JPH05226910A

JPH05226910A - 静磁波共振器

Info

Publication number: JPH05226910A
Application number: JP4059463A
Authority: JP
Inventors: Takekazu Okada; 田剛和岡; Satoru Niimura; 村悟新; Fumio Kanetani; 谷文夫金
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1993-09-03
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: US5345204A; JP2565050B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高次モードの抑圧度が大きくかつ挿入損失の
増加が小さい静磁波共振器を提供する。【構成】ＹＩＧ薄膜１４の一方主面には、その中央を
中心とする同心円上に、半径の異なる３つの円環状の導
体１６ａ，１６ｂおよび１６ｃが設けられる。さらに、
ＹＩＧ薄膜１４上には、２つのトランスデューサ１８ａ
および１８ｂが、ＹＩＧ薄膜１４の中央で直交しかつＹ
ＩＧ薄膜１４に磁気的に結合するように設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は静磁波共振器に関し、
特にたとえばバンドパスフィルタなどに用いられる静磁
波共振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、この発明の背景となりかつMICR
OWAVE JOURNAL NOVEMBER 1990 のMagnetostatic Wave a
nd Magnetostatic Wave-Optic Filter Technology に示
された、従来のバンドパスフィルタを示す斜視図であ
る。図９に示すバンドパスフィルタは、４段の静磁波共
振器１ａ，１ｂ，１ｃおよび１ｄが用いられているが、
その基本となるのは、たとえば図１０に示す１段の静磁
波共振器である。

【０００３】図１０に示す静磁波共振器１は、平面的に
見て正方形のＧＧＧ（ガドリニウム−ガリウム−ガーネ
ット）基板２を含み、ＧＧＧ基板２の一方主面には、た
とえばＬＰＥ（液層成長）法によって、ＹＩＧ（イット
リウム−鉄−ガーネット）薄膜３が形成される。さら
に、ＹＩＧ薄膜３上には、単線状の２つのトランスデュ
ーサ４ａおよび４ｂが、直交しかつＹＩＧ薄膜３に磁気
的に結合するように設けられる。

【０００４】次に、図１０に示す静磁波共振器１の動作
について説明する。この静磁波共振器１のＹＩＧ薄膜３
には、図１０に示すｚ方向すなわちＹＩＧ薄膜３の主面
に直交する方向に、外部から直流磁界が印加される。こ
の状態で、一方のトランスデューサ４ａに高周波信号を
入力すると、そのトランスデューサ４ａに高周波電流が
流れ、その周囲に高周波磁界が励起される。この高周波
磁界によって、ＹＩＧ薄膜３内に静磁波が励振される。
このとき、静磁波は、ＹＩＧ薄膜３の大きさ，厚みおよ
び飽和磁化やそれに印加されている直流磁界の大きさに
よって決まる周波数で共振を起こす。また、他方のトラ
ンスデューサ４ｂは、ＹＩＧ薄膜３内に励振された静磁
波を高周波信号に逆変換して出力する。したがって、こ
の静磁波共振器１は、共振器として動作する。

【０００５】しかしながら、この静磁波共振器１では、
その周波数特性を図１１に示すように、主モードだけで
なく不要な高次モードも励振されてしまう。この不要な
高次モードの励振は、静磁波の高次の定在波の共振によ
るものであり、この静磁波共振器１をフィルタとして動
作させたときに、通過帯域外の減衰量を悪化させてしま
う。

【０００６】この不要な高次モードを抑圧する手段とし
て、１９９１年電子情報通信学会春季全国大会のＣ−９
９の「静磁波マイクロストリップ円板共振器について」
において、高次モードを抑圧した静磁波共振器が開示さ
れている。

【０００７】図１２はこの高次モードを抑圧した従来の
静磁波共振器を示す斜視図である。図１２に示す静磁波
共振器１では、ＹＩＧ薄膜３の表面に、金属円板５がた
とえばエッチングによって形成されている。この静磁波
共振器１では、金属円板５によって、その下のＹＩＧ薄
膜３中に静磁波のエネルギーを閉じ込め、共振器として
動作する。この場合、この静磁波共振器１では、高次モ
ードに対しては閉じ込め動作が弱く、その結果として高
次モードを抑圧している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
に示す静磁波共振器１では、その周波数特性を図１３に
示すように、図１０に示す静磁波共振器よりも高次モー
ドは抑圧されるが、高次モードのレベルはまだ高い。

【０００９】一方、挿入損失が増加することを無視すれ
ば、これらの高次モードを抑圧することは可能である
が、挿入損失が増加することは、通常望ましくない。

【００１０】それゆえに、この発明の主たる目的は、高
次モードの抑圧度が大きくかつ挿入損失の増加が小さい
静磁波共振器を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、フェリ磁性
基体を有する静磁波共振器において、フェリ磁性基体上
にリング状の導体を設けた、静磁波共振器である。

