JPH09326613A - 静磁波遅延素子 - Google Patents

静磁波遅延素子

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JPH09326613A
JPH09326613A JP14130896A JP14130896A JPH09326613A JP H09326613 A JPH09326613 A JP H09326613A JP 14130896 A JP14130896 A JP 14130896A JP 14130896 A JP14130896 A JP 14130896A JP H09326613 A JPH09326613 A JP H09326613A
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JP
Japan
Prior art keywords
magnetostatic wave
transducer
sides
yig film
pair
Prior art date
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Pending
Application number
JP14130896A
Other languages
English (en)
Inventor
Masuzo Hattori
益三 服部
Yasuhiko Horio
泰彦 堀尾
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】寸法のあまり大きくないYIG膜内に静磁波の
伝搬路を高密度に構成して、伝搬長lをより長くするこ
とができる静磁波遅延素子を提供する。 【解決手段】YIG膜2と、このYIG膜2に垂直な直
流磁界を印加する磁界発生手段と、YIG膜2上に配置
した入力トランスジューサ3および出力トランスジュー
サ8とを備え、入力トランスジューサ3に高周波信号を
入力して励振した静磁波を、YIG膜2の相対向する一
対の辺12,13の一方に入射することにより、静磁波
が一対の辺12,13間で交互に入反射を繰り返して出
力トランスジューサ8に到達するように、一対の辺1
2,13の形状を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高周波回路、特
にマイクロ波回路に用いられる静磁波を利用した静磁波
遅延素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、遅延素子は圧電体の表面弾性
波を用いた素子が主であって、YIGのようなガーネッ
ト材料を用いた素子は早くから研究開発が行われていた
が、実用の場が多くなく、一部マイクロ波の計測器や軍
事関係の通信機などに用いられていた程度であった。ま
た用いられているYIGは球状でその製法および素子化
が難しく、更にはこの素子を必要とする機器が多くない
ことから実用化が少なかった。
【0003】一方、機器の回路部品の面実装化が要望さ
れるようになり、いろいろな部品がこれに対応するな
か、YIGもセラミックの平板やLPE単結晶膜、更に
は多結晶膜などが作製され、面実装形の素子化の検討が
行われるようになった。また通信機器も移動体通信や衛
星通信などが民生機器の領域に入ってきて、最近ではY
IGを材料に用いたいろいろな部品が用いられるように
なった。
【0004】YIGを用いた遅延素子もその1つで、そ
の構造は入力トランスジューサおよび出力トランスジュ
ーサの分離型素子(例えば電子通信学会誌12/’9
1、P1296)、入力トランスジューサに高周波を入
力することにより発生した静磁波を正方形をしたYIG
膜の4辺で反射させて出力トランスジューサより出力信
号として取り出す干渉型静磁波ディレイライン素子(例
えば、MW89−18)、およびマイクロストリップ形
素子(電子情報通信学会誌’96/1 Vol.J79
−C−I No.1)などがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般に、遅延素子にお
いては、第1に遅延時間をできる限り長くすることであ
り、第2に伝搬損失の低減である。遅延時間τは、kを
静磁波の伝搬定数、lを静磁波の伝搬長(入出力トラン
スジューサ間の距離)、φを出力側での位相とすると、
φ=klであるから遅延時間τは τ=dφ/dω =(dφ/dk)(dk/dω) =(dφ/dk)vg -1 =l・vg -1 で表され、lをできる限り長くすることが一つの手法で
ある。ここでvg は静磁波の伝搬速度である。
【0006】従来の遅延素子においては、入力トランス
ジューサと出力トランスジューサが分離型で、その間の
距離が伝搬長lであり、遅延時間も長くは得られなかっ
