JPH061886B2

JPH061886B2 - 受信機

Info

Publication number: JPH061886B2
Application number: JP59114795A
Authority: JP
Inventors: 義和村上; 誠吾伊藤; 敏郎山田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1984-06-05
Filing date: 1984-06-05
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPS60257615A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ラジオ受信機、テレビジヨン受信機等に適用
して好適な受信機に係わる。

背景技術とその問題点強磁性共鳴素子、例えばＹＩＧ（本明細書でいうＹＩＧ
とはイットリウム・鉄・ガーネットを指称するが、これ
に各種添加物を有するものも含んで指称する。）素子
は、マイクロ波帯で、共振特性のＱが高いこと、共振周
波数がＹＩＧ体積によらないことから小型に構成できる
こと、素子に印加するバイアス磁界を変えることによっ
てその共振周波数を広帯域で直線的に変えることができ
ることなどの特徴を有する。そこで近時、マイクロ波の
ような高周波信号の受信機において、ＹＩＧ単結晶球、
或いはＹＩＧ単結晶板による磁気共鳴素子を共振素子と
して用いた同調回路すなわち受信機が注目され、例えば
特開昭50-137609号公報、特開昭50-78201号公報、特開
昭49-60402号公報、特開昭50-71215号公報等にその提案
がある。

しかしながら、このようにＹＩＧ素子によるフィルタ回
路と局部発振器とを用いて受信回路を構成する場合、両
者の共振特性が一致する必要があるが、上述したＹＩＧ
単結晶球、或いはＹＩＧ単結晶板を用いる場合、この形
状、寸法を均一高精度に作製することが困難で、その特
性にばらつきが生じ易いために、両者の共振特性の不一
致に基くトラッキングエラーが問題となる。そこで、こ
れを補正するために前記特開昭50-137609号公報に開示
されるような特別な回路構成を必要とし、全体の回路構
成を煩雑化している。

発明の目的本発明は、磁気共鳴素子を用いて受信機すなわちチュー
ナーを構成するものであるが、その特性の一致をはかる
ことによって、複雑な回路構成を採ることなく、トラッ
キングエラーの発生を効果的に回避し、加えて温度依存
性の改善、すなわち温度変化によるトラッキングエラー
の発生を回避するものである。

発明の概要本発明においては、受信信号を周波数変換する第１の局
部発振回路と、周波数変換された信号から第１の中間周
波数信号のみを選択するフィルタ回路と、第１の中間周
波数信号を周波数変換する第２の局部発振回路とを有す
る受信機において、第１及び第２の局部発振回路と、フ
ィルタ回路は、磁気共鳴素子と、この磁気共鳴素子に磁
場を印加する手段とを有し、各磁気共鳴素子は夫々薄膜
形成技術により成膜された強磁性薄膜素子より成り互い
に同じアスペクト比を有して成る構成とする。

実施例第１図を参照して本発明による受信機の一例を説明す
る。この構成ではダブルスーパーヘテロダイン方式によ
るものであり、図において(201)は、アンテナ、(202)は
高周波増幅回路、(203)は第１の混合回路、(204)は磁気
共鳴素子例えばＹＩＧ素子による共振器を用いた第１の
局部発振回路、(205)は磁気共鳴素子例えばＹＩＧ素子
によるフィルタ回路、(206)は第２の混合回路、(207)は
同様に磁気共鳴素子例えばＹＩＧ素子を共振器として用
いた２の局部発振回路で、(208)及び(209)と(210)は、
夫々第１及び第２の局部発振回路(204)及び(207)とフィ
ルタ回路(205)の各ＹＩＧ素子への磁界印加手段を示
す。この場合、磁界印加手段(208)は可変に構成されて
第１の局部発振回路(204)の発振周波数が可変設定でき
るようになされる。また、他の磁界印加手段(210)と(20
9)とは、固定した磁界が与えられるようになされ、フィ
ルタ回路(205)の通過周波数（中心周波数）ｆ_Ｆが設定
されると共に、これに対し第２の局部発振回路(207)の
発振周波数ｆ_L1が所定のオフセット周波数を有するよう
に設定される。この構成において、今、アンテナ(201)
から周波数ｆ_S0の信号、例えば周波数ｆ_S0＝90〜900MHz
の信号が受信されるとすると、この受信信号は、増幅回
路(202)によって増幅されて第１の混合回路(203)に導入
され、この第１の混合回路(203)によって、第１の局部
発振回路(204)よりの周波数ｆ_L1の発振信号例えばｆ_L1
＝2100〜2910MHzの信号と混合されて、周波数ｆ_SO1（ｆ
_SO1＝ｆ_SO＋ｆ_L1）に周波数変換されてとり出される。
そして、この第１の混合回路(203)からとり出された信
号のうち、フィルタ回路(205)において設定された通過
周波数の中間周波数ｆ_Ｆ、例えばｆ_Ｆ＝３ＧHzの周波数
がフィルタ回路(205)よりとり出されて第２の混合回路
(206)に導入され、この第２の混合回路(206)によって、
第２の局部発振回路(207)よりの周波数ｆ_L2の発振信
号、例えばｆ_L2＝2942MHzの信号と混合されて周波数ｆ
_IF（ｆ_IF＝ｆ_Ｆ−ｆ_L2）、例えばｆ_IF＝58MNzの周波数
がとり出される。つまり、磁界印加手段(208)を調整し
て第１の局部発振回路(204)の発振周波数ｆ_L1を選定す
ることによって、フィルタ回路(205)より、受信信号の
うち所定の周波数信号をとり出すことになる。例えば上
述の例で、第１の局部発振回路(204)の発振周波数ｆ_L1
を2600MHzに選定すれば、ｆ_Ｆ−ｆ_L1＝3000-2600＝400
(MHz)の受信信号をチューニングできることになる。

