JP2786189B2 - 静磁波非線形デバイス - Google Patents
静磁波非線形デバイスInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は静磁波非線形デバイスの信号対雑音比の改
善量を向上することに関するものである。 〔従来の技術〕 第３図は、例えばIEEE Trans.Vol.MAG−21,No.5,pp.1
794−1796（Sept.1985）に示された従来の静磁波非線形
デバイスを示す斜視図である。 図において、（１）はGGG（ガドリニウム−ガリウム
−ガーネット）基板、（２）はGGG基板（１）の表面に
液相成長により製作したYIG（イットリウム−鉄−ガー
ネット）薄膜、（４）は導体膜、（５）は上記導体膜
（４）を表面に密着した誘電体基板、（６）は上記誘電
体基板（５）の表面の導体膜（４）に設けたスロット、
（７）はスロット線路、（８）は上記誘電体基板（５）
の裏面に設けたストリップ導体、（９）はマイクロスト
リップ線路、（10）は上記スロット線路（７）とマイク
ロストリップ線路（９）との変換器、（11）は誘電体基
台、（12）は永久磁石、（13）は継鉄、（14）は上記永
久磁石（12）とこの継鉄（13）とから構成される磁気回
路である。 次に動作について説明する。ここでは、スロット線路
にYIG薄膜を向けて密着するYIG薄膜付き誘電体基板のス
ロット線路の方向をｘ方向、ｘ方向に垂直にｙ方向をと
り、YIG薄膜付き誘電体基板の面をxy面とする。 このYIG薄膜（２）には、永久磁石（12）によりｘ方
向に磁界H0が印加されている。 電磁波がスロット線路（７）を伝搬する際の高周波磁
界の分布は、第４図に破線で示され、実線の矢印方向
（±ｙ方向）成分をもつ。 このｙ方向の高周波磁界は導体膜（４）からｚ方向に
離れるに従い減衰する分布をもつ。 一方、静磁表面波は第５図に示すようにｙ方向に大き
な高周波磁界成分をもち、YIG薄膜（２）を±ｙ方向に
伝搬する。従って、第５図に示すようにスロット線路
（７）に密着して上記YIG薄膜（２）を配列した場合、
電磁波がスロット線路（７）を伝搬すると、スロット線
路（７）の上側に存在する高周波磁界の±ｙ方向成分が
YIG薄膜（２）に存在することになり、この高周波磁界
によって静磁表面波が誘起され±ｙ方向に伝搬する。 YIG薄膜（２）を±ｙ方向に伝搬する静磁表面波はYIG
薄膜の両側端部にある吸収体（図示していない）で吸収
される。 電磁波の静磁表面波への変換量は、YIG薄膜（２）と
スロット線路（７）とが密着しているときが大きく、双
方の間に隙間ができると急激に小さくなる。 まず、YIG薄膜（２）がスロット線路（７）に密着し
ていて、スロット線路（７）を伝搬する電磁波の電力が
小さい場合、静磁表面波に変換される量は、上記電磁波
の電力に比例する。 即ち、小さな電力の電磁波がスロット線路（７）を通
過する際の挿入損失は、伝搬する電磁波の電力に比例す
る。 一方、スロット線路（７）を伝搬する電磁波の電力が
大きな場合、特定の電力値Pth以上で、且つ、電磁波の
周波数が２γH0以上では、YIG薄膜（２）内部の電子ス
ピン歳差運動の非線形効果が生ずるため、静磁表面波に
変換される量は、スロット線路（７）を伝搬する電磁波
の電力に比例せず飽和し一定値となる。ここでγは磁気
回転比である。 挿入損失は入力の電力に対する失われた電力の比であ
るのでスロット線路（７）を通過する電磁波は入力の電
力が小さくPth以下の場合より、入力の電力が大きくPth
以上の方が挿入損失が小さくなるという非線形特性が現
れる。 静磁波非線形デバイスはこの特性を利用したものであ
り、入射した小さな電力の雑音は大きく減衰し、大きな
電力の信号は僅かに減衰することから信号対雑音比を大
きくする機能をもつ。 小さな電力の電磁波に対する挿入損失は電磁波から静
磁波への変換量で決まるため、スロット線路（７）とYI
G薄膜（２）とは密着させる必要がある。 また、信号対雑音比の改善量を向上するには、スロッ
ト（６）に沿ったYIG薄膜（２）の長さを長くする必要
があり、YIG薄膜付きGGG基板のスロット線路に沿った長
さが数10mmのもので構成されていた。 〔発明が解決しようとしている課題〕 従来の静磁波非線形デバイスは以上のように構成され
ていて、大きな信号対雑音比（S/N比）を得るために、
スロット線路のスロットに沿って数10mmの長さのYIG薄
膜付きGGG基板により構成していた。 このような長さのYIG薄膜付きGGG基板は、単結晶のGG
G基板の上に単結晶のYIG薄膜を液相成長させる製造工程
においてGGGとYIG結晶内に残る応力による湾曲が存在す
るため、例えば第６図に示すようにスロット線路とYIG
薄膜との間に隙間ができ、上記スロット線路を伝搬する
電磁波の静磁表面波への変換量が小さくなり、大きな信
号対雑音比（S/N比）が得られなくなるという課題があ
った。 また、上記スロット線路と垂直方向の長さも、許容値
を越えると、その方向の湾曲が存在するため、上記と同
様の課題があった。 この発明は上記のような課題を解決するためになされ
