JPH0537205A

JPH0537205A - 静磁波装置

Info

Publication number: JPH0537205A
Application number: JP3212965A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tsutsumi; 誠堤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1993-02-12
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: JP2636580B2; US5289143A

Abstract

(57)【要約】【目的】帯域幅が狭く急峻な特性を有する、静磁波装
置を提供する。【構成】静磁波装置１０は、フェリ磁性基体として２
つのＹＩＧ薄膜１２ａおよび１２ｂを含む。これらのＹ
ＩＧ薄膜の一端側には、それらのＹＩＧ薄膜の主面と直
交するように、マイクロストリップ線路１８が配置され
る。また、それらのＹＩＧ薄膜の他端側には、それらの
ＹＩＧ薄膜の主面と直交するように接地導体２０が配置
される。そして、それらのＹＩＧ薄膜の主面に平行でか
つマイクロストリップ線路の主面に直交する方向に、直
流磁界が印加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は静磁波装置に関し、特
にたとえば帯域通過フィルタ，帯域阻止フィルタなどの
フィルタや遅延線などに用いられる静磁波装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の静磁波装置の一例を示す斜
視図である。この静磁波装置１は、フェリ磁性基体とし
てのＹＩＧ薄膜２を含む。このＹＩＧ薄膜２は、ＧＧＧ
基板３の一方主面に形成される。また、ＹＩＧ薄膜２上
には、トランスデューサとして２つの線状の導体４ａお
よび４ｂが、間隔を隔てて平行に配置される。さらに、
ＧＧＧ基板３の他方主面は、接地導体５の一方主面上に
接着される。なお、一方の導体４ａの一端および他方の
導体４ｂの他端は、それぞれ、接地導体５に接続され
る。

【０００３】図１０は従来の静磁波装置の他の例を示す
斜視図である。この静磁波装置１では、ＧＧＧ基板３上
のＹＩＧ薄膜２の表面が、誘電体基板６の一方主面に接
着される。この誘電体基板６の一方主面には、トランス
デューサとして２つのマイクロストリップ線路７ａおよ
び７ｂが、ＹＩＧ薄膜２を横切るように、間隔を隔てて
平行に形成されている。また、誘電体基板６の他方主面
には、接地導体５が形成される。なお、一方のマイクロ
ストリップ線路７ａの一端は、誘電体基板６の一端面を
わたって、接地導体５に接続される。また、他方のマイ
クロストリップ線路７ｂの他端は、誘電体基板６の他端
面をわたって、接地導体５に接続される。

【０００４】図９および図１０に示す静磁波装置１に
は、それぞれ、ＹＩＧ薄膜２に直流磁界が印加される。
そして、これらの静磁波装置１では、それぞれ、たとえ
ば一方のトランスデューサに高周波信号を入力すれば、
そのトランスデューサを流れる高周波電流によって、そ
のトランスデューサの周囲に高周波磁界が発生し、ＹＩ
Ｇ薄膜２中に所定の静磁波が励振される。この静磁波
は、一方のトランスデューサから他方のトランスデュー
サに伝搬される。なお、ＹＩＧ薄膜２の主面に直交する
方向にＹＩＧ薄膜２に直流磁界を印加すれば、体積前進
静磁波（ＭＳＦＶＷ）が励振される。ＹＩＧ薄膜２に対
して平行でかつ静磁波の伝搬方向に対して直角方向に直
流磁界を印加すれば、表面静磁波（ＭＳＳＷ）が励振さ
れる。また、ＹＩＧ薄膜２に対して平行でかつ静磁波の
伝搬方向に対して平行な方向に直流磁界を印加すれば、
体積後退静磁波（ＭＳＢＶＷ）が励振される。そして、
その静磁波は、他方のトランスデューサで受信され、そ
のトランスデューサから所定の高周波信号として出力さ
れる。この静磁波装置１は、たとえば帯域通過フィル
タ，帯域阻止フィルタや遅延線に用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図９および図１０に示
す静磁波装置１では、急峻な特性が得られるが、帯域幅
が広い。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、帯
域幅が狭く急峻な特性を有する、静磁波装置を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、フェリ磁性
基体と、フェリ磁性基体の一端側にフェリ磁性基体の主
面と直交するように配置されるマイクロストリップ導体
と、フェリ磁性基体の他端側にフェリ磁性基体の主面と
直交するように配置される接地導体とを含み、フェリ磁
性基体の主面に平行でかつマイクロストリップ線路の主
面に直交する方向に直流磁界が印加される、静磁波装置
である。