そして、本発明においては、このような回路構成におい
て、その第１及び第２の局部発振回路(204)及び(207)
と、フィルタ回路(205)の各磁気共鳴素子を、薄膜形成
技術によって構成する。すなわち、例えば常磁性基板、
例えばＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）
基板上に、特に薄膜形成技術、例えばスパッタリング、
或いは化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、液相成長法（Ｌ
ＰＥ法）等によって、フェリ磁性薄膜の例えばＹＩＧ薄
膜を形成する。そして、このＹＩＧ薄膜を、例えばフォ
トリソグラフィー技術によってパターン化することによ
って各ＹＩＧ薄膜磁気共鳴素子を形成する。各ＹＩＧ薄
膜素子は互いに同一材料、同一形状、寸法の例えば円
形、正方形、長方形等によって形成し、そのアスペクト
比（aspect ratio）を同一に選択する。すなわち、各素
子が円形の場合は、その膜厚と直径との比を一定にし、
例えば正方形、長方形の場合は、その膜厚と対応する各
幅或いは各辺の長さとの比を互いに同一に選定する。

そして、フィルタ回路(205)と第２の局部発振回路(207)
の各ＹＩＧ薄膜素子との間の共振周波数の差、すなわち
オフセット周波数の設定は、常時、一方の回路(205)ま
たは(207)のＹＩＧ薄膜磁気共鳴素子に他方の回路(207)
または(205)のＹＩＧ薄膜磁気共鳴素子とは、オフセッ
ト周波数に対応した一定量の異る直流バイアス磁界を印
加することによって行うことができる。

このような構成とする場合、温度依存性が補償された温
度特性にすぐれた受信機を構成することができる。次に
この温度特性について説明する。

今、第１及び第２の局部発振回路(204)及び(207)とフィ
ルタ回路(205)の各ＹＩＧ薄膜素子の共振周波数、すな
わち第１及び第２の局部発振回路(204)及び(207)の各発
振周波数ｆ_L1及びｆ_L2とフィルタ回路(205)の通過周波
数ｆ_Ｆ１とについてみると、これらはで与えられる。ここにＨ_ex1，Ｈ_ex2，Ｈ_exFとＮ_z1，Ｎ
_z2，Ｎ_zFは夫々第１及び第２の各局部発振回路(204)，
(207)とフィルタ回路(205)の各ＹＩＧ薄膜素子に対する
直流印加磁界と、その反磁界係数で、上述した例におい
てはＨ_ex2及びＨ_exFは固定の磁界で、Ｈ_ex1が可変調整
できるようになされ、また、Ｎ_z1＝Ｎ_z2＝Ｎ_zFに選ばれ
ている。したがって、今、例えば外囲温度が変化する場
合を考えると、温度の関数であるＹＩＧの飽和磁化４π
Ｍ_syが変化するがＮ_z1＝Ｎ_z2＝Ｎ_zFに選ばれていること
によって、各周波数ｆ_L1，ｆ_L2，ｆ_Ｆは同一量だけ変化
することになる。したがって、今、例えば常温において
フィルタ回路(205)の通過周波数ｆ_Ｆを、例えばｆ_Ｆ＝
３GHzに設定し、第２の局部発振回路(207)の発振周波数
ｆ_L2を2.942GHzと設定し、第１の局部発振回路(204)の
発振周波数ｆ_L1を前述したように2.6GHzに調整して400G
Hzのチューニングをなす場合についてみるとこのとき
に、例えば外囲温度が上昇してＭ_syが36ガウス低下して
ｆ_Ｆが0.1GHz上昇して、ｆ_Ｆ＝3.1GHzとなったとする
と、上記(a)式から明らかなようにｆ_L1及びｆ_L2に関し
ても夫々0.1GHz上昇してｆ_L1＝2700MHz，ｆ_L2＝3042MHz
となるので、前述したと同様にｆ_Ｆ−ｆ_L1＝3100-2700=
400(MHz)の受信信号をチューニングでき、ｆ_IF＝ｆ_Ｆ−
ｆ_L2＝3100-3042=58(MHz)の中間周波数出力が第２の混
合回路(206)から取り出され、何ら温度による影響を受
けることがない。

