JPH03182104A - 同調形発振器 - Google Patents

同調形発振器

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JPH03182104A
JPH03182104A JP32178389A JP32178389A JPH03182104A JP H03182104 A JPH03182104 A JP H03182104A JP 32178389 A JP32178389 A JP 32178389A JP 32178389 A JP32178389 A JP 32178389A JP H03182104 A JPH03182104 A JP H03182104A
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JP
Japan
Prior art keywords
oscillation
frequency
tunable
tuning type
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP32178389A
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English (en)
Inventor
Hideki Asao
英喜 浅尾
Osami Ishida
石田 修己
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi 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〕 この発明は例えばマイクロ波を発生する同調形見振器に
関するものである。
〔従来の技術〕
従来、この種の同調形見振器として、第5図に示すよう
なものがあった。この第5図は中野、他により’ 13
 G Hz帯YIG薄膜同調発振器」(昭和63年電子
情報通信学会春季全国大会、C671)に示された構成
に基づくもので、1はヨーク、2はコイル、3は永久磁
石、4はヨーク1、コイル2.永久磁石3より成る磁気
回路、5は高周波回路部である。第6図は第5図の高周
波回路5を上から見た図であり、6はフェリ磁性体薄膜
共振器、7はフェリ磁性体薄膜6を製作するのに用い保
持するため用いられる誘電体基板、8はFET(li界
効果トランジスタ)などの能動素子、9はストリップ導
体、10はストリップ導体9で構成される整合回路、1
1は高周波回路部5を保持するための基板である。
次にこの従来例の動作について説明する。
フェリ磁性体薄膜共振器6には磁気回路1により膜面に
垂直に磁界HOが印加され、はぼ次式で表される周波数
fT:磁気共鳴により共振する。
r=r  (Ho−N・4πM)・・・山(1)ここで
Tは磁気回転比、Nは反磁界係数、4πMはフェリ磁性
体薄膜の飽和磁化量である。第6図のAよりフェリ磁性
体i1膜共振器6を見た共振周波数近傍の入力インピー
ダンス軌跡は第7図のスミス図で示される。第7図中の
Bは共振点を示す。
共振周波数近傍以外の周波数では入力インピーダンスは
共振点Bとは位相角が180”ずれた位置に存在する。
入力インピーダンスから換算される複素反射係数をr’
rとする。またAより能動素子側を見た複素反射係数を
raとする0次式の条件を満たすように整合回路10の
ストリップ導体9の寸法を調整すると、発振が開始する
。
I r rl、I r al ?l、 Zr r +−
1r a =o−・・−+(2同調形発振器ではフェリ
磁性体薄膜共振器6の所要共振周波数近傍で上式(2)
を満たすように整合回路10が調整され、共振周波数を
磁界Hoで可変にできることから発振周波数をHoで制
御することができる。
同調形発振器の発振周波数の温度特性は式(1)に示す
ようにHoと4πMの温度特性に依存する。
従来の同調形発振器ではフェリ磁性体薄膜共振器6の4
πMの温度変化を永久磁石3の材質と寸法によるH o
の温度変化により相殺して、発振周波数の温度変化を小
さくしていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の同調形発振器は、フェリ磁性体薄膜共振器6の4
πMの温度変化と、永久磁石3の材質と寸法によるH 
oの温度変化とを用いて、発振周波数の温度変化を小さ
くしようとしていたため、広い温度範囲において温度変
化を精度良く相殺できるフェリ磁性体薄膜共振器6の4
πMと永久磁石3の材質と寸法の選択には限界があった
。
この発明は上記のような課題点を解消するためになされ
たもので、例えばフェリ磁性体薄膜共振器の飽和磁化量
ρ4πMの温度変化量と永久磁石による磁界Hoの温度
変化量が大きく異なっている場合でも広い温度範囲にお
いて発振周波数の温度変化の小さい同調形発振器を得る
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る同調形発振器は、特定の温度における発
振周波数と任意の温度における発振周波数との差の絶対
値が等しくかつ上記差の符号が逆の関係にある発振信号
をそれぞれ発生する第1゜第2の同調形発振素子12.
