JPS6310903A - 強磁性共鳴装置 - Google Patents

強磁性共鳴装置

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Publication number
JPS6310903A
JPS6310903A JP15562686A JP15562686A JPS6310903A JP S6310903 A JPS6310903 A JP S6310903A JP 15562686 A JP15562686 A JP 15562686A JP 15562686 A JP15562686 A JP 15562686A JP S6310903 A JPS6310903 A JP S6310903A
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JP
Japan
Prior art keywords
conductor
thin film
film element
ferrimagnetic
coupling
Prior art date
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Pending
Application number
JP15562686A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahiro Ougihara
扇原 孝浩
Yoshikazu Murakami
義和 村上
Kanako Niikura
新倉 かな子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPS6310903A publication Critical patent/JPS6310903A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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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、例えばYIG(イツトリウム・鉄・ガーネッ
ト)のフェリ磁性共鳴を利用した例えばマイクロ波フィ
ルタ、マイクロ波発振器等に適用して好適な強磁性共鳴
装置に関わる。
〔発明の概要〕
本発明は、非磁性基板の一方の面にフェリ磁性薄膜素子
を被着形成し、このフェリ磁性薄膜素子に伝送線路を電
磁的に結合し、他方の面に導体層を被着形成するもので
あり、このようにすることによって、フェリ磁性薄膜素
子と伝送線路との電磁的結合を強くし、極低周波動作の
特性を向上させる。
(従来の技術〕 従来、YIGのフェリ磁性共鳴を利用したフィルタ、発
振器等のマイクロ波装置の磁気共鳴素子としては、YI
Gのバルク単結晶から加工した球状試料を用いるのが一
般的であった。しかしながら、球状試料の共鳴周波数の
下限は、反磁界の影響により比較的高いものであり、例
えば、その飽和磁化が1800G(ガウスλの無置換Y
IGでは、1680M flzであって、UHF帯まで
動作するマイクロ波装置を実現することができなかった
。一方、YIGのFe3+イオンの一部をGa3+など
の非磁性イオンで置換することによってその飽和磁化を
小さくして共鳴周波数の下限を下げることば可能である
が、この場合、その置換量を余り多くすると共鳴半値幅
ΔI(が増大し装置の特性劣化を招く。
これに対し、GGG (ガドリニウム・ガリウム・ガー
ネット基板上)にYIG薄膜を液相エピタキシー(以下
LPEという)によって成長させ、これをフォトリソグ
ラフィによって所要のパターンの円形成いは矩形等に加
工し、このフェリ磁性共鳴を利用して同様のマイクロ波
装置を構成するものが提案された。このような構成によ
るマイクロ波装置は、マイクロストリップライン等を伝
送線路としてマイクロ波集積回路(以下MICと略称す
る)として作製することができるので、直流バイアス磁
界を印加するための磁気回路への実装が容易になる。ま
た、LPEとフォトリソグラフィを用いてその製造を行
うことから量産性にすぐれている。更に薄膜素子である
がために、球状素子である場合に比し共鳴周波数の下限
を格段に小さくできる特徴がある。そして、このYTG
薄股薄膜わちフェリ磁性薄膜磁気共鳴素子において、そ
の共鳴周波数の下限を極低周波数まで一トげるには、Y
IG薄膜素子と伝送線路との結合を強くしてこの共振器