尚、第１図に説明した例においては、フィルタ回路(20
5)と第２の局部発振回路(207)への印加磁界を固定して
第１の局部発振回路(204)への印加磁界を調整してチュ
ーニングを行うようにした場合であるが、これとは逆に
第１の局部発振回路(204)への印加磁界を固定して、フ
ィルタ回路(205)と第２の局部発振回路(207)への印加磁
界を連動的に調整してチューニングを行うこともでき
る。この場合の例を第２図を参照して説明する。第２図
において第１図と対応する部分には同一符号を付して重
複説明を省略するが、この例においては、第１の混合回
路(203)によってｆ_so1＝ｆ_so＋ｆ_L1に周波数変換された
信号がとり出され、第２の混合回路(206)からｆ_IF＝ｆ
_Ｆ＋ｆ_L2の周波数に変換された信号がとり出されるよう
にする。

この場合においても、この回路自体で温度特性の補償が
なされる。

次に、上述の本発明による受信機における各ＹＩＧ薄膜
共鳴素子を有するフィルタ回路(205)と第１及び第２の
各局部発振回路(204)及び(207)との具体的構造の一例を
説明する。第３図はフィルタ回路(2)の具体的構造の一
例の平面図で、第４図はその断面図を示す。この例にお
いては、アルミナ等の誘電体基板(21)の第１主面に接地
導体(22)が被着形成されると共に、他方の第２の主面
に、互いに平行な第１及び第２のマイクロストリップラ
イン、すなわち入力及び出力伝送線路(23)及び(24)が被
着形成され、両ストリップライン(23)及び(24)の夫々の
端部が接地導体(22)に夫々第１及び第２の接続導体(25)
及び(26)によって接続される。そして基板(21)の第２の
主面上に、この主面上の第１及び第２のマイクロストリ
ップライン(23)及び(24)と夫々電磁的に結合して第１及
び第２のＹＩＧ薄膜磁気共鳴素子(27)及び(28)が配置さ
れる。これら第１及び第２の磁気共鳴素子(27)及び(28)
は、例えばＧＧＧ基板(29)の１主面に前述した薄膜形成
技術によってＹＩＧ薄膜を形成し、これを例えば選択的
エッチング技術すなわちフォトリソグラフィーによって
例えば円形にパターン化して構成する。また基板(21)上
の第１及び第２の磁気共鳴素子(27)及び(28)間にれらを
電磁的に結合する第３のマイクロストリップライン、す
なわち結合用伝送線路(30)が基板(21)の他の面に被着形
成され、その両端が連結導体(31)及び(32)によって接地
導体(22)に接続される。そして、両素子(27)及び(28)間
の距離は、通過帯域外の阻止域の挿入損失の増大を急峻
にするために通過帯域の中心周波数の波長をλとすると
λ/4の距離に選ばれる。

一方、局部発振回路(5)は、例えば第５図にその具体的
構造の一例の平面図を示し、第６図にそのＡ−Ａ線上の
断面図を示すように、同様に例えばアルミナ等の誘電体
基板(51)の第１主面に接地導体(52)が被着形成されると
共に、他方の第２の主面上にマイクロストリップライン
(53)が被着形成され、その一端が接続導体(54)によって
接地導体(52)に接続される。そして、これにＹＩＧ薄膜
磁気共鳴素子(55)が、電磁的に結合される。この素子(5
5)は、例えばＧＧＧ基板(56)の１主面に、前述したよう
に、薄膜形成技術によってＹＩＧ薄膜を形成し、これを
フォトリソグラフィーによって例えば円形にパターン化
して構成する。図において、(57)は、高周波用バイポー
ラトランジスタで、(58)はインピーダンス変換器を示
し、(59)はその直流ブロックＭＯＳキャパシタを示す。
この例では、トランジスタ(57)のベースＢが接地導体(5
2)に接続された接地パッド(60)にワイヤ(61)によって接
続され、エミッタＥを素子(55)側に、コレクタＣをイン
ピーダンス変換器側に接続したいわゆるコモンベースの
直列帰還型発振器を構成した場合である。

