JPH02140003A - 静磁波遅延線型発振器 - Google Patents

静磁波遅延線型発振器

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JPH02140003A
JPH02140003A JP254389A JP254389A JPH02140003A JP H02140003 A JPH02140003 A JP H02140003A JP 254389 A JP254389 A JP 254389A JP 254389 A JP254389 A JP 254389A JP H02140003 A JPH02140003 A JP H02140003A
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JP
Japan
Prior art keywords
thin film
input
magnetostatic
transducer
delay line
Prior art date
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Pending
Application number
JP254389A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiichi Naito
内藤 誠一
Gen Uehara
弦 上原
Hisao Katakura
久雄 片倉
Chizuru Fujiwara
藤原 ちづる
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.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

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V CO(voltage −cont
rolledO8Ci l 1ater :電圧制御型
発振器)等に使用される静磁波遅延線型発振器(Hag
netostatic  Wave Delay  L
ine  0scillator )に関し、小形化お
よび周波数掃引範囲の拡大をはかった発振器に関するも
のである。
〈従来の技術〉 まず、静磁波遅延型発振器の遅延素子について簡単に説
明する。−様磁界中に金属導体からなる2本の1〜ラン
スジ、1−サと磁性体とを近接して配置し、この2本の
トランスジューサの一方に高周波電流を流すとその近く
の磁性体中のスピンが揺ぎ、その揺ぎが静磁波となって
伝搬し、他方のトランスジューサにはスピンの揺ぎに起
因する高周波の誘導電流が流れる。スピンの揺ぎの伝搬
速度は磁界の強さに応じて変化するので遅延時間の可変
な素子となる。
第7図は上記静磁波遅延素子を用いな静磁波遅延線型発
振器を示す構成図で710は静磁波遅延素子、5は増幅
器、6はカプラ、7はスペクトラムアナライザである。
なお1図では省略するが遅延素子10には磁界印加手段
により磁界H0が印加され、ルーズ中を流れる周波数信
号をカプラ6を介してスペクトラムアナライザ内に取込
んで発振周波数特性を測定している。図において入力ト
ランスジューサ3aに流した高周波電流により磁性体中
の電子スピンが揺ぎ静磁波となって出カドランスジュー
サ3b側に伝搬する。この出力は増幅器5で増幅されカ
プラ6を介して出力されるが。
遅延素子→増幅器→カプラ→遅延素子間はマイクロ波用
ケーブル9a、9b、9cにより結合されている。
〈発明が解決しようとする課題〉 上記構成において、静磁波遅延素子は第8図に示す様に
一端が接地膜8に接続された人出力1ヘランスジューサ
3a、3bが平行に形成されている。
そのためI−1゜方向から磁界を印加し、入出ドランス
ジューサにマイクロ波を印加すると矢印■、■。
■方向に体積前進波か発生するが、これらの体積前進波
のうち信号として有効に取りだせるのは■のみであり、
このことは投入されたマイクロ波の半分近くが無駄にな
るという問題がある0、tた。
矢印■、■の前進波は伝搬特性にリップルを生じさせる
原因ともなっていた。
一般に静磁波遅延線による遅延時間τつはで、=L/υ
9 L;トランスジューサ間の距離 υ9;群速度(=dl/dω) k;静磁波の波数 ω;静磁波の角周波数 で表わされるが、この式から分る様に例えば遅延時間を
2倍にしようとした場合,入出力トランスジューサの距
離も2倍にする必要がある。しかし形状が大きくなると
磁界印加の為の磁石も大きくしなければならず重量が重
くなるという問題があった。 また、上記構成において
遅延素子10以外の部分(例えば増幅器5.カプラ6、
マイクロ波用ケーブル9a、9b、9c等)の伝搬遅延
時間(τe)が0ならば周波数掃引範囲(八f)は蕪限
大である。しかしなから現実にはこれを0にするのは難
しく1例えば本出願人が試作した発振器ではカグラe−
f間で100ps、増幅器cd間で200ps、各ケー
ブル間(b−c、d、−e、f−a)で2ns程度あり
合計すると τe=5.3ns程度となる。
その結果「ループ内での位相条件か合う周波数範囲」が
狭くなる。即ち。
周波数掃引範囲(Δf)は Δf= (r:e )−’ =0.19GHz程度とな
り1周波数挿引範囲が狭いという問題があった。
