JPS63127603A - 静磁波非線形デバイス - 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〕 この発明は、静磁波を用いてマイクロ波信号を処理する
静磁波非線形デバイスに関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えばｒｌＥＥｌｌ！　　）ランザクションズ
第ＭＡＧ−２１巻、阻５．１９８５年９月　階５．１７
９４〜１７９６頁」（ＩＥＥｔ！　Ｔｒａｎｓ、ＶＯｌ
、ＭＡＧ−２１，Ｎ１５．５ｅｐｔ、１９８５．ＰＰ、
１７９４−１７９６”〉に示された従来の静磁波非線形
デバイスを示す斜視図であり、また、第５図は第４図に
示す誘電体基板４ｂ表面の詳細図である０両図において
、１はＧＧＧ　（ガドリニウム−ガリウム−ガーネット
）基板、２はＧＧＧ基板１の裏面に液相成長して製作さ
れたＹＩＧ　（イツトリウム−鉄−ガーネット）薄膜、
３はＹＩＧ薄膜２裏面の両側端に取り付けられた吸収体
、４ａは導体膜、４ｂは表面に導体１！４ａが密着され
た誘電体基板、５は誘電体基板４ｂ表面の導体膜４ａに
設けられたスロット、６はスロット５を有する導体膜４
ａにより構成されたスロット線路であり、該スロット線
路６上にはＹ　Ｉ　ａｉｌ膜２が近接して配置されてい
る。７は誘電体基板４ｂの裏面に設けられたストリップ
導体、８は導体膜４ａ、誘電体基板４ｂ及びストリップ
導体７から構成されたマイクロストリップ線路、９はス
ロット線路６とマイクロストリップ線路８を変換する変
換器、１０は誘電体基台、１１は永久磁石、１２は継鉄
、１３は永久磁石１１と継鉄１２とから構成される磁気
回路である。

このような静磁波非線形デバイスでは、ＹＩＧ薄膜２に
近接するスロット５の長さ方向をＸ方向、ＹＩＧ薄膜２
の面をｘｙ面とすると、１３ＹＩＧ薄膜２には磁気回路
１３によりＸ方向に均一な磁界Ｉ（。が印加されており
、該磁界Ｈ０はＹＩＧ薄膜２面に平行であり、またＹ　
Ｉ　Ｇｌ膜２の膜厚とＸ方向の長さの比が１０−３程度
と小さく、反磁界を無視できるため、ＹＩＧ薄膜２の内
部磁界Ｈｉは印加磁界Ｈ０に等しい。

電磁波がスロット線路６を伝搬する際の高周波磁界ベク
トルは第６図中の破線矢印（磁束線１６）の方向を向き
、わずかに実線矢印（ｈ、）の方向（Ｘ方向）成分をも
つ。一方、静磁表面波は、第７図に示すように、Ｘ方向
に大きな高周波磁界成分をもち、ＹＩＧ薄膜２内をＸ方
向に伝搬する。

従って、第１図に示すようにスロット線路６上にＹＩＧ
薄膜２を配置した場合において、電磁波がスロット線路
６に入射すると、上記高周波磁界のわずかなＸ方向成分
がＹＩＧＩ膜２内膜厚内することとなり、この高周波磁
界が静磁表面波の高周波磁界成分としてＸ方向に伝搬す
る。つまり、高周波磁界のｙ成分が、スロット線路６を
伝搬する電磁波と、ＹＩＧ薄膜２中を伝搬する静磁表面
波との結合に寄与する。

また、周波数範囲は、片面に導体膜の付いたＹＩＧｉ膜
を伝搬する静磁表面波の場合と等しく、ｆｌ　””ｋ＋
　ｒ／　　−ｒ　　Ｈｉ　（Ｈｉ＋〒７７冒。

ｒｈ−ｒ　　　（Ｈｉ＋４πＭ　ｓ　）となる。ここで
、γは磁気回転比、４πＭｓはＹＩＧＩ膜２の飽和磁化
である。

小さな電力のｔｍ波がスロット線路６に入射した場合は
、上記電磁波の電力に比例した量の静磁表面波が励振さ
れる。このため、小さな電力の電磁波がスロット線路６
を通過する際失う電力は、入射する電磁波の電力に比例
することとなる。

一方、大きな電力の電磁波がスロット線路６に入射する
と、特定の電力（１！Ｐい以上で、かつ電磁波の周波数
が２ｒＨ４以上で、ＹＩＧ薄膜２内部の電子スピン歳差
運動の非線形効果が生じ、静磁表面波が励起される量は
入射ｉ４磁波の電力に比例せず、飽和して一定値となる
。さらに、上記の非線形効果が生じた場合には、同時に
、ｆ／２スピン波も励振される。このように、Ｐい以上
の大電力の電磁波がスロフ）＆１路６を通過する際に失
う電力は、飽和により一定値だけ静磁表面波に変換され
る電力と、ｆ／２スピン波に変換される電力との和に等
しい。

