JP3200133B2 - Ferrimagnetic thin film FM modulator - Google Patents
Ferrimagnetic thin film FM modulatorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、直流磁界を印加したフ
ェリ磁性体部材に高周波電磁波との相互変換により発生
させた静磁波の伝搬速度を印加直流磁界の変調により変
化させてFM変調出力高周波電磁波を得る静磁波利用の
FM変調器、特に、フェリ磁性体薄膜を用いて小型で製
造容易な構成により良好な直線性が得られるフェリ磁性
薄膜FM変調器に関し、高感度をもって安定に動作する
ようにしたものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an FM-modulated output high-frequency wave by changing the propagation speed of a magnetostatic wave generated by mutual conversion with a high-frequency electromagnetic wave on a ferrimagnetic member to which a DC magnetic field is applied by modulating the applied DC magnetic field. An FM modulator utilizing a magnetostatic wave that obtains an electromagnetic wave, particularly a ferrimagnetic thin-film FM modulator that uses a ferrimagnetic thin film to obtain a good linearity with a compact and easy-to-manufacture structure, and operates stably with high sensitivity. It was made.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、FM変調器としては種々の回路方
式のものが用いられているが、従来の代表的FM変調器
は、電圧制御発振器(VCO)を用いたもの、および、
バラクタを用いたものである。2. Description of the Related Art Conventionally, various types of circuit modulators have been used as FM modulators. Typical conventional FM modulators use a voltage controlled oscillator (VCO), and
A varactor is used.
【0003】電圧制御発振器(VCO)を用いたFM変
調器は、図1に示すように、VCO1の発振出力高周波
信号の一部をプリスケーラ2に導いて周波数を1/n に逓
降したものを比較器5に供給し、基準発振器4の発振出
力と位相比較した結果の直流電圧を、低域通過フィルタ
(LPF)6を介し、VCO1のバラクタC0を含む共振
回路に印加して発振周波数を一定に保持しながら、変調
器2からの変調信号電圧を重畳印加して発振周波数を変
調する。かかる構成の従来のFM変調器は、低域通過フ
ィルタを必要とするので、低い周波数の変調信号で変調
するのが困難である、という欠点があった。As shown in FIG. 1, an FM modulator using a voltage controlled oscillator (VCO) is obtained by guiding a part of an oscillation output high frequency signal of a VCO 1 to a prescaler 2 and reducing the frequency to 1 / n. The DC voltage supplied to the comparator 5 and compared with the oscillation output of the reference oscillator 4 is applied to a resonance circuit including a varactor C 0 of the VCO 1 through a low-pass filter (LPF) 6 to reduce the oscillation frequency. The oscillation frequency is modulated by superimposing and applying the modulation signal voltage from the modulator 2 while keeping the voltage constant. Since the conventional FM modulator having such a configuration requires a low-pass filter, it has a drawback that it is difficult to perform modulation with a low-frequency modulation signal.
【0004】一方、バラクタを用いた多段フィルタによ
り位相変調を行なうようにしたFM変調器においては、
図2(a) に示すようにバラクタC1, C3, C5--- およびイ
ンダク6 L2, L4--- からなるn段の低域通過フィルタ
(LPF)の位相は、図2(b)に示すようにOn the other hand, in an FM modulator in which phase modulation is performed by a multi-stage filter using a varactor,
Varactor C 1 as shown in FIG. 2 (a), C 3, C 5 --- and inductor 6 L 2, L 4 --- n stages of the phase of the low-pass filter (LPF) consisting of the 2 As shown in (b)
【外1】 ラジアンだけ遅れる。いま、バラクタC1, C3, C5--- の
容量を変化させるとLPFの遮断周波数が変化し、例え
ば、容量が増すと、図2(b) に実線で示した位相特性が
点線で示すように変化し、周波数 fo では位相が△θだ
け変化する。[Outside 1] Delay by radians. Now, the varactor C 1, C 3, C 5 --- capacity to change the alters the cutoff frequency of the LPF, for example, the capacitance increases, the phase characteristic shown by the solid line in FIG. 2 (b) by a dotted line The phase changes by Δθ at the frequency f o .
【0005】一方、かかる位相変調を受けた信号を VPM
で示すと、On the other hand, the signal subjected to such phase modulation is referred to as V PM
Indicated by
【数1】 VPM =Αcos { 2π fc t + V (t) - θo } (1) となり、FM信号の瞬時角周波数はこの(1) 式の{ }
内を時間微分した[Number 1] V PM = Αcos {2π f c t + V (t) - θ o} (1) , and the instantaneous angular frequency of the FM signal of the (1) {}
Time differentiated
【数2】 となる。いま、変調周波数 fm 、最大位相おくれθmax
について(Equation 2) Becomes Now, the modulation frequency f m and the maximum phase shift θ max
about
【数3】 V(t) = θmax sin( 2π fm t) (2) とすると、瞬時角周波数は[Equation 3] If V (t) = θ max sin (2π f m t) (2), the instantaneous angular frequency is
【数4】2π{ fc + θmax fm cos( 2π fm t)} となり、最大周波数変位を△f とすると、[Equation 4] 2π {f c + θ max f m cos (2π f m t)} and the maximum frequency displacement is と f.
【数5】△f = θmax ・ fm [Equation 5] △ f = θ max · f m
【数6】 となる。なお、この(3) 式は周知のものであり、θmax
は変調指数と呼ばれている。(Equation 6) Becomes This equation (3) is well known, and θ max
Is called the modulation index.
【0006】したがって、変調周波数 fm と周波数変位
△f とが与えられると, 図2(a) のLPFにおけるバラ
クタの印加電圧を変化させて△θ=θm となるまで動か
すことによって周波数変調を行なうことができる。しか
しながら、かかる構成の従来のFM変調器では、(3) 式
から判るように、変調周波数 fm が低い程、位相の変化
△θが大きくなり、バラクタの印加電圧を大きく変化さ
せなければならなくなるので、バラクタの特性によって
非線形歪が生ずる、という欠点があった。かかる欠点を
それぞれ有する従来のFM変調器に替るものとして、波
動の伝播位相を変化させて周波数変調波を得る回路方式
のFM変調器が従来開発されて来ている。Accordingly, it is given a modulation frequency f m and the frequency displacement △ f is the frequency modulation by moving until it △ θ = θ m by changing the voltage applied to the varactor in LPF shown in FIG. 2 (a) Can do it. However, in the conventional FM modulator having such a configuration, as can be seen from equation (3), the lower the modulation frequency f m, the change in phase △ theta increases, becomes necessary greatly changing the voltage applied to the varactor Therefore, there is a disadvantage that nonlinear distortion occurs due to the characteristics of the varactor. As an alternative to the conventional FM modulator having each of these disadvantages, a circuit type FM modulator that obtains a frequency-modulated wave by changing the propagation phase of a wave has been conventionally developed.