次に、この磁気共鳴素子を共振器として用いた発振回路
の発振原理及び発振条件等について説明する。今、共振
器、すなわちＹＩＧ磁気共鳴素子(55)を、出力回路でな
い帰還回路に挿入した発振回路について説明する。第７
図−ａ及び第７図−ｂは、この発振回路のブロツク図
で、(62)はＹＩＧ共振回路、(63)は負性抵抗回路、(64)
はインピーダンス整合回路、(65)は負荷である。但し、
第７図−ｂにおいて(66)は、インピーダンス整合回路も
含めた負荷インピーダンスである。

第７図において、端子ＡからみたＹＩＧ共振回路側、す
なわちＹＩＧ帰還回路側素子と、能動素子側、すなわち
負性抵抗回路側の各反射係数Γ_Ｙ及びΓ_Ｎは、端子Ａか
らみた夫々インピーダンスＺ_Ｙ及びＺ_Ｎを用いて次式で
表わされる。

但し、Ｚ_Ｏは回路の特性インピーダンス(50Ω)である。

そして、定常発振の条件は、Γ_Ｙ及びΓ_Ｎを用いて次式
で表わされる。

Γ_ＹΓ_Ｎ＝１ ‥‥(3) Γ_Ｙ及びΓ_Ｎは、共に複素数であるから、(3)式は振幅
及び位相に別けて次のようになる。

｜Γ_Ｙ｜｜Γ_Ｎ｜ｅ^{ｊ（θＹ＋θＮ）}＝１すなわち、｜Γ_Ｙ｜｜Γ_Ｎ｜＝１ ‥‥(4) θ_Ｙ＋θ_Ｎ＝０ ‥‥(5) 受動素子回路であるＹＩＧ帰還回路は、ＹＩＧ共振器の
損失分の正の実抵抗を持つから、(1)式より｜Γ_Ｙ｜＜
１となる。したがって、(4)式の発振条件が成立するに
は、｜Γ_Ｎ｜＞１となる必要があり、(2)式よりＺｎは
あ負の実抵抗を持つ必要があることがわかる。

第７図における負性抵抗回路は負性抵抗素子である２端
子能動素子であってもよいし、または３端子能動素子及
び帰還素子からなる回路だってもよいが、第５図及び第
６図で説明した例では３端子能動素子の高周波用バイポ
ーラトランジスタを用いた場合であり、第８図に示すよ
うにコモンベースの直列帰還型発振回路構成をとった場
合である。Ｘはリアクティブ回路である。

上述の発振回路についての説明は、定常発振の条件につ
いての説明であるが、発振が立ち上るためには、次式の
条件が成立つ必要がある。

｜Γ_Ｙ｜｜Γ_Ｎ ^Ｓ｜＞１ ‥‥(6) すなわち、但し、Γ_Ｎ ^Ｓは小信号でのΓ_Ｎの値である。発振が立ち
上り能動素子が大振幅動作するようになると、負性抵抗
の絶対値が小さくなり、１／｜Γ_Ｎ｜は徐々に大きくな
り、(2)式が成立すると発振が定常状態となる。

以上のことに基いてＹＩＧ発振回路の動作原理を第９図
のスミスチャートを用いて説明する。１／｜Γ_Ｎ｜は小
信号では、スミスチャートの比較的内側のＣの状態にあ
るが、能動素子が大振幅動作するにしたがってＤの状態
を経過して矢印の方向に移動する。

一方、前述した第５図及び第６図に示した構成によるＹ
ＩＧ発振回路ではＹＩＧ素子(55)が、共振しないとき
は、単なる先端短絡ストリップラインとなるから、Γ_Ｙ
は、第９図中Ａに示す軌跡を示す。この第９図から明ら
かなように、前記(5)式に示した発振の位相条件は、い
かなる振幅のΓ_Ｎについても満されないから、発振は起
らない。

次にＹＩＧ素子(55)に、直流磁界を印加してｆ_１とｆ_２
の間の周波数ｆ_０で共鳴するようにすると、Γ_Ｙは、ｆ
_０の近くの周波数で第８図中Ｂのような軌跡を示す。の
とき、ｆ_０の近傍の周波数において、発振が立ち上るた
めの前記(7)式の振幅条件と、前記(5)式の位相条件が同
時に成立する。そして、発振が立ち上り、１／Γ_ＮがＣ
からＤに移動すると、周波数ｆ_０で前記(4)式及び(5)式
が同時に成立つため、発振周波数ｆ_０で定常発振するこ
とになる。