【００１２】

【作用】フェリ磁性基体には、静磁波の主モードの定在
波だけでなく高次モードの定在波も励振される。この静
磁波の高次モードの定在波は、リング状の導体によっ
て、抑圧される。

【００１３】

【発明の効果】この発明によれば、静磁波の高次モード
の定在波が抑圧されるので、高次モードの抑圧度が大き
くかつ挿入損失の増加が小さい静磁波共振器が得られ
る。

【００１４】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１５】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す斜視図であ
る。この静磁波共振器１０は、平面的に見てたとえば２
ｍｍ×２ｍｍの正方形のＧＧＧ基板１２を含む。このＧ
ＧＧ基板１２の一方主面の全面には、フェリ磁性基体と
してＹＩＧ薄膜１４が、たとえばＬＰＥ法で形成され
る。この場合、ＧＧＧ基板１２およびＹＩＧ薄膜１４の
厚みは、たとえば１００μｍに形成される。

【００１６】このＹＩＧ薄膜１４上には、リング状の導
体として、たとえば半径の異なる３つの円環状の導体１
６ａ，１６ｂおよび１６ｃが設けられる。この場合、そ
れらの導体１６ａ〜１６ｃは、それぞれ、たとえば５０
μｍの幅を有し、ＹＩＧ薄膜１４の中央を中心とする同
心円上に形成される。これらの導体１６ａ〜１６ｃは、
たとえばエッチングなどによって、ＹＩＧ基板１４上に
直接形成されてもよいが、たとえば、誘電体基板（図示
せず）の一方主面にたとえば銅からなる導体層（図示せ
ず）を形成し、その導体層をエッチングすることによっ
て、これらの導体１６ａ〜１６ｃの全体の形状を形成
し、その後、その誘電体基板をＹＩＧ薄膜１４上に積層
することによって、ＹＩＧ薄膜１４上に設けられてもよ
い。

【００１７】さらに、ＹＩＧ薄膜１４上には、たとえば
単線状のシングルストリップラインからなる２つのトラ
ンスデューサ１８ａおよび１８ｂが設けられる。この場
合、これらのトランスデューサ１８ａおよび１８ｂは、
ＹＩＧ薄膜１４の中央で直交しかつＹＩＧ薄膜１４に磁
気的に結合するように設けられる。

【００１８】この静磁波共振器１０では、その周波数特
性を図２に示すように、図１０および図１２に示す従来
の静磁波共振器と比べて、高次モードが抑圧される。こ
れは、ＹＩＧ薄膜１４すなわちフェリ磁性基体上のリン
グ状の導体１６ａ〜１６ｃが、フェリ磁性基体に静磁波
を閉じ込める動作ではなく、フェリ磁性基体における静
磁波の高次モードの定在波を抑圧する動作をするからで
ある。なお、半径の小さいリング状の導体１６ａは主モ
ードに近い方の高次モードに対して効果があり、半径の
大きいリング状の導体１６ｃはより高次モードに対して
効果がある。

【００１９】そこで、次に、この発明にかかる静磁波共
振器において、フェリ磁性基体上のリング状の導体がフ
ェリ磁性基体における静磁波の高次モードの定在波を抑
圧する動作原理について詳細に説明する。

【００２０】図１０に示す従来の静磁波共振器１では、
ＹＩＧ薄膜３に静磁波の定在波を励起して共振する。こ
の時の定在波の分布によって、ＹＩＧ薄膜３に多数のモ
ードが存在する。平面的に見て正方形をしたＹＩＧ薄膜
について説明すると、主モードは（１，１）モードであ
り、高次モードは（ｍ，ｎ）で表される。ただし、ｍ≧
１およびｎ≧１であり、ｍ＝ｎ＝１は除く。ここで、ｍ
はｘ方向への定在波の数を示し、ｎはｙ方向への定在波
の数を示す。

【００２１】図１０に示す静磁波共振器１についての図
１１に示す周波数特性では、主モードは（１，１）モー
ドであり、高次モードは（１，３），（３，１），・・
で表される。なぜなら、ｍあるいはｎが偶数となるモー
ドは、トランスデューサ４ａおよび４ｂがＹＩＧ薄膜３
の中央に置かれているので、励振されない。

【００２２】このように主モードと高次モードとの違い
は、フェリ磁性基体における定在波分布の違いである。
この違いを利用することによって、この発明では、フェ
リ磁性基体上のリング状の導体で高次モードを抑圧す
る。

【００２３】定性的な説明をするために、図３にＹＩＧ
薄膜における静磁波の主モードである（１，１）モード
の定在波分布を示し、図４にＹＩＧ薄膜における静磁波
の高次モードである（３，１）モードの定在波分布を示
す。なお、実際の静磁波共振器では、ＹＩＧ薄膜の端面
での静磁波の振幅は０ではない。

