WO1999054255A1 - Procede de regulation des produits d'intermodulation d'un element de circuit non reciproque - Google Patents

Procede de regulation des produits d'intermodulation d'un element de circuit non reciproque Download PDF

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WO1999054255A1
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Masako Nukaga
Naoyoshi Sato
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    • H01F1/344—Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
    • H01F1/346—[(TO4) 3] with T= Si, Al, Fe, Ga

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling an intermodulation product of a non-reciprocal circuit device, a ferrimagnetic material suitable for performing the method, and a non-reciprocal circuit device using the same.
  • the intermodulation product IMD is the magnitude of the unwanted signal that appears when two or more signals are supplied to the nonlinear device.
  • the frequency components other than the two signals of frequency f 2 for example, the frequency (2 1 f 0 ) and (2 f 2 _ fp)
  • the sideband level is not suppressed below a certain value, it may cause interference and noise.
  • the generation of the intermodulation product IMD can be suppressed by applying a sufficiently strong DC magnetic field to the ferrimagnetic material from the magnet provided in the nonreciprocal circuit device.
  • a sufficiently strong DC magnetic field to the ferrimagnetic material from the magnet provided in the nonreciprocal circuit device.
  • the band used shifts to the high frequency side and narrows, so that the performance as a non-reciprocal circuit device deteriorates.
  • small mobile communication devices such as mobile phones and PHS are battery-powered, so it is essential to use low-loss devices for long-term operation.
  • nonreciprocal circuit elements are mounted on these devices, low loss characteristics are also required.
  • the terminal station covers a small area, so low-power amplifiers are used, and nonreciprocal circuits used for base stations are used. Devices are also required to have low loss characteristics.
  • r Ms has a temperature coefficient that compensates for the temperature characteristics of the magnet.
  • Japanese Patent Publication No. 56-31828 discloses that the saturation magnetization 4 ⁇ is obtained by changing the composition ratio of Y—C a V—iron ganet ferrite substituted with In and A 1.
  • An object of the present invention is to provide an intermodulation product control method capable of reducing the intermodulation product IMD even when a sufficient DC magnetic field cannot be applied, a ferrimagnetic material suitable for implementing the method, and a ferrimagnetic material using the same. To provide a non-reciprocal circuit device.
  • Another object of the present invention is to provide a method for controlling an intermodulation product which is effective for reducing the size and thickness of a nonreciprocal circuit device, a ferrimagnetic material suitable for performing the method, and a nonreciprocal circuit device using the same. To provide.
  • Still another object of the present invention is to provide an inexpensive ferrimagnetic material having excellent temperature characteristics and a non-reciprocal circuit device using the ferrimagnetic material.
  • the present invention controls the ferromagnetic half-width ⁇ H of the ferrimagnetic material included in the non-reciprocal circuit device when controlling the intermodulation product of the non-reciprocal circuit device.
  • This controls the intermodulation product IMD.
  • This control method Then, even if a sufficient DC magnetic field cannot be applied, the intermodulation product IMD can be improved. Therefore, it is possible to sufficiently meet the demand for miniaturization and thinning of the non-reciprocal circuit device.
  • Fig. 1 shows the relationship between the strength of the DC magnetic field due to magnets in the nonreciprocal circuit device and the intermodulation product IMD.
  • Figure 2 shows the relationship between the porosity and the half-width of ferromagnetic resonance ⁇ H in Y—A 1 —iron garnet float.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the pore contribution ⁇ p and the intermodulation product IMD.
  • Figure 4 is a characteristic diagram showing the power dependence of the intermodulation product IMD for samples with different Zr substitution amounts.
  • Figure 5 shows data showing the relationship between temperature change and insertion loss at the isolation stage.
  • FIG. 6 is a diagram showing the power dependence of the intermodulation product IMD over the isolation.
  • Figure 7 is another data showing the relationship between the temperature change in the isolator and the insertion loss.
  • Fig. 8 shows data showing the power dependence of the intermodulation product IMD in the isolator.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the non-reciprocal circuit device according to the present invention.
  • FIG. 10 is a sectional view of the non-reciprocal circuit device shown in FIG.
  • FIG. 11 is an equivalent circuit diagram in use of the isolator shown in FIGS.
  • Non-reciprocal circuit devices include a ferrimagnetic material and a magnet that applies a DC magnetic field to it.
  • Figure 1 shows the relationship between the strength of the DC magnetic field generated by the magnet and the intermodulation product IMD.
  • the intermodulation product IMD decreases as the strength of the magnet DC magnetic field with respect to the magnetism increases. Therefore, by applying a sufficiently strong DC magnetic field to the free magnetic material, the occurrence of the intermodulation product IMD can be suppressed.
  • the present inventors have found that when the strength of the DC magnetic field of the magnet with respect to the ferrimagnetic material is increased, the intermodulation product IMD is reduced because the strong DC magnetic field is caused by pores or a different phase in the ferrimagnetic material.
  • the intermodulation product I MD is controlled by controlling the ferromagnetic resonance half-width ⁇ of the free magnetic material included in the nonreciprocal circuit device.
  • the resonance half width ⁇ can be considered as a material constant related to the intermodulation product IMD. This is because the ferromagnetic resonance half-width ⁇ is affected as described above as an index of the magnetic loss component, and the effects of demagnetizing fields and magnetic anisotropy around pores and different phases on spin precession can be measured. This is because it is difficult.
  • the ferromagnetic resonance half width ⁇ in polycrystal can be expressed as follows.
  • ⁇ ⁇ i + ⁇ ⁇ + ⁇ a (1)
  • ⁇ i the half-width of a single crystal of the same composition
  • ⁇ ⁇ the contribution of pores and nonmagnetic phase present in the sample
  • ⁇ a the crystal. This is the contribution of magnetic anisotropy.
  • the half-width of ferromagnetic resonance ⁇ i of a single crystal is said to be 0.5 (O e), and can be ignored when discussing the half-width of ferromagnetic resonance of polycrystal. Therefore, the contribution of pores ⁇ H p and the contribution of anisotropy ⁇ a are discussed below.
  • ⁇ About the effect of the demagnetizing field around the pore> Regarding the contribution ⁇ ⁇ ⁇ by the pore, the following relational expression (2) is obtained by ⁇ . Shlomann.
  • p porosity
  • Figure 2 shows the relationship between porosity P and ferromagnetic resonance half-width ⁇ in Y—A 1—iron garnet fluoride (Y—A 1—IG). Since the half-width ⁇ ⁇ of the ferromagnetic resonance at the porosity of 0% is (AH i + ⁇ ⁇ a), the contribution ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ p of the pore is the difference between the intercept and (AH i + AHa).
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the contribution p by the pores and the intermodulation product IMD.
  • a distributed constant isolator was used, and two signals of a frequency of 1960. OMHz and a signal of 1960.1 MHz were input to this isolator. The input power was 36 dBm per wave.
  • Y—A1 ferrous iron garnet light Y—A1-IG was used.