【０００８】

【作用】マイクロストリップ線路に高周波信号を入力し
た場合、マイクロストリップ線路に準ＴＥＭ波が伝搬す
る。フェリ磁性基体の主面に平行する方向における準Ｔ
ＥＭ波の電界成分によって、フェリ磁性基体に直接的に
表面静磁波が励振される。また、表面静磁波の伝搬定数
は、ある２つの周波数（角周波数）の間で、周波数の増
加にともなって急減に増加する。一方、マイクロストリ
ップ線路の準ＴＥＭ波の伝搬定数は、周波数に比例した
形で変化する。そして、表面静磁波の伝搬定数が準ＴＥ
Ｍ波の伝搬定数に一致しまたは近くなる周波数におい
て、表面静磁波が有効に励振される。逆に、表面静磁波
の伝搬定数が準ＴＥＭ波の伝搬定数から離れる周波数で
は、準ＴＥＭ波に損失を与える。この結果、帯域幅が狭
く急峻な特性を有する。

【０００９】

【発明の効果】この発明によれば、帯域幅の狭く急峻な
特性を有する、たとえば帯域通過フィルタや帯域阻止フ
ィルタなどに用いられる静磁波装置が得られる。

【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明の原理を説明するための静磁
波装置の一例を示す要部斜視図である。この静磁波装置
１０は、フェリ磁性基体としてたとえば２つのＹＩＧ薄
膜１２ａおよび１２ｂを含む。これらのＹＩＧ薄膜１２
ａおよび１２ｂは、たとえば、短冊状のＧＧＧ基板１４
の両主面に、ＹＩＧを液相成長（ＬＰＥ）することによ
って形成される。

【００１２】さらに、ＹＩＧ薄膜１２ａおよび１２ｂを
挟むようにして、たとえば高誘電率材料からなる２つの
誘電体基板１６ａおよび１６ｂが配置される。この場
合、２つの誘電体基板１６ａおよび１６ｂは、それらの
端面でＹＩＧ薄膜１２ａおよび１２ｂを挟むように配置
される。これらの誘電体基板１６ａおよび１６ｂは、静
磁波の励振効率を増すためのものである。

【００１３】また、それらのＹＩＧ薄膜およびＧＧＧ基
板の一端面には、それらの誘電体基板の一方主面にわた
って、短冊状のマイクロストリップ線路１８が形成され
る。したがって、このマイクロストリップ線路１８は、
ＹＩＧ薄膜１２ａおよび１２ｂの一端側でＹＩＧ薄膜１
２ａおよび１２ｂの主面に直交するように配置される。

【００１４】さらに、それらのＹＩＧ薄膜およびＧＧＧ
基板の他端面とそれらの誘電体基板の他方主面全面とに
は、接地導体２０が形成される。したがって、この接地
導体２０は、ＹＩＧ薄膜１２ａおよび１２ｂの他端側で
ＹＩＧ薄膜１２ａおよび１２ｂの主面に直交するように
配置される。

【００１５】そして、この静磁波装置１０には、ＹＩＧ
薄膜１２ａおよび１２ｂの主面に平行でかつマイクロス
トリップ線路１８の主面に直交する方向（図１に示すｚ
方向）に、直流磁界Ｈ₀が印加される。

