JP3270583B2 - Ｍｓｓｗサーキュレータ - Google Patents
ＭｓｓｗサーキュレータInfo
- Publication number
- JP3270583B2 JP3270583B2 JP18613393A JP18613393A JP3270583B2 JP 3270583 B2 JP3270583 B2 JP 3270583B2 JP 18613393 A JP18613393 A JP 18613393A JP 18613393 A JP18613393 A JP 18613393A JP 3270583 B2 JP3270583 B2 JP 3270583B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- terminal
- mssw
- circulator
- mode
- microwave
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静磁波（ＭＳＷ）デバ
イスに係わり、特にＭＳＳＷモードのもつ伝搬の方向性
を利用して構成したサーキュレータに関する。
イスに係わり、特にＭＳＳＷモードのもつ伝搬の方向性
を利用して構成したサーキュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】サーキュレータには、集中定数型、スト
リップ線路型、マイクロストリップ線路型および導波管
型などがあり、これらはフェライトの持つ正負円偏波透
磁率の相違に基づくファラデー回転を利用して構成され
ている。
リップ線路型、マイクロストリップ線路型および導波管
型などがあり、これらはフェライトの持つ正負円偏波透
磁率の相違に基づくファラデー回転を利用して構成され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のサーキ
ュレータは、作製上の複雑さから通常３端子であり、こ
れ以上の入出力が要求される場合、複数個のサーキュレ
ータを縦続して多端子サーキュレータとして機能させる
のが一般的であった。
ュレータは、作製上の複雑さから通常３端子であり、こ
れ以上の入出力が要求される場合、複数個のサーキュレ
ータを縦続して多端子サーキュレータとして機能させる
のが一般的であった。
【０００４】例えばまた、最近のＭＳＷデバイスにはＳ
／Ｎエンハンサとして構成されたものもあり、これに所
望の機能を行わせるためには外付けで従来のサーキュレ
ータを用いる必要があったので、形状が大きくなるとい
う解決されるべき課題があった。
／Ｎエンハンサとして構成されたものもあり、これに所
望の機能を行わせるためには外付けで従来のサーキュレ
ータを用いる必要があったので、形状が大きくなるとい
う解決されるべき課題があった。
【０００５】本発明の目的は、ＭＳＷの１つのモードで
あるＭＳＳＷモードのもつ伝搬の方向性を利用した新規
なサーキュレータを提供するにあり、また本発明の他の
目的は、この従来とは全く異なる動作原理によるサーキ
ュレータを提供するのみならず、将来のＭＳＷデバイス
の集積化を目指し、同一基板上に２つ以上のＭＳＷデバ
イスを配置して新たな機能デバイスを構成し、あるいは
複数のデバイス間のアイソレーションを確保することの
できるアイソレータ的な役目を果たす多端子のＭＳＳＷ
サーキュレータを提供するものである。
あるＭＳＳＷモードのもつ伝搬の方向性を利用した新規
なサーキュレータを提供するにあり、また本発明の他の
目的は、この従来とは全く異なる動作原理によるサーキ
ュレータを提供するのみならず、将来のＭＳＷデバイス
の集積化を目指し、同一基板上に２つ以上のＭＳＷデバ
イスを配置して新たな機能デバイスを構成し、あるいは
複数のデバイス間のアイソレーションを確保することの
できるアイソレータ的な役目を果たす多端子のＭＳＳＷ
サーキュレータを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明ＭＳＳＷサーキュレータは、フェリ磁性体中