このような原理で直流印加磁界を変化させてＹＩＧ素子
の共鳴周波数をｆ_１からｆ_２の間で変えてやると、発振
回路は、共鳴周波数の近傍の周波数に同調して発振する
ことになる。

また、本発明による受信機においては、フィルタ回路(2
05)と第２の局部発振回路(207)とは所要のオフセット周
波数に設定されるものの、両者は共に、固定磁界が印加
されるか可変磁界を連動させて印加させるものであるの
で、これらを共通の磁気回路内に配置し、他の第１の局
部発振回路(204)を他の磁気回路内に配置することがで
きる。この場合、フィルタ回路(205)と第２の局部発振
回路(207)とは、共通の基板上に組込んで構成すること
ができる。この場合の一例を第10図及び第11図に示す。
第10図はその平面図で、第11図はそのＡ−Ａ線上の断面
図である。第10図及び第11図において、第１図〜第６図
の各部と対応する部分には同一符号を付して重複説明を
省略するが、この場合、前述の基板(21)及び(51)に代え
て共通の例えばアルミナより成る基板(91)を用い、その
１主面上にフィルタ回路(205)、混合回路(206)、第２の
局部発振回路(207)を構成し、他方の主面に前述した接
地導体(22)及び(25)に代えて共通の接地導体(92)を被着
する。また、この場合、前述のＧＧＧ基板(29)及び(56)
に代えて共通のＧＧＧ基板(93)を設け、これにＹＩＧ薄
膜素子(27)(28)及び(55)を形成する。(94)は、基板(91)
に形成した切り欠きで、ここにおいて、各々マイクロス
トリップライン(23)(24)及び(53)の端部を接続導体(25)
(32)及び(54)によって接地導体(92)に接続する。

尚、ＧＧＧ基板の各ＹＩＧ薄膜素子の形成部には、その
形状、大きさに対応する凹部を設けて、これら凹部内に
各ＹＩＧ薄膜素子を配置することもできる。

そして、これらフィルタ回路(205)及び第２の局部発振
回路(207)が組込まれた基板(91)を例えば、第12図及び
第13図に示すようにパーマロイ等の磁性体よりなるヨー
ク(81)よりなる磁気回路の磁気ギャップ(82)内に配置す
る。そして、ヨーク(81)の例えば磁気ギャップ(82)を構
成する相対向する磁極(83)及び(84)の少くとも一方にコ
イル(85)を巻装して、第１図及び第２図で説明した磁界
印加手段(210)及び(209)を共通に構成すると共に、フィ
ルタ回路(205)と第２の局部発振回路(207)との間に所要
のオフセット周波数を得るために、フィルタ回路(205)
のＹＩＧ素子(27)(28)と、第２の局部発振回路(207)の
素子(55)とに対する印加磁界を異ならしめるために、例
えば第１２図に示すように、磁極(83)及び(84)の少くと
も何れか一方に局部的に永久磁石(86)を配置するとか、
第１３図に示すように補助コイル(87)を配置する。この
ようにして、これら磁石(86)或いはコイル(87)よりの磁
界を、コイル(85)よりの磁界と順方向、或いは逆方向に
重畳させることによって、磁気ギャップ(82)内におい
て、磁石(86)或いはコイル(87)の配置部と他部とで磁界
の強さが所定量異なるようにして、これら互に磁界が異
なる部分に前述したフィルタ回路(205)のＹＩＧ素子(2
7)(28)と局部発振回路のＹＩＧ素子(55)とが配置される
ようにする。このようにしてコイル(85)に固定の直流を
通電するとか、可変的に直流を通電して固定磁界バイア
ス或いは可変磁界を各回路(205)及び(27)の各ＹＩＧ素
子に印加して第１図或いは第２図の構成を得る。

尚、例えばアマチュア無線等に用いられる受信機におけ
るように、オフセット周波数を変化させて混合器(4)よ
りとり出す中間周波数を変更させることが望まれる場合
においては、例えば前述した補助コイル(87)への通電電
流を調整し得るようにして、フィルタ回路と局部発振回
路の各ＹＩＧ素子への印加磁界の差の調整を行う。

そして、第１の局部発振回路(204)は、例ば第14図に示
すように例えば同様のヨーク(81)よりなるも補助コイル
(85)や永久磁石(86)が配置されていない他の磁気回路内
に配置する。

