JPS63122303A - 強磁性磁気共鳴装置 - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は強磁性磁気共鳴装置、特に強磁性薄膜例えばＹ
ＩＧ　（イツトリウム・鉄・ガーネット）薄膜を磁気共
振子として用いた例えば高周波フィルター、高周波発振
器等に通用して好適な強磁性磁気共鳴装置に関わる。

（発明の概要〕 本発明は強磁性＊ｌ！ＸＩと、これに結合される伝送線
路とを具備する強磁性磁気共鳴装置においてその伝送線
路を強磁性Ｓ膜との結合部位において複数に分割された
並列導体構成として強磁性薄膜のほぼ全域にわたってこ
の伝送線路の見かけ上の幅を拡張して強磁性薄膜に対す
る高周波磁界の均一化を図って外因的スプリアスレベル
の抑制を行うようにするものである。

〔従来の技術〕

現在、高周波フィルタ、高周波発振器等の高周波装置を
外部回路と接続するコネクタの特性インピーダンスは、
５０Ωを通例とする。

ＹＩＧによる強磁性１Ｒ膜を磁気共振子として用いた高
周波装置においても結果としてコネクタと接続され、か
つその磁気共振子と結合するように配置される入出力各
線路は、その特性インピーダンスが５０Ωとなるように
設計することがこの装置のもつ特性を鯖大に引き出す上
で必要となる。

そこで、０．５ＧＨｚ程度で特性が漬通化されるような
低周波で動作する高周波装置の設計に際し、所定の伝送
線路と強磁性＊　ｌｉｔ　：＃４：ｌｉ子間の結合を得
るためには、第５図にその磁気共振子（１）と誘電体支
持基板（３）に設けられた伝送線＠　（２）との配置を
模式的に示すように、その磁気共１辰子（１）側の容量
を相対的に増大せしめかつその線路の特性インピーダン
スを５０Ωとすることが肝要となる。その結果、伝送線
路（２）を支持する誘電体支持基板（３）の誘電率にも
依存するが、伝送線路（２）の幅は、概ね０．２ｍ〜０
．４ｆｌ程度となる。

その結果、伝送線路（２）に沿って伝播する高周波信号
に伴う高周波磁界成分は、第６図Ａに細線をもって模式
的に示すように、例えば直径２鶴〜３ｆｌを有するＹＩ
ＧＷＪＭ’Ｊ４による磁気共振子（１）に比して格段に
狭小となるために、Ｙ　Ｉ　（Ｊｌ膜磁気共振子（１）
の膜面内で均一な高周波磁界を印加することができなく
なる。第６図ＢはＹｌ（４１９！磁気共振子（１）と同
等ないしはこれより幅広の伝送線路（２）が設けられた
場合の磁界分布を比較するために示したもので、この場
合においては磁気共振子（１）に対してほぼその全域に
わたって−様な磁界を印加し得ることを示したものであ
る。

上述したように伝送線路（２）の幅が小となることにょ
うてＹＩＧ薄膜磁気共振子（１）に対してその膜面内で
均一な高周波磁界を印加することができなくなることに
よって高次モードの励振に起因するスプリアスレベルが
大となるという不都合を生ずる。

尚、例えば特開昭５９−１０３４０３号公開公報に開示
された磁気共鳴装置においては、そのＹＩＧ薄膜にリン
グ状の溝を設けることによって内部磁界分布に起因する
スプリアスモードの抑制を図るようにしたものが提案さ
れている。しかしながら、この磁気共鳴装置においては
そのＹＩＧ薄膜磁気共振子に対してその面内に均一に高
周波磁界が印加されている場合を前提とするものであっ
て、上述したように印加磁界そのものが不均一な場合に
励損される外因的なスプリアスモードに対してはさほど
スプリアスモードの抑制効果を奏し得ないという問題点
がある。