13と、上記第1の同調形発振素子12から出力された
第1の発振信号と上記第2の同調形発振素子13から出
力された第2の発振信号とを混合して第1の発振信号の
周波数r、と第2の発振信号の周波数f2との和の周波
数fの発振出力信号を作成するミキサ17とを備えるこ
とを特徴とするものである。
〔作用〕
第1.第2の同調形発振素子12.13は特定の温度に
おける発振周波数と任意の温度における発振周波数との
差の絶対値が等しくかつ上記差の符号が逆の関係にある
発振信号をそれぞれ発生する。ミキサ17は、第1の同
調形発振素子12から出力された第1の発振信号と第2
の同調形発振素子13から出力された第2の発振信号と
を混合して第1の発振信号の周波数f、と第2の発振信
号の周波数f、との和の周波数fの発振出力信号を作成
する。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例に係る同調形発振器の構成
国である。また、第2図にこの実施例の同調形発振器を
構成している3つの基本的機能をもつ素子すなわち第1
の同調形発振素子と第2の同調形発振素子とミキサとの
接続関係を示し、更に第3図にこの実施例の同調形発振
器の電気的な等価回路を示す。
第1図において、1〜11は第5図及び第6図に示した
構成要素に対応するものである。第1図〜第3図におい
て、12.13は特定の温度における発振周波数と・任
意の温度における発振周波数との差の絶対値が等しくか
つ上記差の符号が逆の関係にある発振信号をそれぞれ発
生する第1.第2の同調形発振素子である。第1.第2
の同調形発振素子12.13は主にフェリ磁性体薄膜共
振器6と能動素子8と整合回路10とから構成される。
そのフェリ磁性体薄膜共振器6は抵抗とコイルとコンデ
ンサとの並列′接続回路として表わされる。17は第1
の同調形発振素子12から出力された第1の発振信号と
第2の同調形発振素子13から出力された第2の発振信
号とを混合して第1の発振信号の周波数f、と第2の発
振信号の周波数f2との和の周波数fの発振出力信号を
作成するミキサである。このミキサ17は主にスロット
線路14とダイオード15とマイクロストリップ線路1
6と変成器21.22とから構成される。
18はミキサ17のRF端子、19はミキサ17のLO
端子、20ミキサ17のIF端子である。
上記変成器21.22はスロット線路14とマイクロス
トリップ線路16との結合部を等価的に示したものであ
る。第1の同調形発振素子12の出力端子はRF端子1
8に接続され、第2の同調形発振素子13の出力端子は
LO端子19に接続されている。ミキサ17のIF端子
20がこの実施例による同調形見振器の出力端子になっ
ている。
なお、この実施例の場合、フェリ磁性体薄膜共振器6の
形状は静磁前進体積波、静磁後進体積波、及び静磁表面
波がフェリ磁性体薄膜の端で反射され共振が起きやすい
ように矩形としている。
次にこの実施例の動作について説明する。なお、ミキサ
17の動作説明はS tephen  A 、 Mau
sのMicrowave  Mixers  (Art
ech )louse、  Inc、)などで述べられ
ているので、ここでは省略する。
第1の同調形発振素子12では従来と同様にフェリ磁性
体’iil膜共振器6の薄膜に垂直に磁界が加えられ静
磁前進体積波モードの共振が起きる。第2の同調形発振
素子13ではフェリ磁性体薄膜共振器6の薄膜に平行に
磁界が加えられ静磁後進体積波モードの共振が起きる。
個々の同調形発振素子12.13における基本的な発振
動作の説明については従来装置と同様であるため省略す
る。
第1の同調形発振素子12の静磁前進体積波モードの共
振による発振周波数f、と第2の同調形発振素子13の
静磁後進体積波モードの共振による発振周波数12とは
次式で示される。
(r =r (Hpl +ΔIIp+(T)+)I。
N・(4πM、十Δ4πM、(T)) )・・・・・・
(3)f2 ==γ   ・   +  π  8+ 
  π  まただし、H= Hpz +ΔHpz(T)
+H2であり、)(>>4πM2+Δ4πMz(T)の
場合には式(4)は、近似的に次式で表される。
f z ニア ()I + (4KM、 +Δ4πM2
(T)l /2)・・・・・・(4′)したがって、ミ
キサ17より取り出される発振出力信号の周波数fはf
lとf2の和となり次式%式% () (5) ここで、Hp+、Hl)zは第1.第2の同調形発振素
子12.13の室温における永久磁石3による磁界、Δ
Hp+(T)、ΔHpt(T)は第1.第2の同調形発
振素子12.13の温度Tにおける永久磁石3の磁界変
化量、H+、Hzは第1.第2の同調形発振素子12.