たもので、YIG薄膜付きGGG基板の製造工程において生ず
る湾曲の影響を緩和して、信号対雑音比（S/N比）の改
善量を向上させた静磁波非線形デバイスを得ることを目
的とする。 〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために、請求項（１）に係わる
静磁波非線形デバイスは、電磁波から静磁表面波への変
換量の非線形特性を用いて小電力の電磁波を大電力の電
磁波より大きく減衰させ信号対雑音比を改善する静磁波
非線形デバイスにおいて、 電磁波伝搬路と、静磁表面波伝搬路を構成するYIG薄
膜と、上記電磁波伝搬路と上記静磁表面波伝搬路とを電
磁的に結合させる結合手段とを備え、 上記結合手段は、上記電磁波伝搬路を形成する誘電体
基板上の導体膜に、YIG薄膜付きGGG基板をYIG薄膜面側
を向けて密着させたものであって、 上記YIG薄膜付きGGG基板は、電磁波伝搬路方向に垂直
な分割線で複数個に分割されて電磁波伝搬路の方向に並
べて構成され、分割されたYIG薄膜付GGG基板の電磁波伝
搬路に垂直方向の長さは静磁表面波の波長の数倍以上で
10mmを限度とすることを特徴とするものである。 また、請求項（２）に係わる静磁波非線形デバイス
は、 電磁波から静磁表面波への変換量の非線形特性を用い
て小電力の電磁波を大電力の電磁波より大きく減衰させ
て信号対雑音比を改善する静磁波非線形デバイスにおい
て、 電磁波伝搬路を構成するスロット線路と、静磁表面波
伝搬路を構成するYIG薄膜と、上記電磁波伝搬路と上記
静磁表面波伝搬路とを電磁的に結合させる結合手段とを
備え、 上記結合手段は、スロット線路を形成する第一のYIG
薄膜付きGGG基板のYIG薄膜上の導体膜に、第二のYIG薄
膜付きGGG基板をYIG薄膜面側を向けて密着させたもので
あって、 上記第二のYIG薄膜付きGGG基板は、スロット線路方向
に垂直な分割線で複数個に分割されてスロット線路方向
に並べて構成され、分割されたYIG薄膜付GGG基板のスロ
ット線路に垂直方向の長さは静磁表面波の波長の数倍以
上で10mmを限度とすることを特徴とするものである。 〔作用〕 以上のように構成された請求項（１）に係わる静磁波
非線形デバイスの電磁波伝搬路と静磁表面波伝搬路とを
電磁的に結合させる結合手段では、 電磁波伝搬路を形成する誘電体基板上の導体膜に対し
て、YIG薄膜面側を向けて密着させて構成するYIG薄膜付
きGGG基板を、以下のように構成する。 即ち、電磁波伝搬路方向に垂直な分割線で複数個に分
割されて電磁波伝搬路の方向に並べて構成され、分割さ
れたYIG薄膜付GGG基板の電磁波伝搬路に垂直方向の長さ
は静磁表面波の波長の数倍以上で10mmを限度とする。 以上のように構成された分割されたYIG薄膜付GGG基板
を、YIG薄膜面側を向けて、電磁波伝搬路を形成する誘
電体基板上の導体膜に、密着させて構成したことによ
り、 YIG薄膜付GGG基板の製造工程において生ずるYIG薄膜
付きGGG基板特有の湾曲に因り、電磁波伝搬路を形成す
る誘電体基板上の導体膜と静磁表面波伝搬路を形成する
YIG薄膜との間に生ずる隙間を実効的に減ずることがで
き、上記電磁波の静磁表面波への変換量の低下を抑え、
所要帯域内における信号対雑音比の改善量を向上させる
ことができる。 また、請求項（２）に係わる静磁波非線形デバイスの
電磁波伝搬路と静磁表面波伝搬路とを電磁的に結合させ
る結合手段では、 スロット線路を形成する第一のYIG薄膜付GGG基板のYI
G薄膜上の導体膜に対して、YIG薄膜面側を向けて密着さ
せる第二のYIG薄膜付GGG基板を、以下のように構成す
る。 即ち、電磁波伝搬路方向に垂直な分割線で複数個に分
割されて電磁波伝搬路の方向に並べて構成され、分割さ
れた第二のYIG薄膜付GGG基板の電磁波伝搬路に垂直方向
の長さは静磁表面波の波長の数倍以上で10mmを限度とす
る。 以上のように構成された分割された第二のYIG薄膜付G
GG基板を、YIG薄膜面側を向けて、スロット線路を形成
する第一のYIG薄膜付GGG基板のYIG薄膜上の導体膜に、
密着させて構成したことにより、 YIG薄膜付GGG基板の製造工程において生ずるYIG薄膜
付きGGG基板特有の湾曲に因り、スロット線路を形成す
る第一のYIG薄膜付GGG基板のYIG薄膜上の導体膜と静磁
表面波伝搬路を形成する第二のYIG薄膜との間に生ずる
隙間を実効的に減ずることができ、上記電磁波の静磁表
面波への変換量の低下を抑えるとともに、スロット線路
が対称構造になり、且つスロット線路を形成する導体膜
の表裏に独立の静磁表面波の伝搬路を有することによ
り、 電磁波の静磁表面波への変換量を増加することがで
き、所要帯域内における信号対雑音比の改善量を向上さ
せることができる。 〔発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例を図を参照して説明する。
第１図はこの発明の静磁波非線形デバイスの一実施例を
示す斜視図である。 ここでは、電磁波を伝搬する線路として、スロット線
路の場合について説明する。 図において、（１）〜（14）は第３図と同じもの、