上述したように、本発明においては、フィルタ回路(20
5)及び第１及び第２の局部発振回路(204)(207)の共振器
として磁気共鳴素子等は薄膜形成技術によって形成した
薄膜素子によって構成するものであるが、この場合、ス
プリアス（静磁モード）の抑制が望まれる。すなわち、
単結晶球による磁気共鳴素子（ＹＩＧ単結晶球）におい
ては、静磁モードが励磁されにくく、一様歳差モードに
よる唯一の共振モードが得られるという利点があるがＹ
ＩＧ薄膜では、たとえ高周波磁界の一様性の良い場所に
置かれても、内部直流磁界が一様でないために、静磁モ
ードが多数励振されてしまうという問題点がある。円盤
状フェリ磁性体試料の試料面に垂直に直流磁界を印加し
たときの静磁モードについて文献（Journal of Applied
Physics,Vol,48,July 1977,PP.3001〜3007）で解析さ
れており、各モードは(n,N)_mで表される。ただし、(n,
N)_mモードは円周方向にｎ個の節を持ち、直径方向にＮ
個の節をもち０厚さ方向に（ｍ−１）個の節をもつモー
ドである。試料にわたって高周波磁界の一様性が良い場
合には、（１，Ｎ）_１系列が主要な静磁モードとなる。
第15図は、９GHzの空洞共振器中で測定された円形ＹＩ
Ｇ薄膜試料のフェリ磁性共鳴の測定結果で、（１，Ｎ）
_１系列の静磁モードが多数励振されている様子が示され
ている。この試料を用いて上述したフィルタなどのマイ
クロ波素子を構成する場合には、主共鳴モードである
（１，１）₁モードを利用することになり、このとき他
の静磁モードはすべてスプリアス・レスポンスとなり、
これによって希望周波数以外の周波数信号を通過させる
とか、Ｓ／Ｎ低下を招来するおそれが生じる。また局部
発振回路(5)においては、所望の周波数以外でも発振す
ると混合回路(4)からの中間周波数にずれが生じるおそ
れがある。そこで、各フェリ磁性薄膜（ＹＩＧ薄膜）磁
気共鳴素子において、主共鳴モードを損うことなく、ス
プリアス・レスポンスとなる静磁モードの励振を抑制す
る手段が講じられることが望まれる。次に、これについ
て説明する。

第16図は厚さｔ、直径Ｄ（半径Ｒ）のＹＩＧ円形薄膜の
面に垂直な方向に直流磁界を印加したときの内部直流磁
界Ｈｉの様子を示したものである。ただし、ここではア
スペクト比ｔ／Ｄが十分に小さい場合を考えるもので試
料の厚さ方向での磁界分布は無視する。反磁界は円板の
内側で大きく周辺になるほど急に小さくなるため、内部
直流磁界は中央付近で小さく外周付近で急に大きくなっ
ている。ところで上記文献の解析結果によれば、Ｈｉ＝
ω／γとなる位置でのｒ／Ｒの値をξとすれば、静磁モ
ードは０≦ｒ／Ｒ≦ξの領域に存在する。ただしωは静
磁モードの共鳴角周波数であり、γは磁気回転比であ
る。磁界を固定したときにはモードナンバーＮが大きく
なるにつれて共鳴周波数は高くなり、第17図Ａに示した
ように静磁モードの領域はだんだん外側まで広がること
になる。第17図Ｂは、（１，Ｎ）₁モードの低次の３個
のモードについて高周波磁化の試料内分布を示したもの
で、絶対値は高周波磁化の大きさを、符号は高周波磁化
の位相関係を示している。第17図から理解されるように
静磁モードの間で高周波磁化成分は異なった態様となっ
ており、これを利用すれば、主共振モードにほとんど影
響を与えることなく、スプリアス・レスポンスとなる静
磁モードの励振を抑圧することが可能となる。

具体的には、第18図に示すように、前述したＧＧＧ基板
(29)(56)、或いは(93)上に例えば円形状に形成したＹＩ
Ｇ薄膜素子(27)(28)(55)に環状の溝(70)を、例えば選択
的にエッチングによって形成して、環状の肉薄部を形成
する。この場合、角ＹＩＧ薄膜素子は厚さが十分小さく
されているものとし、この場合の静磁モードは（１，
Ｎ）₁モードである。

