JPS60257615A - 受信機 - 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 本発明は、ラジオ受信機、テレビシコン受信機等に適用
して好適な受信機に係わる。

背景技術とその問題点 強磁性共鳴素子、例えばＹＩＧ　（本明細書でぃうＹＩ
Ｇとはイツトリウム・鉄・ガーネットを指称するが、こ
れに各種添加物を有するものも含んで指称する。）素子
は、マイクロ波帯で、共振特性のＱが高いこと、共振周
波数がＹＩＧ体積によらないことから小型に構成できる
こと、素子に印加するバイアス磁界を変えることによっ
てその共振周波数を広帯域で直線的に変えることができ
ることなどの特徴を有する。そこで近時、マイクロ波の
ような高周波信号の受信機において、ＹＩＣ。

単結晶法、或いはＹＩＧ単結晶板による磁気共鳴素子を
共振素子として用いた同調回路すなわち受信機が注目さ
れ、例えば特開昭５０−１３７６０９号公報。

特開昭５０−７８２０１号公報、特開昭４９−６０４０
２号公報、特開昭５０−７１２１．５号公報等にその提
案がある。

しかしながら、このようにＹＩＧ素子によるフィルタ回
路と局部発振器とを用いて受信回路を構成する場合、両
者の共振特性が一致する必要があるが、上述したＹ　Ｉ
　Ｇ、ｌｉ結晶球、或いはＹＩＧ単結晶板を用いる場合
、この形状１寸法を均一高精度に作製することが困難で
、その特性にばらつきが生じ易いために、両者の共振特
性の不一致に基くトラッキングエラーが問題となる。そ
こで、これを補正するために前記特開昭５０−１３７６
０９号公報に開示されるような特別な回路構成を必要と
し、全体の回路構成を煩雑化している。

発明の目的 本発明は、磁気共鳴素子を用いて受信機すなわちチュー
ナーを構成するものであるが、その特性の一致をはかる
ことによって、複雑な回路構成を採ることなく、トラッ
キングエラーの発生を効果的に回避し、加えて温度依存
性の改善、すなわち温度変化によるトラッキングエラー
の発生を回避するものである。

発明の概要 本発明においては、受信信号を周波数変換する第１の局
部発振回路と、周波数変換された信号から第１の中間周
波数信号のみを選択するフィルタ回路と、第１の中間周
波数信号を周波数変換する第２の局部発振回路とを有す
る受信機において、第１及び第２の局部発振回路と、フ
ィルタ回路は、磁気共鳴素子と〜この磁気共鳴素子に磁
場を印加する手段とを有し、各磁気共鳴素子は夫々薄膜
形成技術により成膜された強磁性薄膜素子より成り互い
に同じアスペクト比を有して成る構成とする。

実施例 第１図を参照して本発明による受信機の一例を説明する
。この構成ではダブルス−パーヘテロダイン方式による
ものであり、図において（２０１）は、アンテナ、（２
０２）は高周波増幅回路、（２０３）は第１の混合回路
、（２０４）は磁気共鳴素子例えばＹＴＧ素子による共
振器を用いた第１の局部発振回路、（２０５）は磁気共
鳴素子例えばＹＩＧ素子によるフィルタ回路、（２０６
）は第２の混合回路、（２０７）は同様に磁気共鳴素子
例えばＹＩＧ素子を共振器として用いた第２の局部発振
回路で、（２０８）及び（２０９’）と（２１０）は、
夫々第１及び第２の局部発振回路（２０４）及び（２０
７）とフィルタ回路（２０５）の各ＹＩＧ素子への磁界
印加手段を示す。この場合、磁界印加手段（２０８）は
可変に構成されて第１の局部発振回路（２０４）の　□
発振周波数が可変設定できるようになされる。また、伯
の磁界印加手段（２１０）と（２０９）とは、固定した
磁界が与えられるようになされ、フィルタ回路（２０５
）の通過周波数（中心周波数）ｆｐが設定されると共に
、これに対し第２の局部発振回路（２０７）の発振周波
数ｆＬｉが所定のオフセット周波数を有するように設定
される。この構成において、今、アンテナ（２０１）か
ら周波数ｆｓＯの信号、例えば周波数ｆ　ｓｏ−９０〜
９００ＭＨｚの信号が受信されるとすると、この受信信
号は、増幅回路（２０２）によって増幅されて第１の混
合回路（２０３）に導入され、この第２の混合回路（２
０２）によって、第１の局部発振回路（２０４）よりの
周波数ｆＬｉの発振信号例えばｆ　Ｌｌ　＝　２１００
〜２９１０ＭＨｚの信号と混合されて、周波数ｆ　ｓｏ
ｌ　＜ｆ　５ｏ１＝　ｆ　ｓｏ十ｆＬｘ）に周波数変換
されてとり出される。そして、この第１の混合回路（２
０３）からとり出された信号のうち、フィルタ回路（２
０５）において設定された通過周波数の中間周波数ｆＦ
、例えばｆＦ＝３Ｇ）ｌｚの周波数がフィルタ回路（２
０５）よりとり出されて第２の混合回路（２０６）に導
入され、この第２の混合回路（２０６）によって、第２
の局部発振回路（２０７）よりの周波数ｆＬ２の発振信
号、例えばｆ　Ｌ２　＝　２９４２ＭＨｚの信号と混合
されて周波数ｒａｐ（ｆｌＦ＝ｆＦ　ｆＬ２）、例えば
ｆ　＋ｐ　＝　５８Ｍ）Ｉｚの周波数がとり出される。