【0007】いま、長さLの線路にn個の波が乗って進
行している場合を考えると、その波の波長λはNow, consider the case where n waves are traveling on a line of length L, and the wavelength λ of the waves is
【数7】 であり、この波長λを何らかの手段によりηλだけ変化
させるると、長さLの線路における位相変化△θは、(Equation 7) When the wavelength λ is changed by ηλ by some means, the phase change △ θ in the line having the length L becomes
【数8】 となる。しかして、かかる方式のFM変調器を小型に構
成するためには線路の長さLが小さくなければならず、
また、その直線性をよくするためにもηは小さい程よい
ことになる。(Equation 8) Becomes In order to reduce the size of the FM modulator of this type, the length L of the line must be small.
Also, in order to improve the linearity, the smaller η, the better.
【0008】一方、前述したように、変調周波数 fm が
低い程、位相の変化△θが大きくなる必要があり、した
がって、(5) 式から波長λは小さいことが必要となる。
例えば、変調周波数 fm = 150Hz で最大周波数変位△f
= 5kHz とすると、(3) 式からOn the other hand, as described above, the lower the modulation frequency f m, it is necessary to change the phase △ theta increases, therefore, it is necessary that the wavelength λ is small from equation (5).
For example, at the modulation frequency f m = 150 Hz, the maximum frequency displacement △ f
= 5kHz, from equation (3)
【数9】 なる位相の変化△θが必要となる。(Equation 9) A phase change Δθ is required.
【0009】いま、L=3mm , η=0.1 として波長λ
を求めると、(5) 式からNow, assuming that L = 3 mm and η = 0.1, the wavelength λ
Is obtained from equation (5).
【数10】 となる。かかる短い波長の線路伝搬波としては、(イ)
弾性波および(ロ)磁気波があるが、(イ)弾性波は外
部から線路に電界もしくは磁界を印加してその波長を変
化させることが困難であり、したがって、弾性波を用い
てこの種の方式のFM変調器を実現することは極めて困
難であり、実現の可能性があるのは(ロ)磁気波を用い
たこの種の方式のFM変調器である。(Equation 10) Becomes Such a short-wavelength line-propagating wave includes (a)
There are elastic waves and (b) magnetic waves, but (a) it is difficult to change the wavelength of an elastic wave by applying an electric or magnetic field to the line from the outside. It is extremely difficult to realize an FM modulator of this type, and there is a possibility of realization of this type of FM modulator using (ii) magnetic waves.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかして、磁気波は、
一般に直流磁界を印加したフェリ磁性体内を伝搬する波
動であり、印加磁界のベクトルをHで示したときに、However, the magnetic wave is
Generally, it is a wave propagating in a ferrimagnetic body to which a DC magnetic field is applied. When the vector of the applied magnetic field is indicated by H ,
【数11】 なる条件を満たす電界のエネルギーがほぼ零である波を
指す。例えば、無限の領域を有するフェリ磁性体内を伝
搬する波動の角周波数ωと1cmに含まれる波の数kとの
関係は図3に示すようになる。図3において、θは直流
磁界と波の伝搬方向とがなす角度を示し、領域Iの波動
は電磁波であり、領域IIの波動は静磁波であり、また、
領域III の波動は交換スピン波と呼ばれるものである。[Equation 11] A wave whose electric field energy that satisfies the following condition is almost zero. For example, the relationship between the angular frequency ω of a wave propagating in a ferrimagnetic material having an infinite region and the number k of waves included in 1 cm is as shown in FIG. In FIG. 3, θ indicates the angle between the DC magnetic field and the propagation direction of the wave, the wave in region I is an electromagnetic wave, the wave in region II is a magnetostatic wave,
The waves in region III are called exchange spin waves.
【0011】かかる3種類の波動のうち、領域III の変
換スピン波は、図3に示したように、単位長当りの波数
が大きく、したがって、波長が小さく、例えば、図3に
おいてk=105 としたときの波長λは、Of these three types of waves, the converted spin wave in the region III has a large wave number per unit length and therefore a small wavelength as shown in FIG. 3, for example, k = 10 5 in FIG. And the wavelength λ is
【数12】 となる。一方、この種の方式のFM変調器につき後述す
るように、電磁波から磁気波に変換する際に用いる電極
の形状寸法は、少なくともそれらの波の波長程度の精度
を必要とするので、波長λがあまり小さいと、この種の
方式のFM変調器の実現が困難となる。その点、図3に
おける領域IIの静磁波では波長が数10μm程度になるの
で、実現可能な範囲で十分に小さい波長λが得られ、
(6) 式で示したような値の波長とするには、この静磁波
を用いるのが最適である。(Equation 12) Becomes On the other hand, as will be described later with respect to this type of FM modulator, the shape and dimensions of the electrodes used when converting electromagnetic waves to magnetic waves require at least the accuracy of the wavelength of those waves. If it is too small, it becomes difficult to realize an FM modulator of this type. On the other hand, the wavelength of the magnetostatic wave in the region II in FIG.
It is optimal to use this magnetostatic wave to obtain a wavelength having a value as shown in equation (6).
【0012】さて、図3は、前述したように無限の領域
を有する伝搬媒質について示したものであるが、有限の
形状寸法、例えば細長い円筒状のフェリ磁性体単結晶に
軸方向の直流磁界を印加した場合には、軸方向に伝播す
る静磁波が発生し、その位相速度υp はつぎの(8) 式で
表わされる。FIG. 3 shows a propagation medium having an infinite region as described above. However, an axial DC magnetic field is applied to a finite shape and size, for example, an elongated cylindrical ferrimagnetic single crystal. Upon application, the magnetostatic wave is generated that propagates in the axial direction is represented by (8) of the phase velocity upsilon p Hatsugi.
【数13】 ここに、Rは円筒状フェリ磁性体の半径、υ0 は真空中
における電磁波の速度、∈r はフェリ磁性体の比誘電
率、μ+,r は正の円偏波比透磁率であり、図4に示すよ
うに、共鳴磁界 Hr においてその値が急激に変化する。(Equation 13) Here, R represents the radius of the cylindrical ferromagnetic body, upsilon 0 is the velocity of electromagnetic wave in vacuum, ∈ r is the relative dielectric constant of the ferromagnetic body, mu +, r is a positive circularly polarized wave relative permeability, As shown in FIG. 4, the value rapidly changes in the resonance magnetic field Hr .
【0013】なお、In addition,
【外2】v´p は、(8) 式から判るように、比透磁率μ+ および比誘電
率## EQU2 ## As can be seen from equation (8), v ′ p is relative magnetic permeability μ + and relative dielectric constant.