た。伝搬長lをより長くした前記干渉型静磁波ディレイ
ライン(MW89−18)があるが、正方形のYIG膜
面積を大きくすれば素子が大きくなり素子の小型化を考
えた場合不都合であり、また思うほど伝搬長は長くなら
なく、より長い伝搬長からなる素子が望まれた。
【0007】この発明は、この課題を解決するもので、
寸法のあまり大きくないYIG膜内に静磁波の伝搬路を
高密度に構成して、伝搬長lをより長くすることができ
る静磁波遅延素子を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の静磁波遅
延素子は、YIG膜と、このYIG膜に垂直な直流磁界
を印加する磁界発生手段と、YIG膜上に配置した入力
トランスジューサおよび出力トランスジューサとを備
え、入力トランスジューサに高周波信号を入力して励振
した静磁波を、YIG膜の相対向する一対の辺の一方に
入射することにより、静磁波が一対の辺間で交互に入反
射を繰り返して前記出力トランスジューサに到達するよ
うに、一対の辺の形状を形成したことを特徴とするもの
である。
【0009】請求項1記載の静磁波遅延素子によれば、
静磁波がYIG膜の一対の辺間で入反射を繰り返すこと
により、素子の寸法を大きくすることなく静磁波の伝搬
長をより長くすることができ、静磁波の進路を高密度化
することができる。したがって、小型化を図りながら遅
延時間を長くすることができる。請求項2記載の静磁波
遅延素子は、請求項1において、YIG膜の一対の辺の
各々が、入射する静磁波をこれと直角に反射する第1の
斜面と、この第1の斜面を反射して第1の斜面に入射す
る方向と平行で反対向きに反射する第2の斜面からなる
山形を前記辺に沿って複数形成したものである。
【0010】請求項2記載の静磁波遅延素子によれば、
請求項1と同効果がある。請求項3記載の静磁波遅延素
子は、請求項1において、入力トランスジューサより励
振した静磁波が、YIG膜の一対の辺で入反射を繰り返
して一方向に進行し出力トランスジューサに到達する部
分を入力トランスジューサおよび出力トランスジューサ
の一方の側にのみ構成したものである。
【0011】請求項3記載の静磁波遅延素子によれば、
請求項1と同効果がある。請求項4記載の静磁波遅延素
子は、請求項3において、入力トランスジューサおよび
出力トランスジューサの他方の側に静磁波を吸収する金
属膜をYIG膜上に形成したものである。請求項4記載
の静磁波遅延素子によれば、請求項3の効果のほか、入
力トランスジューサおよび出力トランスジューサの静磁
波の伝搬路と反対側の端面では静磁波が反射し、正規の
伝搬路を伝搬してきた静磁波との位相が異なり、それが
原因となり出力トランスジューサに現れる信号のリップ
ルとなる。よって金属膜を反対側の端面に設けて到達し
た静磁波を吸収し、反射波を除去することができる。
【0012】請求項5記載の静磁波遅延素子は、請求項
1において、入力トランスジューサより励振した静磁波
が、YIG膜の一対の辺で入反射を繰り返して一方向に
進行し出力トランスジューサに到達する部分を入力トラ
ンスジューサおよび出力トランスジューサの両側に構成
したものである。請求項5記載の静磁波遅延素子によれ
ば、請求項1の効果のほか、例えば入力トランスジュー
サで励振した静磁波は一方側のYIG膜内をその辺で入
反射して進み、出力トランスジューサに到達するが、さ
らに反対側のYIG膜内に入射し、その辺で入反射を繰
り返してのち一方のYIG膜に再び入射し、出力トラン
スジューサに到達する。このように両側のYIG膜に繰
り返し伝搬しながら出力側に到達する静磁波間で多重に
干渉する条件を満たせば、多重に干渉しない構成の片側
構成の場合に比べてより大きな遅延時間が得られる。
【0013】
【発明の実施の形態】この発明の第1の実施の形態につ
いて、図1および図2を用いて説明する。図1はこの発
明の第1の実施の形態を示したもので、1は基板、2は
YIG膜、3は入力トランスジューサ、8は出力トラン
スジューサである。いま入力トランスジューサ3および
出力トランスジューサ8を、基板1上に形成したYIG
膜2の相対する一対の辺12,13の延び方向に平行に
なるように、YIG膜2に接近して設けておき、永久磁
石等の磁界発生手段によりYIG膜2の膜面に垂直に直
流磁界を印加して、入力トランスジューサ3に高周波を
入力すると、YIG膜2内に静磁波が励振され、入力ト
ランスジューサ3に垂直な方向に矢印の付いた点線で示
したようにジグザグ状に進む。
【0014】すなわち、入力トランスジューサ3に高周
波信号を入力して励振した静磁波が、YIG膜2の相対
向する一対の辺12,13の一方12に入射することに
より、静磁波が一対の辺12,13間で交互に入反射を
繰り返して出力トランスジューサ8に到達するように、