つまり、磁界印加手段（２０８）を調整して第１の局部
発振回路（２０４）の発振周波数ｆＬ１を選定すること
によって、フィルタ回路（２０５）より、受信信号のう
ち所定の周波数信号をとり出すことになる。例えば上述
の例で、第１の局部発振回路（２０４）の発振周波数ｆ
Ｌｉを２６００ＭＨｚに選定すれば、ｆ　Ｆ　ｆ　Ｌｌ
　＝　３０００−２６００＝　４００　（ＭＨｚ　）の
受信信号をチューニングできることになる。

そして、本発明においては、このような回路構成におい
て、その第１及び第２の局部発振回路（２０４＞及び（
２０７）と、フィルタ回路（２０５）の各磁気共鳴素子
を、薄膜形成技術によって構成する。すなわち、例えば
常磁性基板、例えばＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・
ガーネット）基板上に、特に薄膜形成技術、例えばスパ
ッタリング。

或いは化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、液相成長法（Ｌ
ＰＥ法）等によって、フェリ磁性薄膜の例えばＹＩＧ薄
膜を形成する。そして、このＹＩＧ薄膜を、例えばフォ
トリソグラフィー技術によってパターン化することによ
って各ＹＩＧ薄膜磁気共鳴素子を形成する。各ＹＩＧ薄
膜素子は互いに同一材料、同一形状９寸法の例えば円形
、正方形。

長方形等によって形成し、そのアスペクト比（ａｓｐｅ
ｃｔ　ｒａｔｉｏ）を同一に選定する。すなわち、各素
子が円形の場合は、その膜厚と直径との比を一定にし、
例えば正方形、長方形の場合は、その膜厚と対応する谷
幅或いは各辺の長さとの比を互いに同一に進定する。

そして、フィルタ回路（２０５）と第２の局部発振回路
（２０７）の各ＹＩＧ薄膜素子との間の共振周波数の差
、すなわちオフセット周波数の設定は、常時、一方の回
路（２０５）または（２０７）のＹＩＧ薄膜磁気共鳴素
子に他方の回路（２０７）または（２０５）のＹＩＧ薄
膜磁気共鳴素子とは、オフセント周波数に対応した一定
量の異る直流バイアス磁界を印加することによって行う
ことができる。

このような構成とする場合、温度依存性が補償された温
度特性にすぐれた受信機を構成することができる。次に
この温度特性について説明する。

今、第１及び第２の局部発振回路（２０４）及び（２０
７）とフィルタ回路（２０５）の各ＹＩＧ薄膜素子の共
振周波数、すなわち第１及び第２の局部発振回路（２０
４）及び（−２０７）の各発振周波数ｒｔ−ｉ及びｆＬ
２とフィルタ回路（２０５）の通過周波数ｆＦとについ
てみると、これらは で与えられる。ここにＨｅｘｌ、　Ｈｅｘ２＋　Ｈｅｘ
ｐとＮ　２１　、　Ｎ　Ｚ２　、　Ｎ　ＺＦは夫々第１
及び第２の各局部発振回路（２０４）　、（２０７）と
フィルタ回路（２０５）の各ＹＩＧ薄膜素子に対する直
流印加磁界と、そのアスペクト比で、上述した例におい
てばＨｅｘ２及びｆ（ｅｘｐは固定の磁界で、Ｈｅｘｌ
が可変調整できるようになされ、また、ＮＺｌ、＝Ｎ２
２＝Ｎ２Ｆに選ばれている。したがって、今、例えば外
囲温度が変化する場合を考えると、温度の関数であるＹ
ＩＧの飽和磁化４７ＵＭＳＶが変化するがＮｚ１＝　Ｎ
２２　＝　Ｎ２Ｆに選ばれていることによって、各周波
数ｆ　Ｌｌ　１　ｆ　Ｌ２１ｆＦは同一量だけ変化する
ことになる。したがって、今、例えば常温においてフィ
ルタ回路（２０５）の通過周波数ｒｐを、例えばｆ　Ｆ
　＝　３　ＧＨｚに設定し、第２の局部発振回路（２０
７）の発振周波数ｆＬ２を２．９４２ＧＨｚと設定し、
第１の局部発振回路（２０４）の発振周波数ｆＬ１を前
述したように２．６ＧＩｔｚに調整して４００Ｍ＋ｔｚ
のチューニングをなす場合についてみるとこのときに、
例えば外囲温度が上昇してＭｓｙが３６ガウス低下して
ｆＦが０．１ＧＨｚ上昇して、ｆ。