の外部Q値を充分に小さくするようにする。これは、低
周波になると、YIG共振器の無負荷Q値が小さくなる
ため、反射形で用いるときには反射振幅を、また透過形
で用いるときに透過損11tilをある程度大きくする
には外部Q値が充分に小さいことが必要だからである。
この種の強磁性共鳴装置として対の上下部導体間に、一
方の面にYIG薄膜によるフェリ磁性薄膜素子を形成し
た非磁性GGG基板を配し、この基板の上述したYIG
薄膜素子を有する側においてストリップライン、すなわ
ち伝送線路が形成された誘電体基板を配置するようにし
てY[G薄膜素子と伝送線路との電磁的結合を大とした
構成が考えられる。この場合、外部Q値を、より小さく
するためには、GGG基板をYIGQIK’素子を有す
る側とは反対側でこれに対向する下部導体と接触させる
ことにより実現することが期待されるが、この場合GG
G基板が高誘電率であるごとと、ストリップラインが下
部導体に近づき過ぎるためにストリップライン幅がYI
G薄膜素子の径に対し極端に小さくなってしまって特性
に悪影響を及ぼすという問題点が生じる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上述した問題点を生じることなく、外部Q値を
充分小さくできるようにして、極低周波動作を可能にす
るものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、例えば、上下部導体間に、一方の面にフェリ
磁性薄膜素子が形成された非磁性GGG基板を配置する
。そして、その非磁性基板のフェリ磁性薄膜素子を有す
る側においてストリップライン、すなわち伝送線路を、
フェリ磁性薄膜素子に電磁的に結合させ、フェリ磁性薄
膜素子と直交する方向に外部磁界を与える磁界印加手段
を配置した構成とし、特にGGG基板のフェリ磁性薄膜
素子を有する側とは反対側の面に導体層を被着するもの
である。
〔作用〕
上述したように本発明構成においては、フェリ磁性薄膜
素子を有する非磁性基板の、フェリ磁性薄膜素子を有す
る側とは反対側に導体層を設けたので、この導体層の存
在によって、これとストリップライン、すなわち伝送線
路との間の高周波磁界の磁力線密度が、この導体層を設
けない場合に比し大となり、この大きな磁力線密度内に
フェリ磁性′t#膜素子が配置されたことによって、こ
の素子とストリップラインとの結合が強められ、外部Q
値が低められることになる。
〔実施例〕
第1図及び第2図を参照して本発明を、2段のYIG薄
膜型の帯域通過フィルタに通用する場合の一例を説明す
る。図中(19)は、その装置θ本体で、(20)は、
この装置本体(19)に直流バイアス磁界を印加するバ
イアス磁界印加手段をポす。
この例では、その伝送系をいわゆるサスペンデッド・サ
ブストレイト・ストリップライン構成とした場合で、装
置本体(19)は、上部導体すなわち第1の導体(21
)と、下部導体すなわち第2の導体(22)との間に、
第1及び第2の円板状YIG薄膜素子(23)及び(2
4)を有する非磁性GGG基板(25)と、一方の面に
第1及び第2のストリップライン(26)及び(27)
すなわち入力及び出力ストリソプラインが形成され、他
方の面に第3の結合用のストリップライン(28)が形
成された誘電体基&j、(29)とを甫ね合せて挟み込
んだ構成とされている。そして、非磁性GGG基板(2
5)のYIG薄映素子(23)及び(24)を有する側
とは反対側の而、すなわち第2の導体(22)と対向す
る側の面に、少なくともYlG薄膜素子(23)及び(
24)と対向する部分を含んで、例えばほぼ全面的に導
体Ji(50)を被着する。
ストリップライン(26)及び(27)は、第2の導体
(22)側に片寄ってこれと比較的近接するように配置
されて、この第2の導体(22)との間の妬周波磁界の
磁力線密度が妬められるようになされている。そしてこ
の間にストリップライン(26)及び(27)と接触し
てYIG薄股薄膜(23)及び(24)を配置してその
結合を強める構造としている。
第1及U第2 (DY I GN、HI*素子(23)
 及ヒ(24)は、非磁性GGG基板(25)の、誘電
体基板(29)と対向する側の面に、その膜面が(10
0)結晶面とされたYEGg膜を全面的にLPEによっ
て育成し、その後フォトリソグラフィ技術によって不要
部分をエツチング除去するごとによって例えば夫々厚さ
が25μm、直径2.5fiのフェリ磁性Y[G薄膜素
