JPS58138101A - バルク静磁波を使用する同調自在な選択装置 - 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】 本発明はバルク静磁進行波（ｆｏｒｗａｒｄｍａｇｎｅ
ｔｏｓｔａｔｉｃ　ｂｕｌｋ　ｗａｖｅｓ　）の送出及
び受容に基づく同調自在な選択装置に係る。これらの波
は一般に非磁性基板上に付着した磁性層によって伝搬さ
れる。選択特性は前記磁性層の表面に共振空洞を形成す
ることによって得られる。

これらの共振空洞はイオン打込みを受けた溝の又は繊条
区域の格子ｌこよって限定されている。

各々がマイクロストリップを備えている二つの共振空洞
のカスケード状の波の結合が、選択的方法で、非常に狭
い周波数範囲内で高周波電気信号を送信することを可能
にする。磁性層の平面に垂直な方向の磁場の強さを変化
させること−によって前記範囲を移動させて同調状態を
設定することができる。

バルク表面進行波は前記磁性層の平面内で全方向性伝搬
特性を有しており、表面静磁波に比較すると飽和レベル
が高いという利点を有している。共振空洞内に送出マイ
クロストリップと受容マイクロストリップとを配置する
ことによって、同調自在な選択装置を製造しようとする
と、与えられた周波数における共振ピークを得ることに
は好都合であるが、マイグロストリップ間に設定される
直接結合は共振の付近で観察される挿入損が共振ピーク
の頂点において観察される挿入損よりもわずかに大きい
という結果を生じる。

平行なレフレクタ格子によって限定され且つ各々がマイ
クロスｌ−ＩＪツブを備えている２個の共振空洞がカス
ケード状に配列されているならば、周波数の実質的な範
囲内に単一の共振ピークが観察されるように共通のモー
ドをＦ波によって単独に取り出すことができる。それに
も拘らず、この共振ピークの両側における挿入損は共振
ピークの頂点からの比較的小さい下降を有する。このこ
とは共振周波数と異なる周波数に対スるマイクロストリ
ップ間の不適当な減結合に導く。

表面静磁０ｕの伝搬の単一方向性が共振外周波数におけ
る挿入損を一層満足すべき程度に減少させることを可能
にする。しかし電力制限及び正の温度ドリフトは犠牲に
される。電力制限及び正の温度ドリフトは補償が一層困
難なのである。

共振外周波数における挿入損のかなりの下降を確保しな
がら前記欠点を減少させるために、本発明はバルク静磁
進行波の利用を提案する。

これらの波の全方向性と、低周波数における飽和の満足
すべきレベルと、熱ドリフトの補償がより簡単であるこ
とを利用するのである。得られる装置はオシレータデバ
イス中のループトシてと同様にフィルタとしても動作し
得る。

本発明はバルク靜磁波を使用する同調自在な選択装置を
提供する。本装置は磁性層と、前記層を分極する手段と
、二つの共振格子空洞と、２本のマイクロストリップと
を含んでいる。前記磁性層は非磁性基板に担持されてい
る。前記分極手段は前記層の露出した表面に垂直である
。

前記空洞は前記磁性層中に形成されている。前記マイク
ロストリップはそれぞれ前記共振空洞内に配置されて該
装置の電気的入力及び出力側を形成している。本装置の
特徴は前記共振格子空洞のそれぞれの軸が前記層の一領
域内で交わり、この領域にエネルギレフレクタ格子が配
置されており、前記エネルギレフレクタ格子の部材が本
装置の同調周波数において最大レベルの入射エネルギを
反射させるように配置されていることである。

本発明は次の説明及び添付の図面によって更に良く理解
されよう。

第１図は静磁波の励起及び導入に基礎をおいた、二つの
ボート４及び５を有する共振器を示す。

この装置は例えばガドリニウム及びガリウムのガーネッ
）（ＧＧＧ）の非磁性基板１を含んでおり、基板１の表
面には液相中のエピタキシによってイツトリウム及び鉄
のガーネット（ＹＩＧ）の磁性層２が形成されている。

３次元直交座標が第１図に示されており、そのＯｘｙ平
面は層２の自由表面に平行である。磁性層２の典型的な
厚さは２２ミクロンである。磁気誘導手段は、第１図に
は図示しないが、磁性層２にＺＩＵこ平行な方向の分極
磁場を与える。