＝３．１ＧＨｚとなったとすると、上記（ａ）式から明
らかなようにｆＬｌ及びｆＬ２に関しても夫々０．１Ｇ
ＩｌｚＪ二昇してｆ　Ｌｌ、　−２７００ＭＨｚ、　ｆ
　Ｌ２−３０４２ＭＩＩｚとなるので、前述したと同様
に　ｆ　ｐ　−ｆ　Ｌ１＝３１００　２７００＝４００
　（Ｍｔｌｚ　）の受信信号をチューニングでき、ｆ　
ＩＦ＝　ｆ　Ｆ　−ｆ　Ｌ２＝３１００−３０４２＝５
８　（ＭＨｚ　）の中間周波数出力が第２の混合回路（
２０６）から取り出され、何ら温度による影響を受ける
ことがない。

尚、第１図に説明した例においては、フィルタ回路（２
０５）と第２の局部発振回路（２０７）への印加磁界を
固定して第１の局部発振回路（２０４）への印加磁界を
調整してチューニングを行うようにした場合であるが、
これとは逆に第１の局部発振回路（２０４）への印加磁
界を固定して、フィルタ回路（２０５）と第２の局部発
振回路（２０７）への印加磁界を連動的に調整してチュ
ーニングを行うこともできる。この場合の例を第２図を
参照して説明する。第２図において第１図と対応する部
分には同一符号を付して重複説明を省略するが、この例
においては、第１の混合回路（２０３）によってｆ　５
ｏ１＝　ｆ　ｓｏ＋　ｆ　ＬＸに周波数変換された信号
がとり出され、第２の混合回路（２０６）からｆｌＦ＝
ｆｐ十ｆＬ２の周波数に変換された信号がとり出される
ようにする。

この場合においても、この回路自体で温度特性の補償が
なされる。

次に、上述の本発明による受信機における各ＹＩＧ薄膜
共鳴素子を有するフィルタ回路（２０５）と第１及び第
２の各局部発振回路（２０４）及び（２０７）との具体
的構造の一例を説明する。第３図はフィルタ回路（２）
の具体的構造の一例の平面図で、第４図はその断面図を
示す。この例においては、アルミナ等の誘電体基板（２
１）の第１主面に接地導体（２２）が被着形成されると
共に、他方の第２の主面に、互に平行な第１及び第２の
マイクロストリップライン、すなわち入力及び出力伝送
線路（２３）及び（２４）が被着形成され、両ストリッ
プライン（２３）及び（２４）の夫々の端部が接地導体
（２２）に夫々第１及び第２の接続導体（２５）及び（
２６）によって接続される。そして基板（２１）の第２
の主面上に、この主面上の第１及び第２のマイクロスト
リツプライン（２３）及び（２４）と夫々電磁的に結合
して第１及び第２のＹ）Ｇ薄膜磁気共鳴素子（２７）及
び（２８）が配置される。これら第１及び第２の磁気共
鳴素子（２７）及び（２８）は、例えばＧＧＧ基板（２
９）の１主面に前述した薄膜形成技術によってｙｒｃｉ
膜を形成し、これを例えば選択的エツチング技術すなわ
ちフォトリソグラフィーによって例えば円形にパターン
化して構成する。また基板（２１）上の第１及び第２の
磁気共鳴素子（２７）及び（２８）間にこれらを電磁的
に結合する第３のマイクロストリップライン、すなわち
結合用伝送線路（３０）が基板（２１）の他の面に被着
形成され、その両端が連結導体（３１）及び（３２）に
よって接地導体（２２）に接続される。

そして、画素子（２７）及び（２８）間の距離は、通過
帯域外の阻止域の挿入損失の増大を急峻にするために通
過帯域の中心周波数の波長をλとするとλ／４の距離に
選ばれる。

一方、局部発振回路（５）は、例えば第５図ｊこその具
体的構造の一例の平面図を示し、第６図にそのＡ−Ａ線
上の断面図を示すように、同様に例えばアルミナ等の誘
電体基板（５１）の第１主面に接地導体（５２）が被着
形成されると共に、他方の第２の主面上にマイクロスト
リップライン（５３）が被着形成され、その一端が接続
導体（５４）によって接地導体（５２）に接続される。

そして、これにＹＩＧ薄膜磁気共鳴素子（５５）が、電
磁的に結合される。この素子（５５）は、例えばＧＧＧ
基板（５６）の１主面に、前述したように、薄膜形成技
術によってＹＩＧ薄膜を形成し、これをフォトリソグラ
フィーによって例えば円形にパターン化して構成する。

図において、（５７）は、高周波用バイポーラトランジ
スタで、（５８）はインピーダンス変換器を示し、（５
９）はその直流ブロックＭＯＳキャパシタを示す。この
例では、トランジスタ（５７）のベースＢが接地導体（
５２）に接続された接地バッド（６０）にワイヤ（６１
）によって接続され、エミッタＥを素子り５５）側に、
コレクタＣをインピーダンス変換器側に接続したいわゆ
るコモンヘースの直列帰還型発振器を構成した場合であ
る。

次に、この磁気共鳴素子を共振器として用いた発振回路
の発振原理及び発振条件等について説明する。今、共振
器、すなわちＹＩＧ磁気共鳴素子（５５）を、出力回路
でない帰還回路に挿入した発振回路について説明する。

第７図−ａ及び第７図−ｂは、この発振回路のブロック
図で、（６２）はＹＩＧ共振回路、（６３）は負性抵抗
回路、（６４）はインピーダンス整合回路、（６５）は
負荷である。

但し、第７図−すにおいて（６６）は、インピーダンス
整合回路も含めた負荷インピーダンスである。

第７図において、端子ＡからみたＹＩＧ共振回路側、す
なわちＹＩＧ帰還回路側と、能動素子側、すなわち負性
抵抗回路側の各反射係数ｒＹ及びｒＮは、端子Ａからみ
た夫々のインピーダンスＺＹ及びＺＮを用いて次式で表
わされる。

但し、Ｚｏは回路の特性インピーダンス（５０Ω）であ
る。

そして、定常発振の条件は、ＦＹ及びＦＮを用いて次式
で表わされる。

ｒ　Ｙ　ｒＮ　＝　１　・−１３１ ｒＹ及びＦＮは、共に複素数であるから、（３）式は振
幅及び位相に別けて次のようになる。

すなわち、 ＩＦｙｌｌｒ＋＋　１−１　・・・・（４）θＹ十θ１
１−０　・・・・（５） 受動素子回路であるＹＩＧ帰還回路は、ＹＩＧ共振器の
損失分の正の実抵抗を持つから、（１）式よりｌｒｌ＜
１となる。したがって、（４）式の発振条件が成立する
には、ＩＩ”ＮＩ＞１となる必要があり、（２）式より
Ｚｎは負の実抵抗を持つ必要があることがわかる。

第７図における負性抵抗回路は負性抵抗素子である２端
子能動素子であってもよいし、または３端子能動素子及
び帰還素子からなる回路であってもよいが、第５図及び
第６図で説明した例でば３端子能動素子の高周波用バイ
ポーラトランジスタを用いた場合であり、第８図に示す
ようにコモンヘースの直列帰還型発振回路構成をとった
場合である。Ｘはリアクティブ回路である。

上述の発振回路についての説明は、定常発振の条件につ
いての説明であるが、発振が立ち上るためには、次式の
条件が成立つ必要がある。

ｌ　Ｆｙ　ｌ　ｌ　ｒ’ｓ”ｌ　＞ｌ　・・・・（６）
すなわち、 ■ １ＦＹｌ＞−□　・・・・（７） ｌＦＮ”１ 但し、ｒＮｓは小信号でのｒＨの値である。発振が立ち
上り能動素子が大振幅動作するようになると、負性抵抗
の絶対値が小さくなり、１／ｌｒＮ　１は徐々に大きく
なり、（２）式が成立すると発振が定常状態となる。

以上のことに基いてＹＩＧ発振回路の動作原理を第９図
のスミスチャートを用いて説明する。

１／　ＦＮは、小信号では、スミスチャートの比較的内
側のＣの状態にあるが、能動素子が大振幅動作するにし
たがってＤの状態を経過して矢印の方向に移動する。

一方、前述した第５図及び第６図に示した構成によるＹ
ＩＧ発振回路ではＹＩＧ素子（５５）が、共振しないと
きは、単なる先端短絡ストリップラインとなるから、Ｆ
Ｙは、第９図中Ａに示す軌跡を示す。この第９図から明
らかなように、前記（５）式に示した発振の位相条件は
、いかなる振幅のＦＮについても満されないから、発振
は起らない。

次にＹＩＧ素子（５５）に、直流磁界を印加してｆｌと
ｆ２の間の周波数ｆｏで共鳴するようにすると、ＦＹば
、ｆｏの近くの周波数で第８図中Ｂのような軌跡を示す
。このとき、ｆｏの近傍の周波数において、発振が立ち
上るための前記（７）式の振幅条件と、前記（５）式の
位相条件が同時に成立する。そして、発振が立ち上り、
１／「ＮがＣがらＤに移動すると、周波数ｆＯで前記（
４）式及び（５）式が同時に成立つため、発振周波数ｆ
Ｏで定常発振することになる。

このような原理で直流印加磁界を変化させてＹＩＧ素子
の共鳴周波数をｆｌがらｆ２の間で変えてやると、発振
回路は、共鳴周波数の近傍の周波数に同調して発振する
ことになる。