  • the intermodulation product IMD increases and decreases almost linearly with the increase and decrease of the pore contribution ⁇ . That is, the intermodulation product IMD can be controlled by controlling the contribution ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ of the pores.
  • intermodulation products IMD due to pores can be inferred as follows.
  • a demagnetizing field is generated around the pores, and the precession of the spin is distorted due to the effect.
  • the input high-frequency magnetic field and the high-frequency magnetization generated by the ferromagnetic resonance phenomenon have a non-linear relationship.
  • Table 1 shows the characteristic values of Y—CaV—Zr-substituted iron garnet lights with different saturation amounts when the saturation magnetization is around 1250 Gauss.
  • FIG. 1 Machida et al. Reported that Zr substitution is effective in reducing magnetic anisotropy.
  • Table 1 each sample has almost the same saturation magnetic field and porosity.
  • the contribution ⁇ due to the pore is about 6 (Oe), which is the same for each material. Therefore, the difference in ferromagnetic resonance half width ⁇ between each sample in Table 1 can be considered to be caused by the difference in ⁇ a term caused by the change in magnetic anisotropy due to the Zr substitution amount.
  • Figure 4 is a characteristic diagram showing the power dependence of the intermodulation product IMD for samples with different ⁇ a.
  • intermodulation product IMD In the measurement of the intermodulation product IMD, a lumped-constant isolator was used, and two signals with an input frequency of 9600 MHz and 96.1 MHz were input. Input power is shown as a value per wave.
  • a sample with a large ⁇ a that is, a sample with a large crystal magnetic anisotropy, has a large intermodulation product IMD over the entire power range. Also, the less anisotropic the sample is, the more sensitive it is to the power change and the more power dependent.
  • a sample with small anisotropy shows excellent intermodulation product characteristics on the low power side, but when the power becomes larger than the measured power range, the intermodulation product IMD deteriorates rapidly and the anisotropic There is a concern that the characteristics of the sample may be degraded beyond the characteristics of a large sample.
  • the intermodulation product IMD can be controlled by changing the material of the ferrimagnetic material and controlling the degree of the magnetic anisotropy, thereby changing the anisotropic contribution ⁇ a.
  • the relationship between the contribution ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ a due to magnetic anisotropy and the intermodulation product IMD can be inferred as follows.
  • the magnetic anisotropy distorts the spin precession like the demagnetizing field around the pores.
  • the used isolator exhibits better intermodulation product characteristics.
  • the amplitude of the precession of the spin increases, and the interaction between adjacent spins works to excite spin waves. This is It prevents uniform precession of the entire pin and causes non-linear characteristics. It is said that the excitation of spin waves is more likely to occur in materials with lower anisotropy and lower Curie point, and the experimental results indicate that materials with lower anisotropy are more power dependent. It seems to reflect
  • the intermodulation product IMD can be controlled by controlling the porosity and magnetic anisotropy of the ferrimagnetic material.
  • it is necessary to reduce the ferromagnetic resonance half width ⁇ as a material constant, that is, to reduce the porosity or magnetic anisotropy of the ferrimagnetic material.
  • the magnetic anisotropy is determined by the material properties of the ferrimagnetic material. Therefore, by changing the composition of the ferrimagnetic material, the ferromagnetic resonance half width can be increased. Can control and control the intermodulation product IMD.
  • Such Fuweri magnetic material represented by the general formula ( ⁇ 3 - z + w Ca 2x + z - 2 ⁇ ) (Fe 5 _ x _ y _ z _ w V x A l y Z r z) 0 12
  • Such Fuweri magnetic material represented by the general formula ( ⁇ 3 - z + w Ca 2x + z - 2 ⁇ ) (Fe 5 _ x _ y _ z _ w V x A l y Z r z) 0 12
  • the ferromagnetic material having the above composition has a ferromagnetic resonance half width ⁇ H smaller than 15 (Oe), and is effective in suppressing the generation of the intermodulation product IMD.
  • the value of the saturation magnetization 4 rMs can be arbitrarily adjusted, and has a relatively high Curie temperature Tc.
  • the intermodulation product IMD is hardly a problem in the use of the isolator—below 75 dBc or less (absolute value of 75 dBc or more). Can be.
  • the Curie temperature Tc which has such a contradictory relationship
  • the ferromagnetic resonance half-width ⁇ ⁇ can be harmonized to satisfy both practical requirements at the same time.
  • Zr exhibits characteristics very similar to In, and is cheaper than Force, In.
  • a substitution ratio that complements the advantages and disadvantages of substituting each element is selected to improve both loss characteristics and temperature characteristics. Value can be set.
  • the relationship between the substitution amount of V, Al, and Zr used as the substitution element and the saturation magnetization 4 TTMS at room temperature can be easily estimated by the following empirical formula (0z ⁇ 0.3 In the range ⁇ 7%).
  • the ferromagnetic resonance half-width ⁇ ⁇ was calculated from the sintered sample fragment by the bond method using a diameter of 1.
  • No. 1 is the conventional Y-A 1 -iron garnet fiber, which has a saturation magnetization of 47 Ms and 125 OGauss.
  • Nos. 2 to 18 also exhibit a saturation magnetization of 4 TTMS near 1250 Gauss.
  • the half width of the ferromagnetic resonance ⁇ ⁇ ⁇ involved in the intermodulation product IMD is 45 (Oe) in No. 1 but smaller than 15 (Oe) in Nos. 2 to 18. Therefore, as far as the intermodulation product IMD is concerned, all of No. 2 to No. 18 are improved from No. 1 which is the conventional product.
  • the Curie temperature Tc related to the temperature characteristics is 224 ° C in No. 1, whereas it is much lower in Nos. From a broad perspective, the greater the Zr substitution, the lower the Curie temperature Tc. In addition, when the substitution amount of Zr is constant, the Curie temperature Tc increases as the ratio of the substitution amount of V to A1 increases. Become.
  • the composition that can obtain the effect of suppressing the intermodulation product IMD and improving the temperature characteristics is 0.08 ⁇ z ⁇ 0.2 and 0 ⁇ x ⁇ 0. 42, 0 ⁇ y ⁇ 0.44 can be seen as a range.
  • X and y are determined so that (x + y) is in the range of 0.38 to 0.44.
  • a sintered sample was prepared in the same manner as in Example 1 for a composition having a saturation magnetization of 4 TTMS near 1750 Gauss, and its characteristics were measured. Table 3 shows the obtained results.
  • Nos. 21 to 26 indicate the numbers of the sintered samples used for the measurement.
  • No. 21 is an unsubstituted conventional Y-iron gas netlight.
  • the ferromagnetic resonance half-width ⁇ ⁇ ⁇ involved in the intermodulation product IMD is 45 ( ⁇ e) in No. 21 but smaller than 15 (0 e) in Nos. 22 to 26. Therefore, as far as the intermodulation product IMD is concerned, all of Nos. 22 to 26 are improved from No. 21 which is the conventional product.
  • the Curie temperature Tc is 275 ° C for No.21, but lower than that for Nos.22-26.
  • the Curie temperature Tc of Nos. 22 and 26 is 261 ° C, which is almost equal to that of No. 21.