これらの条件の下で、層２はバルク静磁進行波（ＯＭＶ
Ｆ）の伝搬媒質として作用し得る。ことは公知である。

これらの波の特性はｘＯｙ平面のすべての方向に対して
同一であって分極ｆｆ１％の強さに従属する。高周波電
流が通過するポート４をアース接続に接続する直線状伝
導性マイクロス）　ＩＪツブ６は、層２の表面３上に形
成されているので、Ｘ軸の正及び負方向に直線状波頭を
有する静磁波の送出を引起す。送出される静磁波は二つ
の格子１０と影響しあう。格子１０の線１５はＯｙ　軸
に平行に配向されている。

非限定的例として、第１図の線１５は実際にイオンエツ
チングによって磁性層２中に形成されている溝である。

これらの線の役割は静磁波を局所的に反射させるための
インピーダンス不整合を確立することである。同様に、
イオン打込みによって修正された区域を設けること、又
は類似の反射作用を誘導する伝導帯の格子を備えた非磁
性支持体で層２を被覆することを計画することができる
。格子ｌＯの間隔ｐは静磁波の波長λの関数として選択
される値λ。に対して、１，２．３・・・等々に等しい
ｋｌこついて２ｐかにλ。に等しいならば、各格子１０
は全体として最大反射率を提供する。格子の線１５の幅
ｄは比ｄ／ｐ　を決定する。この比を調節することｌこ
よって、最大反射率を得ようとしている波長の約数の波
長に対する格子の反射率を減少させることができる。第
１図の場合、例えば、ｐがλ。／２　に等しいと仮定す
ることができて、このことは１−２の分極用の磁場Ｈの
各強さに対し１１− て静磁波周波数ｆ（Ｈ）を強制的に与れることと等価で
ある。

第１図において、格子１０が空洞を限定しており、この
空洞内にマイクロストリップ６が前記周波数ｆ　（Ｈ）
の一群の定常波を生起させる。

この空洞内に伝導性マイクロストリップ７を配置し、マ
イクロストリップ７がアース接続点をボート５に接続す
ることによって、この周波数に対して強さ最大の電流を
使用可能にする。この強さは空洞の特性に基づく共振ビ
ークｌこ対応するが、共振周波数以外の周波数の除波効
果は第２図に示す如く３乃至４ｄＢ以下である。第２図
の曲線１０１は分極磁場の設定値に対する伝達特性を示
す。この曲線はポート４と５との間に伝達される電気信
号の周波数ｆの関数として挿入損Ａを与える。共振ピー
ク１００は挿入損がわずかに増大している領域に囲繞さ
れている。このことはひとつにはマイクロストリップ１
２− ６と７との間の直接の結合から、ひとつには共振周波数
から遠ざかるときだんだん反射しなくなるということか
ら結果として生じる。参考までに、第１図はマイクロス
トリップの幅ｄと溝１５の深さｈとを示す。マイクロス
トリップの幅ｄは波長のｌθ％程度であり得る。溝１５
の深さｈは磁性層の厚さｅの１％程度である。

第３図に記載の吹成された伝達特性を得るために１本発
明は各々が単一のマイクロストリップブを備えている二
つの共振空洞を使用することと、中間格子によ−って選
択的に且つ斜めの入射の下で反射されるバルク静磁進行
波を交換することを提案する。

本発明によるデバイスの中央部は第４図にみられる。第
１図に示したのと同じ符号が同じ部材を示す。

マイクロストリップ６はレフレクタ格子１０及び部分反
射格子１２によって限定されている共振空洞内に収納さ
れている。この空洞の軸はＯｘ軸に平行である。マイク
ロストリップ６は末端電気負荷部（ｔｅｒｍｊｎａｌ　
ｅｌｅｃｔｒｉｃｃｈａｒｇｅ　ｏｒ　１ｏａｄ）を形
成する金属溶射部８に接続されている。マイクロストリ
ップ７は別の共振空洞内に配置されており、前記空洞は
レフレクタ格子１１及び部分反射格子１３によって限定
されている。金属溶射部９はマイクロストリップ７の末
端部として作用する。溝１７は格子１１と格子１３の線
を形成している。前記別の共振空洞は軸Ｏｙ　に平行な
軸を有している。

前記二つの共振空洞は、それらの軸が角ｘＯｙの外角の
２等分線に平行な直線１６によって形成されている格子
１４の存在する領域で交わるように配列されている。角
ｘＯｙが直角である必要はない。

格子１４は同時に結合及び減結合手段として役立つ。静
磁波の周波数が二つの共振空洞１０−１２及び１１−１
３によって選択された周波数である場合、格子１４の寸
法は、格子１２から出る波を格子１３に向かって反射さ
せるために前記波を最もよく反射させる寸法である。こ
の動作方式は共振ピークの中央における最小の挿入損で
共振ピーク１００を決定する。静磁波の周波数がこの条
件からはずれる場合、格子１４は共振空洞１０−１２及
び１１−１３の効果的な減結合を行う。

事実、空洞１０−１２から出るエネルギの大部分は、格
子１４の場所において第４図に図示、された方向の変化
を受けることなく、格子１４を通過する傾向がある。こ
のことは、第３図に示す如く、共振ピーク１００の両側
における挿入損のかなりの増大を確保する。この挿入損
の増大は調波共振１０２が第３図に見えるようになる如
きものであるｈξこの望ましくないピークは形状因数（
１／ｐ　を適当に選択することによ１５一 つて、又はマイクロストリップ６及び７を第６図に示す
如きビントランスジューサによって置換することによっ
て消すことができる。第６図は具体例において尊重され
るべき主要な寸法を図式的に示した平面図である。

単に説明として、第３図に示した伝達関数は。

基板上に２２ミクロンのＹＩＧ層が液相中でエピタキシ
によって成長させられているＧＧＧ基板から得ることが
できる。この層２上にアルミニウムを吹付け（ｓｐｒａ
ｙｉｎｇ　）によって付着させて３０ミクロンの幅すを
有するマイクロストリップ６及び７を形成する。格子ｌ
Ｏ及び１１はイオン加工（Ｉｏｎｉｃ　ｍａｃｈｉｎｉ
ｎｇ　）によって形成されて、３００ミクロンの波長λ
における最大の値の反射率を確保する。格子１ｏは５０
本の溝を有しており、各溝は比ｈ／ｅ　が０・８チ・間
隔ｐ、が１５０ミクロンである。これらの値は伝送中の
−２２ｄＢの吸収に対応し、或いは１６− 損失を無視すれば、９９．７　％の大きさの反身寸係数
Ｒに対応する。

中間レフレクタ格子１４は斜めの入射の下で機能して、
間隔ｌ）Ｉ　より大きい間隔ｐ、を有するべきである。

前記二つの空洞の軸が角θをなすならば、格子１４の間
隔ｐ、は関係式射最大の波長である。

０＝ｉ、λ＝３００ミクロンではｐ、は２１２ミクロン
であることがわかる。例えば、格子１４がＯ，Ｓ　Ｓの
相対的深さｈ　／ｅ　　を有する２０本の溝を有してお
り、−８，７５ｄＢの吸収及び大きさＲ＝９３．１％の
反射係数に対応している。

格子１２及び１３は各々１０本の溝によって形成されて
おり、溝の間隔ｐＩ　は１５０ミクロンであって、相対
的深さｈ／ｅ　はＯ，ＳＳのままである。格子１２又は
格子１３の吸収能は−４，４ｄＢ　。

仮に反射係数Ｒが７９．８　％　、伝達係数Ｔが６０．
２俤とする。格子１２及び１３から成る格子対の伝達係
数はこの場合３６．３　％に等しい。

第３図の曲線は前記数値の（チリにあてはまる。

挿入損の最小値は１４　ｄＢ　まで上昇し、品質係数（
ｑｕａｌｉｔｙ　ｆａｃｔｏｒ）は３５０、共振以外の
周波数の除波は２３　ｄＢである。

第４図のマイクロストリップ６及び７を第６図のトラン
スジューサ２３で置換する。トランスジューサ２３はλ
／２の間隔ｐ、を有する折返しダイポールによって形成
されている。この置換によって、共振１０２を消して、
低周波数における挿入損を増加させることが可能である
。

第５図に示す完全な装置は同調自在なフィルタとして、
又は同調自在なオシレータのループとして使用し得る。

第４図の部材のうち、符号１．３．４及び５の部分が第
５図にも示されているが、これらの部材以外に、基板１
の両側に２個のコイル１９及び２０が備えられている。

これらのコイルはへルムホルッコイル系を形成しており
、共振周波数の調節のための一様な磁場を発生させるた
めのものである。発電機２２はへルムホルッコイル１９
−２０を通じて強さ調節自在の電流を供給する。永久磁
石１８及び２１もまた備えられており、軸ＺＺに平行な
方向に永久磁化を設定する。バルク静磁進行波の熱ドリ
フトは永久磁石１８及び２１の固有熱ドリフトによって
補償し得る如きものである。

本発明の範囲から逸脱することなく、二つの共振空洞が
より大きい又はより少い個数の定常波モードのための位
置を形成し得ることと、これらの空洞のうちの一つが他
のモードを除波する如き空洞の長さを採用することによ
って選択され得ることとを指摘することが必要である。