【外3】∈r の等方性媒質内を伝播する電磁波の位相速度であり、し
たがって、静磁波の位相速度υp は、電磁波の位相速度
外2に対し、R/λc に比例して遅くなり、円筒状フェリ
磁性体の半径Rが小さくなる程静磁波の位相速度υp が
遅くなる。その結果、静磁波の波長λは、外r is the phase velocity of the electromagnetic wave propagating in the isotropic medium of r , so that the phase velocity υ p of the magnetostatic wave is proportional to R / λ c with respect to 2 outside the phase velocity of the electromagnetic wave. The phase velocity Δp of the magnetostatic wave becomes slower as the radius R of the cylindrical ferrimagnetic material becomes smaller. As a result, the wavelength λ of the magnetostatic wave is
【数14】 に従って小さくなる。[Equation 14] Becomes smaller according to
【0014】一方、図4から判るように、印加直流磁界
の強さH inを変化させると、比透磁率|μ+,r |が変化
し、したがって、電磁波の位相速度外2が変化し、さら
に、静磁波の位相速度υp が変化して、その結果、波長
λが変化することになる。かかる印加磁界強度 Hinの変
化に対する波長λの変化の感度、すなわち、[0014] On the other hand, as can be seen from FIG. 4, varying the intensity H in the applied DC magnetic field, relative permeability | μ +, r | is changed, therefore, the phase velocity outside 2 of the electromagnetic wave is changed, Further, the phase velocity υ p of the magnetostatic wave changes, and as a result, the wavelength λ changes. The sensitivity of the change in the wavelength λ with respect to the change of such applied magnetic field strength H in, i.e.,
【数15】 は、比透磁率|μ+ |の変化が大きい共鳴磁界強度 Hr
の近傍で急激に大きくなる。したがって、フェリ磁性体
円筒の長さLを短くして上述の波長変化の感度を増大さ
せるためには、(Equation 15) Is the resonance magnetic field strength H r where the change in relative magnetic permeability | μ + |
Increases rapidly in the vicinity of. Therefore, in order to shorten the length L of the ferrimagnetic cylinder and increase the sensitivity of the above-described wavelength change,
【外4】 となる共鳴磁界の近傍領域を利用しなければならないこ
とになる。しかして、共鳴磁界の近傍領域においては、
印加磁界強度 Hinが何らかの理由で少し変化しても、上
述したところから判るように、静磁波の波長λが大きく
変化して不安定になる。[Outside 4] Therefore, the region near the resonance magnetic field must be used. Thus, in the region near the resonance magnetic field,
It applied even magnetic field strength H in the slightly changed for some reason, as can be seen from the above, unstable wavelength of the magnetostatic wave λ is changed greatly.
【0015】しかしながら、静磁波のかかる動作不安定
を避けるために印加磁界強度 Hinを共鳴磁界強度 Hr か
らできるだけ離隔すれば、比透磁率変化の感度∂|H +
|/∂ Hin、したがって、波長変化の感度∂λ/∂ Hin
が小さくなって、全体の位相量変化の感度∂θ/∂ H
inも減少する。その結果、静磁波の波長λを小さくし
て、円筒状フェリ磁性体の長さLの中に多数の波を乗せ
るようにすることが必要になり、したがって、(8) 式お
よび(9) 式から判るように、円筒状フェリ磁性体の半径
Rをできるだけ小さくすることが必要となる。[0015] However, if as much as possible apart from the applied magnetic field strength H in order to avoid such an unstable operation of the electrostatic waves from the resonant magnetic field strength H r, sensitivity of the relative permeability change ∂ | H +
| / ∂H in , and therefore the sensitivity of wavelength change ∂λ / ∂H in
Becomes smaller, and the sensitivity of the entire phase amount change ∂θ / ∂H
in also decreases. As a result, it is necessary to reduce the wavelength λ of the magnetostatic wave so that a large number of waves can be placed in the length L of the cylindrical ferrimagnetic material, and therefore, equations (8) and (9) As can be seen from the above, it is necessary to make the radius R of the cylindrical ferrimagnetic material as small as possible.
【0016】しかしながら、円筒状フェリ磁性体の半径
を小さくすることは製造上極めて困難であるうえに、構
造的にも弱くなる。本願発明者による特公昭47−22
050号公報記載の円筒状フェリ磁性体使用のFM変調
器においても実際にかかる製造上および実用上の欠点が
認められ、その欠点の排除が解決すべき従来の課題とな
っていた。However, it is extremely difficult in manufacturing to reduce the radius of the cylindrical ferrimagnetic material, and the structure becomes weak. Japanese Patent Publication No. 47-22 by the inventor of the present application
In the FM modulator using a cylindrical ferrimagnetic material described in Japanese Patent Publication No. 050, such a practical and practical defect is recognized, and elimination of the defect has been a conventional problem to be solved.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上述し
た従来の欠点を除去し、微細構造のフェリ磁性体素子を
用いたできるだけ小型で良好な直線性を有し、安定に動
作する高感度のFM変調器を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to eliminate the above-mentioned disadvantages of the prior art, and to provide a small-sized and highly linear device using a ferrimagnetic element having a fine structure and capable of operating stably. An object of the present invention is to provide an FM modulator having high sensitivity.
【0018】すなわち、本発明フェリ磁性薄膜FM変調
器は、基板上に被着したフェリ磁性体薄膜上に入力およ
び出力のストリップ電極を相互に離隔して対向配置し、
当該入力ストリップ電極を介して高周波電磁波を入力す
るとともに、前記フェリ磁性体薄膜に直流磁界を印加し
て当該入力および出力のストリップ電極の相互間に前記
高周波電磁波から変換した静磁波を伝搬させ、印加した
前記直流磁界の強さを信号により変調して前記静磁波の
波長を変化させることにより、前記信号によって周波数
変調された高周波出力電磁波を取出すように構成したこ
とを特徴とするものである。That is, in the ferrimagnetic thin film FM modulator of the present invention, input and output strip electrodes are opposed to each other on a ferrimagnetic thin film adhered on a substrate while being separated from each other.
A high-frequency electromagnetic wave is input through the input strip electrode, and a DC magnetic field is applied to the ferrimagnetic thin film to propagate a magnetostatic wave converted from the high-frequency electromagnetic wave between the input and output strip electrodes. By modulating the intensity of the DC magnetic field by a signal to change the wavelength of the magnetostatic wave, a high-frequency output electromagnetic wave frequency-modulated by the signal is extracted.
【0019】[0019]
【作用】したがって、本発明によれば,小型で製造容易
な構成により直線性が良好で安定に動作する高感度のF
M変調器を実現することができる。Therefore, according to the present invention, a high-sensitivity F which operates stably with good linearity by a small and easy-to-manufacture structure.
An M modulator can be realized.