  • Sample No. 31 is a conventional material, Y-A1-iron garnet frit, which has a saturation magnetic field of 4 TTMS of 750 Gauss.
  • Nos. 32 to 36 are also materials having a saturation magnetization of 4 ⁇ Ms of 750 Gauss.
  • the ferromagnetic resonance half-width ⁇ involved in the intermodulation product IMD is 30 ( ⁇ e) for No. 31, whereas it is less than 15 (0 e) for No. 33 and 1 for No. 38 to 43. 5 (Oe) or less.
  • the temperature T c of the lily is 175 ° C in No.31, whereas it is 179 ° C in No.34 and higher than 175 ° C in No.40-42. Keep in the range of 196 ° C.
  • the composition which can obtain the effect of suppressing the intermodulation product IMD and obtain the temperature characteristic comparable to that of No. 31 in comparison with No. 31 , 0.2 ⁇ z ⁇ 0.3, 0.3 ⁇ x ⁇ 0.7, 0 ⁇ y ⁇ 0.42.
  • ⁇ and y are determined such that (x + y) is in the range of 0.70 to 0.75.
  • W 5 55 is determined such that (x + y) is in the range of 0.70 to 0.75.
  • Lily temperature T c was 239 ° C, and ferromagnetic resonance half width ⁇ ⁇ was less than 150 e.
  • a 1.9 GHz band distributed constant isolator A was fabricated.
  • an isolator B was manufactured using conventional Y-A1 iron garnet frit.
  • the characteristics of the Y—A 1—iron garnet filter are as follows: saturation magnetic force 4 TTMS force 1 250 Gauss, curling temperature Tc force 240 ° C, ferromagnetic resonance half width ⁇ H 45 (0 e). Was.
  • FIG. 5 is data showing the relationship between the temperature change of the isolators 8 and B and the insertion loss.
  • Curve A 1 shows the insertion loss characteristics of isolator A according to the present invention
  • B1 shows the characteristics of the conventional isolator B.
  • the isolator A according to the present invention has lower insertion loss and exhibits excellent temperature characteristics over the conventional isolator B over the entire temperature range. .
  • Figure 6 shows the relationship between the intermodulation product IMD and the input power per signal for isolators A and B.
  • Curve A 2 shows the intermodulation product characteristic of the isolator A according to the present invention
  • curve B 2 shows the intermodulation product characteristic of the conventional isolator B.
  • the intermodulation product IMD is 17 to 18 (d B c) smaller than that of the conventional isolator B under the same input power condition.
  • the intermodulation product IMD is suppressed to an extremely low value of about 180 (dBc).
  • isolator D was fabricated using unsubstituted Y-iron garnet ferrite.
  • the characteristics of this Y-iron gas-filled fiber were that the saturation magnetization 4 TTMS was 1770 Gauss, the coil temperature Tc was 287 ° C, and the ferromagnetic resonance half width ⁇ was 23 (0 e).
  • FIG. 7 shows data indicating the relationship between the temperature change of the isolators C and D and the insertion loss.
  • a curve C1 shows the insertion loss characteristics of the isolator C according to the present invention
  • a curve D1 shows the characteristics of the conventional isolator D.
  • the insertion loss of the isolator C according to the present invention is lower than that of the conventional isolator D under the same temperature condition.
  • Figure 8 shows the IMD and input per signal for the isolators C and D. The relationship with the power is shown.
  • Curve C2 shows the intermodulation product characteristic of the isolator C according to the present invention
  • curve D2 shows the intermodulation product characteristic of the conventional isolator D.
  • the isolator C according to the present invention has an intermodulation product IMD that is 8 to 10 (dBc) smaller than that of the conventional isolator D under the same input power condition. ing.
  • the intermodulation product IMD is suppressed to an extremely low value of about ⁇ 76 to ⁇ 178 (dBc).
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the non-reciprocal circuit device
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the non-reciprocal circuit device shown in FIG.
  • the illustrated non-reciprocal circuit device is a distributed constant type isolator and includes a center conductor 1, a magnet 4, and free magnetic bodies 21 and 22.
  • the ferrimagnetic materials 21 and 22 are made of the material according to the present invention.
  • the two ferrimagnetic materials 21 and 22 are arranged above and below the center conductor 1, but there may be only one ferrimagnetic material.
  • the magnet 4 applies a DC magnetic field to the free magnetic bodies 21 and 22 and the strip conductor 1.
  • Two magnets 4 may be provided on both sides of the ferrimagnetic materials 21 and 22.
  • the yokes 5, 6 are magnetically coupled to the magnet 4. In the illustrated example, the yokes 5 and 6 are also used as an outer case that covers the free magnetic bodies 21 and 22, the center conductor 1, the ground conductors 31 and 32, and the magnet 4.
  • the substrate 7 has capacitors, resistors, etc. necessary for the operation of the non-reciprocal circuit device.
  • the substrate 7 has a hole 71, and the free magnetic body 22 is arranged in the hole 71.
  • Reference numeral 8 denotes a magnetic shunt plate
  • reference numerals 9 and 11 denote a magnetic pole plate
  • reference numeral 10 denotes a spacer.
  • the embodiment shows a distributed constant type nonreciprocal circuit, a lumped constant type or substrate type nonreciprocal circuit element may be used. These specific structures are well known to those skilled in the art, and are not shown.
  • Fig. 11 shows an equivalent circuit diagram of the isolator shown in Figs. 9 and 10 when it is used.
  • a terminal capacitance C11 is connected between terminals a and b, and a terminal capacitance C is connected between terminals b and c. 1 2 is connected, the terminal capacitance C 13 is connected between terminals c and a, and the ground capacitances C 01, CO 2, and C 03 are connected to terminals a, b, and c, respectively. Is obtained.
  • the non-reciprocal circuit device shown in FIGS. 9 to 11 is only one example to which the present invention can be applied. INDUSTRIAL APPLICABILITY
  • the present invention can be applied to various types of non-reciprocal circuit devices, that is, isolators and sacrificial circuits, and can reduce the intermodulation product IMD and improve the temperature characteristics.
  • a reversible circuit element can be provided.
  • a method for controlling an intermodulation product that is effective for reducing the size and thickness of a nonreciprocal circuit device, a magnetic material suitable for performing the method, and a nonreciprocal circuit device using the same. can do.
  • the non-reciprocal circuit device includes at least one ferrimagnetic material, and controls the mutual modulation product by controlling a ferromagnetic resonance half width ⁇ of the ferrimagnetic material.
  • the ferromagnetic resonance half width ⁇ is controlled by controlling the porosity of the fury magnetic material.
  • the ferromagnetic resonance half width ⁇ is controlled by controlling the magnetic anisotropy of the fury magnetic material.
  • the absolute value of the intermodulation product is controlled to 75 dBc or more.
  • the above-mentioned ferrimagnetic material is represented by a general formula (Y 3 — 2x — z + w C a 2x + z ) (F e 5 — ⁇ — y — z- w V x A l y Z r z ) 0 12 Having a composition,
  • Ferromagnetic resonance half width ⁇ is smaller than 15 (Oe).