上述の外因的なスプリアスの問題は、単に伝送線路の幅
を広くし、それに伴うインピーダンスの低下に起因する
不整合（ミスマツチング）を除くような手段を構すれば
よい６通常の方法としては、テーパーラインをＹＩＧ強
磁性″ｖｔｉｍ＊磁気共振子の近傍の伝送線路とコネク
タ間に用いるとか高周波集積回路の集中定数による整合
回路を同様に用いるとかの方法がとられているが、テー
パーラインを設ける場合にはその電気長はλ／２（λ：
波長）以上である必要があり、低周波では大きくなり過
ぎ非現実的であり、また整合回路を設ける場合は整合範
囲自体さほど広帯域ではなくかつスペース的にも実際の
高周波装置を構成するヨーク内でそのスペースを確保す
ることが困難である。また、素子自体をヨークの磁気ギ
ャップによる磁界の影響を受けるところで使用するのは
好ましくない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上述したスプリアスの抑制を効果的に行うよう
にするもので特別な部品もしくは占有空間の増大化を招
来することなく確実に効果的に外因的スプリアス発生を
抑制することができるようにした強磁性磁気共鳴装置を
提供する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は第１図に示すように強磁性薄膜例えばＹＩＧｍ
膜磁気共振子（１１）と伝送線路（１２）とを具備して
なり、特にその伝送線路（１２）を所定分割された複数
の並列導体（１２ａ　）　　（１２ｂ　）　　・・によ
って構成する。

〔作用〕

上述した伝送線路（１２）を、複数に分割された並列導
体（１２ａ　）　　（１２ｂ　）　　・・・によって構
成したことによって、この伝送線路（１２）の全体的な
高周波磁界は第り図に細線ａをもって示すようにこの線
路（１２）の各分割導体（１２ａ）　　（１２ｂ）の各
輪に比して充分大なる径を有する強磁性薄膜（１１）に
対してその面内磁界をほぼ全域にわたって一様化するよ
うに広げることができるので強磁性薄膜（１１）におけ
る主共鳴モード以外のスプリアスモードのレベルを抑制
することができる。

〔実施例〕

第２図及び第３図を参照して本発明による強磁性共鳴装
置の一例を詳細に説明する。第２図はその断面図で第３
図はその強磁性８１５！共振子（１１）と伝送線路（１
２）との関係を示す配置平面図を示す。図示の例では２
（１ｍのＹＩＧ強磁性８Ｍ９！磁気共振子（ＩＩＡ）及
び（ＩＩＢ）を、ＧＧＧ　（ガドリニウム・ガリウム・
ガーネット）非磁性基板（１３）上に配置形成されてい
る。これらＹＩＧ強磁性薄膜共振子（１１＾）及び（Ｉ
ＩＢ）は、ＧＧＧ基板（１３）上に液相エピタキシャル
成長（ＬＰＥ）法によってＹｌ（ＪＩＮ５！層を例えば
全面的に形成し、フォトリソグラフィによって不要部分
を除去することによって同時に形成し得る。一方、例え
ば５ｉＯｚより成る誘電体支持基板（１４）上の一生面
に、それぞれ２本の並列導体（１２ｉａ）　　（１２量
ｂ）、（１２ｏａ）（１２ｏｂ）より成りそれぞれ全体
として高周波インピーダンスか５０Ωの入力線路（１２
ｉ）と出力線路（１２ｏ）とを形成する。また、誘電体
支持基板（１４）の他方の面には同様に２本の並列導体
（１２ｃａ）及び（１２ｃｂ）が設けられた結合伝送線
路（１２ｃ）が被着形成され、この結合伝送線路（１２
ｃ）が線路（１２＋　）及び線路（１２ｏ）を横切って
対向するように配置されてなる。

そして、この誘電体支持基板（１４）の人出力線路（１
２ｉ）及び（１２ｏ）を有する側にＹＩＧ強磁性薄膜共
擾子（１１Ａ）及び（ＩＩＢ）を有するＧＧＧ非磁性基
板（１３）を、そのＹＩＧ強磁性ＷＩｔ膜共振子（１１
＾）及び（ＩＩＢ　）が、入出力各線路（１２ｉ　）及
び（１２ｏ）の特に結合線路（１２ｃ）との交差部に対
向するように重ね合せてこれらを外部導体（１５）の各
面板（１５ｐ）及び（１５ｄ）間にそれぞれ所要の間隔
を保持して配置する。この場合、第３図に示す各入出力
線路の互いに他方向の端部を接地端＜　１２ｉｅ）　　
（１２ｏｅ）として外部導体（１５）に電気的に連結し
、結合線路（１２ｃ）の両端をそれぞれ接地端（１２ｃ
ｅｘ　）及び（１２ｃｅｚ　）として外部導体（１５）
に連結する。この場合、ＧＧＧ非磁性基板（１３）と下
部導体板（１５ｄ）との間の下部空気層（１６ｄ）の厚
さは５０ｔｔ　ｍに選定し、誘電体基板（１４）と上部
導体板（１５ｐ）との間の上部空気層（１６ｐ＞の厚さ
は８００μ曽に選定し、誘電体支持基板（１４）の厚さ
は４００．ｕ　ｔａに選定し、ＧＧＧ非磁性基板の厚さ
は例えば２００μ曽に選定される。