【0020】[0020]
【実施例】以下に図面を参照して実施例につき本発明を
詳細に説明する。まず、本発明フェリ磁性薄膜FM変調
器の基本となる静磁波の励起および取出しの構成例を図
5(a) に示す。図示の基本的構成においては、誘電体基
板7の裏面に接地板8を被着するとともに、基板7の表
面にストリップ線路よりなる入力電極9と出力電極10と
を所要の静磁波伝搬間隔を置いて対向配置し、低損失の
フェリ磁性体、例えば、イットリウム−鉄−ガーネット
(YIG)の薄膜11をYIGと格子定数が一致する材
料、例えば、ガドリニウム−ガリウム−ガーネット(G
GG)の基板12に被着形成したものを、入出力ストリッ
プ電極9,10を覆うようにして誘電体基板7上に密着配
置し、例えば、後述するように変調用コイルを巻回した
磁性体枠に挟んだ磁石(図示せず)によりYIG薄膜11
の全体に膜面に垂直の直流磁界を印加するとともに、入
力ストリップ電極9に所要の高周波電磁波を供給してY
IG薄膜11内に図5(b) に示すように静磁波を発生させ
ると、その静磁波は入力ストリップ電極9に直角にYI
G薄膜11内を伝搬して出力ストリップ電極10に達し、そ
の伝搬中に位相変調を受けた静磁波から変換した周波数
変調出力高周波電磁波が出力ストリップ電極10から取出
される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, FIG. 5A shows a configuration example of excitation and extraction of a magnetostatic wave which is the basis of the ferrimagnetic thin film FM modulator of the present invention. In the basic configuration shown in the figure, a ground plate 8 is attached to the back surface of a dielectric substrate 7 and an input electrode 9 and an output electrode 10 each composed of a strip line are disposed on the surface of the substrate 7 at a required magnetostatic wave propagation interval. And a thin film 11 of a low-loss ferrimagnetic material, for example, yttrium-iron-garnet (YIG), having a lattice constant equal to that of YIG, for example, gadolinium-gallium-garnet (G
GG) is adhered and formed on the dielectric substrate 7 so as to cover the input / output strip electrodes 9 and 10, for example, a magnetic material wound with a modulation coil as described later. YIG thin film 11 by magnet (not shown) sandwiched between frames
A DC magnetic field perpendicular to the film surface is applied to the entire surface, and a required high-frequency electromagnetic wave is supplied to the input strip electrode 9 so that Y
When a magnetostatic wave is generated in the IG thin film 11 as shown in FIG. 5B, the magnetostatic wave is perpendicular to the input strip electrode 9 by YI.
The light propagates through the G thin film 11 to reach the output strip electrode 10, and a frequency-modulated output high-frequency electromagnetic wave converted from a magnetostatic wave subjected to phase modulation during the propagation is extracted from the output strip electrode 10.
【0021】しかして、YIG薄膜11内における静磁波
発生の態様は、図6(a), (b), (c)に示すように、印加
直流磁界の方向によって異なるが、いずれも、入出力ス
トリップ電極9,10に直交する方向に伝搬して遅延線路
を構成し、その遅延時間は印加直流磁界の強さに応じて
変化するので、直流磁界に重畳して信号磁界を印加すれ
ば、その信号に応じた位相変化が生じ、再変換出力高周
波電磁波が周波数変調を受けることになる。The manner in which the magnetostatic wave is generated in the YIG thin film 11 depends on the direction of the applied DC magnetic field as shown in FIGS. 6 (a), 6 (b) and 6 (c). Propagation in the direction orthogonal to the strip electrodes 9 and 10 constitutes a delay line, and the delay time changes according to the strength of the applied DC magnetic field. A phase change occurs according to the signal, and the reconverted output high-frequency electromagnetic wave undergoes frequency modulation.
【0022】上述のように、YIGなどフェリ磁性体の
薄膜に直流磁界を印加して磁化した状態でストリップ電
極から高周波電磁波を供給すると、磁性体薄膜内で磁気
結合して、図6に示すように、磁化の先端が、直流磁化
に垂直の面内で円形の才差運動をおこし、その円運動の
ベクトルmが波の伝搬方向kに沿って変化し、静磁波が
生ずる。直流磁界をYIG薄膜11に垂直に印加すると、
図6(b) に示す態様の体積前進静磁波(MSFVW)が
発生し、直流磁界をYIG薄膜11の膜面に平行に印加し
た場合には、図6(a) に示すように直流磁界を伝搬方向
kに垂直にすると表面静磁波(MSSW)が発生し、図
6(c) に示すように直流磁界を伝搬方向kにも平行にす
ると体積後退静磁波(MSBVW)が発生する。As described above, when a high frequency electromagnetic wave is supplied from a strip electrode in a state where a DC magnetic field is applied to a thin film of a ferrimagnetic material such as YIG and magnetized, the thin film is magnetically coupled in the magnetic thin film as shown in FIG. In addition, the tip of the magnetization causes a circular precession motion in a plane perpendicular to the DC magnetization, and the vector m of the circular motion changes along the wave propagation direction k to generate a magnetostatic wave. When a DC magnetic field is applied vertically to the YIG thin film 11,
When a volume advancing magnetostatic wave (MSFVW) of the mode shown in FIG. 6B is generated and a DC magnetic field is applied in parallel to the film surface of the YIG thin film 11, the DC magnetic field is applied as shown in FIG. When it is perpendicular to the propagation direction k, a surface magnetostatic wave (MSSW) is generated. When the DC magnetic field is also made parallel to the propagation direction k as shown in FIG. 6C, a volume-retracted magnetostatic wave (MSBVW) is generated.
【0023】しかしながら、表面静磁波(MSSW)
は、図6(a) に示したように、磁性体薄膜11の表面部分
にエネルギーが密集するので、入力電極9に供給する電
磁波の電力が0dB以上になると、フェリ磁性体の非線形
効果によって高調波が生ずる。また、体積後退静磁波
(MSBVW)においては、静磁波の伝搬方向に沿って
直流磁界を印加するので、直流磁界の強度 H0 の変化に
よって大きい位相変化を与えるためには、磁性体薄膜11
における伝搬路長Lを長くする必要があるので、所要の
強度 H0 の直流磁界を印加するための直流磁気回路が大
型となる。したがって、小型のフェリ磁性薄膜FM変調
器を実現するには、図6(b) に示した体積前進静磁波
(MSFVW)を用いるのが好適となり、以下には、こ
の体積前進静磁波(MSFVW)を発生させるようにし
た図5に示す構成について本発明フェリ磁性薄膜FM変
調器の説明を行なう。However, surface magnetostatic waves (MSSW)
As shown in FIG. 6 (a), since energy is concentrated on the surface of the magnetic thin film 11, when the power of the electromagnetic wave supplied to the input electrode 9 becomes 0 dB or more, harmonics are generated due to the nonlinear effect of the ferrimagnetic material. Waves occur. In the volume retracted magnetostatic wave (MSBVW), so to apply a DC magnetic field along the propagation direction of the magnetostatic wave in order to provide a phase change greater by a change in the intensity H 0 of the DC magnetic field, a magnetic thin film 11
, It is necessary to increase the propagation path length L, so that a DC magnetic circuit for applying a DC magnetic field of a required strength H 0 becomes large. Therefore, in order to realize a small-sized ferrimagnetic thin film FM modulator, it is preferable to use the volume forward magnetostatic wave (MSFVW) shown in FIG. 6 (b). A description will be given of the ferrimagnetic thin-film FM modulator of the present invention with respect to the configuration shown in FIG.
【0024】まず、図示の構成による入出力電極9,10
間の伝搬路における静磁波の位相θと直流磁界強度 Hin
との関係について説明すると、その関係は、つぎの(10)
式に示すような角周波数ωと単位長波数kとの関係を表
わした分散方程式から求めることができる。First, the input / output electrodes 9 and 10 having the configuration shown in FIG.
Phase θ and DC magnetic field strength H in the propagation path between
Explaining the relationship, the relationship is as follows (10)
It can be obtained from a dispersion equation expressing the relationship between the angular frequency ω and the unit long wave number k as shown in the equation.
【0025】[0025]
【数16】 ここに、 Hinはフェリ磁性体内の内部磁界強度であり、
MS は飽和磁化である。(Equation 16) Here, Hin is the internal magnetic field strength in the ferrimagnetic material,
M S is the saturation magnetization.
【0026】いま、(10)式におけるΩとkdとの関係をΩ
H をパラメータとして図示すると図7に示すようにな
り、ΩはNow, the relationship between Ω and kd in equation (10) is Ω
FIG. 7 shows H as a parameter, where Ω is
【数17】 の範囲内に存在することになり、角周波数ωが与えられ
ると、体積前進静磁波が発生するに要する磁界強度は(1
1)式の範囲内になければならないことになる。[Equation 17] And given an angular frequency ω, the magnetic field strength required to generate a volumetric forward magnetostatic wave is (1
1) must be within the range of the expression.
【0027】いま、Lを図5に示した構成における入力
電極9と出力電極10との間の距離としてLet L be the distance between the input electrode 9 and the output electrode 10 in the configuration shown in FIG.
【数18】θ= kL (12) なる関係式と(10)式とを用いて内部磁界強度 Hinのわず
かな変化δH inに対する位相の変化δθ求めると、Equation 18] theta = kL (12) becomes a relational expression (10) and the determined change δθ of phase with respect to a slight change delta] H in the internal magnetic field strength H in using,
【数19】 となり、この(13)式からつぎのことが判る。 (イ)直流磁界強度 Hinが増すと位相θは減少する。 (ロ)直流磁界強度 Hinの変化に対する位相θの変化の
感度は、YIG薄膜11の厚みdに逆比例し、体積前進静
磁波(MSFVW)の伝搬路長Lに比例する。[Equation 19] From the equation (13), the following can be understood. (B) direct current magnetic field strength H in the phase θ decreases and increases. The sensitivity of the change in phase θ to changes in (ii) a DC magnetic field strength H in is inversely proportional to the thickness d of the YIG thin film 11 is proportional to the propagation path length L of the forward volume magnetostatic wave (MSFVW).
【0028】例えば、(12)式において、ΩH = 0.2, Ω
= 0.38に選ぶと、位相の変化δθはFor example, in the equation (12), Ω H = 0.2, Ω
= 0.38, the phase change δθ is
【数20】 となる。いま、飽和磁化 MS =750ガウスの磁性材料を用
いた磁性体薄膜11の膜厚をd=20μm とし、内部磁界強
度の変化δH in=10 エルステッドに対して位相の変化δ
θ= 30ラジアンを得るためには、(14)式から(Equation 20) Becomes Now, the thickness of the magnetic thin film 11 using a magnetic material having a saturation magnetization M S = 750 gauss is set to d = 20 μm, and the phase change δH in = 10 Oersted changes the internal magnetic field strength.
To obtain θ = 30 radians, from equation (14)
【数21】L = 1.784mm となり、また、ΩH の値から[Number 21] L = 1.784mm next, also, from the value of Ω H
【数22】 内部磁界強度 Hin= 0.2 ×750= 150(ガウス)Equation 22] internal magnetic field strength H in = 0.2 × 750 = 150 ( Gauss)
【数23】 外部磁界強度 Hex= Hin + N・ MS = 150 + 750= 900 (ガウス) (ここに、Nは反磁場係数であり、薄膜では1)が得ら
れ、さらに、Ωの値からThe external magnetic field strength H ex = H in + N · M S = 150 + 750 = 900 (Gauss) (where N is the demagnetizing field coefficient and 1 in the case of a thin film). From the value
【数24】 角周波数ω=|γ|M S ・Ω= 2.8 ×750 ×0.38= 798 (ガウス) が得られる。[Number 24] angular frequency ω = | γ | M S · Ω = 2.8 × 750 × 0.38 = 798 ( Gaussian) is obtained.
【0029】このように、長さ1.784mm 、厚み20μm の
大きさで飽和磁化750 ガウスのフェリ磁性体薄膜11を用
いると、外部磁界900 エルステッドを中心にして10エル
ステッドの磁界強度変化を与えることにより、周波数79
8MHzの電磁波に30ラジアンの位相変化を与え得ることに
なる。この位相変化30ラジアンは、(3) 式から判るよう
に、変調周波数150Hz に対して4.5kHzの周波数変位を呈
するFM信号を得るために必要な位相変調である。As described above, when the ferrimagnetic thin film 11 having a length of 1.784 mm and a thickness of 20 μm and having a saturation magnetization of 750 gauss is used, a magnetic field intensity change of 10 Oersted around an external magnetic field of 900 Oersted is provided. , Frequency 79
An 8 MHz electromagnetic wave can be given a phase change of 30 radians. As can be seen from equation (3), this phase change of 30 radians is a phase modulation necessary for obtaining an FM signal exhibiting a frequency displacement of 4.5 kHz with respect to a modulation frequency of 150 Hz.
【0030】つぎに、上述の数値例からも判るように、Next, as can be seen from the above numerical examples,
【数25】ΩH / Ω= 0.526 であって、(13)式においてΩ= ΩH なる特異点からは充
分に離れているので、内部磁界強度 Hinが何らかの原
因、例えば、温度変化に伴う飽和磁化 MS の変化などに
よって動作点がシフトしても充分に安定であり、かかる
安定な動作状態で30ラジアンの位相変調が得られること
が判る。Equation 25 A Ω H / Ω = 0.526, involves (13) Since the sufficiently away from the Omega = Omega H becomes singular point type, the internal magnetic field strength H in some cause, for example, the temperature change saturation magnetization M S is sufficiently stable to shift the operating point, such as by a change, it can be seen that according phase modulation in a stable operating state 30 radians is obtained.
【0031】つぎに、静磁波のかかる位相変調によって
電磁波のFM変調を行なったときの歪を求めると、第2
および第3の高調波にそれぞれ基づいた歪K2′および
K3′はNext, the distortion when FM modulation of an electromagnetic wave is performed by such phase modulation of a magnetostatic wave is obtained.
And the distortions K 2 ′ based on the third harmonic and
K 3 ′
【数26】 を(10)式から求めて歪みの大きさを検討すればよく、例
えば、第2高周波に基づく歪K2′を求めてみると、(Equation 26) Can be obtained from Equation (10) to examine the magnitude of the distortion. For example, when the distortion K 2 ′ based on the second high frequency is obtained,
【数27】 となる。いま、前述の数値例、すなわち、[Equation 27] Becomes Now, the above numerical example, that is,
【数28】ΩH = 0.2 , Ω = 0.38[Equation 28] Ω H = 0.2, Ω = 0.38
【数29】△H1= 10 , M S = 750を(16)式に代
入すると、[Expression 29] Substituting △ H 1 = 10 and M S = 750 into equation (16) gives
【数30】K2′= 0.298% となり、歪が極めて少ないことが判る。K 2 ′ = 0.298%, which indicates that distortion is extremely small.
【0032】つぎに、静磁波の位相変調によって電磁波
のFM変調を行なったときの挿入損失 LS を求めると、Next, when an insertion loss L S when FM modulation of an electromagnetic wave is performed by phase modulation of a magnetostatic wave is obtained,
【数31】 となり、この(17)式から、低挿入損失とするにはつぎの
ようにする必要があることが判る。(Equation 31) From equation (17), it can be seen that the following must be performed to reduce the insertion loss.