また、本発明による受信機においては、フィルタ回路（
２０５）と第２の局部発振回路（２０７）とは所要のオ
フセント周波数に設定されるものの、両者は共に、固定
磁界が印加されるか可変磁界を連動させて印加させるも
のであるので、これらを共通の磁気回路内に配置し、他
の第１の局部発振回路（２０４）を他の磁気回路内に配
置することができる。この場合、フィルタ回路（２０５
）と第２の局部発振回路（２０７）とは、共通の基板上
に組込んで構成することができる。この場合の一例を第
１０図及び第１１図に示す。第１０図はその平面図で、
第１１図はそのＡ−Ａ線上の断面図である。第１０図及
び第１１図において、第１図〜第６図の各部と対応する
部分には同一符号を付して重複説明を省略するが、この
場合、前述の基板（２１）及び（５１）に代えて共通の
例えばアルミナより成る基板（９１）を用い、その１主
面上にフィルタ回路（２０５）　。

混合回路（２０６）、第２の局部発振回路（２ｏ７）を
構成し、他方の主面に前述した接地導体（２２）及び（
５２）に代えて共通の接地導体（９２）を被着する。ま
た、この場合、前述のＧＧＧ基板（２９）及び（５６）
に代えて共通のＧＧＧ基板（９３）を設け、これに各Ｙ
ＩＧ薄膜素子（２７）　（２８）及び（５５）を形成す
る。（９４）は、基板（９１）に形成した切り欠きで、
ここにおいて、各々マイクロストリップライン（２３）
　（２４）及び（５３）の端部を接続導体（２５＞　（
３２）及び（５４）によって接地導体（９２）に接続す
る。

尚、ＧＧＧ基板の各ＹＩＧ薄膜素子の形成部には、その
形状、大きさに対応する凹部を設げて、これら凹部内に
各ＹＩＧ薄膜素子を配置することもできる。

そして、これらフィルタ回路（２０５）及び第２の局部
発振回路（２０７）が組込まれた基板（９１）を例えば
、第１２図及び第１３図に示すようにフェライト等の磁
性体よりなるヨーク（８１）よりなる磁気回路の磁気ギ
ャップ（８２）内に配置する。そして、ヨーク（８１）
の例えば磁気ギャップ（８２）を構成する相対向する磁
極り８３）及び（８４）の少くとも一方にコイル（８５
）を巻装して、第１図及び第２図で説明した磁界印加手
段（２］、０）及び（２０９）を共通に構成すると共に
、フィルタ回路＜２０５　）と第２の局部発振回路（２
０７）との間に所要のオフセット周波数を得るために、
フィルタ回路（２０５）のＹＩＧ素子（２７）　（２８
）と、第２の局部発振回路（２０７）の素子（５５）と
に対する印加磁界を異ならしめるために、例えば第１２
図に示すように、磁極（８３）及び（８４）の少くとも
何れか一方に局部的に永久磁石（８６）を配置するとか
、第１３図に示すように補助コイル（８７）を配置する
。このようにして、これら磁石（８６）或いはコイル（
８７）よりの磁界を、コイル（８５）よりの磁界と順方
向。

或いは逆方向に重畳させることによって、磁気ギャップ
（８２）内において、磁石（８６）或いはコイル（８７
）の配置部と他部とで磁界の強さが所定量界なるように
して、これら互に磁界が異なる部分に前述したフィルタ
回路（２０５）のＹＩＧ素子（２７）　（２８）と局部
発振回路のＹＩＧ素子（５５）とが配置されるようにす
る。このようにしてコイル（８５）に固定の直流を通電
するとが、可変的に直流を通電して固定磁界バイアス或
いは可変磁界を各回路（２０５）及び（２０７）の各Ｙ
ＩＧ素子に印加して第１図或いは第２図の構成を得る。

尚、例えばアマチュア無線等に用いられる受信機におけ
るように、オフセット周波数を変化させて混合器（４）
よりとり出す中間周波数を変更させることが望まれる場
合においては、例えば前述した補助コイル（８７）への
通電電流を調整し得るようにして、フィルタ回路と局部
発振回路の各ＹＩＧ素子への印加磁界の差の調整を行う
。

そして、第１の局部発振回路（２０４）は、例えば第１
４図に示すように例えば同様のヨーク　（８１）よりな
るも補助コイル（８５）や永久磁石（８６）が配置され
ていない他の磁気回路内に配置する。

上述したように、本発明においては、フィルタ回路（２
０５＞及び第１及び第２の局部発振回路（２０４”）　
（２０７）の共振器として磁気共鳴素子等は薄膜形成技
術によって形成した薄膜素子によって構成するものであ
るが、この場合、スプリアス（静磁モード）の抑制が望
まれる。すなわち、単結晶法による磁気共鳴素子（Ｙ、
ＩＧ単結晶球）においては、静磁モードが励磁されにく
く、一様歳差モードによる唯一の共振モードが得られる
という利点があるがＹＩＧ薄膜では、たとえ高周波磁界
の一様性の良い場所に置かれても、内部直流磁界が一様
でないために、静磁モードが多数励振されてしまうとい
う問題点がある。円盤状フェリ磁性体試料の試料面に垂
直に直流磁界を印加したときの静磁モードについては文
献（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ、　Ｖｏｌ、　４８．　Ｊｕｌｙ　１９７７、　Ｐ
Ｐ、　３００１〜３００７）で解析されており、各モー
ドは（ｎ、Ｎ）ｍで表される。ただし、（ｎ、Ｎ）ｍモ
ードは円周方向にｎ個の節を持ち、直径方向にＮ個の節
をもち０厚さ方向に（ｍ−１）個の節をもつモードであ
る。