（15）は分割したYIG薄膜付GGG基板である。YIG薄膜は
スロット線路（７）側にある。 スロット線路に垂直な分割線で複数個に分割したYIG
薄膜付GGG基板（15）を電磁波を伝播する線路方向に配
列することにより、YIG薄膜付GGG基板（15）のｘ方向
（スロット線路方向）の湾曲は小さくなり、YIG薄膜と
スロット線路（７）とを密着できるため、YIG薄膜面と
スロット線路（７）との間の隙間の影響を著しく小さく
することができる。 ｙ方向（スロット線路方向と垂直方向）について
は、、静磁表面波の伝搬路であるため分割できないが、
YIG薄膜（２）のｙ方向の長さは静磁表面波の伝搬路と
して静磁表面波の波長の数倍以上あればよく、10mmを限
度として構成することにより、ｙ方向のYIG薄膜付GGG基
板の湾曲も小さくすることができ、YIG薄膜とスロット
線路との間の隙間の影響をさらに小さくすることができ
る。 静磁波非線形デバイスとして入力電力値に対する非線
形動作に関しては従来と同じである。 以上の構成によりスロット線路（７）を伝搬する電磁
波が効率よくYIG薄膜の静磁表面波に変換することがで
き、挿入損失を大きな電力の電磁波に対して小さく、小
さな電力の電磁波に対して大きな値とすることができ、
電磁波の信号対雑音比（S/N比）を向上させた静磁波非
線形デバイスを得ることができる。 その他の実施例について説明する。 第２図はこの発明の静磁波非線形デバイスのその他の
実施例を示す斜視図である。 第２図に示す静磁波非線形デバイスでは、第１図に示
す静磁波非線形デバイスの誘電体基板（５）に代ってYI
G薄膜付GGG基板（以後、このYIG薄膜付GGG基板を第一の
YIG薄膜付GGG基板と呼ぶ）が用いられている。従って、
スロットを有する導体膜（４）はこの第一のYIG薄膜付G
GG基板のYIG薄膜上に設けられている。 また、上記第一のYIG薄膜付GGG基板のYIG薄膜上の導
体膜（４）に対して、別の、YIG薄膜面側を向けて密着
させるYIG薄膜付GGG基板（以後、このYIG薄膜付GGG基板
を第二のYIG薄膜付GGG基板と呼ぶ）を有しているため、
対称構造のスロット線路を構成し、且つ、スロット線路
を構成する導体膜の両面に独立にそれぞれ静磁表面波伝
搬路を形成するYIG薄膜を備えていて、スロット線路を
伝搬する電磁波からYIG薄膜を伝搬する静磁表面波への
変換量を増加させている。 上記の第二のYIG薄膜付GGG基板は、第１図に示した実
施例と同様に、上記スロット線路に垂直な分割線で複数
個に分割されて、上記スロット線路方向に並べて構成さ
れ、この分割された第二のYIG薄膜付GGG基板のスロット
線路に垂直方向の長さは静磁表面波の波長の数倍以上で
10mmを限度としたものである。 以上のように構成したことにより、静磁波非線形デバ
イスのYIG薄膜付GGG基板の湾曲を説明する第７図に示す
ように、第一のYIG薄膜付GGG基板のYIG薄膜上の導体膜
に、YIG薄膜面側を向けて密着させる第二のYIG薄膜付GG
G基板が上記に説明したように分割されていない場合
と、第２図に示すように、分割されている場合とを比べ
て、 後者の場合の方が、第一、及び第二のYIG薄膜付GGG基
板の製造工程において生ずるYIG薄膜付GGG基板特有の湾
曲に因るスロット線路と静磁表面波伝搬路を形成するYI
G薄膜との間の隙間を実効的に減じて、スロット線路を
伝搬する電磁波からYIG薄膜の静磁表面波への変換量の
低下を抑えることができるとともに、先に示したスロッ
ト線路を伝搬する電磁波からYIG薄膜を伝搬する静磁表
面波への変換量の増加と合わせて、静磁波非線形デバイ
スの信号対雑音比の改善量を向上させることができる。 なお、上記実施例では、電磁波を伝搬する線路として
スロット線路を用いたものを例示したが、マイクロスト
リップ線路であってもよく、上記実施例と同様の効果を
奏する。 〔発明の効果〕 以上のように、請求項（１）に係わる発明のによれ
ば、電磁波伝搬路と静磁表面波伝搬路とを電磁的に結合
させる結合手段では、電磁波伝搬路を形成する誘電体基
板上の導体膜に対して、YIG薄膜面側を向けて密着させ
て構成するYIG薄膜付きGGG基板を、以下のように構成す
る。 即ち、電磁波伝搬路方向に垂直な分割線で複数個に分
割されて電磁波伝搬路の方向に並べて構成され、分割さ
れたYIG薄膜付GGG基板の電磁波伝搬路に垂直方向の長さ
は静磁表面波の波長の数倍以上で10mmを限度とする。 以上のように構成された分割されたYIG薄膜付GGG基板
を、YIG薄膜面側を向けて、電磁波伝搬路を形成する誘
電体基板上の導体膜に、密着させて構成したことによ
り、 YIG薄膜付GGG基板の製造工程において生ずるYIG薄膜
付きGGG基板特有の湾曲に因り、電磁波伝搬路を形成す
る誘電体基板上の導体膜と静磁表面波伝搬路を形成する
YIG薄膜との間に生ずる隙間を実効的に減ずることがで
き、上記電磁波の静磁表面波への変換量の低下を抑え、
所要帯域内における信号対雑音比の改善量を向上させる
ことができる静磁波非線形デバイスを得ることができ
る。 また、請求項（２）に係わる発明によれば、電磁波伝
搬路と静磁表面波伝搬路とを電磁的に結合させる結合手