  • a non-reciprocal circuit device including a center conductor, at least one magnet, and at least one ferrimagnetic material,
  • the center conductor and the ferrimagnetic material are arranged facing each other,
  • the magnet applies a DC magnetic field to the center conductor and the ferrimagnetic material
  • the ferrimagnetic material is the ferrimagnetic material according to any one of claims 10 to 14.
  • the absolute value of the intermodulation product is 75 dBc or more.

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Description

明 細 書 - 非可逆回路素子の相互変調積を制御する方法 技術分野
本発明は、 非可逆回路素子の相互変調積を制御する方法、 この方法を実施する のに好適なフェリ磁性材料及びこれを用いた非可逆回路素子に関する。
背景技術
近年、 携帯電話及び P H Sなど移動体通信分野では、 世界的に C D MA方式の 導入が進んでいる。 それに伴い、 移動体通信用に使用されるアイソレー夕ゃサー キュレー夕等の非可逆回路素子では、 従来のアナログ方式では問題にならなかつ た相互変調積 I MDが重要視されるようになった。 相互変調積 I MDとは非線形 デバイスに 2信号以上が供給されたときに、 付加的に現れる不要な信号の大きさ を表す。 例えば、 周波数 f f 2の 2信号を、 非可逆回路素子に同時に入力した 時、 入力された周波数 f 2の 2信号以外の周波数成分、 例えば周波数 （2 一 f 0) 及び （2 f 2 _ f p を持つサイ ドバンドが現れる。 非可逆回路素子の場 合、 このサイドバンドレベルを、 ある値以下に抑えないと、 混信やノイズの発生 原因となる。
相互変調積 I MDは、 非可逆回路素子に備えられるマグネッ 卜から、 フェリ磁 性体に対して、 充分に強い直流磁場を与えることにより、 その発生を抑制するこ とができる。 しかしながら、 その副作用として、 使用帯域が高周波側へ移動し、 かつ、 狭まることから、 非可逆回路素子としての性能が劣化する。 また、 非可逆 回路素子の小型化及び薄型化の要求もあり、 充分な直流磁界を印加することがで きない。
また、 携帯電話及び P H Sなどの小型移動体通信装置はバッテリー駆動である ため、 長時間の動作には低損失のデバイスを使用することが不可欠である。 これ らの装置に、 非可逆回路素子が搭載される場合には、 同様に低損失特性が要求さ れる。 端末局だけではなく、 基地局においても、 カバ一するエリアが小さいた め、 小電力の増幅器が使用されるようになり、 基地局用に使用される非可逆回路 素子についても、 低損失特性が同様に要求される。
さらに、 非可逆回路素子に用いられるフェリ磁性材料において、 重要とされる 特性として、 磁気的損失項となる強磁性共鳴半値幅 が十分小さいこと、 非可 逆回路素子の使用周波数に対応して、 室温における飽和磁化 4 TT M Sの値を一系 列で任意に選択できることがあげられる。
また非可逆回路素子では、 前記材料はマグネッ トと組み合わせて使用されるた め、 飽和磁化 4 ;r M sが、 マグネッ 卜の温度特性を補償するような温度係数を有 することが理想とされる。 飽和磁化 4 7Γ M sの温度係数とキュリー温度 T cとは 密接な相関があり、 一般的に、 温度変化の小さなマグネッ 卜に対応して、 高いキ ユリ一温度 T cを有することが望まれる。
特公昭 5 6 - 3 1 2 8 8号公報は、 I n及び A 1で置換した Y— C a V—鉄 ガ一ネッ トフェライ卜において、 その組成比を変えることにより、 飽和磁化 4 ττ
M sの値を任意に調整する技術を開示している。
しかしながら、 上記材料はキュリー温度 T cが 1 6 0 °C以下と低いため、 非可 逆回路素子として、 限定された温度条件下で、 使用せざるを得ないという実用上 問題がある。 また I nは資源的に希少であることから、 得られるフヱライトも高 価である。
発明の開示
本発明の課題は、 充分な直流磁場を印加できない場合であっても、 相互変調積 I MDを小さくできる相互変調積制御方法、 この方法を実施するのに好適なフエ リ磁性材料及びこれを用いた非可逆回路素子を提供することである。
本発明のもう一つの課題は、 非可逆回路素子の小型化及び薄型化に有効な相互 変調積制御方法、 この方法を実施するのに好適なフェリ磁性材料及びこれを用い た非可逆回路素子を提供することである。
本発明の更にもう一つの課題は、 温度特性に優れた安価なフェリ磁性材及びこ のフェリ磁性材料を用いた非可逆回路素子を提供することである。
上述した課題を解決するため、 本発明は、 非可逆回路素子の相互変調積を制御 するに当たり、 前記非可逆回路素子に含まれるフェリ磁性体の強磁性共鳴半値幅 △Hを制御する。 これによつて相互変調積 I MDを制御する。 この制御方法によ れば、 充分な直流磁場を印加できない場合であっても、 相互変調積 I M Dを改善 できる。 従って、 非可逆回路素子の小型化及び薄型化の要求に充分に応えること ができる。
図面の簡単な説明
図 1は非可逆回路素子におけるマグネッ トによる直流磁場の強さと、 相互変調 積 I MDとの関係を示す図である。
図 2は Y— A 1 —鉄ガ一ネッ トフ ラィ 卜における気孔率と強磁性共鳴半値幅 △ Hとの関係を示している。
図 3は気孔による寄与分 ΔΗ pと相互変調積 I MDとの関係を示す図である。 図 4は Z r置換量の異なる試料における相互変調積 I MDの電力依存性を示す 特性図である。
図 5はァイソレー夕における温度変化と、 挿入損失との関係を示すデータであ る。
図 6はァイソレ一夕の相互変調積 I MDの電力依存性を示す図である。
図 7はアイソレータにおける温度変化と、 挿入損失との関係を示す別のデータ である。
図 8はァイソレ一タにおける相互変調積 I MDの電力依存性を示すデータであ る。
図 9は本発明に係る非可逆回路素子の分解斜視図である。
図 1 0は図 9に示した非可逆回路素子の断面図である。
図 1 1は図 9、 1 0に示したアイソレータの使用状態における等価回路図であ 。
発明を実施するための最良の形態
