JPH03262306A - マイクロ波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、非磁性基板上に作成した磁性薄膜の磁気スピ
ン共鳴を利用した静磁波素子を応用したマイクロ波装置
に関するものである。

［従来の技術］ マイクロ波発振装置等に使用される素子としてＧＧＧ　
（ガドリニウム、ガリウム、ガーネット）非磁性基板上
に、液相エピタキシャル成長させたＹＩＧ（イツトリウ
ム、鉄、ガーネット）薄膜を所要の形状に加工した静磁
波素子が提案されている。

第２図は従来の静磁波素子の一例を示す概略構成図であ
る。この図において静磁波素子１は、　ＧＧＧ基板２２
の上に、　ＹＩＧ薄膜２３を液相エピタキシャル法によ
り形成し、このＹＩＧ薄膜上に、金あるいはアルミ膜か
らなる複数の電極指２４及びこれらの電極指２４の両側
にパッド電極２５ａ、２５ｂを写真蝕刻技術により形成
したものである。静磁波素子１はパッド電極２５ｂにお
いてマイクロ波回路の一部に接続されているものである
。

図示しない磁石及びコイルの一方もしくは両方によりＷ
ＩＧ膜面に垂直に磁場を印加されると、この静磁波素子
１には静磁前進体積波が伝搬、端面の反射により共振す
るようになる。この共振がおこる周波数は与えた磁場に
より変えることができるので、このような静磁波素子を
使って、マイク０波発振器を形成することができる。静
磁波素子は高品質のＹＩＧ薄膜により高い選択度（Ｑ）
を持つこと、また共振周波数の可変幅を大きく取れるこ
となどの優れた特徴を持つことが開示されている。既に
マイクロ波領域では広く使われているＹＩＧ球を用いる
素子に比較しても、共鳴機構からより低温で使用可能で
あり、写真蝕刻技術により素子を作製するため比較的安
価であることも開示されている。

このような静磁波素子を使って実用性のあるマイクロ波
装置を作製するために、使用する周波数可変範囲に対応
するだけの磁場を静磁波素子に印加する主制御コイルと
、さらに、微調整用制御コイル（ＦＭコイル）の２種類
のコイルにより共鳴周波数を制御する方法は良く知られ
ている６例えば共鳴装置を使用してマイクロ波発振器を
構成し。

ＰＬＬ　（フェーズロックループ）制御を行おうとした
場合に、主制御コイルに発振周波数に対応する電流をあ
らかじめ流し、ＦＭコイルにＰＬＬ制御信号に応じた電
流を流す方法がとられる。この場合ＦＭコイルは主制御
コイルに比べ速い応答を必要とするために、巻き数は少
なく起磁力の小さいコイルを使用するのが通例である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記の構成においては、ＦＭコイルの周波
数可変範囲（ダイナミックレンジ）は必然的に小さいも
のとなるため、例えば使用温度が高温あるいは低温など
の場合あらかじめ与えた主制御コイルの電流値による中
心周波数はマイクロ波装置が持っている温度特性により
所望の周波数から大きくずれ、その分はＦＭコイルによ
り補償されねばならない。この結果ＦＭコイルの起磁力
はその補償分を考慮して十分大きいものに設計する必要
があることになり、結果として応答速度の低下あるいは
消費電流の増大を招くという問題があった。

本発明の目的は上記課題に鑑み、ＦＭコイルの動作点を
常に可変帯域の中心に保持するように主制御コイルにの
電流値を調節することにより、応答の速いかつ消費電流
の少ない静磁波素子を使つたマイクロ波装置を提供する
ものである。

［１１題を解決するための手段］ 本発明は非磁性基板上にフェリ磁性薄膜を形成してなる
静磁波素子と、該静磁波素子とマイクロ波回路を結合す
る手段と、印加磁場を可変とする少なくとも２個のコイ
ルを含む前記静磁波素子に磁場を印加する手段を持つマ
イクロ波装置において、１個のコイルの駆動信号が他の
コイルの駆動信号の積分信号を含むことを特徴とするマ
イクロ波装置である。

マイクロ波装置の一例として静磁波素子を使ったマイク
ロ波発振器の場合を考えると、ＰＬＬ制御が所望の周波
数を選択し、周囲温度その他の要因に対向して発振周波
数を安定化させる機能を有する。実際にＰＬＬによる安
定化を行ってみると。

通常フィードバックに必要な周波数範囲は低周波成分に
対しては大きいことが必要であるが１周波数が高い成分
はど小さくてすむことを見いだした。

例えば温度の変化による周波数の変化は１発振器の周囲
の温度が変化してから実際に発振周波数が変化するまで
には、ケース、磁気回路等の熱容量の存在のためきわめ
て遅いものであるが、その変化は最終的には大きいもの
となる。逆に商用電源からの誘導等比較的速い雑音成分
は実際の使用状態では周波数の変動幅は比較的小さいも
のである。

ＦＭコイルにより制御を図る場合、周波数の高い成分に
応答する速度と遅い成分に対応するダイナミックレンジ
の両方を同時に満足するためには。

速い応答と大きな起磁力の両者を求めるためできるだけ
少ない巻数のコイルにできるだけ大きな電流を流すよう
に設計することになる。

一方主制御コイルは通常巻線数を多くすることにより適
当な消費で必要な周波数可変帯域を満足する起磁力を発
生するようになっている。このため応答はＦＭコイルに
比較して遅くなっているが。

遅い成分を制御することは可能であると考えられる。す
なわちＦＭコイルの制御信号の内遅い成分のみを取り出
して主制御コイルにフィードバックすることにより実質
的にはダイナミックレンジのきわめて広いしかも応答の
速い制御系が実現できることになる。

また、このような構成に於いてはＦＭコイルに流れる電
流は通常動作時には結果的にほとんど０になるため、消
費電力の削減という副次的な効果もある。

［実施例］ 以下本発明の実施例について詳しく説明するが本発明は
これらの実施例に限るものではない。

（実施例１） 第１図は本発明の実施例を示す図である。第４図は第１
図中静磁波共振子を用いたマイクロ波発振５１を示す図
であり、１はＧＧＧ基板上にＹ工Ｇ薄膜を液相エピタキ
シャル成長法にて作成した静磁波共振子であって、第２
図に示す電極指２４及び２５ａ、２５ｂを有し、マイク
ロは回路を形成した基板２上に設置されている。この共
振子は、磁性膜に垂直方向に印加する磁場を可変するこ
とにより４．５〜６，０ＧＨｚで共振するように設計さ
九たものである。

マイクロ波回路は第３図に示したようにトランジスタ、
マイクロストリップラインおよび他の素子で構成された
負性抵抗回路であり、静磁波共振子と結合しマイクロ波
発振器として機能するものである。第４図中、３は銅製
のシールド板、４は希土類磁石、５は第１磁極、６は第
２磁極、７ａは制御コイル、７ｂはＦＭコイルである。

第１図中の第１のコイル駆動回路５２は第４図中の主制
御コイル７ａに接続され、第１図中の第２のコイル駆動
回路５３は第４図中のＦＭコイル７ｂに積分器５４を介
して接続されている。

本実施例を第６図に示すＰＬＬループに組み込み動作さ
せたところ、４．５〜６．０ＧＨｚの全周波数領域でＰ
ＬＬ制御することができた。

第５図は本発明の比較例としたコイル駆動部の図であり
、二つのコイルはそれぞれ独立したコイル駆動回路５２
．５３により駆動されることが実施例１との相違点であ
る０、第１のコイル駆動回路５２を使って実施例と同様
にＰＬＬループに組み込み動作せたところ、ハンチング
が起こり制御不能であった０次に、第１のコイル駆動回
路５２に手動で可変のバイアス電圧を与え、第２のコイ
ル駆動回路５３を使って同様にＰＬＬループに組み込み
動作させたところ、ＰＬＬ制御は可能であったが、バイ
アス電圧で決定される周波数周違約２０ＭＨｚの範囲し
か設定周波数に対し追従することができなかった。

（実施例２） 第６図は本発明の他の実施例を示す図である。

第２のコイル駆動回路は第１の駆動回路の入力信号に積
分器５４を介して接続されている点が実施例１との相違
点である６本実施例に於いても実施例１と同様の結果と
なった。

［発明の効果］ 本発明によれば、従来よりも広いダイナミックレンジに
わたって高速のフィードバックが可能な可変周波数マイ
クロ波装置を実現することができ、マイクロ波発振器、
フィルター、遅延線等に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成の１実施例を示す説明図、第２図
は静磁波素子、第３図は発振回路図、第４図は静磁波発
振器の断面図、第５図は従来の構成例を示す説明図、第
６図はＰＬＬ制御を示す説明図、第７図は本発明の他の
実施例コイル駆動回路の他の実施例を示す回路図である
。 １　：　ＧＧＧ基板、２：ＹＩＧ薄膜 ３：電極、４：端子、５．６：磁極 ７：コイル、８：ヨーク ４１：コイル駆動回路、４２：発振器 ４３：分周器、４４：位相検出器 ４５：基準周波数源 ５１．５２：コイル駆動回路 ５３：発振器、５４：積分器 図面の浄書（内容に変更なし） 少 λ １フ 易 ■ ｉも１］ 手 続 補 正 書（方式） ｌ、事件の表示 平成 年 特 許 願 第 １７２１ 号 ２、発明の名称 マイクロ波装置 ３、補正をする者 事件との関係 特 許

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性基板上にフェリ磁性薄膜を形成してなる静
   磁波素子と、該静磁波素子とマイクロ波回路を結合する
   手段と、印加磁場を可変とする少なくとも２個のコイル
   を含む前記静磁波素子に磁場を印加する手段と、マイク
   ロ波出力を検出し前記コイルの駆動電流にフィードバッ
   クする手段を持つマイクロ波装置において、１個のコイ
   ルの駆動信号が他のコイルの駆動信号の積分信号を含む
   ことを特徴とするマイクロ波装置