試料にわたって高周波磁界の一様性が良い場合には、（
１，Ｎ）ｉ系列が主要な静磁モードとなる。

第１５図は、９ＧＨｚの空洞共振器中で測定された円形
ＹＩＧ薄膜試料のフェリ磁性共鳴の測定結果で、（］、
、Ｎ）１系列の静磁モードが多数励振されている様子が
示されている。この試料を用いて上述したフィルタなど
のマイクロ波素子を構成する場合には、主共鳴モードで
ある（１．１１ｈモードを利用することになり、このと
き他の静磁モードはすべてスプリアス・レスポンスとな
り、これによって希望周波数以外の周波数信号を通過さ
せるとか、Ｓ／Ｎ低下を招来するおそれが生じる。また
局部発振回路（５）においては、所望の周波数以外でも
発振すると混合回路（４）からの中間周波数にずれが生
じるおそれがある。そこで、各フ丹り磁性薄膜（Ｙ　Ｉ
　Ｇ薄膜）磁気共鳴素子において、主共鳴モードを損う
ことなく、スプリアス・レスポンスとな、る静磁モード
の励振を抑制する手段が講じられることが望まれる。次
に、これについて説明する。

第１６図は厚さｔ、直径Ｄ（半径Ｒ）のＹＩＧ円形薄膜
の面に垂直な方向に直流磁界を印加したときの内部直流
磁界Ｈｉの様子を示したものである。

ただし、ここではアスペクト比ｔ／Ｄが十分に小さい場
合を考えるもので試料の厚さ方向での磁界分布は無視す
る。反磁界は円板の内側で大きく周辺になるほど急に小
さくなるため、内部直流磁界は中央付近で小さく外周付
近で急に大きくなっている。ところで上記文献の解析結
果によれば、Ｈｉ−ω／γとなる位置でのｒ　／　Ｒの
値をξとすれば、静磁モードは０≦ｒ　／　Ｒ≦ξの領
域に存在する。

ただしωは静磁モードの共鳴角周波数であり、γは磁気
回転比である。磁界を固定したときにはモードナンバー
Ｎが大きくなるにつれて共鳴周波数は高くなり、第１７
図Ａに示したように静磁モードの領域はだんだん外側ま
で広がることになる。第１７図Ｂは、（１，Ｎ）１モー
ドの低次の３個のモードについて高周波磁化の試料内分
布を示したもので、絶対値は高周波磁化の大きさを、符
号は高周波磁化の位相関係を示している。第１７図から
理解されるように静磁モードの間で高周波磁化成分は異
なった態様となっており、これを利用すれば、主共振モ
ードにほとんど影響を与えることなく、スプリアス・レ
スポンスとなる静磁モードの励振を抑圧することが可能
となる。

具体的には、第１８図に示すように、前述したＧＧＧ基
板（２９）　（５６）　、或いは（９３）上に例えば円
形状に形成したＹＩＧ薄膜素子（２７）　（２８）（５
５）に環状の溝（７０）を、例えば選択的エツチングに
よって形成して、環状の肉薄部を形成する。

この場合、各ＹＩＧ薄膜素子は厚さが十分小さくされて
いるものとし、この場合の静磁モードは（１，Ｎ）１モ
ードである。

溝（７０）は（１，ｌ）１モードの高周波磁化がゼロに
なる位置に同心円状に形成する。溝（２ａ）は全体が連
続していても、不連続であってもよい。

また、溝（７０）で囲まれる領域を、第１９図に示すよ
うに外側領域に比して薄くなるようにしてもよい。この
場合、溝（７０）に近接する内側領域で反磁界が持ち上
げられ、この範囲まで反磁界がほぼ一様になる。換言す
れば、第１７図Ａに一点鎖線で示すように内部直流磁界
が径方向の広範囲にわたってほぼ一様になる。したがっ
て、主共鳴モード以外の静磁モードの励振を一層抑圧す
ることが可能となる。

このような磁気共鳴素子では、溝（７０）によって磁化
が拘束（ｐｉｎ）される。この場合、（１，ｌｌｈモー
ドに対しては高周波磁化がゼロになる位置に溝（７０）
があるため、（１，１：ｈモードの励振は影響を受けな
い。他方、他の静磁モードに対しては溝（７０）の位置
が本来高周波磁化がゼロでなし１位置にあるため、部分
的に磁化が高速されることとなり、この結果、これらの
モードの励振が弱められることとなる。したがって、主
共鳴モードを損うことなくスプリアス・レスポンスを抑
圧することができる。