非可逆回路素子は、 フェリ磁性体と、 それに直流磁場を印加するマグネッ トを 含んでいる。 図 1はマグネッ トによる直流磁場の強さと、 相互変調積 I MDとの 関係を示す。 図 1に示すように、 フ リ磁性体に対するマグネッ ト直流磁場の強 さが大きくなると、 相互変調積 I MDは低下する。 従って、 フ リ磁性体に対し て、 充分に強い直流磁場を与えることにより、 相互変調積 I M Dの発生を抑制す ることができる。 本発明者らは、 上述したように、 フェリ磁性体に対するマグネッ 卜の直流磁場 の強さが大きくなると、 相互変調積 I MDが低下するのは、 強い直流磁場がフエ リ磁性体内の気孔や異相周辺の反磁場及び結晶磁気異方性等による影響に勝り、 磁性体内のスピンの歳差運動が一様方向に揃って正円運動をしているためで、 逆 に、 磁場の強さが低下すると相互変調積 I MDが大きくなるのは、 直流磁場の強 さに基づくスピン方向の制御力自体の低下と、 前述の反磁場及び結晶磁気異方性 等による影響が顕著になることとによって、 スピンの歳差運動の軌跡が歪んだ円 運動を描くためと推測した。 歪んだ円運動により、 入力された高周波磁界と強磁 性共鳴現象によって生じる高周波磁化とは非線形関係を結ぶこととなるからであ る。
しかしながら、 現実には、 非可逆回路素子の動作性能の低下、 小型化及び薄型 化の要求により、 充分な直流磁界を印加することができな 、。
この問題点を解決する手段として、 本発明では、 非可逆回路素子に含まれるフ リ磁性体の強磁性共鳴半値幅 ΔΗを制御することによって、 相互変調積 I MD を制御する。
上述したように、 気孔や異相周辺の反磁場、 及び、 磁気異方性等の影響によ り、 スピンの歳差運動が歪みを受け、 相互変調積 I M Dの発生を誘起するなら ば、 強磁性共鳴半値幅 ΔΗを、 相互変調積 I MDと関連した材料定数として考え ることができる。 何故なら、 強磁性共鳴半値幅 ΔΗは磁気的損失成分の指標とし て上述の影響を受けること、 スピンの歳差運動に対する気孔や異相周辺の反磁場 及び磁気異方性の影響を実測することが困難であること等があるからである。一 般に、 多結晶における強磁性共鳴半値幅 ΔΗは下記のように表すことができる。
ΔΗ =ΔΗ i +ΔΗ ρ +ΔΗ a ( 1 ) ここで、 ΔΗ iは同一組成における単結晶の半値幅、 ΔΗ ρは試料中に存在す る気孔及び非磁性相の寄与分、 ΔΗ aは結晶磁気異方性の寄与分である。
単結晶の強磁性共鳴半値幅 ΔΗ iは 0. 5 (O e ) といわれており、 多結晶の 強磁性共鳴半値幅を論ずる場合は無視できる。 そこで、 以下、 気孔による寄与分 △ H p、 及び、 異方性による寄与分 ΔΗ aについて論ずる。 <気孔周辺の反磁場の影響について > — 気孔による寄与分 ΔΗρに関しては、 Ε. シュローマン（Shlomann)によって以 下の関係式 （2) が得られている。
△ Hp= 1. 47 (4； rMs) (2)
ここで、 pは気孔率を表す。
図 2は Y— A 1—鉄ガーネッ トフヱライト （Y— A 1— I G) における気孔率 Pと強磁性共鳴半値幅 ΔΗとの関係を示している。 気孔率 0%の時の強磁性共鳴 半値幅 ΔΗは （AH i +ΔΗ a) であるから、 気孔による寄与分 ΔΗ pは、 切片 と （AH i +AHa) との差となる。
図 3は気孔による寄与分 pと相互変調積 I MDとの関係を示す図である。 相互変調積 IMDの測定に当たり、 分布定数型アイソレータを用い、 このアイソ レー夕に対して、 周波数 1 960. OMH zの信号と、 周波数 1 960. 1 MHzの信号の 2信号を入力した。 入力電力は 1波当たり 36 dBmとした。 アイソレータのフェリ磁性体としては、 Y— A 1一鉄ガーネッ トフヱライ ト (Y— A 1 - I G) を用いた。
図 3に見られるように、 相互変調積 IMDは、 気孔による寄与分 ΔΗρの増減 とともに、 ほぼ直線的に増減する。 即ち、 気孔による寄与分 ΔΗρを制御するこ とによって、 相互変調積 IMDを制御することができる。
気孔による相互変調積 IMDの発生は、 次のように推論できる。 即ち、 外部か ら直流磁場を加えた場合、 気孔の周りで反磁場が生じ、 その影響でスピンの歳差 運動が歪んだ円を描く。 このような回転運動により、 入力された高周波磁界と、 強磁性共鳴現象によって生じる高周波磁化とが、 非線形関係を結ぶというもので ある。
く異方性による寄与分 ΔΗ aについて >
異方性による寄与分△ H aは、
Figure imgf000007_0001
と表される。 ここで、 は結晶磁気異方性定数、 M sは飽和磁化の値を表す。 表 1は飽和磁化が 1250 Gauss付近で、 Z r置換量の異なる Y— C aV— Z r 置換鉄ガーネッ トフ ライ 卜の各特性値を示す。 表 1
Figure imgf000008_0001
Z r置換は、 Machidaらによって、 磁気異方性を低下させるのに効果のあること が報告されている。 表 1において、各試料とも、飽和磁ィヒ及び気孔率がほぼ等しい。 前掲の式 （2) によれば、 気孔率が 0.3 %で、飽和磁化が 1250Gaussのとき、気孔 による寄与分 ΔΗρは、約 6 (Oe) となり、各資料において等しい。 従って、 表 1 中おける各試料間の強磁性共鳴半値幅 ΔΗの違いは、 Z r置換量による磁気異方 性の変化によって生じた ΔΗ a項の相違に起因するものと考えることができる。 図 4は ΔΗ aの異なる試料における相互変調積 I MDの電力依存性を示す特性 図である。 相互変調積 I MDの測定に当たっては、 集中定数型アイソレータを用 い、 入力周波数 9 6 0 MH z及び 9 6 0. 1 MH zの 2信号を入力した。 入力電 力は一波当たりの値として表示してある。 ΔΗ aの大きな試料、 即ち、 結晶磁気 異方性の大きな試料程、 全電力範囲において、 大きな相互変調積 I MDが発生し ている。 また、 異方性の小さい試料程、 電力変化に対して敏感で、 電力依存の度 合いが大きい。 つまり、 異方性の小さい試料は、 小電力側では、 優れた相互変調 積特性を示すが、 測定電力範囲よりも大電力になると、 相互変調積 I MDが急激 に劣化して、 異方性の大きな試料の特性をも越えて、 劣化してしまうことが懸念 される。 このことは、 フェリ磁性体の材質を変え、 その磁気異方性の程度を制御 することにより、 異方性による寄与分 ΔΗ aを変え、 相互変調積 I MDが制御で きることを意味する。