【００２４】図３および図４を参照して説明すると、
（１，３）モードでは、ＹＩＧ薄膜において、ｘ方向に
１つの定在波が生じ、ｙ方向に３の定在波が生じる。ｙ
方向の定在波には腹が３つ存在するが、このうち中央の
腹は（１，１）モードと共通の位置にあるため、この位
置に導体を置くことは主モードへの影響が大きいため望
ましくない。そこで、（１，３）モードの両側の腹の位
置に導体を置くことによって、（１，３）モードを抑圧
する。

【００２５】また、（３，１）モードは（１，３）モー
ドと同一の周波数に存在し、（３，１）モードの定在波
分布は（１，３）モードのｘ軸とｙ軸とを入れ換えたも
のと同じである。そのため、（３，１）モードに対して
も、同様に両側の腹の位置に導体を置くことによって抑
圧できる。なお、導体の幅は、主モードに対しては影響
が少なくかつ高次モードに対しては抑圧度が大きくなる
ように選ぶことが好ましい。

【００２６】ここで、導体がなぜリング状なのかという
ことについて説明する。

【００２７】上述の説明では、定在波の腹の位置がＹＩ
Ｇ薄膜の側面に平行であるとして説明したが、実際に
は、ＹＩＧ薄膜の形状因子である反磁場の影響のため、
ＹＩＧ薄膜内部の磁界分布は均一ではなく、特にＹＩＧ
薄膜の角の付近で内部磁界は弱くなる。そのため、定在
波の腹の位置はＹＩＧ薄膜の側面に平行とはならず、Ｙ
ＩＧ薄膜の角の付近で少し内側に曲がることになる。つ
まり、形状としてはリング状に近くなる。

【００２８】図５はこの発明の他の実施例を示す斜視図
である。この実施例の静磁波共振器１０では、図１に示
す実施例と比べて、特に、ＧＧＧ基板１２の他方主面に
も、リング状の導体として、たとえば半径の異なる３つ
の円環状の導体１７ａ，１７ｂおよび１７ｃが設けられ
る。この場合、それらの導体１７ａ〜１７ｃは、それぞ
れ、ＹＩＧ薄膜１４上の導体１６ａ〜１６ｃに対応する
ように設けられる。なお、この実施例では、導体１７ａ
〜１７ｃがＹＩＧ薄膜１４に接近するようにするため
に、ＧＧＧ基板１２を研磨することによって、ＧＧＧ基
板１２およびＹＩＧ薄膜１４の厚みが約５０μｍと薄く
形成されている。

【００２９】図５に示す実施例では、その周波数特性を
図６に示すように、図１に示す実施例と比べて、さらに
高次モードが抑圧される。図５に示す実施例のように、
ＹＩＧ薄膜１４の一方主面上だけでなく他方主面側にも
リング状の導体を設ければ、高次モードがさらに抑圧さ
れる。

【００３０】図７はこの発明のさらに他の実施例を示す
斜視図である。この実施例の静磁波共振器１０は、図５
に示す静磁波共振器を２段接続した構成である。すなわ
ち、図７に示す実施例では、図５に示す実施例のＧＧＧ
基板およびＹＩＧ薄膜と同様のＧＧＧ基板およびＹＩＧ
薄膜を２組含む。１組のＧＧＧ基板１２ａおよびＹＩＧ
薄膜１４ａは、略同一平面上において、他の１組のＧＧ
Ｇ基板１２ｂおよびＹＩＧ薄膜１４ｂと所定間隔を隔て
て配置される。また、一方のＹＩＧ薄膜１４ａ上には、
半径の異なる３つの円環状の導体１６ａ１，１６ｂ１お
よび１６ｃ１が同心円上に設けられ、同様に、他方のＹ
ＩＧ薄膜１４ｂ上にも、半径の異なる３つの円環状の導
体１６ａ２，１６ｂ２および１６ｃ２が同心円上に設け
られる。さらに、一方のＧＧＧ基板１２ａの他方主面に
は、３つの円環状の導体１６ａ１，１６ｂ１および１６
ｃ１に対応して、３つの円環状の導体１７ａ１，１７ｂ
１および１７ｃ１が設けられ、同様に、他方のＧＧＧ基
板１２ｂの他方主面にも、３つの円環状の導体１６ａ
２，１６ｂ２および１６ｃ２に対応して、３つの円環状
の導体１７ａ２，１７ｂ２および１７ｃ２が設けられ
る。