をＭＳＳＷモードの静磁波が伝搬していくように前記フ
ェリ磁性体に直流磁界を印加するとともに、マイクロ波
帯の電磁波を前記ＭＳＳＷモードの静磁波に変換する複
数の変換器を前記フェリ磁性体中に前記ＭＳＳＷモード
の静磁波の伝搬方向に沿って順次配置してなることを特
徴とするものである。
め、本発明ＭＳＳＷサーキュレータは、フェリ磁性体中
をＭＳＳＷモードの静磁波が伝搬していくように前記フ
ェリ磁性体に直流磁界を印加するとともに、マイクロ波
帯の電磁波を前記ＭＳＳＷモードの静磁波に変換する複
数の変換器を前記フェリ磁性体中に前記ＭＳＳＷモード
の静磁波の伝搬方向に沿って順次配置してなることを特
徴とするものである。
【０００７】
【実施例】以下に添付図面を参照し本発明を詳細に説明
する。本発明の実施例について説明するに先立ち、ＭＳ
ＳＷモードがその１つのモードとなっている静磁波（Ｍ
ＳＷ）について簡単に説明しておく。
する。本発明の実施例について説明するに先立ち、ＭＳ
ＳＷモードがその１つのモードとなっている静磁波（Ｍ
ＳＷ）について簡単に説明しておく。
【０００８】フェリ磁性体に直流磁界を印加すると、そ
の磁気モーメントは直流磁界の方向に並ぶようになりフ
ェリ磁性体は磁化される。磁化されたフェリ磁性体にマ
イクロ波を重畳すると、磁気モーメントは歳差運動をす
るようになる。この歳差運動の回転周波数ｆ0 を磁気共
鳴周波数と呼び、このような磁気共鳴現象は低損失フェ
リ磁性体材料であるイットリウム・鉄・ガーネット（Ｙ
ＩＧ）単結晶に顕著に現れる。共鳴周波数ｆ0 にマイク
ロ波の周波数が近づくとマイクロ波はこの歳差運動の渦
に引き込まれたようになり速度は急速に落ちてフェリ磁
性体材料中を伝搬する。このような状態で伝搬する波を
特に静磁波(Magnetostatic Wave, MSW) と呼んでいる。
の磁気モーメントは直流磁界の方向に並ぶようになりフ
ェリ磁性体は磁化される。磁化されたフェリ磁性体にマ
イクロ波を重畳すると、磁気モーメントは歳差運動をす
るようになる。この歳差運動の回転周波数ｆ0 を磁気共
鳴周波数と呼び、このような磁気共鳴現象は低損失フェ
リ磁性体材料であるイットリウム・鉄・ガーネット（Ｙ
ＩＧ）単結晶に顕著に現れる。共鳴周波数ｆ0 にマイク
ロ波の周波数が近づくとマイクロ波はこの歳差運動の渦
に引き込まれたようになり速度は急速に落ちてフェリ磁
性体材料中を伝搬する。このような状態で伝搬する波を
特に静磁波(Magnetostatic Wave, MSW) と呼んでいる。
【０００９】本発明の要点は、このＭＳＷの複数伝搬モ
ードのうちの１つであるＭＳＳＷ（Magnetostatic Surf
ace Wave) モードのもつ伝搬の方向性を利用し、フェリ
磁性体薄膜（例えばＹＩＧ薄膜）中にマイクロ波とＭＳ
ＳＷ間の変換において励振電極を複数設けるところにあ
る。
ードのうちの１つであるＭＳＳＷ（Magnetostatic Surf
ace Wave) モードのもつ伝搬の方向性を利用し、フェリ
磁性体薄膜（例えばＹＩＧ薄膜）中にマイクロ波とＭＳ
ＳＷ間の変換において励振電極を複数設けるところにあ
る。
【００１０】図１は、本発明によるＭＳＳＷサーキュレ
ータの一実施例を示す概念図である。図１において、符
号１〜３はマイクロ波信号入出力端子、４はフェリ磁性
体薄膜（ＹＩＧ薄膜）、５は誘電体基板、６は直流磁
界、ａ〜ｃは励振電極（マイクロ波−ＭＳＳＷ変換器）
をそれぞれ示す。ここで、ａ〜ｃの励振電極は端子１〜
３に接続されるマイクロ波信号の電源または負荷とそれ
ぞれ整合がとれているものとし、いま端子１からマイク
ロ波信号を入力すれば、励振電極ａを介して誘電体基板
５に接する側のＹＩＧ薄膜表面を左から右へ伝搬するＭ
ＳＳＷモードの波（ＭＳＳＷ１という）と、反対側の表
面を右から左へ伝搬するＭＳＳＷモードの波（ＭＳＳＷ
２という）の２つの波が励振される。しかし、マイクロ
波からＭＳＳＷ１へ変換される電力は、マイクロ波から
ＭＳＳＷ２へ変換される電力より通常はるかに大きい。
また、例えばＹＩＧ膜面がメタライズされるようなコプ
レーナ線路あるいはスロットラインを使用するようにし
て励振電極ａをＭＳＳＷ２との結合が更に弱くなるよう
に設計すれば、マイクロ波の電力のほとんどはＭＳＳＷ
１のエネルギーとなって励振電極２に到達するようにな
る。
ータの一実施例を示す概念図である。図１において、符
号１〜３はマイクロ波信号入出力端子、４はフェリ磁性
体薄膜（ＹＩＧ薄膜）、５は誘電体基板、６は直流磁
界、ａ〜ｃは励振電極（マイクロ波−ＭＳＳＷ変換器）
をそれぞれ示す。ここで、ａ〜ｃの励振電極は端子１〜
３に接続されるマイクロ波信号の電源または負荷とそれ
ぞれ整合がとれているものとし、いま端子１からマイク
ロ波信号を入力すれば、励振電極ａを介して誘電体基板
５に接する側のＹＩＧ薄膜表面を左から右へ伝搬するＭ
ＳＳＷモードの波（ＭＳＳＷ１という）と、反対側の表
面を右から左へ伝搬するＭＳＳＷモードの波（ＭＳＳＷ
２という）の２つの波が励振される。しかし、マイクロ
波からＭＳＳＷ１へ変換される電力は、マイクロ波から
ＭＳＳＷ２へ変換される電力より通常はるかに大きい。
また、例えばＹＩＧ膜面がメタライズされるようなコプ
レーナ線路あるいはスロットラインを使用するようにし
て励振電極ａをＭＳＳＷ２との結合が更に弱くなるよう
に設計すれば、マイクロ波の電力のほとんどはＭＳＳＷ
１のエネルギーとなって励振電極２に到達するようにな
る。
【００１１】このとき励振電極ｂにおいて端子２に接続
される負荷と整合がとれていればＭＳＳＷ１はすべてマ
イクロ波に変換され端子２から信号を取り出すことがで
き、励振電極ｃの方向にＭＳＳＷ１は伝搬しない。また
端子２からマイクロ波信号を入力すれば、同様な理由に
より励振電極ａの方にはほとんど伝搬せずＭＳＳＷ１の
エネルギーは励振電極ｃでマイクロ波に変換され、端子
３から信号を取り出すことができる。
される負荷と整合がとれていればＭＳＳＷ１はすべてマ
イクロ波に変換され端子２から信号を取り出すことがで
き、励振電極ｃの方向にＭＳＳＷ１は伝搬しない。また
端子２からマイクロ波信号を入力すれば、同様な理由に
より励振電極ａの方にはほとんど伝搬せずＭＳＳＷ１の
エネルギーは励振電極ｃでマイクロ波に変換され、端子
３から信号を取り出すことができる。
【００１２】従って、マイクロ波の信号のみに着目して
考えれば、端子１から信号を入力すれば、端子２からは
信号を取り出せるが端子３からは取り出すことができな
い。また端子２から信号を入力すれば、端子３からは信
号を取り出せるが端子１からは取り出すことができな
い。しかし、例えば端子２を短絡あるいは開放にすれ
ば、端子１から入力した信号は端子２で完全反射し再び
励振電極２でＭＳＳＷ１に変換され端子３から取り出す
ことができる。すなわちサーキュレータとして動作す
る。（ただし従来の動作原理に基づくサーキュレータと
異なり、整合の如何にかかわらず端子３から入力した信
号を端子１から取り出すことはできない。）
考えれば、端子１から信号を入力すれば、端子２からは
信号を取り出せるが端子３からは取り出すことができな
い。また端子２から信号を入力すれば、端子３からは信
号を取り出せるが端子１からは取り出すことができな
い。しかし、例えば端子２を短絡あるいは開放にすれ
ば、端子１から入力した信号は端子２で完全反射し再び
励振電極２でＭＳＳＷ１に変換され端子３から取り出す
ことができる。すなわちサーキュレータとして動作す
る。（ただし従来の動作原理に基づくサーキュレータと
異なり、整合の如何にかかわらず端子３から入力した信
号を端子１から取り出すことはできない。）
【００１３】図２は、図１の構成によって試作した本発
明サーキュレータの伝送および反射特性の測定結果を示
す。図２において、曲線ＩＬ12, ＩＬ23は端子１から端
子２へ、端子２から端子３への挿入損失をそれぞれ表し
ている。また、曲線ＩＬ13は端子２に整合負荷を接続し
た場合の端子１と端子３との間のアイソレーションを表
し、曲線ＲＬは端子２で測定した反射の量である。これ
らの結果から曲線ＩＬ 12, ＩＬ23に関し本発明サーキュ
レータの挿入損失は、3.5 ＧＨｚを中心に±１００ＭＨ
ｚ以上の広い帯域にわたって4.0 ｄＢ以下で、また曲線
ＩＬ13に関し不所望の端子への漏れ（すなわちアイソレ
ーション）は１００ＭＨｚ以上の帯域で１５ｄＢ以上で
あり、サーキュレータとして十分に機能していることが
分かる。なお、曲線ＲＬは当該端子（本例では端子２）
における励振電極の整合状態を示す一つの目安となる。
明サーキュレータの伝送および反射特性の測定結果を示
す。図２において、曲線ＩＬ12, ＩＬ23は端子１から端
子２へ、端子２から端子３への挿入損失をそれぞれ表し
ている。また、曲線ＩＬ13は端子２に整合負荷を接続し
た場合の端子１と端子３との間のアイソレーションを表
し、曲線ＲＬは端子２で測定した反射の量である。これ
らの結果から曲線ＩＬ 12, ＩＬ23に関し本発明サーキュ
レータの挿入損失は、3.5 ＧＨｚを中心に±１００ＭＨ
ｚ以上の広い帯域にわたって4.0 ｄＢ以下で、また曲線
ＩＬ13に関し不所望の端子への漏れ（すなわちアイソレ
ーション）は１００ＭＨｚ以上の帯域で１５ｄＢ以上で
あり、サーキュレータとして十分に機能していることが
分かる。なお、曲線ＲＬは当該端子（本例では端子２）
における励振電極の整合状態を示す一つの目安となる。
【００１４】図３は本発明によるＭＳＳＷサーキュレー
タの他の実施例を示す概念図で、各回路要素には図１に
おけると同一符号を付して示してある。本例において
は、ＭＳＳＷモードが伝搬していくフェリ磁性体にその
伝搬方向に沿ってｒ個の励振電極を設け多端子サーキュ
レータとした場合である。動作原理は図１で説明したも
のと全く同じであり、例えば、いま端子Ｊと端子Ｌ以外
の端子をすべて短絡あるいは開放にすれば、端子Ｊから
入力した信号はすべて端子Ｌから取り出すことができ
る。
タの他の実施例を示す概念図で、各回路要素には図１に
おけると同一符号を付して示してある。本例において
は、ＭＳＳＷモードが伝搬していくフェリ磁性体にその
伝搬方向に沿ってｒ個の励振電極を設け多端子サーキュ
レータとした場合である。動作原理は図１で説明したも
のと全く同じであり、例えば、いま端子Ｊと端子Ｌ以外
の端子をすべて短絡あるいは開放にすれば、端子Ｊから
入力した信号はすべて端子Ｌから取り出すことができ
る。
【００１５】図４は本発明によるＭＳＳＷサーキュレー
タを、その発明者の１人により提案された「静磁波Ｓ／
Ｎエンハンサ」（特開平５−４１６０５号）とともに同
一誘電体基板５上に作成し、１個の機能デバイスとして
構成した場合の実施例を示す概念図である。本例におい
て図示右側の素子が反射型静磁波Ｓ／Ｎエンハンサで、
左側の素子が図１に示したのと同じ本発明によるＭＳＳ
Ｗサーキュレータであり、このようにして新たにＭＳＷ
機能デバイスとして構成した反射型静磁波Ｓ／Ｎエンハ
ンサは、端子１からマイクロ波の信号を入力すれば端子
３からはＳＮ比の改善されたマイクロ波の信号を取り出
すことができる。
タを、その発明者の１人により提案された「静磁波Ｓ／
Ｎエンハンサ」（特開平５−４１６０５号）とともに同
一誘電体基板５上に作成し、１個の機能デバイスとして
構成した場合の実施例を示す概念図である。本例におい
て図示右側の素子が反射型静磁波Ｓ／Ｎエンハンサで、
左側の素子が図１に示したのと同じ本発明によるＭＳＳ
Ｗサーキュレータであり、このようにして新たにＭＳＷ
機能デバイスとして構成した反射型静磁波Ｓ／Ｎエンハ
ンサは、端子１からマイクロ波の信号を入力すれば端子
３からはＳＮ比の改善されたマイクロ波の信号を取り出
すことができる。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、従来の動作原理とは全く異な
る動作原理にもとづいて構成したサーキュレータであ
り、本発明によれば原理的にほとんど無調整で、例えば
図３で説明したような多端子サーキュレータを製作する
ことができる。さらには、図４で実施例につき示したよ
うに同一基板上に複数のＭＳＷデバイスを作成して新た
なＭＳＷ機能デバイスを製作することができる。
る動作原理にもとづいて構成したサーキュレータであ
り、本発明によれば原理的にほとんど無調整で、例えば
図３で説明したような多端子サーキュレータを製作する
ことができる。さらには、図４で実施例につき示したよ
うに同一基板上に複数のＭＳＷデバイスを作成して新た
なＭＳＷ機能デバイスを製作することができる。
【図１】本発明によるＭＳＳＷサーキュレータの一実施
例を示す概念図である。
例を示す概念図である。
【図２】図１の構成によって試作した本発明サーキュレ
ータの伝送および反射特性の測定結果を示す図である。
ータの伝送および反射特性の測定結果を示す図である。
【図３】本発明によるＭＳＳＷサーキュレータの他の実
施例を示す概念図である。
施例を示す概念図である。
【図４】本発明によるＭＳＳＷサーキュレータを１個の
機能デバイスとして構成した場合の実施例を示す概念図
である。
機能デバイスとして構成した場合の実施例を示す概念図
である。
１，２，３，Ｊ，Ｌ，Ｒ マイクロ波入出力端子 ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｊ，ｌ，ｒ 励振電極（マイクロ波−
ＭＳＳＷ変換器） ４，７ フェリ磁性体薄膜（ＹＩＧ薄膜） ５ 誘電体基板 ６，８ 直流磁界
ＭＳＳＷ変換器） ４，７ フェリ磁性体薄膜（ＹＩＧ薄膜） ５ 誘電体基板 ６，８ 直流磁界
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01P 1/00 H01P 1/215 H01P 1/38 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 フェリ磁性体中をＭＳＳＷモードの静磁
波が伝搬していくように前記フェリ磁性体に直流磁界を
印加するとともに、マイクロ波帯の電磁波を前記ＭＳＳ
Ｗモードの静磁波に変換する複数の変換器を前記フェリ
磁性体中に前記ＭＳＳＷモードの静磁波の伝搬方向に沿
って順次配置してなることを特徴とするＭＳＳＷサーキ
ュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18613393A JP3270583B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | Ｍｓｓｗサーキュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18613393A JP3270583B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | Ｍｓｓｗサーキュレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0746008A JPH0746008A (ja) | 1995-02-14 |
| JP3270583B2 true JP3270583B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=16182954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18613393A Expired - Fee Related JP3270583B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | Ｍｓｓｗサーキュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3270583B2 (ja) |
-
1993
- 1993-07-28 JP JP18613393A patent/JP3270583B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0746008A (ja) | 1995-02-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |