JPS62204602A - 強磁性薄膜フイルタ - Google Patents

強磁性薄膜フイルタ

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JPS62204602A
JPS62204602A JP4801386A JP4801386A JPS62204602A JP S62204602 A JPS62204602 A JP S62204602A JP 4801386 A JP4801386 A JP 4801386A JP 4801386 A JP4801386 A JP 4801386A JP S62204602 A JPS62204602 A JP S62204602A
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秀夫 田中
Katsuyoshi Kawamata
川俣 勝好
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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〕 本発明は膜面に垂直な磁界が与えられる強磁性薄膜を用
いたフィルタに関する。
〔発明の概要〕
本発明は強磁性薄膜フィルタに関し、膜面に垂直な磁界
が与えられる第1及び第2の強磁性薄膜に、互いに逆向
きの第1及び第2の方向に延在し、且つ互いに平行に配
された、共に先端開放の入力及び出力線路並びに結合線
路を夫々結合させ、入力及び出力線路を、通過帯域の信
号の伝播波長の略1/2以下で、十分な大きさの電界結
合度が得られる間隔を以て配することにより、通過帯域
中心周波数を数GHz以上の高周波数となし得、アイソ
レーション特性を良好ならしめたものである。
〔従来の技術〕
従来、YIG薄膜とストリップラインとを用いた量産性
の高い薄膜化YIGフィルタ(強磁性薄膜フィルタ)が
提案されている(例えば、特開昭59−103403号
公報)。本発明と比較すべき従来の強磁性薄膜フィルタ
の一例を第8図を参照して説明する。これは2段フィル
タである。(11)は誘電体基板としての石英基板で、
その裏面には接地導電層(12)が全面に亘り被着形成
されている。
この石英基板(11)の表面上の両側付近に、互いに平
行に入力及び出力側マイクロストリップライン(導電層
)  (13) 、  (14)が被着形成され、その
互いに反対側の各一端は延長されて接地導電層(12)
に接続(短絡)される。(13a ) 、  (14a
 )はマイクロストリップライン(13) 、  (1
4)の各短絡端部である。(17)はGGG (ガドリ
ニウム・ガリウム・ガーネット)板で、その一方の主面
上に液相エピタキシャル法により成長させたYIG薄膜
により、フォトリソグラフィを用いて円板状のY I 
G11lI!(15) 、  (16)を形成し、各々
のYIG薄膜(15) 、  (16)を入力及び出力
側マイクロストリップライン(13) 、  (14)
の上の短絡端部(13a ) 、  (14a )付近
に密着して置く、このGGG坂(17)の他方の主面上
に、Y I Gff膜(15) 、  (16)に対向
し、入力及び出力側マイクロストリップライン(13)
 、  (14)と交叉する如く連結用マイクロストリ
ップライン(18)を被着形成し、その両端は延長され
て接地導電層(12)に接続(短絡)される。(18a
 ) 、  (18b )はマイクロストリップライン
(18)の両短絡端部である。
そして第9図及び第1O図に示す如き、磁気装置の磁気
ヨークY内の対向する永久磁石(19)。
(20)間のギャップGP内に第8図のフィルタを第9
図に示すように配し、YIG薄Im! (15) 。
(16)に、そのフェリ磁性共鳴のために、その膜面に
垂直で一様なバイアス直流磁界を与えることによって、
固定フィルタ装置を得ることができる。
又、第11図に示すように、磁気ヨークY内に、永久磁
石(19) 、  (20)と共に、発生磁界を可変で
きる電磁石(19B) 、  (20E)を配した磁気
装置のギャップCP内に、第8図のフィルタを配するこ
とにより、狭帯域可変フィルタ装置を得ることもできる
かかる薄膜YIGフィルタは、マイクロ波帯で使用する
場合Qが高く、共振周波数がYIG強磁性体の体積に依
存せず、バイアス磁界の強さを可変することにより共振
周波数を広帯域に亘って直線的に可変でき、又、Y I
 Gi膜の形成にフォトリソグラフィ技術を採用できる
ところから、量産性が高く、特性のばらつきが少なく、
無調整化が可能で、しかも廉価であるという特長を有す
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、かかる強磁性i膜フィルタには次のような問題
がある0円形の強磁性薄膜(Y I call!I)を
強磁性球体と同体積にするには、その直径を1lIII
l1以上にしなければならない、誘電体基板及びGGG
板(tr−13)の誘電率並びにマイクロストリップラ
インの形状により求められる実効誘電率をεeffと置
くと、伝播波長は自由空間波長のL/ iπに圧縮され
るので、数GHz以上の周波数信号を扱う場合には、マ
イクロストリップラインの短絡端の極の近傍に強磁性薄
膜を置くという条件が成立しなくなる。このため、強磁
性薄膜及びマイクロストリップライン間の高周波結合効
率が下がり、フィルタの挿入損失が増加する。誘電体基
板及びGGG板上の各マイクロストリップライン間の高
周波電界による容量性結合度が大となって、アイソレー
ションが劣化するところから、特性の良いフィルタを得
ることができなかった。
即ち、かかるフィルタでは、帯域外減衰量として40−
145dBが保証される帯域は、第12図に示す如く、
高々θ〜3(又は4)GHz程度までであり、それ以上
の帯域でのアイソレーションは、高々5〜7dBまでで
あって、極端に悪く、この様な悪いアイソレーション帯
域の中で、磁気共鳴を用いて通過帯域を設定しても、良
好なフィルタを得ることはできない。
かかる点に鑑み本発明は、通過帯域中心周波数を数GH
z以上の高周波数となし得、アイソレーションを良好と
なし得、自由度を増大し得、しかも製造の容易な強磁性
薄膜フィルタを提案しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による強磁性薄膜フィルタは、膜面に垂直な磁界
が与えられる第1及び第2の強磁性薄膜(15) 、 
 (16)と、第1及び第2の強磁性薄膜(15) 、
  (16)に結合され、互いに逆向きの第1及び第2
の方向に延在し、且つ互いに平行に配された、共に先端
開放の入力及び出力線路(13) 。
(14)と、第1及び第2の強磁性薄膜(15) 。
(16)に結合され、入力及び出力線路(13)。
(14)に対し直交する如く配された結合線路(18)
とを有し、入力及び出力線路(13) 、  (14)
は、通過帯域の信号の伝播波長の略1/2以下で、]分
な大きさの電界結合度が得られる間隔を以て配されて成
るものである。
〔作用〕
かかる本発明によれば、入力及び出力線路(13)(1
4)は結合線路(18)との間のアイソレーションが採
れ易く、第1及び第2の強磁性薄膜(15)。
(16)との結合が強くなり、又、入力及び出力線路(
13) 、  (14)間の電界結合が強く成る。
〔実施例〕
以下に、第1図及び第2図を参照して、本発明の一実施
例を詳細に説明するも、第1図及び第2図に於いて第8
図と対応する部分には同一符号を付して説明する。これ
は第8図と同様に2段フィルタであ、る。(11)は誘
電体基板としての石英基板で、その裏面には接地導電層
(12)が全面に亘り被着形成されている。この石英基
板(11)の表面上の両側付近に互いに平行で、互いに
逆向きの第1及び第2の方向に延在する入力及び出力側
マイクロストリップライン(導電層”)  (13) 
、  (14)が被着形成され、その互いに反対向きの
各一端は開放される。(13A ) 、  (14A 
)はマイクロストリップライン(13) 、  (14
)の各開放端部である。
(17)はGGG (ガドリニウム・ガリウム・ガーネ
ット)板で、その上に液相エピタキシャル法により成長
させたYIG薄膜により、フォトリフグラフィを用いて
円板状のYIG薄膜(15) 、  (16)を形成し
、各々のYIG薄膜(15) 、  (16)を入力及
び出力側マイクロストリップライン(13)。
(14)の上の開放端部(13A ) 、  (14A
 )より後述する特性の距離だけ離れた位置に密着して
置く。
このGGG板(17)の他方の主面上に、YIG薄II
 (15) 、  (16)に対向し、入力及び出力側
マイクロストリップライン(13) 、  (14)と
交叉する如く連結用マイクロストリップライン(18)
を被着形成し、その両端は開放される。(18A)。
(18B)はマイクロストリップライン(18)の両開
放端部である。そして、第1図及び第2図に示すフィル
タを、第9図及び第1O図又は第11図の磁気装置のギ
ャップGP内に配し、YIGi膜(15)(16)に、
そのフェリ磁性共鳴のために、その膜面に垂直で一様な
バイアス直流磁界を与えて、固定又は可変フィルタ装置
を得るようにする。
そして、入力及び出力側マイクロストリップライン(1
3) 、  (14)の互いに対向する部分の長さく物
理長)「を、通過帯域の信号の伝播波長λの略1/2の
整数倍、ここではλ/2に選定する。
更に、本例では、マイクロストリップライン(13)(
14)及び(18)の各開放端部(13八)、(14A
)及び(18A) 、  (18B)の夫々円板状のY
IG薄膜(15) 、  (16)の中心からの長さく
物理長)a。
b、  c、  dを、共に通過帯域の信号の伝播波長
λの略1/4の奇数倍、ここではλ/4に選定する。
更に、入力及び出力側マイクロストリップライン(13
) 、  (14)間の距Me (円板状YIG薄膜(
15) 、  (16)の中心間距離と実質的に等しい
〕を通過帯域の信号の伝播波長λの略1/2以下(望ま
しくは略λ/4以下)、ここでは略λ/4に選定する。
この場合、両YIGi膜(15)。
(16)間の直接結合が生じない限りに於いて、距離e
は短い方が望ましい。
次に、かかるフィルタの動作を説明する。入力側マイク
ロストリップライン(13)に伝播波長λの高周波信号
を供給すると、その高周波信号はその開放端部(13A
)に伝播するが、その開放端では、電圧最大、電流最小
(零)、磁界最小(零)となる。一方、開放端部(13
A)からYIG薄膜(15)までの長さは上述のように
選定されているので、YIG薄膜(15)の中心位置で
は逆に、電圧最小(零)、電流最大、磁界最大となる。
従って、このYrG薄膜(15)の中心位置では、マイ
クロストリップライン(13)とY I G薄膜(15
)との間の磁界による高周波結合効率は最大となり、入
力側マイクロストリップライン(13)と連結用マイク
ロストリップライン(18)との間の電圧分による容量
結合度は最小となり、アイソレーションが採られること
になる。
又、入力側マイクロストリップライン(13)に波長が
λとは異なる高周波信号が供給されたときは、マイクロ
ストリップライン(13)と、YIG薄膜(15)及び
連結用マイクロストリップライン(18)との間には共
にある値の磁気結合度及び容量結合度を有するので、ア
イソレーションは採られないことになる。
しかして、YIG薄膜(■5)に、その薄部に垂直なバ
イアス直流磁界を与えれば、ある周波数でフェリ磁性共
鳴を起こし、この周波数がアイソレーションの採れてい
るとき、この周波数を帯域中心周波数とするバンドパス
フィルタが得られる。
尚、マイクロストリップライン(18)と、YTG薄膜
(18)及び出力側マイクロストリップライン(14)
との間の関係についても、上述と同様のことが言える。
次ぎに、本発明の更に具体的な実施例及びその特性につ
いて説明する。この例は、低域通過中心周波数が13G
Hz、可変帯域が±270Ml1zの狭帯域可変フィル
タの場合である。先ず、第1図の各部の寸法の具体例を
示す。誘電体基板(石英板)  (11)の厚さが0.