尚、ＹＩＧ薄膜における高周波磁化の分布（第１７図Ｂ
纏照）は試料の飽和磁化の大きさに全（依存せず、しか
もアスペクト比に大きく依存しないのでフェリ磁性層（
２）の飽和磁化や膜厚が異っても、溝（２ａ）の位置を
それに応じて変える必要はない。

因みに、ＹＩＧ薄膜から作製した膜厚２０μｍ、半径１
鶴のＹＩＧ薄膜素子に、半径０．８ｍｍの位置に深さ２
μｍの溝（７０）を形成し、これについてマイクロスト
リップラインを用いてフェリ磁性共鳴の測定を行ったと
ころ、その挿入損失の測定結果は第２０図に示す結果が
得られた。また、無負荷Ｑ値は７７５であった。

なお、円形状のＹＩＧ薄膜共鳴素子ではｒ　／　Ｒ−Ｏ
，８の位置で（１，１：）ｚモードの高周波磁化がゼロ
になった。

これに比し、同一のＹＴＧ薄膜から作製した膜厚２０μ
ｍ、半径１顛のＹＩＧ薄膜素子（溝なし）についてマイ
クロストリップラインを用いてフェリ磁性共鳴の測定を
行った。このときの挿入損失の測定結果は第２１図に示
すようになった。また、無負荷Ｑ値は６６０であった。

これらの比較から理解されるように、この発明では（１
，Ｉ）１モード以外の静磁モードの励振を抑えられ、ス
プリアス・レスポンスを抑圧することができることがわ
かる。また主共鳴モードを損うことがないので無負荷Ｑ
値を損うこともない。

また、同様にＹＩＧ薄膜すなわちフェリ磁性薄膜による
磁気共鳴素子におけるスプリアス・レスポンスとなる静
磁モードの励振を十分に抑えることのできる他の構成と
しては、フェリ磁性薄膜の内側領域を外側領域に比して
薄くすることが考えられる。これについて説明するに、
今、厚さｔ、直径Ｄ（半径Ｒ）のＹＩＧ円形薄膜に、そ
の膜面に対して垂直な方向に直流磁界Ｈｏを印加したと
きの内部直流磁界Ｈｉは、Ｈｉ　＝Ｈｏ　−Ｈｄ　（ｒ
／Ｒ）−Ｈａとなる。ここでＨｄは反磁界、Ｈａは異方
性磁界である。ただし、ここではアスペクト比ｔ／Ｄが
十分に小さい場合を考えるもので試料の厚さ方向での磁
界分布は無視する。第２２図は、膜厚２０μｍ、半径１
ｆｉのＹＩＧ円板の反磁界Ｈｄを計算によりめたもので
ある。反磁界は円板の内側で大きく周辺になるほど急に
小さくなるため、内部直流磁界は中央付近で小さく外周
付近で急に大きくなっている。他方、第２３図は同じＹ
ＩＧ薄膜の内側半径０．８ｍｍ以内の膜厚を１μｍ薄く
した場合の反磁界分布を計算によりめたものである。

これをみると、内側の膜厚を少し薄くすることにより、
薄くした領域の周辺付近の反磁界が少し持ち上げられ、
反磁界の平坦な領域が広がることがわかる。

したがって上述したように、ＹＩＧ薄膜素子において内
側領域を外側領域に比して薄くすれば内側領域の反磁界
の平坦な範囲を広げ、これによってスプリアス・レスポ
ンスを招来する静磁モードを抑圧することができる。す
なわち、例えば第２４図に示すように、ＧＧＧ基板（２
９）　（５６）或いは（９３）上にフェリ磁性のＹＩＧ
薄膜素子（２７）（２８）　（５５）を形成する。ＹＩ
Ｇ薄膜素子（２７）（２８）　（５５）の上面には凹部
（７１）を形成し、これによって内側領域を外側領域に
比し薄くする。

このＹＩＧ薄膜素子（２７）　（２８）　（５５）の厚
さは十分に小さくしてその厚さ方向での磁界分布を一様
とする。この場合静磁モードは（１，Ｎ）１モードであ
る。

凹部（７１）はスプリアス・レスポンスとなる静磁モー
ドの励振を十分に抑圧しうる程度の位置まで延在させる
。好ましくは、（１，１）１モードの振幅がゼロになる
あたり、たとえば、ＹＩＧ薄膜素子が円形の場合には、
その径の０．７５〜ｏ、８５倍の位置まで延在させる。

因みに、膜厚２ｏμｍ、半径１ｆｌのＹＩＧ薄膜磁気共
鳴素子に、これと同心的に深さ　１．７μｍ１半径０．
７５ｆｌの円形の凹部（７１）を形成し、これについて
マイクロストリップラインを用いてフェリ磁性共鳴測定
を行った挿入損失の測定結果を、第２５図に示す。尚、
このときの無負荷Ｑ値は８６５であった。

