßfilter auch wie folgt hergestellt werden: Eine auf einem
GGG-Substrat ausgebildete YIG-Schicht wird mittels photo
lithographischer Techniken derart geätzt, daß eine Anzahl
von rechteckigen YIG-Schichtbereichen stehenbleibt, daß
Eingangs- und Ausgangselektroden auf den beiden Seiten eines
jeden der rechteckigen YIG-Schichtbereiche durch Ausrichten
einer Maske so ausgebildet werden, daß die Eingangs- und
Ausgangselektroden parallel zu zweien der Ränder oder Kanten
des rechteckigen YIG-Schichtbereiches verlaufen und der Ab
stand zwischen der Eingangselektrode und einer der Kanten
gleich dem Abstand zwischen der Ausgangselektrode und der
anderen Kante ist, und daß das Substrat mit den YIG-Schicht
bereichen und diesem Elektrodenmuster derart in eine Anzahl
von Chips aufgeteilt wird, daß jeder Chip einen der recht
eckigen YIG-Schichtbereiche und ein Paar von Eingangs- und
Ausgangselektroden aufweist.
Auf jede der beiden genannten Arten kann eine Anzahl von
magnetostatischen Bandpaßfiltern mit jeweils gleichen Eigen
schaften in relativ kurzer Zeit mit relativ geringem Aufwand
hergestellt werden.
Erfindungsgemäß kann auch eine Anzahl von YIG-Schichtresona
toren auf einem GGG-Substrat ausgebildet werden, wobei be
nachbarte YIG-Schichtresonatoren elektrisch gekoppelt sind
oder dadurch aneinander gekoppelt sind, daß durch zusätz
liche Streifenelektroden Ströme fließen. Die Frequenzeigen
schaften eines Bandpaßfilters des Mehrstufenresonanztyps
nach der Theorie elektrischer Schaltungen kann daher durch
eine Anzahl von erfindungemäßen YIG-Schichtresonatoren
realisiert werden.
Ausführungsbeispiele für magnetostatische Bandpaßfilter wer
den im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1A, 2A und 3A Seitenansichten von drei Ausführungs
formen von magnetostatischen Bandpaßfiltern;
Fig. 1B, 2B und 3B Aufsichten auf die Ausführungsformen der
Fig. 1A, 2A und 3A;
Fig. 4 den durch Messung erhaltenen Frequenzverlauf der
Ausführungsform nach den Fig. 1A und 1B;
Fig. 5A, 6A und 7A Seitenansichten dreier Ausführungsformen
eines magnetostatischen Bandpaßfilters des Mehr
stufenresonanztyps;
Fig. 5B, 6B und 7B Aufsichten auf die Ausführungsformen der
Fig. 5A, 6A und 7A;
Fig. 8 den durch Messung erhaltenen Frequenzverlauf der
Ausführungsform nach den Fig. 5A und 5B; und die
Fig. 9A und 9B eine Aufsicht bzw. eine Seitenansicht eines
herkömmlichen magnetostatischen Bandpaßfilters.
Anhand der Fig. 1A und 1B wird nun eine erste Ausführungs
form eines Bandpaßfilters für magnetostatische Wellen be
schrieben. Bei diesem Filter ist eine dünne YIG-Schicht 2
mit einer Dicke von 40µm durch Flüssigphasenepitaxie auf
ein einkristallines GGG-Substrat 1 mit einer Dicke von 500
µm aufgebracht worden, und auf der YIG-Schicht 2 wurde eine
Aluminiumschicht mit einer Dicke von 1µm abgeschieden. Die
Aluminiumschicht wird mittels photolithographischer Techni
ken derart geätzt, daß Finger- oder Streifenelektroden 3 und
8 und damit verbundene Anschlußelektroden 5, 6 und 9 ver
bleiben. Jede der Streifenelektroden hat eine Breite von 30
µm und eine Länge von 3 mm, und jede der Anschlußelektroden
5, 6 und 9 eine Breite von 1 mm. Dann wird das Substrat 1
mit der dünnen YIG-Schicht 2 und den Elektroden derart ge
schnitten, daß sich ein Chip mit den Abmessungen 2 mm×5 mm
ergibt. Auf diese Weise entstehen auch gerade Endflächen
oder Kanten 4 der YIG-Schicht 2, die parallel zu den Strei
fenelektroden 3 und 8 verlaufen. Die Anschlußelektroden 9
werden direkt mit einem unteren Leiter oder Erdleiter 7, der
eine Masseverbindung darstellt, verbunden. Auf die dünne
YIG-Schicht 2 wirkt ein Vormagnetisierungsfeld ein, und
zwischen der Anschlußelektrode 5 und dem Erdleiter 7 wird
zur Anregung einer magnetostatischen Welle in der dünnen
YIG-Schicht 2 ein elektrisches Hochfrequenzsignal angelegt.
Die magnetostatische Welle wird von jeder der Kanten 4 re
flektiert, und es bildet sich eine stehende Welle unter Er
zeugung einer Resonanz aus. Das durch die magnetostatische
Welle angeregte elektrische Signal wird zwischen der An
schlußelektrode 6 und dem Erdleiter 7 abgenommen, um als
Ausgangssignal des Bandpaßfilters verwendet zu werden.
Die Fig. 4 zeigt ein Beispiel für die Frequenzeigenschaften
der Ausführungsform nach den Fig. 1A und 1B, die mittels des
Streumatrixelementes S 21 gemessen wurden. Aus der Fig. 4
geht hervor, daß eine Bandbreite von 110 MHz und ein variab
ler Frequenzbereich (Bereich variabler Frequenz) von etwa
einer Oktave erhalten wird. In diesem Fall lag dabei ein
Vormagnetisierungsfeld H o von 350 Oe (27,86×103 A/m) in
einer Richtung parallel zu den Endflächen 4 an, so daß die
Resonanz einer magnetostatischen Oberflächenwelle erzeugt
wurde. Auch wenn das Vormagnetisierungsfeld H o senkrecht zur
Hauptoberfläche der dünnen YIG-Schicht 2 angelegt wird, um
eine Vorwärts- Raumwelle anzuregen, oder wenn das Vormagne
tisierungsfeld H o senkrecht zu den Endflächen 4 angelegt
wird, um eine Rückwärts-Raumwelle anzuregen, werden Fre
quenzeigenschaften erhalten, die ähnlich denen sind, wie sie
in der Fig. 4 gezeigt sind.
Wie aus der Fig. 1B ersichtlich ist, ist in der Mitte zwi
schen der Streifenelektrode 3 und der Streifenelektrode 8
bei dieser Ausführungsform eine zusätzliche Streifenelektro
de vorgesehen, um die elektrische Kopplung der Streifenelek
troden 3 und 8 zu verringern, wodurch die Außerbandunter
drückung des Bandpaßfilters dieser Ausführungsform verbes
sert wird. Diese zusätzliche Streifenelektrode weist an
beiden Enden Anschlußelektroden auf, die mit dem Erdleiter 7
verbunden sind. Es wurde auch untersucht, ob die Anschluß
elektrode 9 und eine der Anschlußelektroden der zusätzlichen
Streifenelektrode in einem Stück zusammengefaßt werden kön
nen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß insbesondere
dann, wenn ein dünner Draht zum Verbinden der Anschlußelek
troden mit dem Erdleiter 7 verwendet wird, die Außerband
unterdrückung erheblich besser ist, wenn die Anschlußelek
trode 9 und die Anschlußelektroden für die zusätzliche
Streifenelektrode getrennt ausgeführt werden.
Der in der Fig. 4 dargestellte Frequenzverlauf zeigt, daß
die vorliegende Ausführungsform durch eine Ersatzschaltung
mit einer Reihenverbindung einer LC-Reihenresonanzschaltung
(aus einer Induktionsspule und einem Kondensator) und einem
Transformator zwischen einem Eingangsanschluß und einem Aus
gangsanschluß angenähert werden kann.
Die Fig. 2A und 2B zeigen eine zweite Ausführungsform des
magnetostatischen Bandpaßfilters. Diese zweite Ausführungs
form hat eine kleinere Bandbreite wie diejenige der Fig. 1A
und 1B, das heißt, sie hat eine Bandbreite, die kleiner ist
als 110 MHz. Bei dieser zweiten Ausführungsform weisen die
Streifenelektroden 3 und 8 einen Abstand zu der dünnen YIG-
Schicht 2 auf, um die Kopplung der YIG-Schicht 2 mit den
Streifenelektroden 3 und 8 zu verringern. Dazu wird die
dünne YIG-Schicht 2 durch ein chemisches Ätzverfahren zur
Ausbildung der geraden Kanten 4 lokal weggeätzt, und die
Streifenelektroden 3 und 8 und die Anschlußelektroden 5, 6
und 9 werden auf den freiliegenden Oberflächenbereichen des
Substrates 1 ausgebildet, von denen die dünne YIG-Schicht 2
entfernt wurde. Bei dieser Ausführungsform können parasitäre
Resonanzmoden höherer Ordnung durch Beschichten der YIG-
Schicht 2 mit Aluminium oder Ausbilden einer Anzahl von
Streifenelektroden, die in regelmäßigen, gleichen Abständen
parallel zu den Streifenelektroden 3 und 8 verlaufen und ge
erdet sind, unterdrückt werden. Der Unterdrückungseffekt
solcher Mehrfachstreifen ist in der US-PS 47 43 874 be
schrieben.
Die Fig. 3A und 3B zeigen eine dritte Ausführungsform eines
solchen magnetostatischen Bandpaßfilters. Bei dieser dritten
Ausführungsform sind die Streifenelektroden 3 und 8 und die
Anschlußelektroden 5, 6 und 9 auf der Rückseite des Substra
tes 1 (Fig. 1A) ausgebildet, um die Kopplung der dünnen YIG-
Schicht 2 mit den Streifenelektroden 3 und 8 gegenüber der
zweiten Ausführungsform der Fig. 2A und 2B weiter zu verrin
gern und damit die Bandbreite noch mehr einzuengen.
Die Fig. 5A, 5B, 6A, 6B, 7A und 7B zeigen Ausführungsformen
eines magnetostatischen Bandpaßfilters des Doppelresonanz
typs, wobei jeder Bandpaßfilter zwei dünne Schichtresona
toren aufweist. Jede dieser Ausführungsformen kann durch
eine Ersatzschaltung mit zwei Reihenresonanzschaltkreisen
angenähert werden, die jeweils aus einer Induktionsspule und
einem Kondensator gebildet werden und in Reihe über einen
Transformator miteinander verbunden sind. Die Ausführungs
form der Fig. 5A und 5B kann auf die folgende Weise herge
stellt werden: Auf den Hauptoberflächen des Substrates 1
werden durch Flüssigphasenepitaxie dünne YIG-Schichten 2 und
10 ausgebildet. Dann werden die Streifenelektrode 3 bzw. 8,
die Anschlußelektrode 5 bzw. 6 und die Anschlußelektrode 9
auf jeder der dünnen YIG-Schichten 2 bzw. 10 aufgebracht.
Danach wird ein Chip mit den gewünschten Abmessungen ausge
schnitten, wodurch die geraden Kanten 4 der YIG-Schichten 2
und 10 erzeugt werden. Die so auf beiden Seiten des Substra
tes 1 ausgebildeten Schichtresonatoren sind elektrisch mit
einander gekoppelt, wodurch ein magnetostatischer Bandpaß
filter des Doppelresonanztyps erhalten wird.
Die Fig. 8 zeigt den gemessenen Frequenzverlauf bei einem
Bandpaßfilter, der durch die elektrische Kopplung von zwei
Resonatorchips entsteht, die jeweils die Abmessungen 2 mm×
5 mm haben und der Ausführungsform der Fig. 5A und 5B ent
sprechen. Wie aus der Fig. 8 ersichtlich, werden eine Band
breite von 160 MHz und ein variabler Frequenzbereich von
etwa einer Oktave erhalten. In diesem Fall wurde das Vor
magnetisierungsfeld so angelegt, daß eine magnetostatische
Oberflächenwelle angeregt und reflektiert wird. Es ist anzu
merken, daß die in der Fig. 8 gezeigten Frequenzeigenschaf
ten bezüglich der Außerbandunterdrückung im Hochfrequenzbe
reich den in der Fig. 4 dargestellten Frequenzeigenschaften
überlegen sind.
In der Ausführungsform der Fig. 6A und 6B sind zwei Schicht
resonatoren auf der gleichen Oberfläche des Substrates 1
ausgebildet und elektrisch miteinander gekoppelt. Wie in der
Fig. 6A gezeigt, ist die YIG-Schicht 2 von der YIG-Schicht
10 durch eine Nut getrennt.
In der Ausführungsform der Fig. 7A und 7B sind zwei Resona
toren auf der gleichen Oberfläche des Substrates 1 mittels
der YIG-Schicht 2 und deren Kante 4 ausgebildet, und die
Resonatoren sind mittels einer Koppelelektrode 11 miteinan
der verbunden, die aus einer Streifenelektrode und zwei
Anschlußelektroden 14 und 15 besteht. Es ist anzumerken, daß
die Streifenelektrode 3 hier durch die Anschlußelektrode 9
von der Streifenelektrode 8 getrennt ist.
Es folgt schließlich noch eine Erläuterung zum Erdleiter 7.
Wenn die dünnen YIG-Schichten 2 und 10 von dem Erdleiter 7
einen Abstand haben, der wesentlich größer als die Dicke der
Schichten 2 und 10 ist, hat der Erdleiter 7 bei den be
schriebenen Ausführungsformen wenig Auswirkungen auf den
Frequenzverlauf. Der Erdleiter 7 ist so angeordnet, daß
seine Oberfläche parallel zur YIG-Schicht 2 verläuft, um
einen dünnen Schichtresonator zu erhalten. Es ist dement
sprechend erforderlich, ein Elektrodenmuster vorzusehen, bei
dem der Frequenzverlauf berücksichtigt ist.
In vielen Fällen steht der Erdleiter 7 mit dem Substrat 1
oder mit der YIG-Schicht 2 in Kontakt, wie es etwa in den
Fig. 1A, 2A, 3A, 6A und 7A gezeigt ist. Bei dem in den Fig.
5A und 5B gezeigten Fall ist jedoch der Abstand zwischen der
YIG-Schicht 2 und dem Erdleiter 7 anders als der Abstand
zwischen dem Erdleiter 7 und der YIG-Schicht 10. Es wird
daher in diesem Fall über der YIG-Schicht 2 ein weiterer
Erdleiter 12 derart angeordnet, daß der Abstand zwischen der
YIG-Schicht 2 und dem Erdleiter 12 gleich dem Abstand zwi
schen der YIG-Schicht 10 und dem Erdleiter 7 ist, um das
Elektrodenmuster zu vereinfachen.
Die Anschlußelektrode 9 ist mit dem Erdleiter 7 über einen
dicken Verbindungsdraht verbunden, wobei die Länge des
Drahtes so gering wie möglich ist, um die Induktivität des
Drahtes zu verringern. Alternativ kann die Anschlußelektrode
9 über ein Leiterband oder eine Anzahl von Verbindungs
drähten mit dem Erdleiter 7 verbunden sein. Es erübrigt sich
anzumerken, daß die Außerbandunterdrückung durch Verringe
rung der Drahtinduktivitäten verbessert wird. Des weiteren
sollten die Anschlußelektroden 5 und 6 auf eine ähnliche
Weise mit den Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüssen verbunden
sein, um ebenfalls Drahtinduktivitäten zu vermindern.
Erfindungsgemäß wird somit ein bezüglich der Frequenz ab
stimmbarer Bandpaßfilter mit planarer Struktur geschaffen,
der zur Verwendung in integrierten Schaltungen geeignet ist.
Der zum genauen Anpassen der Eingangs- und Ausgangselektro
den an einen magnetostatischen Wellenresonator erforderliche
Aufwand kann durch Verwendung photolithographischer Techni
ken und des Zersägens der Wafer erheblich verringert werden.
Der erfindungsgemäße Bandpaßfilter kann leicht mit aktiven
integrierten Schaltungen verbunden werden. Es können auch
Bandpaßfilter des Mehrstufenresonanztyps hergestellt werden,
die eine Anzahl solcher magnetostatischer Wellenresonatoren
beinhalten und einen sehr guten Frequenzverlauf zeigen.
Claims (11)
1. Magnetostatischer Bandpaßfilter mit
- - einem einkristallinen Gadolinium-Gallium-Granat-Substrat (1);
- - einer einkristallinen dünnen YIG-Schicht (2) auf dem Sub strat, die im wesentlichen aus Yttrium-Eisen-Granat be steht und die zwei parallele Kanten (4) aufweist, gekennzeichnet durch
- - eine Eingangselektrode auf der dünnen YIG-Schicht (2) mit einer Streifenelektrode (3), die parallel zu den Kanten (4) der YIG-Schicht verläuft, und mit zwei Anschlußelek troden (5, 9) an den beiden Enden der Streifenelektrode, wobei die eine der Anschlußelektroden (9) geerdet ist und an die andere der Anschlußelektroden (5) ein Hochfrequenz signal angelegt wird, um in der YIG-Schicht (2) eine magnetostatische Welle anzuregen, die von den Kanten (4) der YIG-Schicht zur Erzeugung einer Resonanz reflektiert wird; durch
- - eine Ausgangselektrode auf der YIG-Schicht (2) mit einer Streifenelektrode (8), die parallel zu den Kanten (4) der YIG-Schicht verläuft, und mit zwei Anschlußelektroden (6, 9) an den beiden Enden der Streifenelektrode, um den durch die magnetostatische Welle erzeugten Hochfrequenzstrom abzunehmen, und durch
- - eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes zum Anlegen eines Vormagnetisierungsfeldes an die YIG-Schicht (2).
2. Bandpaßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Eingangselektroden und die Ausgangselektroden je
weils wenigstens zwei Streifenelektroden (3; 8) aufweisen.
3. Bandpaßfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Eingangselektrode und der Ausgangselektrode
eine Entkoppelelektrode vorgesehen ist, wobei die Entkoppel
elektrode aus einer Streifenelektrode und zwei Anschlußelek
troden an den beiden Enden der Streifenelektrode besteht,
wobei die beiden Anschlußelektroden geerdet sind.
4. Bandpaßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Streifenelektrode (3) der Eingangselektrode mit der
Streifenelektrode (8) der Ausgangselektrode entlang einer
Linie so ausgerichtet ist, daß die Eingangs- und Ausgangs
elektroden eine geerdete Anschlußelektrode (9) gemeinsam
haben, und daß eine zusätzliche Koppelelektrode mit einer
Streifenelektrode (11) vorgesehen ist, die parallel zu den
Streifenelektroden (3; 8) der Eingangs- und Ausgangselek
troden verläuft und die zwei Anschlußelektroden (14, 15) an
den beiden Enden der Streifenelektrode (11) aufweist, die
geerdet sind.
5. Bandpaßfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Eingangs- und Ausgangselektroden jeweils wenigstens
zwei Streifenelektroden (3; 8) aufweisen.
6. Bandpaßfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei YIG-Schichten (2, 10) auf dem einkristallinen
Gadolinium-Gallium-Granat-Substrat (1) ausgebildet sind,
wobei die Eingangselektrode auf der einen der YIG-Schichten
(2) und die Ausgangselektrode auf der anderen der YIG-
Schichten (10) vorgesehen ist.
7. Bandpaßfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden YIG-Schichten (2, 10) auf der gleichen Ober
fläche des einkristallinen Gadolinium-Gallium-Granat-Sub
strats (1) ausgebildet sind.
8. Bandpaßfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden YIG-Schichten (2, 10) auf verschiedenen Ober
flächen des einkristallinen Gadolinium-Gallium-Granat-Sub
strats (1) ausgebildet sind.
9. Magnetostatischer Bandpaßfilter mit
- - einem einkristallinen Gadolinium-Gallium-Granat-Substrat (1);
- - einer einkristallinen dünnen YIG-Schicht (2) auf dem Sub strat, die im wesentlichen aus Yttrium-Eisen-Granat be steht und die zwei parallele Kanten (4) aufweist; gekennzeichnet durch
- - eine Eingangselektrode auf dem Substrat (1) mit einer Streifenelektrode (3), die parallel zu den Kanten (4) der YIG-Schicht verläuft, und mit zwei Anschlußelektroden (5, 9) an den beiden Enden der Streifenelektrode, wobei die eine der Anschlußelektroden (9) geerdet ist und an die andere der Anschlußelektroden (5) ein Hochfrequenzsignal angelegt wird, um in der YIG-Schicht (2) eine magneto statische Welle anzuregen, die von den Kanten (4) der YIG-Schicht zur Erzeugung einer Resonanz reflektiert wird; durch
- - eine Ausgangselektrode auf dem Substrat (1) mit einer Streifenelektrode (8), die parallel zu den Kanten (4) der YIG-Schicht verläuft, und mit zwei Anschlußelektroden (6, 9) an den beiden Enden der Streifenelektrode, um den durch die magnetostatische Welle erzeugten Hochfrequenzstrom abzunehmen, und durch
- - eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes zum Anlegen eines Vormagnetisierungsfeldes an die YIG-Schicht (2).
10. Bandpaßfilter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die YIG-Schicht (2) und die Eingangs- und Ausgangselek
troden auf der gleichen Oberfläche des Substrates (1) aus
gebildet sind.
11. Bandpaßfilter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die YIG-Schicht (2) auf einer Oberfläche des Substrates
(1) und die Eingangs- und Ausgangselektroden auf einer
anderen Oberfläche des Substrates ausgebildet sind.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
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