磁気異方性による寄与分 ΔΗ aと、 相互変調積 I MDとの関係は次のように推 論できる。 即ち、 小電力の信号を入力した場合、 磁気異方性は、 気孔周りの反磁 場と同様に、 スピンの歳差運動を歪ませる、 従って、 小電力範囲では、 異方性の 小さな材料を使用したアイソレー夕の方が、 優れた相互変調積特性を示すことに なる。 しかしながら、 入力電力が増大して行くと、 スピンの歳差運動の振幅が増 大し、 隣接するスピン間の相互作用が働き、 スピン波が励起される。 これは、 ス ピン全体の一様な歳差運動を阻害し、 非線形特性を生じる原因となる。 スピン波 の励起は、 異方性が小さく、 キュリー点の低い材料程、 発生し易いとされてお り、 異方性の小さい材料程、 電力依存の度合いが大きいという実験結果は、 この 現象を反映しているものと考えられる
上述のように、 フェリ磁性体の気孔率及び磁気異方性を制御することにより、 相互変調積 I MDを制御することができる。 相互変調積 I MDを小さくするに は、 材料定数としては、 強磁性共鳴半値幅 ΔΗを小さくすること、 即ち、 フユリ 磁性体の気孔率または磁気異方性を小さくすればよいことになる。
強磁性共鳴半値幅 ΔΗに関与する気孔率及び磁気異方性のうち、 磁気異方性は フェリ磁性体の材料特性によって定まるから、 フェリ磁性体の組成を変えること により、 強磁性共鳴半値幅 を制御し、 相互変調積 IMDを制御できる。
次に、 相互変調積 IMDの発生を抑制するのに適したフェリ磁性体の組成につ いて述べる。 そのようなフヱリ磁性体は、 一般式 （Υ3-2χ- z+wCa2x+z) (Fe5 _x_y_z_wVxA lyZ rz) 012で表される組成において、
x、 y、 z、 wの値が
0≤x≤ 0. 7
0 <y≤ 0. 7
0. 05≤ z≤ 0. 3
0. 01≤w≤ 0. 03
を満たす Y—鉄ガーネッ トフヱライ トである。
上記組成のフ リ磁性材料は、 15 (Oe) よりも小さな強磁性共鳴半値幅△ Hを有しており、 相互変調積 IMDの発生を抑制するのに効果がある。 しかも、 飽和磁化 4 rMsの値を任意に調整することが可能であり、 かつ、 比較的に高い キュリー温度 T cを有する。 強磁性共鳴半値幅 ΔΗが 1 5 (Oe) よりも小さい 領域では、 相互変調積 IMDを、 アイソレー夕の使用上、 殆ど問題とならない— 75 dB c以下 （絶対値 75 dBc以上） に低下させることができる。
キュリ一温度 T cに示される磁性の熱的安定性と、 磁気損失項である強磁性共 鳴半値幅 ΔΗを小さくすることは、 通常、 相反する要求とされる。 本発明による 上記組成を持つ材料によれば、 このような相反する関係にあるキュリー温度 T c と強磁性共鳴半値幅 ΔΗとの間に調和を持たせ、 両者の実用的要求を同時に満た すことができる。
上記一般式において、 Z rは、 I nと非常に似通った特性を呈し、 力、つ、 I n に比べて安価である。 また、 V、 A l、 Z rの複合置換により、 各元素を置換す ることで生じる長所と短所を互いに補うような置換比を選択して、 損失特性と温 度特性の両特性を、 良好な値に設定することができる。
さらに、 上記化学式の w項の範囲において、 ガーネッ ト構造のみを有し、 粒径 が 1 5 / m以上の緻密な結晶体が得られた。 上記範囲以外では、 ガーネッ ト相以 外の異相が生じてしまうため好ましくない。
また、 置換元素として用いた V、 A l、 Z rの置換量と室温における飽和磁化 4 TTMSとの関係は、 簡易的に下記の実験式で推測することができる （0 z≤ 0. 3の範囲で ±7%) 。
47rMs=1780-1750x-1400y+1000z-1200z2
これにより、 各置換元素の置換量と飽和磁化 4 TTMSとの関係から、 飽和磁化 4 ττΜ sが同程度の組成間の材料特性の比較が可能である。 次に実施例を挙げて 説明する。
実施例 1
原材料 Y203、 CaC0P, Fe。03、 Zr02、 V205、 A1(0H)9を、 焼成後に目的組成 （YQ
-2x - C a2X+Z) (F e5- x卞 z- wV X A 1 y Z rz) 012となるように抨量し、 ボールミルにて 20時間湿式混合した後、 1 100〜 1 200 °Cで 4時間空気中 で仮焼し、 仮焼物を得た。 この仮焼物を再度ボールミルに入れ、 20時間湿式粉 砕を行った後、 圧縮成型を行った。 得られた成型物を、 各組成に対して強磁性共 鳴半値幅 ΛΗが最小で、 粒径が 15 //m以上になるような最適温度を 1 250〜
1 450°Cの間で選択し、 酸素中で、 6時間の焼成を行った。 このようにして得 られた焼結体は、 X線回折の結果、 ガ一ネッ ト単相であることを確認した。
強磁性共鳴半値幅 ΔΗは、 焼結試料の断片から、 ボンド法により、 直径 1.
0 mmの球状試料を作り、 1 0 GHzにて、 反射法により測定した。 また、 飽和 磁化 4 TTMSとキュリー温度 T cは振動型磁力計を用いて測定した。 前述の実験 式に基づき、 飽和磁化 4 TTMS力 1250 Gauss付近の組成について、 得られた結 果を表 2に示す。 表 2において、 No. 1〜1 8は測定に供された焼結試料の番号を 示す。 なお、 wは、 0. 0 l w≤0. 03の範囲になるようにした。 表 2
Figure imgf000011_0001
No. 1は従来材の Y - A 1 —鉄ガーネッ トフヱライ トで、 飽和磁化 47Γ M sが 1 25 OGaussの材料である。 No.2〜1 8も、 飽和磁化 4 TTMSが 1 250 Gauss 付近の値を呈する。
相互変調積 IMDに関与する強磁性共鳴半値幅 ΔΗは、 No. 1が45 (Oe) で あるのに対し、 No.2〜1 8では、 1 5 (Oe) よりも小さい。 従って、 相互変調 積 IMDに関する限りは、 No.2〜1 8の何れも、 従来品である No. 1より改善さ れている。
—方、 温度特性に関与するキュリー温度 T cは、 No. 1では 224 °Cであるのに 対し、 No.2〜8では、 それよりもかなり低い値になっている。 大まかな観点から いえば、 Z r置換量が多いほど、 キュリー温度 Tcが低くなる。 また Z rの置換 量が一定の場合、 A 1より Vの置換量の割合が大きい程キュリ一温度 T cは高く なる。
従来品である No. 1との比較において、 相互変調積 IMDの抑制効果とともに、 温度特性の改善効果を得ることができる組成は、 0. 08≤z≤0. 2、 0≤x ≤ 0. 42、 0≤ y≤ 0. 44を満たす範囲と見ることができる。 ここで、 好ま しくは、 X及び yは、 （x + y) が 0. 38〜0. 44の範囲となるように定め る。
実施例 2
飽和磁化 4 TTMSを 1750 Gauss付近にもつ組成について、 実施例 1と同様に して、 焼結試料を作製し、 その特性を測定した。 得られた結果を表 3に示す。 表 3において、 No.21〜26は測定に供された焼結試料の番号を示す。 No.21は 無置換の従来の Y—鉄ガ一ネッ トフヱライ トである。