13のコイル2による・・・・・・(4) 磁界、Δ4πM、(T)、 Δ4πM z (T )は
第1゜第2の同調形発振素子12.13のフェリ磁性体
薄膜6の温度Tにおける飽和磁化変化量である。
式(5)において、温度に依存するのはΔHp+(T)
十Δl1pz(T)  N・Δ4πM、(T)+Δ4π
M。
(T)/ 2である。
永久磁石3を用いない場合はΔHfl+(T)=ΔII
 p z(T) = 0であり、N・Δ4πM、(T)
=Δ4πMz(T)/2となる2種類のフェリ磁性体薄
膜共振器6を選べば良い、Δ4πM (T)は例えばフ
ェリ磁性体薄膜としてイツトリウム・鉄ガーネット(Y
 I G)単結晶ia膜の鉄イオンをガリウムイオンで
置換することにより変化できることが知られている。
また、コイル2に消費される電力を小さくするため図示
のようにあらかじめ特定の磁界を永久磁石3にて与え、
周波数を可変にする磁界のみをコイル2により与えよう
とする場合には、フェリ磁性体薄膜と永久磁石3の材質
や寸法の選択によりΔHp+(T)N・Δ4′πM、(
T)とΔHPz(T)+Δ4πM!(T)/2との和を
小さくできる。
例えば、第1.第2の同調形発振素子12゜13をとも
に純粋なYrG単結晶薄膜の共振器、および同じ特性の
永久磁石3を用いて構成するとする。Nは約1.4πM
は1760ガウス、Δ4πMは約−3,65ガウス/℃
であるとすると、ΔHp +  +ΔIIpt=  1
.83工ルステツド/℃となる磁気回路4を設計するこ
とになる。Hpt=Hp tとし磁気回路4の温度係数
を一〇。02%とすると、Hp+−Hpz=4575エ
ルステッドとなり、コイル電流を流さないときに室温で
は第1゜第2の同調形発振素子12.13の発振周波数
r、、r、はそれぞれ7.9 GHz、  15.1 
GHzとなり、発振器出力信号の周波数は23GHzと
なる。
第4図は、第1.第2の同調形発振素子12゜13の磁
気回路4を共通にした場合の構成図であり、第2の同調
形発振素子13のフェリ磁性体薄膜共振器6は、薄膜面
が磁界に平行になるように配置される。また、磁気回路
4を共通にしたことにより、同調形発振器全体の小形化
が図れる。
このように第4図に示すような他の実施例として、第1
.第2の同調形発振素子12.13の磁気回路4を共通
にし、第1の同調形発振素子12のフェリ磁性体薄膜共
振器6では上記磁気回路4によりフェリ磁性体薄膜に垂
直に磁界を加え、第2の同調形発振素子13のフェリ磁
性体薄膜共振器6では上記磁気回路4によりフェリ磁性
体薄膜に平行に磁界を加えるように構成すれば、更に発
振周波数が安定する。
なお、上記実施例では同調形発振素子として磁性体共振
器を用いた場合を示したが、これに限らず、文献J、D
、Ada(他による’ The  S tatus o
f  MaBnetostatic  Devices
」(I E E ETrans、 on  Magne
tics、 vol、  MAG −17゜k 6 、
 Noves+ber 1981 )に示された静磁波
遅延線路を用いた場合にも同様の効果がある。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、特定の温度における発振
周波数と任意の温度における発振周波数との差の絶対値
が等しくかつ上記差の符号が逆の関係にある発振信号を
それぞれ発生する第1.第2の同調形発振素子と、上記
第1の同調形発振素子の発振周波数と上記第2の同調形
発振素子の発振周波数との和の周波数の発振出力信号を
作成するミキサとを備え構成したので、発振周波数にお
ける温度変化成分が相殺され、例えばフェリ磁性体薄膜
共振器の飽和磁化I4πMの温度変化量と永久磁石によ
る磁界Hoの温度変化量が大きく異なっている場合でも
広い温度範囲において発振周波数の温度変化を極力抑え
ることができ、信頼性が向上するという効果が得られる
。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る同調形発振4図は他
の実施例に係る同調形見振器の構成図、第5図及び第6
図は従来の同調形見振器の構成図、第7図は従来の同調
形見振器の動作を説明するためのスミス図である。 12・・・・・・第1の同調形発振素子、13・・・・
・・第2の同調形発振素子、17・・・・・・ミキサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 特定の温度における発振周波数と任意の温度における発
    振周波数との差の絶対値が等しくかつ上記差の符号が逆
    の関係にある発振信号をそれぞれ発生する第1、第2の
    同調形発振素子と、上記第1の同調形発振素子から出力
    された第1の発振信号と上記第2の同調形発振素子から
    出力された第2の発振信号とを混合して第1の発振信号
    の周波数と第2の発振信号の周波数との和の周波数の発
    振出力信号を作成するミキサとを備えたことを特徴とす
    る同調形発振器。
JP32178389A 1989-12-11 1989-12-11 同調形発振器 Pending JPH03182104A (ja)

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