結合された二つの格子によって特別な共振空洞が形成さ
れていることも指摘されるべきである。

マイクロストリップは構造物の中心に向かう２本の格子
線の間に配置されている。最後に、本発明はまた格子部
材が直線状である代りに所定の中心に関して内側に湾曲
している構造物にも利用し得る。

このようにして、二つの共振空洞がそれらの延長上に存
在する共通の中心を伴って湾曲している線を有する格子
を含む共振空洞であって、レフレクタ格子１４と協働し
得る。この格子１４の線は所定の波長で最大反射率を供
給するように配列された反射スポットによって形成され
でいる。

共振ピークの周囲の挿入損の減少によって、本発明装置
はまた磁場の測定に役立つ。

最後に、格子線は樹脂マスクを通じて磁性層上の化学エ
ッチジグによって溝の形状に製作し得ることは説明する
価値がある。また磁性層のイオン衝撃による選択的化学
作用を計画することもまた可能であって、この方法はマ
スクなしで突起した刻設部を作ることを可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の型の、静磁波を使用する同調自在な選択
装置の等角図、第２図及び第３図は伝達される電気信号
の周波数ｆの関数として挿入損Ａを示す説明図、第４図
は本発明装置の具体例の部分等角図、第５図は本発明装
置の全体等角図、第６図は第４図に示す如きボードの部
分平面図である。 １・・・非磁性基板、２・・・磁性層、４，５・・・ポ
ート、６．７・・・マイクロストリップ。１０，１１゜
１２．１３．１４・・・格子、１８，１９，２０゜２１
・・・分極手段。 代、」人力’　Ｉｌｌ　Ｊ：　　今　　１・ｊ　　　　
冗手続補正書 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示　　　昭和５７年特許願第２３４９６９
号２、発明の名称　　　バルク静磁波を使用する同調自
在な選択装置３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　　トムソンーセエスエフ ４、代　理　人　　　東京都新宿区新宿１丁目１番１４
号　山田ビル５、補正命令の日付　　　自　発 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　　　明細書 ８、補正の内容　　　明細書中、特許請求の範囲を別紙
の通り補正する。 ２、特許請求の範囲 （１）バルク静磁波を使用する同調自在な選択装置であ
つ°Ｃ１磁性層と、前記磁性層を分極するだめの手段と
、二つの共振空洞と、２本のマイクロストリップとを含
んでおシ、前記磁性層は非磁性基板によって担持されて
おシ、前記分極手段は前記層の露出した表面に垂直でＩ
ｌ＋、前記共振空洞は前記磁性層中に形成された格子を
含んでおり、前記マイクロストリップはそれぞれ前記共
振空洞内に配置されて該装置の電気的入力及び出力側を
形成しておシ、該装置は格子を含む前記共振空洞の対応
する軸が前記層の一領域で交わり、この領域にエネルギ
レフレクタ格子が配置されており、前記エネルギレフレ
クタ格子の部材は該装置の同調周波数において入射エネ
ルギの最大部分を反射させるように配置されていること
を特徴とする同調自在な選択装置。 （２）前記空洞の各々を限定する格子が等距離の平行な
直線によって形成されておυ、各空洞は末端レフレクタ
格子と、半レフレクタ格子とを含んでおり、前記半レフ
レクタ格子は前記エネルギレフレクタ格子と対応する末
端レフレクタ格子との間に配置されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の装置。 （３）前記空洞の軸が角θをなしており、前記エネく、
λは前記共振空洞の同調された波長であって、前記し７
レクタ格子の部材が角θの外角の２吟分線に沿って整列
させられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項に記載の装置。 （４）前記角θがπ／２に等しいことを特徴とする特許
請求の範囲第３項に記載の装置。 （５）前記格子の形状因子ｄ／ｐが前記空洞の同調波長
λの約数の波長における挿入損を増大させ１− るように選択されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の装置。 （６）　　マイクレストリップがλ／２だけ隔たった２
個の直線状放射部材を有するループの形状に折多たたま
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
５項のいずれかに記載の装置。 （７）前記空洞が同一のテ波特性を有していることを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに
記載の装置。 （８）前記空洞が共通の共振モードを有しながら相異な
る多重モードろ波％性を有していることを特徴とする特
許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の装置
。 （９）前記分極手段が休止値の周囲に調節し得る強さを
有する磁場を生起させることを特徴とする特許請求の範
囲第１項乃至第８項のいずれかに記載の装置。 α０　バルク静磁進行波の固有熱ドリフトが前記休止値
に固有の熱ドリフトによって補償されることを特徴とす
る特許請求の範囲第９項に記載の装置。 α１）前記休止値が前記層を分極する手段に属する永久
磁石によって決定されることを特徴とする特許請求の範
囲第１０項に記載の装置。 α渇　非磁性基板がガドリニウム及びガリウムのガーネ
ットであって、前記層が前記基板の表置に液相において
エピタキシによって形成されたイツトリウム及び鉄のガ
ーネットであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
乃至第１１項のいずれかに記載の装置。 （１３）　　前記格子が前記層の表面のイオン加工によ
って製造されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
乃至第１２項のいずれ・かに記載の装置。 ■　前記格子が前記層のイオン打込みによって製造され
ることを特徴とする特許請求の範囲＠ｉ項乃至第１３項
のいずれかに記載の装置。 （１５１選択的化学エツチングが突起した格子の形成を
確保することを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記
載の装置。 叫　前記格子がマスクを通じて化学エツチングによって
製造されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
第１２項のいずれかに記載の装置。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）バルク静磁波を使用する同調自在な選択装置であ
   って、磁性層と、前記磁性層を分極するための手段と、
   二つの共振空洞と、２本のマイクロストリップとを含ん
   でおり、前記磁性層は非磁性基板によって担持されてお
   り、前記分極手段は前記層の露出した表面に垂直であり
   、前記共振空洞は前記磁性層中に形成された格子を含ん
   でおり、前記マイクロストリップはそれぞれ前記共振空
   洞内に配置されて該装置の電気的入力及び出力側を形成
   しており、該装置は格子を含む前記共振空洞の対応する
   軸が前記層の一領域で交わり、この領域にエネルギレフ
   レクタ格子が配置されており、前記エネルギレフレクタ
   格子の部材は該装置の同訓周波数において入射エネルギ
   の最大部分を反射させるように配置されていることを特
   徴とする同調自在な選択装置。
2. （２）前記空洞の各々を限定する格子が等距離の平行な
   直線によって形成されており、各空洞は末端レフレクタ
   格子と、半レフレクタ格子とを含んでおり、前記半レフ
   レクタ格子は前記エネルギレフレクタ格子と対応する末
   端レフレクタ格子との間に配置されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の装置ｔ。
3. （３）前記空洞の軸が角θをなしており、前記層λ　　
   　θ ネルギレフレクタ格子の間隔ｐ８　　が１（２）Σ　に
   等しく、λは前記共振空洞の同調された波長であって、
   前記レフレクタ格子の部材が角θの外角の２等分線に沿
   って整列させられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載の装置。
4. （４）前記角θがπ／２に等しいことを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載の装置。
5. （５）　　前記格子の形状因子ｄ／ｐ　が前記空洞の同
   調波長λの約数の波長における挿入損を増大させるよう
   （こ選択されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第４項のいずれかに記載の装置。
6. （６）マイクロストリップがλ／２　だけ隔たった２個
   の直線状放射部材を有するループの形状に折りたたまれ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５
   項のいずれかに記載の装置。
7. （７）前記空洞が同一のＰ波特性を有していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに
   記載の装′＃、０
8. （８）前記空洞が共通の共振モードを有しながら相異な
   る多重モードＰ波特性；を有していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の装
   置。
9. （９）前記分極手段が休止値の周囲に調節し得る強さを
   有する磁場を生起させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第８項のいずれかに記載の装置。 叫　バルク静磁進行波の固有熱ドリフトが前記休止値に
   固有の熱ドリフトによって補償されることを特徴とする
   特許請求の範囲第９項に記載の装置。 α乃　前記休止値が前記層を分極する手段に属する永久
   磁石によって決定されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１０項に記載の装置。 ０２　　非磁性基板がガドリニウム及びガリウムのガー
   ネットであって、前記層が前記基板の表面に液相におい
   てエピタキシによって形成されたイツトリウム及び鉄の
   ガーネットであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第１１項のいずれかに記載の装置。 ０　前記格子が前記層の表面のイオン加工によって製造
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至ｉ１
   １に１２項のいずれかに記載の装置。 ａ４　　前記格子が前記層のイオン打込みによって製造
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１
   ３項のいずれかに記載の装置。 αＧ　選択的化学エツチングが突起した格子の形成を確
   保することを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載
   の装置。 αｅ　前記格子がマスクを通じて化学エツチングによっ
   て製造されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第１２項のいずれかに記載の装置。