【００１６】この静磁波装置１０では、マイクロストリ
ップ線路１８の長手方向の一端に高周波信号を入力すれ
ば、マイクロストリップ線路１８に後述する準ＴＥＭ波
が励振し、ｚ方向における準ＴＥＭ波の電界成分Ｅ_zに
よって、ＹＩＧ薄膜１２ａおよび１２ｂに直接的に表面
静磁波が励振される。すなわち、図９および図１０に示
す従来の静磁波装置において静磁波を励振するために
は、一方のトランスデューサを流れる高周波電流によっ
て、そのトランスデューサの周囲に高周波磁界を発生さ
せ、高周波磁束を励起し、その高周波磁束を静磁波と結
合させている。それに対してこの静磁波装置１０では、
ｚ方向における準ＴＥＭ波の電界成分Ｅ_zが直接的に高
周波磁束と結合する。簡単な解析によると、角周波数を
ωとし、表面静磁波の伝搬定数をβとし、マイクロスト
リップ線路１８の幅方向すなわち図１に示すｙ方向にお
ける高周波磁束をｂ_yとすると、Ｅ_z＝（ω／β）ｂ_y
の関係を有する。つまり、この静磁波装置１０では、ｚ
方向における準ＴＥＭ波の電界成分によって表面静磁波
が励振される。

【００１７】なお、ここで、準ＴＥＭ波について説明す
る。マイクロストリップ線路の基本モードは、ＴＥＭモ
ードである。そのため、周波数が０Ｈｚの場合には、電
界も磁界もすべてマイクロストリップ線路の主面に垂直
な面内に存在する。ところが、周波数が高くなると、誘
電体基板上に表面波が励起され、この表面波と結合する
ために、波の進行方向に電界成分および磁界成分を持つ
ハイブリッドモードとなる。しかしながら、通常は、こ
の結合は小さいので、マイクロストリップ線路のモード
は、ほとんどＴＥＭモードである。そこで、準ＴＥＭ波
と呼んでいる。

【００１８】また、この静磁波装置１０では、図２に示
すように、角周波数ωが次式（１）および（２）に表さ
れる２つの角周波数ω₁からω₂の間において、角周波
数の増加ともなって表面静磁波の伝搬定数βが０から∞
まで急激に変化する。 ω₁＝γ｛Ｈｉ（Ｈｉ＋４πＭ）｝^1/2・・・（１） ω₂＝γ｛Ｈｉ＋（４πＭ／２）｝・・・（２）ただし、上式（１）および（２）において、γは磁気回
転比を、ＨｉはＹＩＧ薄膜における内部磁界を、４πＭ
はＹＩＧ薄膜における飽和磁化を、それぞれ示す。さら
に、マイクロストリップ線路１８の準ＴＥＭ波の伝搬定
数は、図２に示すように、角周波数ωに比例した形で変
化する。そして、表面静磁波の伝搬定数がマイクロスト
リップ線路の準ＴＥＭ波の伝搬定数に一致しまたは近い
周波数において、表面静磁波が有効に励振される。逆
に、表面静磁波の伝搬定数が大きくなりマイクロストリ
ップ線路の準ＴＥＭ波の伝搬定数から離れる周波数にお
いては、表面静磁波は有効に励振されず、むしろ、ＴＥ
Ｍ波に損失を与える。この基本動作によって、帯域幅が
狭くかつ急峻な特性が得られる。

【００１９】図３はこの発明の一実施例を示す要部斜視
図である。この実施例では、たとえば２ｍｍ×１０ｍｍ
×４００μｍのＧＧＧ基板１４の両主面に、それぞれ、
たとえば厚さ１３．５μｍのＹＩＧ薄膜１２ａおよび１
２ｂが形成される。これらＹＩＧ薄膜における磁気的な
損失は、たとえば１（Ｏｅ）である。