【0033】(イ)磁気共鳴半値幅△Hを小さくするこ
と。通常、Xバンドで0.5 エスルテッドの△H が得られ
ており、周波数が低くなる程小さくなる。しかしなが
ら、ある周波数帯以下では飽和磁化 MS を小さくしない
と低磁界損失のために△H が増大するのが一般である。
したがって、上述した△H の減少はフェリ磁性体の低磁
界損失によって達成し得るものである。(A) To reduce the magnetic resonance half width ΔH. Usually, ΔH of 0.5 Eslted is obtained in the X band, and the ΔH becomes smaller as the frequency becomes lower. However, below a certain frequency band, unless the saturation magnetization M S is reduced, ΔH generally increases due to low magnetic field loss.
Therefore, the above-mentioned reduction of ΔH can be achieved by the low magnetic field loss of the ferrimagnetic material.
【0034】一方、飽和磁化 MS を小さくすると、一般
に、キューリー点が低くなるために、温度変化によって
MS が変化し、内部磁界強度 Hinが変化する。すなわ
ち、温度が上昇すれば飽和磁化 MS が小さくなり、比率
ΩH が増大し、その結果、位相変調感度∂H /∂H inが
変化する。したがって、温度変化による位相変調感度の
変化を補償する必要が生ずる。しかして、この温度補正
は、変調周波数の磁界成分を付加する駆動素子トランジ
スタの駆動電流を温度変化に応じて変化させる構成の温
度補正回路によって容易に達成することができる。On the other hand, when the saturation magnetization M S is reduced, the Curie point is generally lowered.
M S is changed, a change in the internal magnetic field strength H in. That is, as the temperature increases, the saturation magnetization M S decreases, and the ratio Ω H increases. As a result, the phase modulation sensitivity ΔH / ΔH in changes. Therefore, it is necessary to compensate for a change in phase modulation sensitivity due to a change in temperature. Thus, this temperature correction can be easily achieved by a temperature correction circuit configured to change the drive current of the drive element transistor for adding the magnetic field component of the modulation frequency in accordance with the temperature change.
【0035】(ロ)比率の比ΩN をできるだけ小さくす
ること。このΩN の値は、(11)式から判るように、(B) To reduce the ratio Ω N of the ratio as much as possible. The value of Ω N is, as can be seen from equation (11),
【数32】 の範囲で図8に示すように変化し、さらに(17)式から判
るように、ΩN の値が1に近づくほど損失が少なくな
る。例えば、△H = 0.5 エルステッドなる値を用いたと
きに、(Equation 32) As shown in FIG. 8, the loss decreases as the value of Ω N approaches 1. For example, using the value △ H = 0.5 Oersted,
【数33】 δθ= 30ラジアン , δH in = 10 , Ω = 0.38 とした数値例では、損失 LS = 6.51(dB)となる。In a numerical example where δθ = 30 radians, δH in = 10, Ω = 0.38, the loss L S = 6.51 (dB).
【0036】つぎに、図5に示した本発明フェリ磁性薄
膜FM変調器の基本的構成に直流磁界印加のための磁気
回路を付加した本発明FM変調器の全体構成を図9に模
式的に示す。図示の全体構成においては、鉄心磁気回路
14における中央のポールピースの空所に磁石板13に載せ
た図5に示す構成の積層体を挟むとともに、中央のポー
ルピースにコイル15を巻回して信号電流を流すように構
成してある。磁石板13は、フェリ磁性体薄膜11に印加す
る磁界の主成分をなす直流磁界を形成するものであり、
コイル15には、図10に示すように、変調器2からの変調
信号により駆動するトランジスタ TR からの信号電流を
流し、フェリ磁性体薄膜11の印加直流磁界に信号磁界を
重畳して印加するものである。さらに、前述した温度変
化による変調感度変化を補償するためには、図11に示す
ように、変調信号により駆動するトランジスタ TR のベ
ース電位設定回路に温度によって抵抗値が変化するサー
ミスタ RT を用いる。温度が上昇して飽和磁化 MS が減
少すると、外部磁界強度Hexから MS を減算したものが
内部磁界強度 Hinであるから、 Hinが増大する。したが
って、図11に示したサーミスタ RT の抵抗値を温度上昇
に伴って増大させることによりトランジスタ TR の電流
を減少させ、コイル15に流れる直流電流の減少により、
磁石板13による直流磁界に重畳される直流磁界成分を減
少させる。Next, FIG. 9 schematically shows the entire structure of the FM modulator of the present invention in which a magnetic circuit for applying a DC magnetic field is added to the basic structure of the ferrimagnetic thin film FM modulator of the present invention shown in FIG. Show. In the overall configuration shown, the core magnetic circuit
The laminated body having the structure shown in FIG. 5 mounted on the magnet plate 13 is sandwiched in the space of the center pole piece in FIG. 14, and the coil 15 is wound around the center pole piece to flow a signal current. The magnet plate 13 forms a DC magnetic field that is a main component of the magnetic field applied to the ferrimagnetic thin film 11,
The coil 15, as shown in FIG. 10, flowing a signal current from the transistor T R driven by the modulation signal from the modulator 2 is applied by superimposing a signal magnetic field to apply a DC magnetic field of the ferromagnetic thin film 11 Things. Furthermore, in order to compensate for the modulation sensitivity change due to temperature change as described above, as shown in FIG. 11, using the thermistor R T whose resistance value varies with temperature to the base potential setting circuit of the transistor T R driven by the modulation signal . If the temperature is the saturation magnetization M S and decreases increases, because minus the M S from the external magnetic field strength H ex is the internal magnetic field strength H in, H in increases. Therefore, to reduce the current of transistor T R by the resistance value of the thermistor R T shown to increase with increasing temperature to 11, a decrease of the DC current flowing through the coil 15,
The DC magnetic field component superimposed on the DC magnetic field generated by the magnet plate 13 is reduced.
【0037】さて、一般に、静磁波FM変調器の位相変
調感度∂θ/∂H inを増大させるためには波長λを小さ
くしなければならない。一方、入出力ストリップ電極
9,10は、その寸法、例えば幅を波長λ程度に小さく
し、しかも、寸法精度よく製作する必要があるので、電
磁波と静磁波とを結合させる入出力ストリップ電極製作
のうえからは波長λが小さくない方が望ましい。そこ
で、入出力電極9,10近傍の領域では波長λを大きく
し、体積前進静磁波(MSFVW)の伝搬領域では波長
λを小さくするのが好適である。[0037] Now, generally, in order to increase the phase modulation sensitivity ∂θ / ∂H in magnetostatic wave FM modulator must be reduced wavelength lambda. On the other hand, since the input / output strip electrodes 9 and 10 need to be reduced in size, for example, the width to about the wavelength λ, and to be manufactured with high dimensional accuracy, the input / output strip electrodes for coupling electromagnetic waves and magnetostatic waves are manufactured. From above, it is desirable that the wavelength λ is not small. Therefore, it is preferable to increase the wavelength λ in the region near the input / output electrodes 9 and 10 and to decrease the wavelength λ in the propagation region of the volume forward magnetostatic wave (MSFVW).