段では、スロット線路を形成する第一のYIG薄膜付GGG基
板のYIG薄膜上の導体膜に対して、YIG薄膜面側を向けて
密着させる第二のYIG薄膜付GGG基板を、以下のように構
成する。 即ち、電磁波伝搬路方向に垂直な分割線で複数個に分
割されて電磁波伝搬路の方向に並べて構成され、分割さ
れた第二のYIG薄膜付GGG基板の電磁波伝搬路に垂直方向
の長さは静磁表面波の波長の数倍以上で10mmを限度とす
る。 以上のように構成された分割された第二のYIG薄膜付G
GG基板を、YIG薄膜面側を向けて、スロット線路を形成
する第一のYIG薄膜付GGG基板のYIG薄膜上の導体膜に、
密着させて構成したことにより、 YIG薄膜付GGG基板の製造工程において生ずるYIG薄膜
付きGGG基板特有の湾曲に因り、スロット線路を形成す
る第一のYIG薄膜付GGG基板のYIG薄膜上の導体膜と静磁
表面波伝搬路を形成する第二のYIG薄膜との間に生ずる
隙間を実効的に減ずることができ、上記電磁波の静磁表
面波への変換量の低下を抑えるとともに、スロット線路
が対称構造となり、且つスロット線路を形成する導体膜
の表裏に独立の静磁表面波の伝搬路を有することによ
り、 電磁波の静磁表面波への変換量を増加することがで
き、所要帯域内における信号対雑音比の改善量を向上さ
せることができる静磁波非線形デバイスを得ることがで
きる。
善量を向上することに関するものである。 〔従来の技術〕 第３図は、例えばIEEE Trans.Vol.MAG−21,No.5,pp.1
794−1796（Sept.1985）に示された従来の静磁波非線形
デバイスを示す斜視図である。 図において、（１）はGGG（ガドリニウム−ガリウム
−ガーネット）基板、（２）はGGG基板（１）の表面に
液相成長により製作したYIG（イットリウム−鉄−ガー
ネット）薄膜、（４）は導体膜、（５）は上記導体膜
（４）を表面に密着した誘電体基板、（６）は上記誘電
体基板（５）の表面の導体膜（４）に設けたスロット、
（７）はスロット線路、（８）は上記誘電体基板（５）
の裏面に設けたストリップ導体、（９）はマイクロスト
リップ線路、（10）は上記スロット線路（７）とマイク
ロストリップ線路（９）との変換器、（11）は誘電体基
台、（12）は永久磁石、（13）は継鉄、（14）は上記永
久磁石（12）とこの継鉄（13）とから構成される磁気回
路である。 次に動作について説明する。ここでは、スロット線路
にYIG薄膜を向けて密着するYIG薄膜付き誘電体基板のス
ロット線路の方向をｘ方向、ｘ方向に垂直にｙ方向をと
り、YIG薄膜付き誘電体基板の面をxy面とする。 このYIG薄膜（２）には、永久磁石（12）によりｘ方
向に磁界H0が印加されている。 電磁波がスロット線路（７）を伝搬する際の高周波磁
界の分布は、第４図に破線で示され、実線の矢印方向
（±ｙ方向）成分をもつ。 このｙ方向の高周波磁界は導体膜（４）からｚ方向に
離れるに従い減衰する分布をもつ。 一方、静磁表面波は第５図に示すようにｙ方向に大き
な高周波磁界成分をもち、YIG薄膜（２）を±ｙ方向に
伝搬する。従って、第５図に示すようにスロット線路
（７）に密着して上記YIG薄膜（２）を配列した場合、
電磁波がスロット線路（７）を伝搬すると、スロット線
路（７）の上側に存在する高周波磁界の±ｙ方向成分が
YIG薄膜（２）に存在することになり、この高周波磁界
によって静磁表面波が誘起され±ｙ方向に伝搬する。 YIG薄膜（２）を±ｙ方向に伝搬する静磁表面波はYIG
薄膜の両側端部にある吸収体（図示していない）で吸収
される。 電磁波の静磁表面波への変換量は、YIG薄膜（２）と
スロット線路（７）とが密着しているときが大きく、双
方の間に隙間ができると急激に小さくなる。 まず、YIG薄膜（２）がスロット線路（７）に密着し
ていて、スロット線路（７）を伝搬する電磁波の電力が
小さい場合、静磁表面波に変換される量は、上記電磁波
の電力に比例する。 即ち、小さな電力の電磁波がスロット線路（７）を通
過する際の挿入損失は、伝搬する電磁波の電力に比例す
る。 一方、スロット線路（７）を伝搬する電磁波の電力が
大きな場合、特定の電力値Pth以上で、且つ、電磁波の
周波数が２γH0以上では、YIG薄膜（２）内部の電子ス
ピン歳差運動の非線形効果が生ずるため、静磁表面波に
変換される量は、スロット線路（７）を伝搬する電磁波
の電力に比例せず飽和し一定値となる。ここでγは磁気
回転比である。 挿入損失は入力の電力に対する失われた電力の比であ
るのでスロット線路（７）を通過する電磁波は入力の電
力が小さくPth以下の場合より、入力の電力が大きくPth
以上の方が挿入損失が小さくなるという非線形特性が現
れる。 静磁波非線形デバイスはこの特性を利用したものであ
り、入射した小さな電力の雑音は大きく減衰し、大きな
電力の信号は僅かに減衰することから信号対雑音比を大
きくする機能をもつ。 小さな電力の電磁波に対する挿入損失は電磁波から静
磁波への変換量で決まるため、スロット線路（７）とYI
G薄膜（２）とは密着させる必要がある。 また、信号対雑音比の改善量を向上するには、スロッ