本発明は上記従来技術の問題に鑑みて成されたもので、
小形化を可能とするとともに、各構成部品の配置位置を
工夫することによりマイクロ波用ケーブルを不要とし2
周波数掃引範囲の拡大をはかり信号の減衰が少なく、伝
搬特性の優れた静磁波遅延線型発振器を提供することを
目的とする。
く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するための本発明の構成は。
(1)YIG薄膜と入出力トランスジューサを用いな静
磁波遅延線型発振器において、前記入力トランスジュー
サにより励起された静磁波か前記YIG薄膜中を異なる
経路を経て出カドランスジューサに伝搬する様に前記入
出力トランスジューサを配置したことを特徴とし。
(2)YIG薄膜と入出力トランスジューサを用いな静
磁波遅延線型発振器において1前記入出カドランスジユ
ーサは前記YIG薄膜を横切って直線状に対向して配置
するとともにYIG薄膜は入力1〜ランスジユーサによ
り励起された静磁波の進行方向に対してそれぞれ2つの
ほぼ45′の縁を有する様に形成したことを特徴とし。
(3)前記第1項または第2項記載の静磁波遅延線型発
振器のYIG薄膜は第1の基板に形成し。
入出力トランスジューサは第2の基板に形成し入出力ト
ランスジューサとYIG薄膜を接して固定したことを特
徴とし。
(4)前記第1項または第2項記載の静磁波遅延線型発
振器の第1の基板はGGG、第2の基板はアルミナから
なることを特徴とし。
(5)前記第1項または第2項記載の静磁波遅延線型発
振器の第1の基板はGGG、第2の基板(よ半導体から
なること、を特徴とし。
(6)前記第1項または第2項記載の静磁波遅延線型発
振器はYIG薄膜のほぼ中央部を中空とし。
その中空部に増幅器を含む能動素子を配置し、静磁波の
伝搬経路中にカプラを配置したことを特徴とし。
(7)前記第1項、第2項記載の静磁波遅延線型発振器
はYIG薄膜,入出力トランスジューサを半導体基板上
にフォトリソクラフイにより形成し。
前記半導体基板上に増幅器を含む能動素子を形成したこ
とを特徴とするものである。
〈実施例〉 以下1本発明を図面に基づいて説明する。第1図(a>
、(b)は本発明の第1項、第3項、第4項および第6
項に係わる静磁波遅延線型発振器の一実施例を示す平面
図である。第1図(a)は組立てた状態の平面図、第1
図(b)は組立てる前の断面図である0図において1は
厚さ0.6mm程度のGGG (ガドリニウム−ガリウ
ム−ガーネット)からなる矩形状の第1の基板であり、
中央部には直径6mm程度の孔12が形成されている。
11はこの基板の表面(図では裏面)に形成された厚さ
20〜60μm程度のYIG (イツトリウム−鉄−ガ
ーネット)薄膜で、このYIG薄膜は例えば中心直径8
mm、幅2mm程度の円環状に形成されている。
2はアルミナ等のセラミックスで形成された厚さ0.6
mm程度の第2の基板で、この基板の一方の面には導電
体(例えば金)からなる接地膜8が形成され、他方の面
の約中央部には能動素子であるモノリシックなIC増幅
器5が形成されている。3a、3bは導電体からなる入
出力トランスジューサで1円環状のYIG薄膜11の中
心部を横切る様に直線状に配置されている。この入力ト
ランスジューサの一端は能動素子(増幅器)5の出力端
子側に、他端は接地膜8に接続され、出カドランスジュ
ーサの一端は増幅器5の入力端子側に、他端は接地膜8
に接続されており、これらはマイクロ波用ケーブルを用
いることなく増幅器5の端子に直接接続されている。1
3は導電体からなるカプラで、第2の基板にYIG薄膜
を横切る様に形成されている。14はカプラの一端に接
続されたSMAコネクタである。
上記構成において従来例と同様、基板に垂直方向から磁
界を印加し、入力トランスジューサ3aにマイクロ波を
入力すると体積前進波は両方向へ向かって進行し1円環
状のYIG薄膜の縁で反射しながら出力トランスジュー
サ3bに向かう。この場合、第8図の■で示した前進波
と同様用カドランスジューサを通り越すものもあるにし
てもこのトランスジューサでの補足率は向上する。また
、前進波の行路はトランスジューサを平行に配置した場
合に比較して長くなる。更に、増幅器5を第1の基板の
孔12の位置に来るように形成するとともに、YIG薄
膜を横切る様にカプラ13を配置したのでマイクロ波用
ケーブルが不要となり遅延要素を無視することが出来る
。。
第2図は本発明の第2項、第3項、第4項、第6項の実
施例に係わる静磁波遅延線型発振器の一実施例を示す斜
視図である。
図において、第1図と同一要素には同一符号を付しであ
る。この実施例ではイ、イーで示す平行面が入出力トラ
ンスジューサ3a、3bに対して直角に1口10−で示
す面かトランスジューサに平行に、ハ、バーで示す平行
面がトランスジューサに対してほぼ45°になるように
配置されている。
なお1図では入力)・ランスジューサ3aの上部を切り
欠いて示しているが実際にはこの部分は切り欠かれてい
ない、13は導電体からなるカプラで第2の基板に入出
力トランスジューサと直角の位置に形成されている。
上記構成において従来例と同様、基板に垂直方向から磁
界を印加し 入力1〜ランスジユーサ3aにマイクロ波
を入力すると体積前進波は入力トランスジューサ3aか