【００２０】ＹＩＧ薄膜１２ａおよび１２ｂの長手方向
においてそれらの一端から内側にたとえば３．５ｍｍの
一端部分は、比誘電率がたとえば３８の高誘電率材料か
らなる２つの誘電体基板１６ａおよび１６ｂの端面で挟
まれる。これらの誘電体基板１６ａおよび１６ｂは、静
磁波の励振効率を増すためのものである。そして、その
一端部分において、それらのＹＩＧ薄膜およびＧＧＧ基
板の一端面には、それらの誘電体基板１６ａおよび１６
ｂの一方主面にわたって、たとえば幅１．５ｍｍのマイ
クロストリップ線路１８ａが形成される。

【００２１】また、ＹＩＧ薄膜１２ａおよび１２ｂの長
手方向においてそれらの中間のたとえば３ｍｍの中間部
分は、低誘電率材料からなる２つの誘電体基板２２ａお
よび２２ｂの端面で挟まれる。これらの誘電体基板２２
ａおよび２２ｂは、準ＴＥＭ波の伝搬を阻止するための
ものである。

【００２２】さらに、ＹＩＧ薄膜１２ａおよび１２ｂの
長手方向においてそれらの他端から内側にたとえば３．
５ｍｍの他端部分は、比誘電率がたとえば３８の高誘電
率材料からなる２つの誘電体基板２４ａおよび２４ｂで
挟まれる。これらの誘電体基板２４ａおよび２４ｂも、
静磁波の励振効率を増すためのものである。そして、そ
の他端部分において、それらのＹＩＧ薄膜およびＧＧＧ
基板の一端面には、それらの誘電体基板２４ａおよび２
４ｂの一方主面にわたって、たとえば幅１．５ｍｍのマ
イクロストリップ線路１８ｂが形成される。したがっ
て、マイクロストリップ線路１８ａおよび１８ｂの間の
ギャップは、３ｍｍとなる。

【００２３】一方、それらのＹＩＧ薄膜およびＧＧＧ基
板の他端面とそれらの誘電体基板１６ａ，１６ｂ，２２
ａ，２２ｂ，２４ａおよび２４ｂの他方主面全面とに
は、接地導体２０が形成される。

【００２４】この静磁波装置１０でも、ＹＩＧ薄膜１２
ａおよび１２ｂの主面に平行でかつマイクロストリップ
線路１８ａおよび１８ｂの主面に直交する方向に、たと
えば１７６２（Ｏｅ）の直流磁界Ｈ₀が印加される。

【００２５】この静磁波装置１０では、たとえば一方の
マイクロストリップ線路１８ａに高周波信号を入力する
と、そのマイクロストリップ線路１８ａに準ＴＥＭ波が
励振される。また、ＹＩＧ薄膜の主面に平行する方向に
おける準ＴＥＭ波の電界成分によって、ＹＩＧ薄膜１２
ａおよび１２ｂに表面静磁波が励振される。この場合、
表面静磁波の伝搬定数が準ＴＥＭ波の伝搬定数に一致し
またはそれに近い伝搬定数を有する表面静磁波の遮断周
波数領域付近において、表面静磁波が有効に励振され
る。この表面静磁波は、他方のマイクロストリップ線路
１８ｂで受信され、そのマイクロストリップ線路１８ｂ
から所定の高周波信号として出力される。また、それら
のマイクロストリップ線路１８ａおよび１８ｂ間では、
準ＴＥＭ波が阻止される。

【００２６】したがって、この静磁波装置１０では、出
力される高周波信号はマイクロストリップ線路１８ｂで
受信される表面静磁波の伝搬定数の小さい帯域に限ら
れ、その周波数特性を図４に示すように、自然な形で帯
域幅が狭く急峻な帯域通過フィルタの特性が現れる。さ
らに、表面静磁波の遮断周波数領域では、ＹＩＧ薄膜１
２ａおよび１２ｂによる損失の影響も少なく、リップル
の小さい良好な帯域通過フィルタの特性を示す。

【００２７】図５はこの発明の他の実施例を示す要部斜
視図である。この実施例の静磁波装置１０は、この発明
の原理を説明するための図１に示す静磁波装置と同様な
構造を有する。ただし、ＹＩＧ薄膜１２ａおよび１２ｂ
とＧＧＧ基板１４との大きさや厚さは、図３の実施例と
同じであり、誘電体基板１６ａおよび１６ｂの比誘電率
は３８であり、マイクロストリップ線路１８の幅は１ｍ
ｍである。また、印加される直流磁界の大きさは、１７
６２（Ｏｅ）である。

【００２８】図５に示す実施例では、マイクロストリッ
プ線路１８の長手方向の一端に、高周波信号が入力され
る。すると、大部分の信号は、準ＴＥＭ波の形でマイク
ロストリップ線路１８を通過し、マイクロストリップ線
路１８の他端から出力される。しかしながら、表面静磁
波の伝搬定数がきわめて大きくなるフェリ磁性共鳴周波
数では、表面静磁波の損失が最大となり、この周波数で
準ＴＥＭ波に鋭い遮断特性が与えられる。この静磁波装
置１０では、その周波数特性を図６に示すように、−３
ｄＢの帯域幅が１１．８ＭＨｚときわめて狭く急峻で、
挿入損失も１．６ｄＢと小さい、帯域阻止フィルタの特
性を有する。

【００２９】図３に示す実施例および図５に示す実施例
は、それぞれ、フェリ磁性基体として２つのＹＩＧ薄膜
を有するが、一方のＹＩＧ薄膜をたとえばエッチングな
どの方法で除去して、１つのＹＩＧ薄膜を有する構成に
してもよい。

【００３０】また、図３に示す実施例および図５に示す
実施例において、それぞれ、図７および図８に示すよう
に、３つ以上のＹＩＧ薄膜１２を有する構成にしてよ
い。このようにＹＩＧ薄膜の数を増やしても、マイクロ
ストリップ線路の準ＴＥＭ波の電界成分によってＹＩＧ
薄膜に表面静磁波が励振されるので、それらのＹＩＧ薄
膜に均一に表面静磁波を励振することができる。このよ
うにＹＩＧ薄膜の数を増やせば、挿入損失，ダイナミッ
クレンジおよび耐電力特性が改善される。なお、図７に
示す静磁波装置１０では、帯域幅が狭い急峻な帯域通過
フィルタの特性が得られ、図８に示す静磁波装置１０で
は、帯域幅の狭い急峻な帯域阻止フィルタの特性が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の原理を説明するための静磁波装置の
一例を示す要部斜視図である。

【図２】図１に示す静磁波装置の伝搬定数−角周波数特
性を示すグラフである。

【図３】この発明の一実施例を示す要部斜視図である。

【図４】図３に示す静磁波装置の周波数特性を示すグラ
フである。

【図５】この発明の他の実施例を示す要部斜視図であ
る。

【図６】図５に示す静磁波装置の周波数特性を示すグラ
フである。

【図７】図３に示す実施例の変形例を示す要部斜視図で
ある。

【図８】図５に示す実施例の変形例を示す要部斜視図で
ある。

【図９】従来の静磁波装置の一例を示す斜視図である。

【図１０】従来の静磁波装置の他の例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０静磁波装置１２，１２ａ，１２ｂＹＩＧ薄膜１４ＧＧＧ基板１６ａ，１６ｂ，２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂ誘
電体基板１８，１８ａ，１８ｂマイクロストリップ線路２０接地導体

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】フェリ磁性基体、前記フェリ磁性基体の一端側に前記フェリ磁性基体の主
面と直交するように配置されるマイクロストリップ導
体、および前記フェリ磁性基体の他端側に前記フェリ磁
性基体の主面と直交するように配置される接地導体とを
含み、前記フェリ磁性基体の主面に平行でかつ前記マイクロス
トリップ線路の主面に直交する方向に直流磁界が印加さ
れる、静磁波装置。