ト（６）に沿ったYIG薄膜（２）の長さを長くする必要
があり、YIG薄膜付きGGG基板のスロット線路に沿った長
さが数10mmのもので構成されていた。 〔発明が解決しようとしている課題〕 従来の静磁波非線形デバイスは以上のように構成され
ていて、大きな信号対雑音比（S/N比）を得るために、
スロット線路のスロットに沿って数10mmの長さのYIG薄
膜付きGGG基板により構成していた。 このような長さのYIG薄膜付きGGG基板は、単結晶のGG
G基板の上に単結晶のYIG薄膜を液相成長させる製造工程
においてGGGとYIG結晶内に残る応力による湾曲が存在す
るため、例えば第６図に示すようにスロット線路とYIG
薄膜との間に隙間ができ、上記スロット線路を伝搬する
電磁波の静磁表面波への変換量が小さくなり、大きな信
号対雑音比（S/N比）が得られなくなるという課題があ
った。 また、上記スロット線路と垂直方向の長さも、許容値
を越えると、その方向の湾曲が存在するため、上記と同
様の課題があった。 この発明は上記のような課題を解決するためになされ
たもので、YIG薄膜付きGGG基板の製造工程において生ず
る湾曲の影響を緩和して、信号対雑音比（S/N比）の改
善量を向上させた静磁波非線形デバイスを得ることを目
的とする。 〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために、請求項（１）に係わる
静磁波非線形デバイスは、電磁波から静磁表面波への変
換量の非線形特性を用いて小電力の電磁波を大電力の電
磁波より大きく減衰させ信号対雑音比を改善する静磁波
非線形デバイスにおいて、 電磁波伝搬路と、静磁表面波伝搬路を構成するYIG薄
膜と、上記電磁波伝搬路と上記静磁表面波伝搬路とを電
磁的に結合させる結合手段とを備え、 上記結合手段は、上記電磁波伝搬路を形成する誘電体
基板上の導体膜に、YIG薄膜付きGGG基板をYIG薄膜面側
を向けて密着させたものであって、 上記YIG薄膜付きGGG基板は、電磁波伝搬路方向に垂直
な分割線で複数個に分割されて電磁波伝搬路の方向に並
べて構成され、分割されたYIG薄膜付GGG基板の電磁波伝
搬路に垂直方向の長さは静磁表面波の波長の数倍以上で
10mmを限度とすることを特徴とするものである。 また、請求項（２）に係わる静磁波非線形デバイス
は、 電磁波から静磁表面波への変換量の非線形特性を用い
て小電力の電磁波を大電力の電磁波より大きく減衰させ
て信号対雑音比を改善する静磁波非線形デバイスにおい
て、 電磁波伝搬路を構成するスロット線路と、静磁表面波
伝搬路を構成するYIG薄膜と、上記電磁波伝搬路と上記
静磁表面波伝搬路とを電磁的に結合させる結合手段とを
備え、 上記結合手段は、スロット線路を形成する第一のYIG
薄膜付きGGG基板のYIG薄膜上の導体膜に、第二のYIG薄
膜付きGGG基板をYIG薄膜面側を向けて密着させたもので
あって、 上記第二のYIG薄膜付きGGG基板は、スロット線路方向
に垂直な分割線で複数個に分割されてスロット線路方向
に並べて構成され、分割されたYIG薄膜付GGG基板のスロ
ット線路に垂直方向の長さは静磁表面波の波長の数倍以
上で10mmを限度とすることを特徴とするものである。 〔作用〕 以上のように構成された請求項（１）に係わる静磁波
非線形デバイスの電磁波伝搬路と静磁表面波伝搬路とを
電磁的に結合させる結合手段では、 電磁波伝搬路を形成する誘電体基板上の導体膜に対し
て、YIG薄膜面側を向けて密着させて構成するYIG薄膜付
きGGG基板を、以下のように構成する。 即ち、電磁波伝搬路方向に垂直な分割線で複数個に分
割されて電磁波伝搬路の方向に並べて構成され、分割さ
れたYIG薄膜付GGG基板の電磁波伝搬路に垂直方向の長さ
は静磁表面波の波長の数倍以上で10mmを限度とする。 以上のように構成された分割されたYIG薄膜付GGG基板
を、YIG薄膜面側を向けて、電磁波伝搬路を形成する誘
電体基板上の導体膜に、密着させて構成したことによ
り、 YIG薄膜付GGG基板の製造工程において生ずるYIG薄膜
付きGGG基板特有の湾曲に因り、電磁波伝搬路を形成す
る誘電体基板上の導体膜と静磁表面波伝搬路を形成する
YIG薄膜との間に生ずる隙間を実効的に減ずることがで
き、上記電磁波の静磁表面波への変換量の低下を抑え、
所要帯域内における信号対雑音比の改善量を向上させる
ことができる。 また、請求項（２）に係わる静磁波非線形デバイスの
電磁波伝搬路と静磁表面波伝搬路とを電磁的に結合させ
る結合手段では、 スロット線路を形成する第一のYIG薄膜付GGG基板のYI
G薄膜上の導体膜に対して、YIG薄膜面側を向けて密着さ
せる第二のYIG薄膜付GGG基板を、以下のように構成す
る。 即ち、電磁波伝搬路方向に垂直な分割線で複数個に分
割されて電磁波伝搬路の方向に並べて構成され、分割さ
れた第二のYIG薄膜付GGG基板の電磁波伝搬路に垂直方向
の長さは静磁表面波の波長の数倍以上で10mmを限度とす
る。 以上のように構成された分割された第二のYIG薄膜付G
GG基板を、YIG薄膜面側を向けて、スロット線路を形成
する第一のYIG薄膜付GGG基板のYIG薄膜上の導体膜に、
密着させて構成したことにより、 YIG薄膜付GGG基板の製造工程において生ずるYIG薄膜
付きGGG基板特有の湾曲に因り、スロット線路を形成す
る第一のYIG薄膜付GGG基板のYIG薄膜上の導体膜と静磁
表面波伝搬路を形成する第二のYIG薄膜との間に生ずる
隙間を実効的に減ずることができ、上記電磁波の静磁表
面波への変換量の低下を抑えるとともに、スロット線路
が対称構造になり、且つスロット線路を形成する導体膜
の表裏に独立の静磁表面波の伝搬路を有することによ
り、 電磁波の静磁表面波への変換量を増加することがで
き、所要帯域内における信号対雑音比の改善量を向上さ
せることができる。 〔発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例を図を参照して説明する。
第１図はこの発明の静磁波非線形デバイスの一実施例を
示す斜視図である。 ここでは、電磁波を伝搬する線路として、スロット線
路の場合について説明する。 図において、（１）〜（14）は第３図と同じもの、
（15）は分割したYIG薄膜付GGG基板である。YIG薄膜は
スロット線路（７）側にある。 スロット線路に垂直な分割線で複数個に分割したYIG
薄膜付GGG基板（15）を電磁波を伝播する線路方向に配
列することにより、YIG薄膜付GGG基板（15）のｘ方向
（スロット線路方向）の湾曲は小さくなり、YIG薄膜と
スロット線路（７）とを密着できるため、YIG薄膜面と
スロット線路（７）との間の隙間の影響を著しく小さく
することができる。 ｙ方向（スロット線路方向と垂直方向）について
は、、静磁表面波の伝搬路であるため分割できないが、
YIG薄膜（２）のｙ方向の長さは静磁表面波の伝搬路と
して静磁表面波の波長の数倍以上あればよく、10mmを限
度として構成することにより、ｙ方向のYIG薄膜付GGG基
板の湾曲も小さくすることができ、YIG薄膜とスロット
線路との間の隙間の影響をさらに小さくすることができ
る。 静磁波非線形デバイスとして入力電力値に対する非線
形動作に関しては従来と同じである。 以上の構成によりスロット線路（７）を伝搬する電磁
波が効率よくYIG薄膜の静磁表面波に変換することがで
き、挿入損失を大きな電力の電磁波に対して小さく、小
さな電力の電磁波に対して大きな値とすることができ、
電磁波の信号対雑音比（S/N比）を向上させた静磁波非
線形デバイスを得ることができる。 その他の実施例について説明する。 第２図はこの発明の静磁波非線形デバイスのその他の
実施例を示す斜視図である。 第２図に示す静磁波非線形デバイスでは、第１図に示
す静磁波非線形デバイスの誘電体基板（５）に代ってYI
G薄膜付GGG基板（以後、このYIG薄膜付GGG基板を第一の
YIG薄膜付GGG基板と呼ぶ）が用いられている。従って、
スロットを有する導体膜（４）はこの第一のYIG薄膜付G
GG基板のYIG薄膜上に設けられている。 また、上記第一のYIG薄膜付GGG基板のYIG薄膜上の導
体膜（４）に対して、別の、YIG薄膜面側を向けて密着
させるYIG薄膜付GGG基板（以後、このYIG薄膜付GGG基板
を第二のYIG薄膜付GGG基板と呼ぶ）を有しているため、
対称構造のスロット線路を構成し、且つ、スロット線路
を構成する導体膜の両面に独立にそれぞれ静磁表面波伝
搬路を形成するYIG薄膜を備えていて、スロット線路を
伝搬する電磁波からYIG薄膜を伝搬する静磁表面波への
変換量を増加させている。 上記の第二のYIG薄膜付GGG基板は、第１図に示した実
施例と同様に、上記スロット線路に垂直な分割線で複数
個に分割されて、上記スロット線路方向に並べて構成さ
れ、この分割された第二のYIG薄膜付GGG基板のスロット
線路に垂直方向の長さは静磁表面波の波長の数倍以上で
10mmを限度としたものである。 以上のように構成したことにより、静磁波非線形デバ
イスのYIG薄膜付GGG基板の湾曲を説明する第７図に示す
ように、第一のYIG薄膜付GGG基板のYIG薄膜上の導体膜
に、YIG薄膜面側を向けて密着させる第二のYIG薄膜付GG
G基板が上記に説明したように分割されていない場合
と、第２図に示すように、分割されている場合とを比べ
て、 後者の場合の方が、第一、及び第二のYIG薄膜付GGG基
板の製造工程において生ずるYIG薄膜付GGG基板特有の湾
曲に因るスロット線路と静磁表面波伝搬路を形成するYI
G薄膜との間の隙間を実効的に減じて、スロット線路を
伝搬する電磁波からYIG薄膜の静磁表面波への変換量の
低下を抑えることができるとともに、先に示したスロッ
ト線路を伝搬する電磁波からYIG薄膜を伝搬する静磁表
面波への変換量の増加と合わせて、静磁波非線形デバイ
スの信号対雑音比の改善量を向上させることができる。 なお、上記実施例では、電磁波を伝搬する線路として
スロット線路を用いたものを例示したが、マイクロスト
リップ線路であってもよく、上記実施例と同様の効果を
奏する。 〔発明の効果〕 以上のように、請求項（１）に係わる発明のによれ
ば、電磁波伝搬路と静磁表面波伝搬路とを電磁的に結合
させる結合手段では、電磁波伝搬路を形成する誘電体基