相互変調積 I MDに関与する強磁性共鳴半値幅 ΔΗは、 No.21が 45 (〇 e) であるのに対し、 No.22 ~26では 15 (0 e) よりも小さい。 従って、 相互変 調積 IMDに関する限りは、 No.22〜26の何れも、 従来品である No.21より 改善されている。
一方、 キュリー温度 T cは、 No.21では 275 °Cであるのに対し、 No.22〜 26ではそれより低い値になっている。 No.22〜26の内、 No.22、 26のキ ュリー温度 T cは 261 °Cであり、 No.21と殆ど遜色のない値を示している。 表 3のデータをまとめると、 従来品である No.21との比較において、 相互変調 積 IMDの抑制効果が得られ、 かつ、 遜色のない温度特性を得ることができる最 適実施例の組成は、 z = 0. U 0≤x≤0. 1, 0≤y≤0. 1を満たす範囲 であることが分かる。 好ましくは、 X及び yは、 （x + y) が 0. 05〜0. 06の範囲となるように定める。 表 3
Figure imgf000013_0001
実施例 3
飽和磁化 4 TTMSが 750 Gauss付近である組成について、 実施例 1と同様にし て、 焼結試料を作製し、 その特性を測定した。 得られた結果を表 4に示す。 試料 No.3 1は従来材の Y— A 1—鉄ガーネットフヱライ トで、 750 Gaussの飽和磁 ィヒ 4 TTMSを有する材料である。 No.32〜36も、 750 Gaussの飽和磁化 4 ττ Msを有する材料である。
相互変調積 IMDに関与する強磁性共鳴半値幅 ΔΗは、 No.3 1が 30 (〇 e) であるのに対し、 No.33は 1 5 (0 e) 未満、 No.38〜43は 1 5 (Oe) 以 下である。
一方、 キユリ一温度 T cは、 No.3 1では 1 75 °Cであるのに対し、 No.34で は 1 79°C、 No.40〜42では、 1 75°Cよりも高い 177〜196°Cの範囲に める。
従って、 飽和磁化 4； rMsが 750 Gauss付近である場合、 No.3 1との比較に おいて、 相互変調積 IMDの抑制効果得られ、 かつ、 遜色のない温度特性を得る ことができる組成は、 0. 2≤ z≤0. 3、 0. 3≤x≤ 0. 7、 0≤ y≤ 0. 42を満たす範囲である。 好ましくは、 χ及び yは、 （x + y) が 0. 70〜 0. 75の範囲となるように定める。 W 5 55
12
表 4
Figure imgf000014_0001
実施例 4
(Y2.58 a0.46 e4.49V0.19Z r0.08A 10.2) °12
(x = 0. 1 9 y= 0. 2 z = 0. 08 w=0. 02)
の組成を有する本発明に係るフエリ磁性材料を、 ァイソレー夕に使用した応用例 について示す。 上述した組成のフェリ磁性材料の特性は、 飽和磁化 4 TTM Sが
1230 Gauss, キユリ一温度 T cが 239 °C、 強磁性共鳴半値幅 ΔΗが 1 50 e 以下であった。 これを基板として、 1. 9GHz帯分布定数型アイソレータ Aを 作製した。
比較のため、 従来材の Y— A 1一鉄ガーネッ トフヱライ トを用いて、 ァイソ レ一タ Bを作製した。 この Y— A 1—鉄ガーネッ トフヱライ卜の特性は、 飽和磁 ィ匕 4 TTMS力 1 250 Gauss, キユリ一温度 T c力 240 °C、 強磁性共鳴半値幅△ Hが 45 (0 e) であった。
図 5は上述したァイソレータ八、 Bの温度変化と挿入損失との関係を示すデ一 タである。 曲線 A 1が本発明に係るアイソレータ Aの挿入損失特性を示し、 曲線 B 1が従来のアイソレータ Bの特性を示している。
図 5から明らかなように、 同一の温度条件では、 全温度範囲にわたって、 本発 明に係るアイソレータ Aは、 従来のアイソレータ Bよりも、 挿入損失が低くな り、 優れた温度特性を示している。
図 6はアイソレータ A、 Bについて、 相互変調積 IMDと 1信号当たりの入力 電力との関係を示している。 曲線 A 2が本発明に係るアイソレー夕 Aの相互変調 積特性を示し、 曲線 B 2が従来のァイソレータ Bの相互変調積特性を示してい る。 図 6から明らかなように、 本発明に係るアイソレータ Aは、 入力電力が同一 である条件では、 相互変調積 IMDが、 従来のアイソレータ Bより、 17〜18 (d B c) も小さくなつている。 しかも、 本発明に係るアイソレータ Aは、 相互 変調積 IMDが、 約一 80 (d B c) の極めて低い値に抑制されている。
実施例 5
(Υ2·82 a0.2) (F e4.8370.05Z r 0. °12
(x= 0. 05、 y=0、 z = 0. l、 w=0. 02)
の組成を有する本発明に係るフ リ磁性材料を、 アイソレータに使用した応用例 について示す。 このフ ェ リ磁性材料の特性は、 飽和磁化 4 TT M S が 1740 Gauss, キユリ一温度 T c力 260°C、 強磁性共鳴半値幅 ΔΗが 150 e 以下であった。 このフヱリ磁性材料を用いて、 2. 0 GHz帯分布定数型ァイソ レー夕 Cを作製した。
比較のため、 無置換な Y—鉄ガーネッ トフェライトを用いてアイソレータ Dを 作製した。 この Y—鉄ガ一ネッ トフヱライ トの特性は、 飽和磁化 4 TTMSが 1 770 Gauss, キユリ一温度 T cが 287°C、 強磁性共鳴半値幅 ΔΗが 23 (0 e) であった。
図 7は上述したアイソレータ C、 Dの温度変化と挿入損失との関係を示すデー タである。 曲線 C 1が本発明に係るアイソレータ Cの挿入損失特性を示し、 曲線 D 1が従来のアイソレータ Dの特性を示している。 図 7から明らかなように、 ― 20°C以上の温度範囲において、 同一の温度条件で、 本発明に係るアイソレータ Cは、 従来のアイソレータ Dよりも、 挿入損失が低くなる。
図 8はアイソレータ C、 Dについて、 相互変調積 IMDと 1信号当たりの入力 電力との関係を示している。 曲線 C 2が本発明に係るアイソレータ Cの相互変調 積特性を示し、 曲線 D 2が従来のァイソレ一タ Dの相互変調積特性を示してい る。
図 8から明らかなように、 本発明に係るアイソレータ Cは、 入力電力が同一の 条件では、 相互変調積 I M Dが、 従来のアイ ソ レータ Dより、 8〜 1 0 ( d B c ) も小さくなつている。 し力、も、 本発明に係るアイソレータ Cは、 相互 変調積 I M Dが、 約— 7 6〜一 7 8 ( d B c ) の極めて低い値に抑制されてい る。