溝(70)は（１，１）₁モードの高周波磁化がゼロになる
位置に同心円状に形成する。溝(2a)は全体が連続してい
ても、不連続であってもよい。また、溝(70)で囲まれる
領域を、第19図に示すように外側領域に比して薄くなる
ようにしてもよい。この場合、溝(70)に近接する内側領
域で反磁界が持ち上げられ、この範囲まで反磁界がほぼ
一様になる。換言すれば、第17図Ａに一点鎖線で示すよ
うに内部直流磁界が径方向の広範囲にわたってほぼ一様
になる。したがって、主共鳴モード以外の静磁モードの
励振を一層抑圧することが可能となる。

このような磁気共鳴素子では、溝(70)によって磁化が拘
束(pin)される。この場合、（１，１）₁モードに対して
は高周波磁化がゼロになる位置に溝(70)があるため、
（１，１）₁モードの励振は影響を受けない。他方、他
の静磁モードに対しては溝(70)の位置が本来高周波磁化
がゼロでない位置にあるため、部分的に磁化が高速され
ることとなり、この結果、これらのモードの励振が弱め
られることとなる。したがって、主共鳴モードを損うこ
となくスプリアス・レスポンスを抑圧することができ
る。

尚、ＹＩＧ薄膜における高周波磁化の分布（第17図Ｂ参
照）は試料の飽和磁化の大きさに全く依存せず、しかも
アスペクト比に大きく依存しないのでフェリ磁性層(2)
の飽和磁化や膜厚が異っても、溝(2a)の位置をそれに応
じて変える必要はない。

因みに、ＹＩＧ薄膜から作製した膜厚20μm、半径１mm
のＹＩＧ薄膜素子に、半径0.8mmの位置に深さ２μmの溝
(70)を形成し、これについてマイクロストリップライン
を用いてフェリ磁性共鳴の測定を行ったところ、その挿
入損失の測定結果は第20図に示す結果が得られた。ま
た、無負荷Ｑ値は775であった。

なお、円形状のＹＩＧ薄膜共鳴素子ではｒ／Ｒ＝0.8の
位置で（１，１）₁モードの高周波磁化がゼロになっ
た。

これに比し、同一のＹＩＧ薄膜から作製した膜厚20μ
m、半径１mmのＹＩＧ薄膜素子（溝なし）についてマイ
クロストリップラインを用いてフェリ磁性共鳴の測定を
行った。このときの挿入損失の測定結果は第21図に示す
ようになった、また、無負荷Ｑ値は660であった。これ
らの比較から理解されるように、この発明では（１，
１）₁モード以外の静磁モードの励振を抑えられ、スプ
リアス・レスポンスを抑圧することができることがわか
る。また主共鳴モードを損うことがないので無負荷Ｑ値
を損うこともない。

また、同様にＹＩＧ薄膜すなわちフェリ磁性薄膜による
磁気共鳴素子におけるスプリアス・レスポンスとなる静
磁モードの励振を十分に抑えることのできる他の構成と
しては、フェリ磁性薄膜の内側領域を外側領域に比して
薄くすることが考えられる。これについて説明するに、
今、厚さｔ、直径Ｄ（半径Ｒ）のＹＩＧ円形薄膜に、そ
の膜面に対して垂直な方向に直流磁界Ｈｏを印加したと
きの内部直流磁界Ｈｉは、Ｈｉ＝Ｈｏ−Ｈｄ（ｒ／Ｒ）
−Ｈａとなる。ここでＨｄは反磁界、Ｈａは異方性磁界
である。ただし、ここではアスペクト比ｔ／Ｄが十分に
小さい場合を考えるもので試料の厚さ方向での磁界分布
は無視する。第22図は、膜厚20μm、半径１mmのＹＩＧ
円板の反磁界Ｈｄを計算により求めたものである。反磁
界は円板の内側で大きく周辺になるほど急に小さくなる
ため、内部直流磁界は中央付近で小さく外周付近で急に
大きくなっている。他方、第23図は同じＹＩＧ薄膜の内
側半径0.8mm以内の膜厚を１μm薄くした場合の反磁界分
布を計算により求めたものである。これをみると、内側
の膜厚を少し薄くすることにより、薄くした領域の周辺
付近の反磁界が少し持ち上げられ、反磁界の平坦な領域
が広がることがわかる。

したがって上述したように、ＹＩＧ薄膜素子において内
側領域を外側領域に比して薄くすれば内側領域の反磁界
の平坦な領域を広げ、これによってスプリアス・レスポ
ンスを招来する静磁モードを抑圧するとができる。すな
わち、例えば第24図に示すように、ＧＧＧ基板(29)(56)
或いは(93)上にフェリ磁性のＹＩＧ薄膜素子(27)(28)(5
5)を形成する。ＹＩＧ薄膜素子(27)(28)(55)の上面には
凹部(71)を形成し、これによって内側領域を外側領域に
比して薄くする。このＹＩＧ薄膜素子(27)(28)(55)の厚
さは十分に小さくしてその厚さ方向での磁界分布を一様
とする。この場合静磁モードは（１，Ｎ）₁モードであ
る。