ら両側へ向かって進行しハハ、およびバー、バー面で反
射して出力トランスジューサ3b側に向かう、この場合
、第8図の■で示17な前進波と同様出力トランスジュ
ーサ3bを通り越すものもあるにL7てら、この)−ラ
ンスジューサでの補足率は画上する。
第3図(a)、(b)はYTG薄膜中を伝搬する静磁波
が半回り、または1四半回りで出力I−ランスジューサ
に補足されている状態を示している。
このような形状の静磁波素子において1人カドランスジ
ューサにe LIJJCの信号を入力すると出カドラン
スジューサで補足される信号SはS== (Pe−1−
”I!、P、1.、、.3.’yil、βr、−zt4
!、 、、、、 )e=wt=−(p−’eI−’lL
/  +ρ、−j47.)−ノ6.−に:静磁波の波数 ω;静磁波の角周波数 り;半回りの伝搬長(第3図(a)の様にトランスジュ
ーサに対応する一辺の長さをaとした場合: F7I) ρ;0くρく1(ρは入力トランスジューサで励起され
た静磁波が半回りする間の 伝搬のロスと反射のロスを乗じたもの)となる。この遅
延線τ9はSの位相をφとするとτ9=dφ/dωで計
算することが出来る。即ちτり=((1+ρ2)/(1
−ρ2))・1/v9 =((1+ρ2)/(1−ρ2)) ・「「・a / ?J g となる(ただ[2,υ5=dfi/dω)、その結果第
8図に示すLとaを同じにすると τ5−((1+ρ’)/(1−ρ2) <J2・L/179)となり。
((1+ρ2)/(1−ρ2)F7倍だけ伝搬長を長く
することが出来る。
また、上記構成によれば、第7図および第8図に示す従
来例に比較して遅延時間を与えるケーブルが不要であり
、更に、カプラ13も静磁波の伝搬経路中に配置したの
で遅延要素としては無視することが出来る。従って、静
磁波遅延素子以外での遅延時間(τe)は増幅器の20
0psだけとなる。その結果1周波数掃引範囲Δfとし
てはΔ f=re−’=5GHz 即度となり従来の約25倍に掃引範囲を広げることが可
能である。
第4図は第2図に示す発振器と同様であるがl−ランス
ジューサに所望の角度を持たせたものであり、このよう
に構成することにより伝搬特性を変化させることが出来
る。
第5図(a)、(b)は本発明の第5項に係わる一実施
例を示すヰ図であり、第1図と同一要素には同一符号を
付している。ここでは第1の基板20をSt、GaAs
等の半導体で形成し1第】の基板に能動素子である増幅
器5aおよびトランスジューサを一般的な半導体技術に
より作り込んでいる。(a)は平面図、(b)は組合せ
る前のA−A断面図である。この場合能動素子は実線で
示すようにYIG薄膜のほぼ中心に作り込んでもよ<、
YIG薄膜の外側に作り込んでもよい。
上記構成によれば9部品(増幅器)点数を少なくするこ
とができ2組立て工数を少なくすることが出来る。
第6図は本発明の第7項に係わる一実施例を示す平面図
(a)、断面図(b)である、この例ではStやGaA
sなどの半導体基板に能動素子である増幅器5aおよび
トランスジューサを一般的な半導体技術により作り込み
、その上にGGG 1aを例えば500μm程度の厚さ
にスパッタ等により形成し、更にとのGGGの上にYI
Gを50μm程度形成したものである。このYIGの形
成はスパッタリング、エピタキシャル成長、または化学
蒸着等を用いることが出来る。
なお、YIGの縁とトランスジューサの位置関係は非常
に重要であるが、上記の例では1つの基板にトランスジ
ューサ、YIGをフォトリソグラフィを用いて形成する
のでそれぞれを正確に位置ぎめすることが出来1組立て
時の調整は不要である。
なお、各基板の形状は図示の例に限ることなく適宜変更
可能である。
また,入出力トランスジューサの形状はラインを1本ま
たは3本で示したが本実施例に限ることなく適宜増減可
能である。
〈発明の効果〉 以り述べたように本発明によれば1人出方トランスジュ
ーサを直線状に配置し静磁波がYIG薄膜中を異なる経
路を経て出方トランスジューサ側に伝搬する様にし、ま
た、YIG薄膜は入力トランスジューサにより励起され
な静磁波の進行方向に対してそれぞれほぼ45°の縁を
有する様に形成し、YIG薄j摸のほぼ中央部に位置す
る第2の基板に増幅器を設け、静磁波の伝搬経路中にカ
ブラを配置したので。
■ 同じ面積であれば従来に比較して伝搬行路を長くす
ることが出来、大きな遅延量を得ることが出来る。
■ 2方向に伝搬する前進波を捕えることが出来るので
パワーの損失を少なくすることが出来る。
■ 反射によるリップルを減少させることが出来る。
■ 従来必要であったマイクロ波用ゲーブル。
カブラによる遅延時間がなくなるので1Mれ時間を小さ
くすることが出来1周波数掃引範囲を広くすることが出
来る。
などの効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第6図は本発明に係る静磁波遅延線型発振器の
一実施例を示す構成図、第7図、第8図は従来の静磁波
遅延線型発振器を示す構成図である。 1・・・第1の基板、2・・・第2の基板、3a・・・
入力l−ランスジューサ、3b・・・出カドランスジュ
ーサ。 5・・・増幅器、8・・・接地膜、11・・・YIG薄
膜、1第 図 第 図 第 区 第 図 (b) 半回績わり 1回半まわり 第 図 14:5M△コネクタ 1゛ρ(1