図 9は非可逆回路素子の分解斜視図、 図 1 0は図 9に示した非可逆回路素子の 断面図である。 図示された非可逆回路素子は、 分布定数型アイソレータであつ て、 中心導体 1と、 マグネッ ト 4と、 フ リ磁性体 2 1、 2 2とを含む。 フェリ 磁性体 2 1、 2 2は、 本発明に係る材料で構成されている。 フェリ磁性体 2 1、 2 2は、 中心導体 1の上下に 2個配置されているが、 1個の場合もあり得る。 マグネッ ト 4は、 フヱリ磁性体 2 1、 2 2及びストリップ導体 1に直流磁界を 印加する。 マグネッ ト 4は、 フエリ磁性体 2 1、 2 2の両側に 2個設けてもよ い。 ヨーク 5、 6は、 マグネッ ト 4と磁気的に結合される。 図示の例では、 ョ一 ク 5、 6は、 フヱリ磁性体 2 1、 2 2、 中心導体 1、 アース導体 3 1、 3 2及び マグネッ ト 4を覆う外装ケースとしても兼用されている。
基板 7は、 非可逆回路素子の動作に必要なコンデンサ及び抵抗等を有する。 基 板 7は孔 7 1を有しており、 フヱリ磁性体 2 2はこの孔 7 1内に配置されてい る。 参照符号 8は整磁板、 参照符号 9、 1 1は磁極板、 参照符号 1 0はスぺーサ を示す。 実施例は、 分布定数型の非可逆回路を示しているが、 集中定数型または 基板型の非可逆回路素子であってもよい。 こられの具体的構造は、 当業者に周知 であるので、 図示は省略する。
図 1 1は図 9、 1 0に示したアイソレータの使用状態における等価回路図を示 し、 端子 a— b間に端子間容量 C 1 1を接続し、 端子 b— c間に端子間容量 C 1 2を接続し、 端子 c一 a間に端子間容量 C 1 3を接続するとともに、 端子 a、 b、 cのそれぞれに接地容量 C 0 1、 C O 2、 C 0 3をそれぞれ接続した回 路が得られる。 図 9〜図 1 1に示した非可逆回路素子は、 本発明の適用できる 1例に過ぎな い。 本発明は、 種々のタイプの非可逆回路素子、 即ち、 アイソレータ及びサ一キ ユレ一夕に適用し、 その相互変調積 I MDを低下させると共に、 温度特性を改善 できる。
産業上の利用可能性
以上述べたように、 本発明によれば次のような効果を得ることができる。
( a ) 充分な直流磁場を印加できない場合であっても、 相互変調積を低い値に抑 制し得る制御方法、 この方法を実施するのに好適なフェリ磁性材料、 及び、 これ を用いた非可逆回路素子を提供することができる。
( b ) 非可逆回路素子の小型化及び薄型化に有効な相互変調積の制御方法、 この 方法を実施するのに好適なフ Xリ磁性材料、 及び、 これを用いた非可逆回路素子 を提供することができる。
( c ) 温度特性に優れた安価なフ Lリ磁性材、 及び、 非可逆回路素子を提供する ことができる。
請求の範囲 ―
1. 非可逆回路素子の相互変調積を制御する方法であって、
前記非可逆回路素子は、 少なくとも 1つのフエリ磁性体を含んでおり、 前記フェリ磁性体の強磁性共鳴半値幅 ΔΗを制御することによって前記相互変 調積を制御する。
2. 請求項 1に記載された方法であって、
前記強磁性共鳴半値幅 ΔΗは、 前記フュリ磁性体の気孔率を制御することによ つて制御される。
3. 請求項 1に記載された方法であって、
前記強磁性共鳴半値幅 ΔΗは、 前記フュリ磁性体の磁気異方性を制御すること によって制御される。
4. 請求項 1、 2または 3の何れに記載された方法であって、 前記強磁性共鳴半値幅 ΔΗを、 15 (Oe) より小さい値に選定する。
5. 請求項 1、 2、 に記載された方法であって、
前記相互変調積の絶対値を、 75 d B c以上に制御する。
6. 請求項 1、 2、 3、 4または 5の何れかに記載された方法であつ て、
前記フヱリ磁性体は、 一般式 （Y3— 2x— z+wC a2x+z) (F e5— χ— y— z一 wVxA lyZ rz) 012で表される組成を有し、
x、 y、 z、 wの値が
0≤x≤ 0. 7
0<y≤0. 7
0. 05≤ z≤ 0. 3
0. 01≤w≤ 0. 03
を満たす。
7. 請求項 6に記載された方法であって、
飽和磁化 47Γ M sの値が 1250 Gauss付近であるとき
0≤x≤ 0. 42
0≤ V≤ 0. 44 0. 08≤ z≤ 0. 2 - を満たす。
8. 請求項 6に記載された方法であって、
飽和磁化 47Γ M sの値が 1 750 Gauss付近であるとき、
0≤ X≤ 0. 1
0≤y≤ 0. 1
z = 0. 1
を満たす。
9. 請求項 6に記載された方法であって、
飽和磁化 47Γ Msの値が 7 50 Gauss付近であるとき、
0. 3≤ X≤ 0. 7
0≤y≤ 0. 42
0. 2≤ z≤ 0. 3
を満たす。 1 0· —般式 （YS- - Z+wC a2x+Z) (F e5-x-y-Z-wVxA 1 yZ r Z】 〇 12で表される組成を有するフェリ磁性材料であって、
x、 y zヽ wの値が
0≤x≤ 0. 7
0 <y≤ 0. 7
0. O 5≤ z≤ 0. 3
0. 0 1 ≤w≤ 0. 03
を満たす。
1 1. 請求項 1 0に記載されたフェリ磁性材料であって、
飽和磁化 47Γ M sの値が 1 250 Gauss付近であるとき
0≤ x≤ 0. 42
0≤y≤ 0. 44
0. 08≤ z≤ 0. 2
を満たす。
1 2. 請求項 1 0に記載されたフヱリ磁性材料であって、 飽和磁化 47Γ M sの値が 1 750 Gauss付近であるとき、
0≤ ≤ 0. 1
0≤y≤ 0. 1
z = 0. 1
を満たす 0
1 3. 請求項 1 0に記載されたフヱリ磁性材料であって、
飽和磁化 47Γ M sの値が 750 Gauss付近であるとき、
0. 3≤ ≤ 0. 7
0≤y≤ 0. 42
0. 2≤ z≤ 0. 3
を満たす。
1 . 請求項 1 0乃至 1 3の何れかに記載されたフェリ磁性材料であつ て、
強磁性共鳴半値幅 ΔΗが 1 5 (Oe) より小さい。
1 5. 中心導体と、 少なくとも 1つのマグネッ トと、 少なくとも 1つの フェリ磁性体とを含む非可逆回路素子であって、
前記中心導体及びフェリ磁性体は、 互いに向きあって配置され、
前記マグネッ トは、 前記中心導体及び前記フェリ磁性体に直流磁場を印加し、 前記フェリ磁性体は、 請求項 10乃至 1 4の何れかに記載されたフェリ磁性材 料である。
1 6. 請求項 15に記載された非可逆回路素子であって、
相互変調積の絶対値が 75 d B c以上である。
1 7. 請求項 15または 1 6の何れかに記載された非可逆回路素子であ つて、
分布定数型、 集中定数型または基板型の何れかである。
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