3mm5G G G板(17)の厚さが0.4mm、Y
IG薄膜(1,5) 、  (16)の直径及び厚さが
夫々1.5mm、15μm、更に入力及び出力側マイク
ロストリップライン(13) 、  (14)間の間隔
eが2.2mmである。
しかして、第1図及び第2図に示すフィルタにおいて、
YIG薄膜フィルタ(15) 、  (16)に直流磁
界が与えられていない場合は、このフィルタはストリッ
プラインフィルタとして機能する。このストリップライ
ンフィルタは、第1図において、連結用マイクロストリ
ップライン(18)がなく、入力及び出力側マイクロス
トリップライン(13)(14)が、その対向部の長さ
λ/2を以て平行に対向するフィルタ(λ/2フィルタ
)と、両側が入力及び出力側と成る直線状のマイクロス
トリップラインの中間に長さがλ/4のスタブが、全体
としてT字型となるように配された2つのフィルタ(λ
/4スタブフィルタ)とから構成されていることが分か
る。そして、このλ/2フィルタのアイソレーション特
性を第3図に示す。このアイソレーション特性は、λ/
2フィルタの特性インピーダンス、実効誘電率、対向部
の長さを与えて、計算により求めたものである。第3図
では、λ/2フィルタは13GHz付近に減衰極が在る
ことを示している。2・つのλ/4フィルタのアイソレ
ーション特性も第3図と略同様な特性を示す。
尚、第6図に、λ/4スタブフィルタの減衰極特性、即
ちスタブの長さを変化させたときのC/F (cm) 
 (但し、Cは光速、′Fは減衰極の周波数〕の特性を
示す。又、第7図に、λ/2フィルタの減衰極特性、即
ち入力及び出力側マイクロストリップラインの対向部の
長さを変化させたときのc/F(cm)の特性を示す。
しかして、入力及び出力側マイクロストリップライン(
13) 、  (14)間の対向部分の長さrを4.1
6mm、連結用マイクロストリップライン(18)のス
タブ(端部)  (18A) 、  (18B)の長さ
C2dを共に1.5mmにして、λ/2フィルタの減衰
極を14.1G)Izに、λ/4フィルタの減衰極を1
2.4GHzに(この逆も可)と、 13.0GHzの
前後の僅か異なる周波数に選定する。かくすると、第1
図及び第2図に示すストリップラインフィルタは、第4
図に示すような1.7GHzのアイソレーション帯域を
有するアイソレーション特性が得られる。このアイソレ
ーション帯域の中心周波数は、13.25GHzと成る
そこで、このアイソレーション帯域内で、YIG薄膜(
15) 、  (16)により通過帯域を任意に設定す
ることにより、狭帯域青変フィルタが得られる。
第5図にかかるフィルタの透過特性を示す。
入力及び出力側マイクロストリップライン(13)(1
4)間の間隔eは、YIG薄膜(15) 、  (16
)間の直接結合が生じない限り狭い方が、入力及び出力
側マイクロストリップライン(13) 、  (14)
間の電界結合が大となって好ましい。この間隔eが広す
ぎると、第3図の減衰極の挿入損失が小さく成り、又、
第5図の透過特性のQが低下して、フィルタ特性が劣化
する。
〔発明の効果〕
上述せる本発明によれば、通過帯域中心周波数を数GH
z以上の高周波数と成し得、アイソレーションを良好と
なし得、自由度を増大し得、しかも製造の容易な強磁性
i膜フィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の平面図、第2図はその■−
■線上の断面図、第3図及び第4図は夫々アイソレーシ
ョン特性曲線図、第5図は透過特性曲線図、第6図及び
第7図は夫々減衰極特性曲線図、第8図は従来例の斜視
図、第9図、第10図及び11図は夫々磁気装置の断面
図、第12図はアイソレーション特性曲線図である。 (11)は誘電体基板、(12)は接地導電層、(13
)は入力側マイクロストリップライン、(入力線路)、
(14)は出力側マイクロストリップライン(出力線路
)、(15) 、  (16)は夫々YIG薄膜(強磁
性薄膜)、(18)は連結用マイクロストリップライン
(結合線路)、(17)はGGG板である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  膜面に垂直な磁界が与えられる第1及び第2の強磁性
    薄膜と、 該第1及び第2の強磁性薄膜に結合され、互いに逆向き
    の第1及び第2の方向に延在し、且つ互いに平行に配さ
    れた、共に先端開放の入力及び出力線路と、 上記第1及び第2の強磁性薄膜に結合され、上記入力及
    び出力線路に対し直交する如く配された結合線路とを有
    し、 上記入力及び出力線路は、通過帯域の信号の伝播波長の
    略1/2以下で、十分な大きさの電界結合度が得られる
    間隔を以て配されて成ることを特徴とする強磁性薄膜フ
    ィルタ。
JP61048013A 1986-03-05 1986-03-05 強磁性薄膜フイルタ Expired - Fee Related JPH07105646B2 (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60257614A (ja) * 1984-06-05 1985-12-19 Sony Corp 受信機

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60257614A (ja) * 1984-06-05 1985-12-19 Sony Corp 受信機

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