【００３１】さらに、図７に示す実施例では、ＹＩＧ薄
膜１４ａおよび１４ｂ上に、単線状のシングルストリッ
プラインからなる３つのトランスデューサ１８ａ，１８
ｂおよび１８ｃが設けられる。この場合、１つのトラン
スデューサ１８ａは、一方のＹＩＧ薄膜１４ａの中央と
他方のＹＩＧ薄膜１４ｂの中央とを結ぶ直線に沿って配
置され、他の１つのトランスデューサ１８ｂは、一方の
ＹＩＧ薄膜１４ａの中央でトランスデューサ１８ａと直
交するように設けられ、さらに他の１つのトランスデュ
ーサ１８ｃは、他方のＹＩＧ薄膜１４ｂの中央でトラン
スデューサ１８ａと直交するように設けられる。なお、
トランスデューサ１８ａは２つのＹＩＧ薄膜１４ａおよ
び１４ｂに、他の１つのトランスデューサ１８ｂは一方
のＹＩＧ薄膜１４ａに、さらに他の１つのトランスデュ
ーサ１８ｃは他方のＹＩＧ薄膜１４ｂに、それぞれ、磁
気的に結合されるように設けられる。また、この実施例
では、１つのトランスデューサ１８ａの両端が接地さ
れ、他の２つのトランスデューサ１８ｂおよび１８ｃが
入出力用として用いられる。

【００３２】図７に示す実施例では、その周波数特性を
図８に示すように、図５に示す実施例と比べて、さらに
高次モードが抑圧される。図７に示す実施例のように、
２段の静磁波共振器を構成すれば、高次モードがさらに
抑圧される。

【００３３】なお、上述の各実施例では平面的に見て正
方形のＹＩＧ薄膜が用いられているが、ＹＩＧ薄膜の形
状は、正方形に限らず長方形や円形であってもよく、そ
の形状を任意に変更してもよい。

【００３４】また、上述の各実施例ではフェリ磁性基体
としてＹＩＧ薄膜が用いられているが、他のフェリ磁性
基体が用いられてもよい。

【００３５】さらに、上述の各実施例ではリング状の導
体が３重に設けられているが、リング状の導体は、高次
モードの抑圧度および挿入損失などによっては、３重以
外にたとえば１重や２重にあるいは４重以上に設けられ
てもよい。

【００３６】なお、リング状の導体の幅は、高次モード
の抑圧度および挿入損失などから決まるが、幅が広いと
主モードに対しても影響を与えるため、約１ｍｍ以下に
することが好ましい。

【００３７】また、リング状の導体は、必ずしも円環状
である必要はなく、高次モードの抑圧度が高まるよう
に、たとえば４角環状など任意の形状に変更してもよ
い。

【００３８】さらに、リング状の導体は、環状である必
要はなく、一部が切断された形状であってもよい。

【００３９】また、リング状の導体の材質は、必ずしも
金属である必要はなく、抵抗体や導電ペーストなどの導
電性を有するものでも同様の効果が得られる。

【００４０】さらに、リング状の導体は、フェリ磁性基
体に密着してもよいが、フェリ磁性基体から間隔を持っ
て配置してもよい。しかし、その間隔があまり大きすぎ
ると、リング状の導体による高次モードを抑圧する効果
が小さくなるため、その間隔はフェリ磁性基体の厚みの
約５倍以内にすることが好ましい。

【００４１】また、リング状の導体を形成する位置は、
フェリ磁性基体の中央に限らず、フェリ磁性基体の形状
や高次モードの抑圧度などによっては変更してもよい。

【００４２】さらに、トランスデューサとしては、単線
状のシングルストリップラインに限らず、複線状のパラ
レルストリップラインを用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】図１に示す実施例の周波数特性を示すグラフで
ある。

【図３】ＹＩＧ薄膜における静磁波の主モードの定在波
分布を示す図解図である。

【図４】ＹＩＧ薄膜における静磁波の高次モードの定在
波分布を示す図解図である。

【図５】この発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図６】図５に示す実施例の周波数特性を示すグラフで
ある。

【図７】この発明のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。

【図８】図７に示す実施例の周波数特性を示すグラフで
ある。

【図９】この発明の背景となる従来のバンドパスフィル
タの一例を示す斜視図である。

【図１０】図９に示すバンドパスフィルタの基本となる
従来の静磁波共振器の一例を示す斜視図である。

【図１１】図１０に示す静磁波共振器の周波数特性を示
すグラフである。

【図１２】従来の静磁波共振器の他の例を示す斜視図で
ある。

【図１３】図１２に示す静磁波共振器の周波数特性を示
すグラフである。

【符号の説明】

１０静磁波共振器１２ＧＧＧ基板１４ＹＩＧ薄膜１６ａ，１６ｂ，１６ｃリング状の導体１８ａ，１８ｂトランスデューサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フェリ磁性基体を有する静磁波共振器に
おいて、前記フェリ磁性基体上にリング状の導体を設け
たことを特徴とする、静磁波共振器。