【0038】しかして、静磁波の波長λを大きくするこ
とは、単位長当りの波数k = 2 π/λであるから、波数
k を小さくすることであり、図7に示した特性曲線にお
いてΩが一定となる水平領域と曲線領域との変曲部分か
ら判るように、ΩH が大きくなることが必要であり、し
たがって、(10)式から判るように、入出力電極近傍の領
域においては内部磁界強度 Hinを中間領域に比して増大
させる必要がある。そのためには、図12(a) に模式的に
示すように、図9に示した全体構成における鉄心磁気回
路14における中央のポールピースの空所の両端近傍を狭
くし、図12(b) に示すように、磁性体薄膜11の両端領域
における波長λが、内部磁界強度 Hinの増大によって中
間領域における波長λより大きくなるようにする。When the wavelength λ of the magnetostatic wave is increased, the number of waves per unit length is k = 2π / λ.
k, and Ω H needs to be large, as can be seen from the inflection between the horizontal region and the curved region where Ω is constant in the characteristic curve shown in FIG. As can be seen from equation (10), it is necessary to increase the internal magnetic field strength Hin in the region near the input / output electrodes as compared to the intermediate region. To this end, as schematically shown in FIG. 12 (a), the vicinity of both ends of the center pole piece in the core magnetic circuit 14 in the overall configuration shown in FIG. 9 is narrowed, and FIG. As shown, the wavelength λ in both end regions of the magnetic thin film 11 is made larger than the wavelength λ in the intermediate region due to an increase in the internal magnetic field strength Hin.
【0039】一方、本発明フェリ磁性薄膜FM変調器の
挿入損失 LS が大きい場合には、所要量の周波数変調を
達成するに要する長さの静磁波伝搬路を複数段に区分
し、それらの各段をそれぞれ図9もしくは図12(a) に示
したように構成して各FM変調段を順次に高周波トラン
ジスタ増幅素子を介して直列に接続し、各段の挿入損失
を補償するのが好適である。なお、かかる直列接続にお
ける各段の変調用コイル15に流れる変調電流がすべて同
位相で各コイル15を励振するように, 各段の変調用コイ
ル15を、図13に示すように、順次に直列に接続してトラ
ンジスタ TR により直列に駆動するのが好適である。On the other hand, when the insertion loss L S of the ferrimagnetic thin film FM modulator of the present invention is large, the magnetostatic wave propagation path having a length required to achieve the required amount of frequency modulation is divided into a plurality of stages, and Preferably, each stage is configured as shown in FIG. 9 or FIG. 12 (a), and each FM modulation stage is connected in series via a high frequency transistor amplifying element in order to compensate for the insertion loss of each stage. It is. Note that the modulation coils 15 of each stage are sequentially connected in series as shown in FIG. 13 so that the modulation currents flowing through the modulation coils 15 of each stage in this series connection excite each coil 15 in the same phase. it is preferable to drive in series by the transistors T R are connected to.
【0040】さらに、かかる複数のフェリ磁性薄膜FM
変調段を同一磁性体薄膜上に縦続配置して順次に直列接
続した場合には、各段間の入力および出力のストリップ
電極9,10を、図14に示すように、それぞれ方向性電極
の形態に構成し、不所望の段間結合により発振などの不
所望の事態が生じないようにするのが好適である。すな
わち、各ストリップ電極9および10を、それぞれ、互い
に2n+1 /4λ間して平行に対向配置した2本のストリ
ップ電極9a, 9bおよび10a, 10bにより構成して相互間を
例えば容量C9およびC10 によりそれぞれ接続し、出力ス
トリップ電極10a, 10bに到達し、および、入力ストリッ
プ電極9a, 9bから放出する静磁波が、所定の伝搬方向に
は相加され、逆方向には相殺されて、所定方向のみに伝
搬するようにし、さらに、相隣る入出力ストリップ電極
の相互間は充分に離隔するとともに接地ストリップ導体
16を介在させて不所望の電磁波による浮遊結合が段間に
生じないようにし、かかる状態で出入力電極10, 9のそ
れぞれ手前のストリップ電極10a, 9a 間に段間増幅用高
周波増幅トランジスタ Tr を接続する。Further, the plurality of ferrimagnetic thin films FM
When the modulation stages are cascaded on the same magnetic thin film and are sequentially connected in series, the input and output strip electrodes 9 and 10 between the stages are formed as shown in FIG. It is preferable to prevent the occurrence of undesired situations such as oscillation due to undesired interstage coupling. That is, each of the strip electrodes 9 and 10 is constituted by two strip electrodes 9a, 9b and 10a, 10b arranged in parallel and opposed to each other at a distance of 2 n + 1 / 4λ, and a capacitance C 9 is provided therebetween. and connected respectively by C 10, reaches the output strip electrodes 10a, to 10b, and the input strip electrodes 9a, the magnetostatic wave emanating from 9b is, the predetermined propagation direction is additive, are offset in the opposite direction , And propagating only in a predetermined direction, and furthermore, the adjacent input / output strip electrodes are sufficiently separated from each other and a ground strip conductor is provided.
16 interposed therebetween so as to stray coupling by undesired electromagnetic wave does not occur between the stages, each front strip electrodes 10a of the input electrode 10, 9 out in this state, inter-stage amplifying high-frequency amplifying transistor between 9a T r Connect.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、フェリ磁性体における静磁波の伝搬位相を信
号により変調するFM変調器を小型で製造容易な構成に
より良好な直線性および高感度をもって低損失で安定に
動作させ得る、という格別顕著な効果を奏することがで
きる。As is apparent from the above description, according to the present invention, an FM modulator for modulating the propagation phase of a magnetostatic wave in a ferrimagnetic material by a signal is small in size and easy to manufacture. An extremely remarkable effect that stable operation with high sensitivity and low loss can be achieved.
【図1】従来のFM変調器の代表例を示すブロック線図
である。FIG. 1 is a block diagram showing a typical example of a conventional FM modulator.
【図2】(a) および(b) は従来のFM変調器の他の代表
例の要部の構成および動作の態様をそれぞれ示す回路図
および特性曲線図である。2 (a) and 2 (b) are a circuit diagram and a characteristic curve diagram, respectively, showing the configuration and operation of the main part of another typical example of the conventional FM modulator.
【図3】フェリ磁性体内における波動伝搬の態様を示す
特性曲線図である。FIG. 3 is a characteristic curve diagram showing a mode of wave propagation in a ferrimagnetic material.
【図4】フェリ磁性体の印加直流磁界強度の変化による
磁化変化の態様を示す特性曲線図である。FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing a mode of magnetization change due to a change in applied DC magnetic field strength of a ferrimagnetic material.
【図5】本発明フェリ磁性薄膜FM変調器の要部の基本
構成を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a basic configuration of a main part of the ferrimagnetic thin film FM modulator of the present invention.
【図6】(a) 〜(c) はフェリ磁性体薄膜における静磁波
発生の態様をそれぞれ示す線図である。FIGS. 6A to 6C are diagrams respectively showing modes of magnetostatic wave generation in a ferrimagnetic thin film.
【図7】フェリ磁性体内における静磁波の波長による位
相変調の変化の態様を示す特性曲線図である。FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing a mode of change in phase modulation depending on the wavelength of a magnetostatic wave in a ferrimagnetic material.