このような構成による磁気共鳴装置本体（１７）は対の
それぞれ中心コア部（１８ａｘ）及び（１８ｂｉ）を有
する壺型の磁気コア（１８ａ）及び（１８ｂ）内に、そ
の中心コア部＜１８ａｘ）及び（１８ｂｔ　）間の磁気
ギャップ（１９）内に配置され、中心コア部（１８ａｔ
）及び（１８ｔ）１）の少なくとも一方にはコイル（２
０）が巻装されこれへの通電電流によって磁気ギャップ
（１９）内の磁界が変調されて１．０Ｇｋ程度で特性が
Ｎｋ通化され２オクタ一ブ程度の可変幅をもつ帯域通過
フィルター装置が構成される。

また、装置本体（１７）の入出力線路（１２ｉ）及び（
１２ｏ）と結合線路（１２ｃ）は、共に２分割した並列
導体による構成を有するものであるが、これらにおいて
、入出力各線路（１２ｉ）及び（１２ｏ）の各導体（１
２１ａ）　　（１２ｉｂ）及び（１２ｏａ）　　（１２
ｏｂ）は、それぞれその幅Ｗを０．０１ｍとし全体の見
かけ上の幅Ｗｓを０．８ｎに選定する。また、結合線路
（１２ｃ）は、その各導体（１２ｃａ）及び（１２ｃｂ
）の各ＩＰｆＡＷｃをＱ、１ｍ幅とし、全体の兇かけ上
の幅Ｗｓｃを０．８ｍに選定する。

このような構成による可変帯域通過フィルターの挿入損
失特性の測定結果を第４図に示す。第７図は各線路（１
２１）　　（１２ｏ）　　（１２ｃ）を２分割しない夫
々各１本の線路より成り、全体としての幅がそれぞれ０
．８鶴とした場合の従来構造のフィルター装置における
挿入損失を示すもので、この場合主モードに近接して！
１８１のスプリアスモードＭ１が生じ、さらに第２のス
プリアスモードＭ２が顕著に生じている。これに比し第
企図に示す本発明の特性によれば、主モードから離間し
て、すなわち周波数が離れた位置において小さいスプリ
アスモードＭが生じていてスプリアスレベルが大幅に改
善されていることがわかる。

上述した例においては、伝送線路を２分割した場合であ
るが２分割に限られないものであり、３分割以上とした
場合でも全体としての合成特性インピーダンスが所定の
インピーダンスの例えば５０Ωにすればよい。尚そのイ
ンピーダンスは５０Ｑが好ましいものであるが、実際に
はほぼ５０Ωの例えば４０〜６０Ω程度の合成インピー
ダンスを呈することによって実用上何等支障を来さない
ことが確められた。

〔発明の効果〕

上述したように本発明においては、伝送線路の見かけ上
の幅を大としたことによって、ＹＩＧ強磁性Ｗｇ膜磁気
共振子に対する面内磁界を一様化することができ、これ
によってスプリアスの改善が図られ、ひいては帯域幅減
衰特性の制御が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明に供する分割導体のまわりの高周
波磁界を示す図、第２図は本発明装置の一例の路線的拡
大断面図、第３図は本発明装置の一例の強磁性薄膜と伝
送線路の配置パターンを示す平面図、第４図は本発明装
置の挿入損失特性曲線図、第５図は本発明の説明に供す
る伝送線路と磁気共振子との配置例を示す模式図、！ｆ
４６図は伝送線路のまわりの高周波磁界の説明図、′！
Ｒ７図は従来装置のフィルター装置の挿入損失の測定曲
線図である。 （ＩＩＡ）及び（ＩＩＢ）は強磁性￥ｓ股、（１２ｉ）
は人力線路、（１２ｉａ）　　（１２ｔｈ）はその分割
並列導体、（１２ｏ）は出力線路、（１２ｏａ）　　（
１２ｏｂ）はその分割並列導体、（１２ｃ）は結合線路
、（１２ｃａ）（１２ｃｂ）はそれぞれその分割並列導
体である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　強磁性薄膜と、 これに結合される伝送線路とを具備し、 上記伝送線路は上記強磁性薄膜との結合部位において複
   数に分割された並列導体よりなることを特徴とする強磁
   性磁気共鳴装置。