板上の導体膜に対して、YIG薄膜面側を向けて密着させ
て構成するYIG薄膜付きGGG基板を、以下のように構成す
る。 即ち、電磁波伝搬路方向に垂直な分割線で複数個に分
割されて電磁波伝搬路の方向に並べて構成され、分割さ
れたYIG薄膜付GGG基板の電磁波伝搬路に垂直方向の長さ
は静磁表面波の波長の数倍以上で10mmを限度とする。 以上のように構成された分割されたYIG薄膜付GGG基板
を、YIG薄膜面側を向けて、電磁波伝搬路を形成する誘
電体基板上の導体膜に、密着させて構成したことによ
り、 YIG薄膜付GGG基板の製造工程において生ずるYIG薄膜
付きGGG基板特有の湾曲に因り、電磁波伝搬路を形成す
る誘電体基板上の導体膜と静磁表面波伝搬路を形成する
YIG薄膜との間に生ずる隙間を実効的に減ずることがで
き、上記電磁波の静磁表面波への変換量の低下を抑え、
所要帯域内における信号対雑音比の改善量を向上させる
ことができる静磁波非線形デバイスを得ることができ
る。 また、請求項（２）に係わる発明によれば、電磁波伝
搬路と静磁表面波伝搬路とを電磁的に結合させる結合手
段では、スロット線路を形成する第一のYIG薄膜付GGG基
板のYIG薄膜上の導体膜に対して、YIG薄膜面側を向けて
密着させる第二のYIG薄膜付GGG基板を、以下のように構
成する。 即ち、電磁波伝搬路方向に垂直な分割線で複数個に分
割されて電磁波伝搬路の方向に並べて構成され、分割さ
れた第二のYIG薄膜付GGG基板の電磁波伝搬路に垂直方向
の長さは静磁表面波の波長の数倍以上で10mmを限度とす
る。 以上のように構成された分割された第二のYIG薄膜付G
GG基板を、YIG薄膜面側を向けて、スロット線路を形成
する第一のYIG薄膜付GGG基板のYIG薄膜上の導体膜に、
密着させて構成したことにより、 YIG薄膜付GGG基板の製造工程において生ずるYIG薄膜
付きGGG基板特有の湾曲に因り、スロット線路を形成す
る第一のYIG薄膜付GGG基板のYIG薄膜上の導体膜と静磁
表面波伝搬路を形成する第二のYIG薄膜との間に生ずる
隙間を実効的に減ずることができ、上記電磁波の静磁表
面波への変換量の低下を抑えるとともに、スロット線路
が対称構造となり、且つスロット線路を形成する導体膜
の表裏に独立の静磁表面波の伝搬路を有することによ
り、 電磁波の静磁表面波への変換量を増加することがで
き、所要帯域内における信号対雑音比の改善量を向上さ
せることができる静磁波非線形デバイスを得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例による静磁波非線形デバイ
スを示す斜視図、第２図はこの発明の他の実施例を示す
斜視図、第３図は従来の静磁波非線形デバイスを示す斜
視図、第４図，第５図は静磁波非線形デバイスの原理を
説明する図、第６図は従来の静磁波非線形デバイスのYI
G薄膜付GGG基板の湾曲を説明する図、第７図は従来の他
の静磁波非線形デバイスのYIG薄膜付GGG基板の湾曲を説
明する図である。 図において、（１）はGGG基板、（２）はYIG薄膜、
（４）は導体膜、（５）は誘電体基板、（６）はスロッ
ト、（７）はスロット線路、（８）はストリップ導体、
（９）はマイクロストリップ線路、（10）は変換器、
（11）は誘電体基台、（12）は永久磁石、（13）は継
鉄、（14）は磁気回路、（15）は分割したYIG薄膜付GGG
基板である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
スを示す斜視図、第２図はこの発明の他の実施例を示す
斜視図、第３図は従来の静磁波非線形デバイスを示す斜
視図、第４図，第５図は静磁波非線形デバイスの原理を
説明する図、第６図は従来の静磁波非線形デバイスのYI
G薄膜付GGG基板の湾曲を説明する図、第７図は従来の他
の静磁波非線形デバイスのYIG薄膜付GGG基板の湾曲を説
明する図である。 図において、（１）はGGG基板、（２）はYIG薄膜、
（４）は導体膜、（５）は誘電体基板、（６）はスロッ
ト、（７）はスロット線路、（８）はストリップ導体、
（９）はマイクロストリップ線路、（10）は変換器、
（11）は誘電体基台、（12）は永久磁石、（13）は継
鉄、（14）は磁気回路、（15）は分割したYIG薄膜付GGG
基板である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 礒田 陽次
鎌倉市大船５丁目１番１号 三菱電機株
式会社情報電子研究所内
(72)発明者 石田 修己
鎌倉市大船５丁目１番１号 三菱電機株
式会社情報電子研究所内
(56)参考文献 特開 昭55−143009（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−85705（ＪＰ，Ｕ)
1980 Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕ
ｍ Ｄｉｇｅｓｔ ＰＰ．238−240
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，36
（６），15 Ｍａｒｃｈ 1980 ＰＰ.