子(23)及び(24)を同時に形成し得る。
誘電体基板(29)は、例えばアルミナなどのセラミッ
ク基板によって構成し、YIG薄膜素子(23)及び(
24)と対向する1則の面に、これら素子(23)及び
(24)と夫々対接する位置に第1及び第2のストリッ
プライン(26)及び(27)が被着形成される。また
、基&(29)の他方の面に両ストリップライン(26
)及び(27)を横切っ゛ζ対向するように第3のマイ
クロストリップライン(28)が被着形成される。第1
及び第2のマイクロストリップライン(26)及び(2
7)の例えば互いに反対側の各端部(26a )及び(
27a )と第3のマイクロストリップライン(28)
の両端(28a)及び(28b)は夫々接地端として、
基板(25)及び(29)を、第1及び第2の導体(2
1)及び(22)間に挟み込んだ状態で、これら導体(
21)または(22)と接触するようになされる。
第1の導体(21)の下面には比較的深い凹部(30)
が設けられ、第1及び第2のYIG薄膜素子(23)及
び(24)と、第1及び第2のストリップライン(2f
3)及び(27)の素子(23)及び(24)との電磁
結合部と、第3のストリップライン(28)の第1及び
第2のストリップライン(26)及び(27)の結合部
に対向する部分において比較的大なる空間が生じるよう
になされる。
第2の導体(22)の上面には、両店板(25)及び(
29)とが重ね合されて収容配置される比1咬的浅い凹
部(31)が設げられ、YIG薄j模素子(23)及び
(24)及びストリップライン(26)及び(27)と
の対向部と導体(22)とが所要の比較的小なる間隔を
保持することができるように、凹ff1((31)の底
面の側縁部にスペーサ(32)が配置される。
そして、第3のストリップライン(28)の両端(28
a)及び(28b )による接地端が第1の導体(21
)の下面(21a )に当接し、第1及び第2のマイク
ロストリップライン(26)及び(27)の各一端(2
6a)及び(27a)による接地端に第2の導体(22
)の例えば凹部(31)内に設けた台部(22a)が当
接するようになす。
そして、導体層(50)については、第1及び第2の導
体(21)及び(22)と電気的に接続されない浮いた
状態とされる。
バイアス磁界印加手段(20)は、例えば装置本体(1
9)を挟んで相対向する中央磁極(41^)及び(42
A )を有する対の置型コア(41)及び(42)が、
装置本体(19)を包囲するように配置される。
そし”ζ、両中央磁極(41A )  (42A )の
少なくとも一方に線輪(43)が巻捗されてこれに通電
がなされることによって中央磁極(41A)及び(42
A)間に、′f#膜素子(23)及び(24)に対して
ほぼ直交する方向の直流バイアス磁界が発生するように
なされ、ii1電電流の選定によって直流バイアス磁界
の強きを変化することができるようになされている。
このような構成によれば、上述したように、導体層(5
0)の存在によってYIG薄膜素子(23)及び(24
)と、入出カストリップライン(26)及び(27)と
の磁界結合が強められることによって、外部Q値Qeを
充分小となすことができ、これによって動作周波数を低
い周波数にまで下げることができる。第3図はこの場合
のフィルタ特性の測定結果を示すもので、第3図におい
て曲線(61)は挿入損失、(62)は反射損失、(6
3)は3dB帯域幅の特性を示す。
尚、比較のために、第1図及び第2図で説明したと同様
の構成をとるが、特に導体層(50)を設けないものに
ついてのフィルタ特性の測定結果を第4図に示す。第4
図中曲線(64)は挿入損失、(65)は反射損失、(
66)は3dB帯域幅の特性を示す、これら第3図及び
第4図を比較して明らかなように、両者は、挿入損失に
ついては、もともと両者の構成によれば低損失であるこ
とによって殆んど差は認められないが、3dB帯域幅に
つ−いて5 M llz程度大きくなっていることがわ
かる。これは、本発明装置で、外部Q値が曲められてい
ることに因る。
而、上述した例は、サスペンデッド・サブストレイト・
ストリップライン構成とした場合であるが、これにおい
て第1の導体(21)が誘電体基板(29)から充分離
間した極限としての開放形のサスペンデッド・サブスト
レイト・ストリップライン構成とすることもできるし、
インバーテツド・マイクロストリップライン等の構成を
採ることもできるものである。
〔発明の効果〕
上述したように本発明によれば、外部Q値を小さくでき
ることがら極低周波から・動作が可能な強磁性共鳴装置
を実現できるものである。
更に、本発明構成によれば、導体層(50)を設けたこ
とによって高周波磁界を、ストリップライン(26) 
 (27)と磁性共鳴素子のY I Gi膜素子(23
)  (、24)との結合部において強めるようにして
、ストリップラインと下部(第2)導体(22)とを、
至近位置に配置せずにストリップライン(26J  (
27)とYIG素子(23)  (24)との結合を強
めることができるようにしたので、下部導体の機械加工
による面の粗さが特性上に影響し、雑音を高めるような
不都合を回避できる。また、ストリップラインを下部導
体に近づける必要がないことからストリップラインの幅
を大きくできフィルタ特性におけるスプリアスの発止を
抑えることができるなどの利点を有する。
また、上述した構成の場合のように、装置本体(19)
が導体(21)及び(22)によって囲んだ構成とする
ときは、そのシールド効果によって、この本体(19)
をバイアス磁界印加手段(20)の磁気回路の磁極(4
1^)(12A)間のギャップ内に実装したときにアイ
ソレージジン劣化などによる特性変化を回避することが
できる。また、同様の上述の例において、ストリップラ
インを誘電体基板(29)に構成するときは、非磁性基
板(25)に対tルY I GWi膜素子(23)  
(24) (7)形成工程とは独立にストリップライン
の形成を行うことができることによって製造プロセスの
簡易化、歩留りの向上がはかられるなどの利益もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の一例の断面図、第2図はその装置
本体の分解斜視図、第3図はそのフィルタ特性の測定曲
線図、第4図は本発明装置と比較される装置のフィルタ
特性の測定曲線図である。 (19)は強磁性共鳴装置の装置本体、(20)はバイ
アス磁界印加手段、(23)及び(24)はフェリ磁性
薄膜素子、(25)は非磁性基板、(26)〜(28)
はマイクロストリップライン、(29)は誘電体基板で
ある。 U:老1本イ本             ざa、z7
a : 19地緬zO・ノVイ7ス石&界印加46  
           28・vS3のマイクロストリ
ファフィンzt:H+の馴イ本           
ZBa、28b = tfFfi$ff121a :下
面   ?2a  合部         29・誘電
住冬オ反22;第2の項イ本            
   30.31・凹1523;第1の7工リ社簿頑肴
iシ          32 ス〃−ザ24、第2r
)7.vm生KR##’r        41.42
.JP25・非石高kA白ttecreン□111−亀
乙乏        dlA、42A ・qフ央謁26
°第1のンイクC又トソγアクイン         
   a3 、に輪27 第2のマイク0ストリツプラ
イン           50=’に1木層強磁4生
共す略装歪の伯のイ刃の断面図♂\  1  じ4 肩浪数F (6l−It ) 本発明変1の朋波敏フィノ謬特駐 第3図 眉流数f(crilz) 従来の装置の盾U摂(父フィルタ特オ生第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (a)非磁性基板の1主面上に形成されたYIGフェリ
    磁性薄膜素子と、 (b)上記フェリ磁性薄膜素子と電磁的に結合される伝
    送線路と、 (c)上記非磁性基板の他面に対向する接地導体と、(
    d)上記非磁性基板の上記他面上に形成された導体層と
    、 (e)バイアス磁界印加手段とを有することを特徴とす
    る強磁性共鳴装置
JP15562686A 1986-07-02 1986-07-02 強磁性共鳴装置 Pending JPS6310903A (ja)

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JP15562686A JPS6310903A (ja) 1986-07-02 1986-07-02 強磁性共鳴装置
US07/312,391 US4983936A (en) 1986-07-02 1989-02-21 Ferromagnetic resonance device

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