一対の辺12,13の形状を形成している。この場合、
YIG膜2の一対の辺12,13の各々は、入射する静
磁波をこれと直角に反射する第1の斜面4,6と、この
第1の斜面4,6を反射して第1の斜面4,6に入射す
る方向と平行で反対向きに反射する第2の斜面5,7か
らなる山形を、辺12,13に沿って複数形成してい
る。実施の形態において、静磁波をYIG膜2の相対す
る平行な一対の辺12,13のうちの辺12の第1の斜
面4と第2の斜面5で入反射させるように第1の斜面4
に入射した静磁波の伝搬する進路を90度変更し、しか
も出力トランスジュ−サ8側に向くよう辺12の延び方
向に対し45度の傾斜面を形成し、第2の斜面5は第1
の斜面4からきた静磁波の伝搬する進路をさらに90度
変更し、第1の斜面4への入射路と逆平行で辺13に向
き進むように第1の斜面4に対し第1の斜面4とは逆向
きに45度傾斜した。次に反射した静磁波を他方の辺1
3の第1の斜面6および第2の斜面7で入反射させる
が、これらは第1の斜面4および第2の斜面5に形成し
たと同様な傾斜面に形成して、辺13より辺12に向き
進むように静磁波の進路を変える。このようにして静磁
波はその進路の変更を複数回繰り返しながら出力トラン
スジューサ8に到達し、出力トランスジューサ8に出力
信号が得られる。
【0015】またこの実施の形態は、入力トランスジュ
ーサ3より励振した静磁波が、YIG膜2の一対の辺1
2,13で入反射を繰り返して一方向に進行し出力トラ
ンスジューサに到達する部分を、入力トランスジューサ
3および出力トランスジューサ8の一方の側にのみ構成
している。この場合、入力トランスジューサ3および出
力トランスジューサ8の他方の側、すなわち、入力トラ
ンスジューサ3および出力トランスジューサ8に対し、
YIG膜2内を静磁波が繰り返し入反射しながら進行す
る側とは反対にあるYIG膜2に励起した静磁波の吸収
用金属膜9を形成している。
【0016】図2は、裏面に接地用導電膜11を設けた
基板たとえばアルミナ基板10上に、図1の第1の実施
の形態の構成体をYIG膜2および入力トランスジュー
サ3および出力トランスジューサ8を内側にして取りつ
けて素子としたものである。第1の実施の形態によれ
ば、静磁波がYIG膜2の一対の辺12,13間で入反
射を繰り返すことにより、素子の寸法を大きくすること
なく静磁波の伝搬長をより長くすることができ、静磁波
の進路を高密度化することができる。したがって、小型
化を図りながら遅延時間を長くすることができる。
【0017】また、入力トランスジューサ3および出力
トランスジューサ8の静磁波の伝搬路と反対側の端面で
は静磁波が反射し、正規の伝搬路を伝搬してきた静磁波
との位相が異なり、それが原因となり出力トランスジュ
ーサ8に現れる信号のリップルとなる。よって金属膜9
を反対側の端面に設けて到達した静磁波を吸収し、反射
波を除去することができる。
【0018】この発明の第2の実施の形態を図3および
図4に示す。図3は基板1上に形成した第2の実施の形
態を示したもので、入力トランスジューサ3より励振し
た静磁波が、YIG膜2の一対の辺12,13で入反射
を繰り返して一方向に進行し出力トランスジューサ8に
到達する部分を、入力トランスジューサ3および出力ト
ランスジューサ8の両側に構成している。図では共通部
分に同一符号にダッシュを付しているが、実施の形態で
は図1で示した構造のYIG膜2を入力トランスジュ−
サ3および出力トランスジュ−サ8の両側に対称に設け
て構成している。
【0019】入力トランスジューサ3で励振した静磁波
は、YIG膜2内を図1と同じ方法で各々の辺12,1
2′の第1の斜面4,4′および第2の斜面5,5′を
入反射して進路を折返し、辺13,13′の第1の斜面
6,6′および第2の斜面7,7′を入反射して進路を
折返し、それ以降の各斜面でそれぞれ入反射を繰り返し
て、入力トランスジューサ3の両側から図3中の矢印の
付いた点線で示したように進み、出力トランスジューサ
8に到達する。その他の構成は第1の実施の形態と同様
であり、たとえばYIG膜2には膜面に垂直な方向に直
流磁界を印加している。
【0020】図4は、裏面に接地用導電膜11を設けた
アルミナ基板10上に、図3に示す第2の実施の形態の
構成体をYIG膜2、入力トランスジュ−サ3および出
力トランスジューサ8を内側にして取りつけて素子とし
たものである。例えば入力トランスジューサ3で励振し
た静磁波は一方側のYIG膜2内をその辺で入反射して
進み、出力トランスジューサ8に到達するが、さらに反
対側のYIG膜2内に入射し、その辺で入反射を繰り返
してのち一方のYIG膜2に再び入射し、出力トランス
ジューサ8に到達する。このように両側のYIG膜2に
繰り返し伝搬しながら出力側に到達する静磁波間で多重
に干渉する条件を満たせば、多重に干渉しない構成の片
側構成の場合に比べてより大きな遅延時間が得られる。
【0021】
【発明の効果】請求項1記載の静磁波遅延素子によれ
ば、静磁波がYIG膜の一対の辺間で入反射を繰り返す
ことにより、素子の寸法を大きくすることなく静磁波の
伝搬長をより長くすることができ、静磁波の進路を高密
度化することができる。したがって、小型化を図りなが
ら遅延時間を長くすることができる。
【0022】請求項2記載の静磁波遅延素子によれば、
請求項1と同効果がある。請求項3記載の静磁波遅延素
子によれば、請求項1と同効果がある。請求項4記載の
静磁波遅延素子によれば、請求項3の効果のほか、入力
トランスジューサおよび出力トランスジューサの静磁波
の伝搬路と反対側の端面では静磁波が反射し、正規の伝
搬路を伝搬してきた静磁波との位相が異なり、それが原
因となり出力トランスジューサに現れる信号のリップル
となる。よって金属膜を反対側の端面に設けて到達した
静磁波を吸収し、反射波を除去することができる。
【0023】請求項5記載の静磁波遅延素子によれば、
請求項1の効果のほか、例えば入力トランスジューサで
励振した静磁波は一方側のYIG膜内をその辺で入反射
して進み、出力トランスジューサに到達するが、さらに
反対側のYIG膜内に入射し、その辺で入反射を繰り返
してのち一方のYIG膜に再び入射し、出力トランスジ
ューサに到達する。このように両側のYIG膜に繰り返
し伝搬しながら出力側に到達する静磁波間で多重に干渉
する条件を満たせば、多重に干渉しない構成の片側構成
の場合に比べてより大きな遅延時間が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態による入出力トラ
ンスジューサの片側に静磁波の伝搬路を形成してなる静
磁波遅延素子の基本部分の構成図である。
【図2】裏面に接地用導電膜を設けたアルミナ基板上に
第1の実施の形態の静磁波遅延素子のYIG膜および入
出力トランスジューサを内側にして取りつけ素子の概略
斜視図である。
【図3】第2の実施の形態による入出力トランスジュ−
サの片側に静磁波の伝搬路を形成してなる静磁波遅延素
子の基本部分の構成図である。
【図4】裏面に接地用導電膜を設けたアルミナ基板上に
第2の実施の形態の静磁波遅延素子のYIG膜および入
出力トランスジューサを内側にして取りつけ素子の概略
斜視図である。
【符号の説明】
1 基板 2 YIG膜 3 入力トランスジューサ 4,4′ 第1の斜面 6,6′ 第1の斜面 5,5′ 第2の斜面 7,7′ 第2の斜面 8 出力トランスジューサ 9 金属膜 10 アルミナ基板 11 接地用導電膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 YIG膜と、このYIG膜に垂直な直流
    磁界を印加する磁界発生手段と、前記YIG膜上に配置
    した入力トランスジューサおよび出力トランスジューサ
    とを備え、前記入力トランスジューサに高周波信号を入
    力して励振した静磁波を、前記YIG膜の相対向する一
    対の辺の一方に入射することにより、前記静磁波が前記
    一対の辺間で交互に入反射を繰り返して前記出力トラン
    スジューサに到達するように、前記一対の辺の形状を形
    成したことを特徴とする静磁波遅延素子。
  2. 【請求項2】 YIG膜の一対の辺の各々が、入射する
    静磁波をこれと直角に反射する第1の斜面と、この第1
    の斜面を反射して前記第1の斜面に入射する方向と平行
    で反対向きに反射する第2の斜面からなる山形を前記辺
    に沿って複数形成したものである請求項1記載の静磁波
    遅延素子。
  3. 【請求項3】 入力トランスジューサより励振した静磁
    波が、YIG膜の一対の辺で入反射を繰り返して一方向
    に進行し出力トランスジューサに到達する部分を入力ト
    ランスジューサおよび出力トランスジューサの一方の側
    にのみ構成した請求項1記載の静磁波遅延素子。
  4. 【請求項4】 入力トランスジューサおよび出力トラン
    スジューサの他方の側に静磁波を吸収する金属膜をYI
    G膜上に形成した請求項3記載の静磁波遅延素子。
  5. 【請求項5】 入力トランスジューサより励振した静磁
    波が、YIG膜の一対の辺で入反射を繰り返して一方向
    に進行し出力トランスジューサに到達する部分を入力ト
    ランスジューサおよび出力トランスジューサの両側に構
    成した請求項1記載の静磁波遅延素子。
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