発明の効果 上述したように、本発明による受信機は、その磁気共鳴
素子として、冒頭に述べたような、機械加工によって得
た例えばＹｒＧ単結単結晶酸いはＹＩＧ単結晶板によっ
て構成するを回避して、特に液相エピタキシー、スパッ
タリング、化学的気相成長法等によるいわゆる薄膜技術
による例えばＹＩＧ薄膜素子によって構成するものであ
るので、量産性の向上と共にフィルタ回路及び局部発振
回路の共振器の相互の特性を正確に設定することができ
、これによってトラッキングエラーの発生を効果的に回
避することができ、トラッキングエラーを補正するため
の特別の回路を設けるなどの考慮を必要としない。した
がって、構成の簡略化がはかられ、上述の量産性の向上
と共にコストの低減化をはかることができる。

また、本発明によれば、これ自体で温度補償の効果が得
られるので温度の変化によってトラ・ノキングエラーが
生じたり、この温度依存性によるトラッキングエラーが
生じないようにするための各種手段の付加を回避でき、
安定した確実な受信と構成の簡略化がはかられるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による受信機の一例のブロッ
ク図、第３図はそのＹＩＧフィルタの具体的構造の一例
の平面図、第４図はそのＡ−Ａ線上の断面図、第５図は
局部発振回路の具体的構造の一例の平面図、第６図はそ
のＡ−Ａ線上の断面図、第７図−ａ及び−ｂは発振回路
のブロック図、第８図はその回路構成図、第９図は発振
動作の説明に供するスミスチャート、第１０図は本発明
による受信機の具体的構造の一例の平面図、第１１図は
そのＡ−Ａ線上の断面図、第１２図〜第１４図は夫々磁
界印加手段の各側を示す断面図、第１５図は本発明の説
明に供する円形フェリ磁性薄膜における静磁モードの発
生の状態を示すグラフ、第１６図は同様の円形フェリ磁
性薄膜の内部直流磁界の分布を示すグラフ、第１７図は
円形フェリ磁性薄膜の内部直流磁界の分布と静磁モード
との関係を示すグラフ、第１８図は磁気共鳴素子の一例
の斜視図、第１９図は同様の断面図、第２０図は磁気共
鳴素子の一例の挿入損失を示すグラフ、第２１図は比較
例の挿入損失を示すグラフ、第２２図及び第２３図は円
形フェリ磁性薄膜の反磁界の分布を示すグラフ、第２４
図は磁気共鳴素子の一例の斜視図、第２５図は磁気共鳴
素子の一例の挿入損失を示すグラフである。 （２０１）はアンテナ、（２０２）は増幅回路、（２０
５）はフィルタ回路、（２０３）　（２０６）は混合回
路、（２０４）　（２０７）は第１及び第２の局部発振
回路、（２０８）（２０９）　（２１０）は磁界印加手
段、（２７）　（２８）はフィルタ回路の磁気共鳴薄膜
素子、（５５）は局部発振回路の磁気共鳴薄膜素子であ
る。 第１図 第２図 第３図　第５図 第。図　第６図 第１０図 第１１図 ’／２：　６Ｊ 第２０図 第２１図 第ｎ図 第２３図 Ｙ／Ｒ 第２４図 第２５図 手続補正書 昭和５９年　７月　２３目 昭和５９年特許願第　１１４７９５　号２、発明の名称
　、９．幾 ３、補止をする者 事件との関係　特１（′Ｉ出願人 住所　東京部品用凶兆品用６丁目７番３５号名称（２１
８）　ソニー株式会社 代表取イ、・１６没　大　Ｋ′１　別　１ｋ。 肩Ｓ ６、補正により増加する発明の数 ７、袖　正　の　月　象　明細書の発明の静丞山な線間
の１鋼及び図面。 ８、補ｊ１三の内容 （１）　明細書中、第８頁、１７行「アスペクト比Ｊを
「反磁界係数」と訂正する。 （２）同、第１５頁、８行ｒ１７’ＫＩＪをｒ１７’ｙ
ｌ＜ＩＪと訂正する。 （３）　同、第１９頁、１４〜１５行「フェライト」を
「パーマロイ」と訂正する。 （４）　図面中、第４図及び第９図を添付図面のように
補正する。 以上 １九 裂

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 受信信号を周波数変換する第１の局部発振回路と、周波
   数変換された信号から第１の中間周波数信号のみを選択
   するフィルタ回路と、上記第１の中間周波数信号を周波
   数変換する第２の局部発振回路とを有する受信機におい
   て、上記第１及び第２の局部発振回路と、上記フィルタ
   回路は、磁気共鳴素子と、該磁気共鳴素子に磁場を印加
   する手段とを有し、上記各磁気共鳴素子は夫々薄膜形成
   技術により成膜された強磁性薄膜素子より成り互いに同
   じアスペクト比を有して成ることを特徴とする受信機。