485−487
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ
ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶｏＬ.
ＭＡＧ−16，Ｎｏ．５，ＳＥＰＴＥＭＢ
ＥＲ 1980 ＰＰ．1168−1170
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ
ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶｏＬ.
ＭＡＧ−21，Ｎｏ．５，ＳＥＰＴＥＭＢ
ＥＲ 1985 ＰＰ．1794−1796
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．電磁波から静磁表面波への変換量の非線形特性を用
いて小電力の電磁波を大電力の電磁波より大きく減衰さ
せ信号対雑音比を改善する静磁波非線形デバイスにおい
て、 電磁波伝搬路と、静磁表面波伝搬路を構成するYIG（イ
ットリウム−鉄−ガーネット）薄膜と、上記電磁波伝搬
路と上記静磁表面波伝搬路とを電磁的に結合させる結合
手段とを備え、 上記結合手段は、上記電磁波伝搬路を形成する誘電体基
板上の導体膜に、YIG薄膜付きGGG（ガドリニウム−ガリ
ウム−ガーネット）基板をYIG薄膜面側を向けて密着さ
せたものであって、 上記YIG薄膜付きGGG基板は、電磁波伝搬路方向に垂直な
分割線で複数個に分割されて電磁波伝搬路の方向に並べ
て構成され、分割されたYIG薄膜付GGG基板の電磁波伝搬
路に垂直方向の長さは静磁表面波の波長の数倍以上で10
mmを限度とすることを特徴とする静磁波非線形デバイ
ス。 ２．電磁波から静磁表面波への変換量の非線形特性を用
いて小電力の電磁波を大電力の電磁波より大きく減衰さ
せ信号対雑音比を改善する静磁波非線形デバイスにおい
て、 電磁波伝搬路を構成するスロット線路と、静磁表面波伝
搬路を構成するYIG（イットリウム−鉄−ガーネット）
薄膜と、上記電磁波伝搬路と上記静磁表面波伝搬路とを
電磁的に結合させる結合手段とを備え、 上記結合手段は、スロット線路を形成する第一のYIG薄
膜付きGGG（ガドリニウム−ガリウム−ガーネット）基
板のYIG薄膜上の導体膜に、第二のYIG薄膜付きGGG基板
をYIG薄膜面側を向けて密着させたものであって、 上記第二のYIG薄膜付きGGG基板は、スロット線路方向に
垂直な分割線で複数個に分割されてスロット線路方向に
並べて構成され、分割されたYIG薄膜付GGG基板のスロッ
ト線路に垂直方向の長さは静磁表面波の波長の数倍以上
で10mmを限度とすることを特徴とする静磁波非線形デバ
イス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62112804A JP2786189B2 (ja) | 1987-05-07 | 1987-05-07 | 静磁波非線形デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62112804A JP2786189B2 (ja) | 1987-05-07 | 1987-05-07 | 静磁波非線形デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63276301A JPS63276301A (ja) | 1988-11-14 |
| JP2786189B2 true JP2786189B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=14595945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62112804A Expired - Lifetime JP2786189B2 (ja) | 1987-05-07 | 1987-05-07 | 静磁波非線形デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2786189B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6110321Y2 (ja) * | 1980-11-17 | 1986-04-03 |
-
1987
- 1987-05-07 JP JP62112804A patent/JP2786189B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| １９８０ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ ＰＰ．２３８−２４０ |
| Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，３６（６），１５ Ｍａｒｃｈ １９８０ ＰＰ．４８５−４８７ |
| ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶｏＬ．ＭＡＧ−１６，Ｎｏ．５，ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ １９８０ ＰＰ．１１６８−１１７０ |
| ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶｏＬ．ＭＡＧ−２１，Ｎｏ．５，ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ １９８５ ＰＰ．１７９４−１７９６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63276301A (ja) | 1988-11-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |