JPH0340501A - 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］ 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］ 高周波発振回路等に使用される素子としてＧＧＧ（ガド
リウム・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。（特開昭６３−２４５７０４号、ア
イ・イー・イー・イー（ＩＥＥＥ）ウルトラソニック°
シンボジュウム（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｙｍｐｏｓｉ
ｕｍ）　１９８４年、ｐｐ１６４−１６７等参照）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ｌ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、ＡｕあるいはＡ１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ｌはパッド電極２５ａを接続端Ｗａ
ｌ、パッド電極２５ｂとワイヤーｂで接続された下部導
体２６を接続１Ｗａ２としてマイクロ波回路に接続され
ている。

図示しない磁石及びコイルの一方もしくは両方によりＹ
ＩＧ薄膜面に垂直に磁場（ｎｏ）が印加されると、この
静磁波素子１には静磁前進体積波が第２図甲虫としてｉ
方向に伝播し、端面の反射により共振するようになる。

この共振が起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用してマイクロ
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
特徴を持つことが知られている。

このようなＹＩＧＩＩ膜を使用した静磁波素子は、既に
マイクロ波領域で広く使われているＹＩＧ球を用いる素
子と比較しても、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成するため比較的安価
なことも知られている。

このような、静磁波波素子を使って実用性のあるマイク
ロ波装置を作成するために、静磁波素子に印加する磁場
は使用する周波数に対応するバイアス磁場を永久磁石で
与え、さらに周波数可変範囲に対応するだけの磁場を制
御コイルにより印加する方法が知られている。このとき
、制御コイルは粗調整と微調整のように複数あってもよ
い。このような構成においては、磁界を発生する永久磁
石とさらにその磁界を調整する制御コイルと静磁波素子
およびマイクロ波回路と、これらを収納しかつ磁路とな
るケース部より構成される。また、マイクロ波回路は、
たとえばコルピッツ型のマイクロ波発振回路とする場合
、第３図のように構成できる。（特開昭６３−２２８０
２号公報等参照）第３図において、１は静磁波素子であ
り、端子３１はＤＣ電源入力、端子３２は高周波出力で
ある。

また、この回路において、コンデンサ３３はトランジス
タ３４のコレクタ電流が接地されるのを防止するもので
あり、誘導性リアクタンス３５は高周波電流が電源回路
に流入するのを阻止するものである。（高周波発振回路
についてより詳しくは、例えば Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ　ａｎｄ　
０ｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ　ｂｙ　ｔｈｅＳ−Ｐａｒａｍ
ｅｔｅｒ　Ｍｅｔｈｏｄ。

Ｇｅｏｒｇｅ　Ｄ、Ｖｅｎｄｅｌｉｎ　Ｐ、１３２−１
８３等を参照）また、特開昭６１−２２４７０２号公報
等にはＹＩＧ薄膜を用いたフィルター等に利用できる強
磁性共鳴装置が記載されており一例を第１１図に示す。

非磁性基板１２上に構成した線路１３と、非磁性基板に
対して線路１３と反対の面に形成したＹＩＧ薄膜１４と
それを取り巻く導体壁のシールド材１５と、ＹＩＧ薄膜
１４に磁場を印加する中央磁極１６ａ、１６ｂに巻かれ
た制御コイル７を有している。

導体壁１５はコイルの影響をＹＩＧ薄膜１４が受けない
ようにシールドをはかるものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記構成の強磁性共鳴装置においては制御コイ
ルが中央磁極１６ａ及び１６ｂにそれぞれ設けられるた
め制御コイルの影響をなくすには非磁性基板１２全体を
導体壁１５で囲む必要があり、装置の寸法が大きくなる
という問題があった。また導体壁１５全体を外側から磁
界を印加する構造となっているので、磁界を発生させる
ギャップの体積はＹＩＧＷｌ膜に比べ非常に大きく、そ
の結果として磁気抵抗は大きくなり、静磁波素子に必要
な磁界を得るためには必要な永久磁石の大きさおよびコ
イルに流す電流はかなり大きくなるという問題があった
。

本発明の目的は上記課題に鑑み、コイルのシールドを保
ち、しかも小型の静磁波素子を使ったマイクロ波装置を
提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は非磁性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の載る基板
と、前記静磁波素子をギャップ間に配するように設けた
互いに対向する第１磁極と第２磁極と、前記第１磁極に
連なる永久磁石と、前記第２磁極に巻かれた制御コイル
と、前記制御コイルと前記基板の間に配されたシールド
材と、前記第１磁極と前記第２磁極に連なりこれらの間
に磁気回路を形成する軟磁性材料からなるケースよりな
ることを特徴とするマイクロ波装置である。

このような構成によれば制御コイルは有効にシールドさ
れ、コイルとマイクロ波の干渉を防止することが可能と
なる。

また、ケースは前記基板、シールド材およびコイルを内
包するものであることが、外部に接続される電子機器か
らの干渉を防止する上で好ましい。

また、前記ケースの内面に電波吸収材を設置することに
より、マイクロ波回路および静磁波素子より発生するマ
イクロ波を吸収しケース内部におけるマイクロ波の寄生
共振を抑制することもできる。

また、前記電波吸収材は少なくとも＃磁波素子の電極指
に平行および直角の成分を含む位置に配置した場合、ケ
ース内部におけるマイクロ波の寄生共振とマイクロ波回
路との結合を有効に抑制し、電波吸収材を全面に配する
のとほぼ同じ効果がある。

また、第１磁極の端部の面積を第１磁極に連なる永久磁
石の磁極の面積よりも小さくすることにより、静磁波素
子に印加される磁束密度をあげるすることができ、磁石
を小型化することができる。

［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図は本発明の一実施例を示す図である。図中、１は
ＧＧＧ基板上にＹＩＧ静磁波薄膜を液相エピタキシャル
成長法にて作成した静磁波素子であって、第２図にしめ
す電極指２４および電極２５ａ、２５ｂを有し、マイク
ロ波回路を形成した基板２上に設置されている。

この静磁波素子は、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で共振できる
ように設計されたものである。

マイクロ波回路は第３図の構成のマイクロストリップラ
イン上に形成された負性抵抗回路であり、静磁波素子と
結合しコルピッツ型のマイクロ波発振回路として機能す
るものである。

第１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、７は制御コイル、８は上ケ
ース、９は下ケース、１０は上ケースおよび下ケースの
嵌合部である。

第４図は本発明の比較例としたマイクロ波装置の断面図
であって、制御コイル７がマイクロ波回路を形成した基
板２上のマイクロ波回路側に設置され、希土類磁石４は
基板２のマイクロ波回路と反対側に設けられていること
及びシールド板がないことが実施例１との相違点である
。

第１図に示すマイクロ波装置と、第４図に示した比較例
のマイクロ波装置において、制御コイル７に流す電流を
調節することにより発振周波数な変化させたときの発振
周波数から１００ｋＨｚ離れた周波数における位相雑音
（Ｃ／Ｎ）を測定した。

本実施例の場合、Ｃ／Ｎはほとんど一定であるのに対し
、比較例ではばらつきが大きく、Ｃ／Ｎも１割程度低い
ものしか得られず、本発明の構造が優れていることがわ
かった。

また、シールド材の効果を確認するため、第１図のシー
ルド板３のある場合、無い場合および第４図に示した比
較例について、発振周波数５Ｇ）ｌｚでのスプリアス特
性を観測し、それぞれ第５図、第６図および第７図に示
した。

比較例第８図に比べてシールド材のない第６図がＣ／Ｈ
の低下が少ない。これはマイクロストリップラインの下
部の導体がシールド板として作用しているものと考えら
れる。更に第６図と第５図を比較すると銅製のシールド
板３を新たに設けることによってＣ／Ｈのより大きいも
のが得られることがわかる。

（実施例２） 第１図で示したマイクロ波装置の上ケース８の内面に電
波吸収材１１を取り付け、スプリアス特性を観測した結
果を第８図ａ、第９図ａおよび第１０図ａにを示す。

第８図ａ、第９図ａ及び第１０図ａに対応する電波吸収
材１１の取り付は部の構成をそれぞれ第８図ｂ、第９図
す及び第１０図すに示した。これらの構成図は第１図に
おけるＡ−Ａ矢視図であり、図中ａ−ｂ方向は第２図に
示した静磁波素子をマイクロ波が伝搬する方向ｉに対応
するものである。

これらを比較すると第８図に示すように配置すればほぼ
全面に電波吸収材を配したのと同じ効果が得られること
がわかる。なお、ここでは前述のａ−ｂ方向と直角な方
向のみに電波吸収材１１を配したものは上げなかったが
、この場合は平行に配した第１０図に比べやや勝る結果
となった。

［発明の効果］ 本発明によれば、小型でかつ十分な高Ｃ／Ｎ、スプリア
ス特性を持った静磁波応用のマイクロ波装置を実現でき
、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図は本発明の一実施例を示した図、第２図は本発明
に使用する静磁波素子の一例を示した図、第３図は静磁
波素子をマイクロ波発振回路に使用する時の基板に作成
するマイクロ波回路の一例を示した図、第４図は比較例
を示した図、第５図、第６図および第７図は本発明のシ
ールド材の効果を示した図、第８図ａ、第９図ａおよび
第１０図ａは本発明の電波吸収材の効果を示した図、第
８図ｂ、第９図すおよび第１０図すはそれぞれ第８図ａ
、第９図ａおよび第１０図ａに対応する電波吸収材の取
り付は部の構成を示す図、第１１図は従来のＹＩＧ薄膜
を用いた強磁性共鳴装置の構造の一例を示す断面図であ
る。 １：静磁波素子、２：基板、３：シールド材。 ４：希土類磁石、５：第１磁極、６：第２磁極。 ７：制御コイル、８：上ケース、９：下ケース。 ｌＯ：嵌合部、１１：電波吸収材 第 図 第２図 第 図 第４ 図 第５図 第６図 ５ＭＨｚ ＧＨ２ ＋５Ｍ）ｌｚ 第７図 第８ 図（ａ） 第８図（ｂ） −２，５ＭＨｚ　　　５ＧＨｚ　　　　４２．５Ｍ）＋
ｚ第９図（ａ）　　　第９ ＦＩＡ（１）） 第１０図（ａ） 第１０図（ｂ） 第１１図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性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の載る基板と
   、前記静磁波素子をギャップ間に配するように設けた互
   いに対向する第１磁極と第２磁極と、前記第１磁極に連
   なる永久磁石と、前記第２磁極に巻かれた制御コイルと
   、前記制御コイルと前記基板の間に配されたシールド材
   と、前記第１磁極と前記第２磁極に連なりこれらの間に
   磁気回路を形成する軟磁性材料からなるケースよりなる
   ことを特徴とするマイクロ波装置。
2. （２）前記ケースは前記基板、シールド材および制御コ
   イルを内包するものであることを特徴とする請求項１に
   記載のマイクロ波装置。
3. （３）前記ケースの内面に電波吸収材が設置されている
   ことを特徴とする請求項１及至２に記載のマイクロ波装
   置。
4. （４）前記電波吸収材は少なくとも静磁波素子の電極指
   に平行及び直角の成分を含む位置に配されていることを
   特徴とする請求項３に記載のマイクロ波装置。
5. （５）前記第１磁極の端面は該第１磁極に連なる永久磁
   石の磁極面よりも小さいことを特徴とする請求項１及至
   ４に記載のマイクロ波装置。