JP2608088B2

JP2608088B2 - フェリ磁性体薄膜共振器

Info

Publication number: JP2608088B2
Application number: JP3778488A
Authority: JP
Inventors: 英喜浅尾; 守泰宮崎; 修己石田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-02-19
Filing date: 1988-02-19
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JPH01212902A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明はフェリ磁性体薄膜共振器に関し、特に静磁
波を利用したマイクロ波，ミリ波帯で用いる共振器に関
するものである。

〔従来の技術〕

第８図は例えばウルトラソニックスシンポジウム
（Ultrasonics Symposium）1986,PP.187−190に示され
た従来のフェリ磁性体薄膜共振器を示す斜視図であり、
図において、１は誘電体基板、２は誘電体基板１の一方
の面にエッチング加工などにより形成されたストリップ
導体、３は誘電体基板１の他方の面に接して配置された
導体、４は誘電体基板１とストリップ導体２と導体３で
形成されるマイクロストリップ線路、５はストリップ導
体２と導体３とを短絡する短絡用導体、６は短絡用導体
５近傍の２つの互いに平行なストリップ導体２の間に配
置されたフェリ磁性体薄膜、７はフェリ磁性体薄膜６を
液相成長法などにより作成し、保持するのに必要なフェ
リ磁性体薄膜用誘電体板、８は入力端子、９は出力端子
である。また、フェリ磁性体薄膜６には膜面に垂直な直
流磁界を印加する必要があるが、この直流磁界を印加す
るための磁気回路についてはこの図では省略する。

次に動作について説明する。

入力端子８に入射した電磁波はマイクロストリップ線
路４を伝搬し、短絡用導体５で反射されて定在波にな
る。このため、短絡用導体５近傍でストリップ導体２周
囲の高周波磁界が最大になる。フェリ磁性体薄膜６内の
静磁波は上記ストリップ導体２周囲の高周波磁界と結合
し、フェリ磁性体薄膜６の形状と直流磁界で決まる周波
数で共振する。共振する静磁波の磁界はさらに他方のス
トリップ導体２に結合する。この結合した高周波電力は
マイクロストリップ線路４を通して出力端子９へ伝送さ
れる。

第９図は入力端子８と出力端子９との間の挿入損失と
周波数との関係を示したものである。静磁波の最低次の
共振モードが最も波長が長いため磁気的損失が小さく挿
入損失が小さくなる。また、高域側では高次の不要共振
モードによるスプリアスが現れる。そこで、フェリ磁性
体薄膜共振器を帯域通過フィルタとして用いる場合など
ではこの最低次の共振モードを用いるのが普通である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のフェリ磁性体薄膜共振器は以上のように構成さ
れているので、高次の共振モードによるスプリアスが現
れ、通常帯域外の減衰量が十分大きく得られないという
問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、高次の不要共振モードによるスプリアスを
抑制することができるフェリ磁性体薄膜共振器を得るこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るフェリ磁性体薄膜共振器は、フェリ磁
性体薄膜の表面にストリップ導体を配置し、該フェリ磁
性体薄膜の裏面にフェリ磁性体薄膜用誘電体板を介して
導体を配置して構成したマイクロストリップ線路と、上
記ストリップ導体の近傍の上記フェリ磁性体薄膜の表面
の一部に板状部材を介して配置した超伝導材料の板と、
該超伝導材料の板を配置した領域と上記ストリップ導体
を配置した領域、及びこれらの領域の近傍領域を除く上
記フェリ磁性体薄膜の表面に配置した静磁波吸収体と、
上記フェリ磁性体薄膜の膜面に垂直に直流磁界を印加す
る手段とを備えるようにしたものである。

〔作用〕

この発明におけるフェリ磁性体薄膜共振器では、一様
な直流磁界がフェリ磁性体薄膜の膜面に垂直に印加され
ると、超伝導材料の板の近傍のフェリ磁性体薄膜には一
様な直流磁界よりも弱い磁界が印加され、超伝導材料の
板の近傍の部分が静磁波の最低次のモードの共振器とな
り、また、高次の共振周波数帯域ではストリップ導体か
ら直接静磁波が励振され吸収されるため、共振器の入・
出力端子間の挿入損失が大きくなる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例によるフェリ磁性体薄膜共
振器を示す斜視図であり、図において、第８図と同一符
号は同一部分を示し、ストリップ導体２はフェリ磁性体
薄膜６の表面にエッチング加工法などにより形成され、
導体３はフェリ磁性体薄膜用誘電体板７側に配置され、
ストリップ導体2,フェリ磁性体薄膜6,フェリ磁性体薄膜
用誘電体７及び導体３よりマイクロストリップ線路４を
構成している。10は互いに平行な２本のストリップ導体
２の間に配置された誘電体板、11は誘電体板10を介して
フェリ磁性帯薄膜６上に配置された超伝導材料の板、12
は超伝導材料の板11の近傍を除いてストリップ導体２に
沿って配置されたニッケル−クロム薄膜やアルミニウム
薄膜などの静磁波吸収体である。この図においても従来
例と同様に直流磁界を印加するための磁気回路について
は省略する。

第２図に超伝導材料の板11の近傍の断面図を示す。図
において、ｙはフェリ磁性体薄膜６の膜面に垂直な方
向、ｘはフェリ磁性体薄膜６の面内に含まれる座標であ
る。

均一な直流磁界をｙ方向に印加すると超伝導材料の板
11ではマイスナー効果により磁力線が侵入しないため、
磁力線は第２図において破線で示すように超伝導材料の
板11を避けるように分布する。このため、超伝導材料の
板11の近傍に配置されたフェリ磁性体薄膜６に印加され
る直流磁界のｙ成分は第３図に示すように他の部分に比
較して弱くなる。均一な直流磁界の強さをH_u,超伝導材
料の板11の近傍のフェリ磁性体薄膜６に加わるｙ成分の
直流磁界の強さをH_Sとする。

第４図に直流磁界Ｈと静磁波の存在領域の関係を示
す。図中γは磁気回転比、Ｍはフェリ磁性体薄膜６内の
磁化を示す。また、f_L,f_uはそれぞれ直流磁界H_S,H_uにお
ける静磁波存在領域の下限の周波数を表す。直流磁界Ｈ
が弱くなるにつれて下限の周波数が下がることからf_L〜
f_uの帯域では超伝導材料の板11の近傍におけるフェリ磁
性体薄膜６部分でのみ静磁波が存在可能となる。この帯
域では超伝導材料の板11の外形線が長方形，正方形，円
などの閉曲線であれば静磁波が閉じ込められ共振する。

第４図に示すように、f_uより高い周波数においては、
フェリ磁性体薄膜６の全ての部分が静磁波存在領域に入
るため、その全ての部分で静磁波が伝搬可能になる。こ
の場合にはマイクロストリップ線路４を構成するストリ
ップ導体２自体が全ての部分で静磁波への変換器とな
り、ストリップ導体２の長さ方向に垂直な方向へ静磁波
が伝搬する。この伝搬する静磁波はストリップ導体２に
沿って配置された静磁波吸収体12により吸収される。従
ってf_uより高い周波数における入・出力端子8,9の間の
挿入損失は静磁波に変換され吸収された電力損により増
加する。また、f_uより高い周波数においては超伝導材料
の板11の近傍においても静磁波が伝搬可能になるため、
この超伝導材料の板11の近傍では静磁波が閉じ込められ
ず、このためこの周波数帯では高次の共振モードが現れ
ずスプリアスが抑制される。

また、フェリ磁性体薄膜６と超伝導材料の板11との間
に配置した誘電体板10の厚さを小さくすればｙ方向の磁
界の強さH_Sは０に近づき、逆に厚さを大きくすればH_Sは
H_uに近づく。このように誘電体板10の厚さにより磁界の
強さH_Sを変えることができるため、静磁波存在領域の下
限周波数f_Lとf_uとの差を調整できる。そこで、超伝導材
料の板11の近傍における静磁波の最低次の共振モードの
共振周波数をf_Sとした場合、f_Sがf_Lとf_uの間に存在し、
次の次数以上の不要モードの共振周波数をf_u以上になる
ように誘電体10の厚さを選ぶと、第５図に示すように入
・出力端子8,9の間の挿入損失特性には最低次の共振モ
ードのみによる帯域通過特性が現れ、高次の不要モード
によるスプリアスが制御される。これにより、大きな帯
域外減衰量が得られる。また、印加する直流磁界を変え
ることにより通過帯域を可変にできる。

なお、上記実施例ではフェリ磁性体薄膜６と超伝導材
料の板11との間に誘電体板10を用いたが、導体板を用い
てもよい。

また、上記実施例では超伝導材料の板11の形状が正方
形の場合について示したが、長方形，円，楕円など閉曲
線で描ける形状であればよく、上記実施例と同様の効果
を奏する。

さらに、超伝導材料の板11の近傍の磁界の強さH_Sの均
一性を高めるために第６図に示すようにリング状の超伝
導材料の板11を用いてもよい。

さらに上記実施例では２開口共振器の場合について説
明したが、第７図に示すような１開口共振器の場合にお
いても高次モードによるスプリアスを抑制できるという
効果については同様である。ただし、第７図に示すよう
にストリップ導体２上に超伝導材料の板11を配置する場
合には導体板ではなく誘電体板10を用いる必要がある。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るフェリ磁性体薄膜共振
器によれば、フェリ磁性体薄膜の表面にストリップ導体
を配置し、該フェリ磁性体薄膜の裏面にフェリ磁性体薄
膜用誘電体板を介して導体を配置して構成したマイクロ
ストリップ線路と、上記ストリップ導体の近傍の上記フ
ェリ磁性体薄膜の表面の一部に板状部材を介して配置し
た超伝導材料の板と、該超伝導材料の板を配置した領域
と上記ストリップ導体を配置した領域、及びこれらの領
域の近傍領域を除く上記フェリ磁性体薄膜の表面に配置
した静磁波吸収体と、上記フェリ磁性体薄膜の膜面に垂
直に直流磁界を印加する手段とを備えるようにしたの
で、高次の不要共振モードによるスプリアスを抑制する
ことができ、最低次の共振モードのみによる帯域通過特
性が得られ、この帯域外においては大きな減衰量が得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるフェリ磁性体薄膜共振
器を示す斜視図、第２図は本発明の一実施例によるフェ
リ磁性体薄膜共振器の超伝導材料の板の近傍の断面図、
第３図は本発明の一実施例によるフェリ磁性体薄膜共振
器の直流磁界分布を示す図、第４図は本発明の一実施例
によるフェリ磁性体薄膜共振器の直流磁界と静磁波が存
在する周波数帯域との関係を示すグラフ、第５図は本発
明の一実施例によるフェリ磁性体薄膜共振器の挿入損失
特性を示すグラフ、第６図は本発明の他の第１実施例に
よるフェリ磁性体薄膜共振器の斜視図、第７図は本発明
の他の第２実施例によるフェリ磁性体薄膜共振器の斜視
図、第８図は従来のフェリ磁性体薄膜共振器を示す斜視
図、第９図は従来のフェリ磁性体薄膜共振器の挿入損失
特性を示すグラフである。１は誘電体基板、２はストリップ導体、３は導体、４は
マイクロストリップ線路、５は短絡用導体、６はフェリ
磁性体薄膜、７はフェリ磁性体薄膜用誘電体板、８は入
力端子、９は出力端子、10は誘電体板、11は超伝導材料
の板、12は静磁波吸収体である。なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】フェリ磁性体薄膜の表面にストリップ導体
を配置し、該フェリ磁性体薄膜の裏面にフェリ磁性体薄
膜用誘電体板を介して導体を配置して構成したマイクロ
ストリップ線路と、上記ストリップ導体の近傍の上記フェリ磁性体薄膜の表
面の一部に板状部材を介して配置した超伝導材料の板
と、該超伝導材料の板を配置した領域と上記ストリップ導体
を配置した領域、及びこれらの領域の近傍領域を除く上
記フェリ磁性体薄膜の表面に配置した静磁波吸収体と、上記フェリ磁性体薄膜の膜面に垂直に直流磁界を印加す
る手段とを備えたことを特徴とするフェリ磁性体薄膜共
振器。