このように、スロット線路６を通過する電磁波には、入
射電力が小さい場合よりＰい以上の場合の方が、挿入損
失が小さくなるという非線形性が現われる。従来の静磁
波非線形デバイスは、この性質を利用したものであり、
入射した小さな電力の雑音を大きく減衰し、大きな電力
の信号をわずかに減衰することにより信号対雑音比を拡
大する機能を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の静磁波非線形デバイスは以上のように構成されて
おり、静磁表面波を励振するための線路として通常のス
ロット線路を用いているため、スロット線路を伝搬する
ｆｔ磁波と、ＹＩＧ薄膜を伝搬する静磁表面波との接合
に必要なＸ方向の高周波磁界成分がわずかしか存在せず
、このため、静磁表面波の励振効率が小さく、所要の信
号対雑音比を得るにはスロット線路を長く設けることが
必要であった。しかしながら、スロット線路を長くする
と、大信号に対してスロット線路自体の損失が増加する
こととなり、信号に対する１員失自体が大きくなってし
まうという問題点があった。また、スロット線路を長く
することにより、磁気回路のギャップ長が長くなり、磁
気回路が大型化してしまうという問題点があった この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、電磁波から静磁表面波を効率よ（励振するこ
とにより所要の信号対雑音比を得るためのスロット線路
を短かくでき、信号に対する損失の低減を図ることがで
きるとともに磁気回路の小形化を図ることができる静磁
波非線形デバイスを得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る静磁波非線形デバイスは、静磁表面波を
励振するためのスロット線路を、少なくともその片側に
、スロット線路を伝搬する電磁波の波長よりも短い間隔
で形成された複数のスタブを有するものとしたものであ
る。

〔作用〕

この発明においては、スロット線路を、少なくともその
片側に、スロット線路を伝搬する電磁波の波長よりも短
い間隔で形成された複数のスタブを有するものとしたの
で、スロット線路に垂直な方向の高周波磁界成分が増加
し、静磁表面波の励振効率が大きくなり、所要の信号対
雑音比を得るためのスロット線路を短かくでき、信号に
対する損失を低減できるとともに磁気回路を小型化でき
る。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例による静磁波非線形デバイ
スを示し、第２図は第１図に示す誘電体基板４ｂ表面の
詳細図である０両図において、１〜３．４ａ、４ｂ、５
〜１３は第４図に示す従来例と同じものを示し、１４は
スタブ、６ａはスロット５の両側に対称的にスロット線
路を伝搬する電磁波の波長よりも短い間隔で形成された
複数のスタブを有するスロット線路である。

次に動作について説明する。

従来の場合と同様に、ＹＩＧ薄膜２に近接するスロット
５の長さ方向をＸ方向、ＹＩＧ薄膜２の面をｘｙ面とし
、磁気回路１３によりＹＩＧ薄膜２のＸ方向に均一な磁
界Ｈ０を印加し、スロット線路６ａに電磁波を入射する
と、上記電磁波の高周波磁界のｙ方向成分により、ＹＩ
Ｇｉ膜２をｙ方向に伝搬する静磁表面波が励振される。

このとき、ＹＩＧ薄膜２の内部磁界Ｈｉは、ＹＩＧ薄膜
２が十分薄いため印加磁界Ｈ０に等しく、また、静磁表
面波が励振される周波数範囲は、従来の場合と同じであ
る。

すなわち、スロット線路６ａに電磁波を入射すると、従
来の場合と同様の原理から、スロット線路６ａを通過す
る電磁波には、入射電力が小さい場合より特定電力値Ｐ
ｕｂ以上の場合の方が挿入損失が小さくなるという非線
形性が現れる。従って、本実施例の静磁波非線形デバイ
スも、従来と同様に、入射した小さな電力の雑音を大き
く減衰し、大きな電力の信号をわずかに減衰することに
より信号対雑音比を拡大する機能を存することとなる。

しかしながら、このとき本実施例の静磁波死線形デバイ
スでは、スロット線路６ａは、スロット線路を伝搬する
電磁波の波長よりも短い間隔で形成された複数のスタブ
１４を有するので、第３図に示すように、入射した電磁
波の磁界の一部がスタブ１４に回り込んで、高周波磁界
のｙ方向成分が増加することとなり、従来の場合に比べ
て静磁表面波の励振効率が大きくなることとなる。

このため、所要の信号対雑音比を得るためのスロット線
路の線路長を短かくすることができ、信号自体に対する
損失を軽減でき、また、磁気回路のギャップ長が短かく
なるため、磁気回路の小形化を図ることができる。

なお、上記実施例では、スタブ１４をスロット５の両側
に対称に設けているが、これはスロット５の片側のみに
、また、非対称に設けてもよく、上記実施例と同様の効
果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明の静磁波非線形デバイスによれば
、電磁波から静磁表面波を励振するためのスロット線路
を、少なくともその片側に、スロット線路を伝搬する電
磁波の波長よりも短い間隔で形成された複数のスタブを
有するものとしたので、入射した電磁波のスロット線路
に垂直な方向の高周波磁界成分が増加し、静磁表面波の
励振効率が大きくなり、所要の信号対雑音比を得るため
のスロット線路を短か（でき、信号に対する損失を低減
できるとともに、磁気回路を小型化できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による静磁波非線形デバイ
スを示す斜視図、第２図は上記実施例の誘電体基板表面
を示す図、第３図は上記実施例のスロット線路を伝搬す
る電磁波の磁界方向を示す図、第４図は従来の静磁波非
線形デバイスを示す斜視図、第５図は上記従来例の誘電
体基板表面を示す図、第６図は上記従来例のスロット線
路を伝搬する電磁波の磁界方向を示す図、第７図は上記
従来例のＹＩＧ薄腹中腹中搬する静磁表面波の磁界方向
を示す図である。 図において、１はＧＧＧ基板、２はＹＩＧ薄膜、４ａは
導体膜、４ｂは誘電体基板、５はスロ７）、６．６ａは
スロット線路、１４はスタブである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロット線路の近傍にＹＩＧ薄膜を配置し、該薄
   膜内にて該スロット線路の長さ方向に磁界を加えてなり
   、上記スロット線路を伝搬する電磁波の一部を静磁波に
   非線形変換する静磁波非線形デバイスにおいて、 上記スロット線路は、少なくともその片側に、該スロッ
   ト線路を伝搬する電磁波の波長よりも短い間隔で形成さ
   れた複数のスタブを有するものであることを特徴とする
   静磁波非線形デバイス。