凹部(71)はスプリアス・レスポンスとなる静磁モードの
励振を十分に抑圧しうる程度の位置まで延在させる。好
ましくは、（１，１）₁モードの振幅がゼロになるあた
り、たとえば、ＹＩＧ薄膜素子が円形の場合には、その
径の0.75〜0.85倍の位置まで延在させる。

因みに、膜厚20μm、半径１mmのＹＩＧ薄膜磁気共鳴素
子に、これと同心的に深さ1.7μm、半径0.75mmの円形の
凹部(71)を形成し、これについてマイクロストリップラ
インを用いてフェリ磁性共鳴測定を行った挿入損失の測
定結果を、第25図に示す。尚、このときの無負荷Ｑ値は
865であった。

発明の効果上述したように、本発明による受信機は、その磁気共鳴
素子として、冒頭に述べたような、機械加工によって得
た例えばＹＩＧ単結晶球、或いはＹＩＧ単結晶板によっ
て構成するを回避して、特に液相エピタキシー、スパッ
タリング、化学的気相成長法等によるいわゆる薄膜技術
による例えばＹＩＧ薄膜素子によって構成するものであ
るので、量産性の向上と共にフイルタ回路及び局部発振
回路の共振器の相互の特性を正確に設定することがで
き、これによってトラッキングエラーの発生を効果的に
回避することができ、トラッキングエラーを補正するた
めの特別の回路を設けるなどの考慮を必要としない。し
たがって、構成の簡略化がはかられ、上述の量産性の向
上と共にコストの低減化をはかることができる。

また、本発明によれば、これ自体で温度補償の効果が得
られるので温度の変化によってトラッキングエラーが生
じたり、この温度依存性によるトラッキングエラーが生
じないようにするための各種手段の付加を回避でき、安
定した確実な受信と構成の簡略化がはかられるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による受信機の一例のブロッ
ク図、第３図はそのＹＩＧフィルタの具体的構造の一例
の平面図、第４図はそのＡ−Ａ線上の断面図、第５図は
局部発振回路の具体的構造の一例の平面図、第６図はそ
のＡ−Ａ線上の断面図、第７図−ａ及び−ｂは発振回路
のブロック図、第８図はその回路構成図、第９図は発振
動作の説明に供するスミスチャート、第10図は本発明に
よる受信機の具体的構造の一例の平面図、第11図はその
Ａ−Ａ線上の断面図、第12図〜第14図は夫々磁界印加手
段の各例を示す断面図、第15図は本発明の説明に供する
円形フェリ磁性薄膜における静磁モードの発生の状態を
示すグラフ、第16図は同様の円形フェリ磁性薄膜の内部
直流磁界の分布を示すグラフ、第17図は円形フェリ磁性
薄膜の内部直流磁界の分布と静磁モードとの関係を示す
グラフ、第18図は磁気共鳴素子の一例の斜視図、第19図
は同様の断面図、第20図は磁気共鳴素子の一例の挿入損
失を示すグラフ、第21図は比較例の挿入損失を示すグラ
フ、第22図及び第23図は円形フェリ磁性薄膜の反磁界の
分布を示すグラフ、第24図は磁気共鳴素子の一例の斜視
図、第25図は磁気共鳴素子の一例の挿入損失を示すグラ
フである。 (201)はアンテナ、(202)は増幅回路、(205)はフィルタ
回路、(203)(206)は混合回路、(204)(207)は第１及び第
２の局部発振回路、(208)(209)(210)は磁界印加手段、
(27)(28)はフィルタ回路の磁気共鳴薄膜素子、(55)は局
部発振回路の磁気共鳴薄膜素子である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受信信号を周波数変換する第１の局部発振
回路と、周波数変換された信号から第１の中間周波数信
号のみを選択するフィルタ回路と、上記第１の中間周波
数信号を周波数変換する第２の局部発振回路とを有する
受信機において、上記第１及び第２の局部発振回路と、上記フィルタ回路
は、磁気共鳴素子と、該磁気共鳴素子に磁場を印加する
手段とを有し、上記各磁気共鳴素子はそれぞれ薄膜形成技術により成膜
され互いに同一の材料、形状、アスペクト比、特性を有
する強磁性薄膜素子より成ることを特徴とする受信機。