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)YIG薄膜と入出力トランスジューサを用いた静
    磁波遅延線型発振器において,前記入力トランスジュー
    サにより励起された静磁波が前記YIG薄膜中を異なる
    経路を経て出力トランスジューサに伝搬する様に前記入
    出力トランスジューサを配置したことを特徴とする静磁
    波遅延線型発振器。
  2. (2)YIG薄膜と入出力トランスジューサを用いた静
    磁波遅延線型発振器において、前記入出力トランスジュ
    ーサはYIG薄膜を横切って直線状に対向して配置する
    とともにYIG薄膜は入力トランスジューサにより励起
    された静磁波の進行方向に対してそれぞれ2つの45゜
    の縁を有する様に形成したことを特徴とする静磁波遅延
    線型発振器。
  3. (3)YIG薄膜は第1の基板に形成し,入出力トラン
    スジューサは第2の基板に形成し,入出力トランスジュ
    ーサとYIG薄膜を接して固定したことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項または第2項記載の静磁波遅延線型
    発振器。
  4. (4)第1の基板はGGG,第2の基板はセラミックス
    からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項または
    第2項記載の静磁波遅延線型発振器。
  5. (5)第1の基板はGGG,第2の基板は半導体からな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
    記載の静磁波遅延線型発振器。
  6. (6)YIG薄膜のほぼ中央部を中空とし,その中空部
    に増幅器を含む能動素子を配置し,静磁波の伝搬経路中
    にカプラを配置したことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項または第2項記載の静磁波遅延線型発振器。
  7. (7)YIG薄膜,入出力トランスジューサは半導体基
    板上にフォトリソグラフィにより形成し,前記半導体基
    板上に増幅器を含む能動素子を形成したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項,第2項記載の静磁波遅延線型
    発振器。
JP254389A 1988-08-24 1989-01-09 静磁波遅延線型発振器 Pending JPH02140003A (ja)

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JP254389A JPH02140003A (ja) 1988-08-24 1989-01-09 静磁波遅延線型発振器

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JP20964688 1988-08-24
JP63-209646 1988-08-24
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JP254389A Pending JPH02140003A (ja) 1988-08-24 1989-01-09 静磁波遅延線型発振器

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104466338A (zh) * 2014-09-18 2015-03-25 电子科技大学 一种yig静磁波谐振器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104466338A (zh) * 2014-09-18 2015-03-25 电子科技大学 一种yig静磁波谐振器
CN104466338B (zh) * 2014-09-18 2017-02-15 电子科技大学 一种yig静磁波谐振器

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