【図8】フェリ磁性体薄膜における静磁波の波長による
動作変化の範囲を示す特性曲線図である。FIG. 8 is a characteristic curve diagram showing a range of an operation change depending on a wavelength of a magnetostatic wave in a ferrimagnetic thin film.
【図9】本発明フェリ磁性薄膜FM変調器の全体構成を
模式的に示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the entire configuration of the ferrimagnetic thin film FM modulator of the present invention.
【図10】本発明FM変調器における印加磁界強度変調
回路の構成例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of an applied magnetic field intensity modulation circuit in the FM modulator of the present invention.
【図11】本発明FM変調器における印加磁界強度変調
回路の他の構成例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing another configuration example of the applied magnetic field intensity modulation circuit in the FM modulator of the present invention.
【図12】(a) および(b) は本発明FM変調器の全体構
成の他の例およびその動作の態様をそれぞれ模式的に示
す断面図および線図である。FIGS. 12A and 12B are a cross-sectional view and a diagram schematically showing another example of the overall configuration of the FM modulator of the present invention and an operation mode, respectively.
【図13】本発明FM変調器における印加磁界強度変調
回路のさらに他の構成例を示す回路である。FIG. 13 is a circuit diagram showing still another configuration example of the applied magnetic field intensity modulation circuit in the FM modulator of the present invention.
【図14】本発明FM変調器における入出力ストリップ
電極の他の構成例を示す線図である。FIG. 14 is a diagram showing another configuration example of the input / output strip electrodes in the FM modulator of the present invention.
1 電圧制御発振器(VCO) 2 変調器 3 プリスケーラ 4 基準発振器 5 比較器 6 低域通過フィルタ(LPF) 7 誘電体基板 8 接地板 9,9a, 9b 入力ストリップ電極 10, 10a, 10b 出力ストリップ電極 11 フリエ磁性体(YIG)薄膜 12 磁性体(GGG)基板 13 磁石板 14 磁気回路 15 コイル 16 接地ストリップ導体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Voltage controlled oscillator (VCO) 2 Modulator 3 Prescaler 4 Reference oscillator 5 Comparator 6 Low-pass filter (LPF) 7 Dielectric substrate 8 Ground plate 9, 9a, 9b Input strip electrode 10, 10a, 10b Output strip electrode 11 Free magnetic (YIG) thin film 12 Magnetic (GGG) substrate 13 Magnet plate 14 Magnetic circuit 15 Coil 16 Ground strip conductor
Claims (6)
入力および出力のストリップ電極を相互に離隔して対向
配置し、当該入力ストリップ電極を介して高周波電磁波
を入力するとともに、前記フェリ磁性体薄膜に直流磁界
を印加して当該入力および出力のストリップ電極の相互
間に前記高周波電磁波から変換した静磁波を伝搬させ、
印加した前記直流磁界の強さを信号により変調して前記
静磁波の波長を変化させることにより、前記信号によっ
て周波数変調された高周波出力電磁波を取出すように構
成したことを特徴とするフェリ磁性薄膜FM変調器。An input and output strip electrodes are arranged on a ferrimagnetic thin film adhered on a substrate so as to be spaced apart from each other, and a high-frequency electromagnetic wave is inputted through the input strip electrodes. Applying a DC magnetic field to the body thin film and propagating a magnetostatic wave converted from the high-frequency electromagnetic wave between the input and output strip electrodes,
A ferrimagnetic thin film FM, wherein the intensity of the applied DC magnetic field is modulated by a signal to change the wavelength of the magnetostatic wave, thereby extracting a high-frequency output electromagnetic wave frequency-modulated by the signal. Modulator.
記入力および出力のストリップ電極にも垂直に前記直流
磁界を印加して前記静磁波を体積前進静磁波としたこと
を特徴とする請求項1記載のフェリ磁性薄膜FM変調
器。2. The magnetostatic wave is applied as a volume-advancing magnetostatic wave by applying the DC magnetic field perpendicular to the film surface of the ferrimagnetic thin film and also perpendicular to the input and output strip electrodes. Item 3. A ferrimagnetic thin film FM modulator according to item 1.
調する変調素子の駆動電流を温度変化に応じて変化させ
ることにより、前記信号による前記高周波出力電磁波の
周波数変調感度の温度変化による変化を補正するように
したことを特徴とする請求項1または2記載のフェリ磁
性薄膜FM変調器。3. A change in the frequency modulation sensitivity of the high-frequency output electromagnetic wave due to the signal due to a temperature change by changing a drive current of a modulation element for modulating the intensity of the DC magnetic field by the signal in accordance with the temperature change. 3. The ferrimagnetic thin film FM modulator according to claim 1, wherein correction is performed.
および出力のストリップ電極近傍の領域に印加する前記
直流磁界の強さを当該入力および出力のストリップ電極
相互間の領域に印加する前記直流磁界の強さより大きく
したことを特徴とする請求項1,2または3記載のフェ
リ磁性薄膜FM変調器。4. The strength of the DC magnetic field applied to a region between the input and output strip electrodes in the region near the input and output strip electrodes in the ferrimagnetic thin film. 4. The ferrimagnetic thin film FM modulator according to claim 1, wherein the thickness of the ferrimagnetic thin film FM modulator is set to be larger than the height.
リ磁性薄膜FM変調器の複数個を同一フェリ磁性体薄膜
上にそれぞれ増幅素子を介して順次に縦続配置し、それ
ぞれの当該フェリ磁性薄膜FM変調器において前記直流
磁界の強さを変調する変調素子を前記信号により同一位
相に駆動するように構成したことを特徴とするフェリ磁
性薄膜FM変調装置。5. A ferrimagnetic thin film FM modulator according to claim 1, wherein a plurality of the ferrimagnetic thin film modulators are sequentially cascaded on the same ferrimagnetic thin film via respective amplifying elements. A ferrimagnetic thin-film FM modulator comprising a thin-film FM modulator configured to drive a modulation element for modulating the intensity of the DC magnetic field in the same phase by the signal.
素子を介して順次に縦続配置した前記複数個のフェリ磁
性薄膜FM変調器の相互間における順次の前記出力スト
リップ電極と前記入力ストリップ電極とを、接地ストリ
ップ導体を介在させて相互に離隔するとともに、それぞ
れ、正の整数nに対し前記静磁波の2nH/4 波長相互に離
間して容量もしくはインダクタンスを介し相互に接続す
ることにより方向性をもたせた少なくとも2本の平行ス
トリップよりなる方向性電極により構成して前記出力ス
トリップ電極と前記入力ストリップ電極との結合を低減
したことを特徴とする請求項5記載のフェリ磁性薄膜F
M変調装置。6. The output strip electrode and the input strip electrode between the plurality of ferrimagnetic thin film FM modulators sequentially arranged in cascade via amplifying elements on the same ferrimagnetic thin film. A positive integer n and a direction of 2 nH / 4 wavelength of the magnetostatic wave and a mutual connection with each other via a capacitance or an inductance. 6. The ferrimagnetic thin film F according to claim 5, wherein said ferrimagnetic thin film F is constituted by a directional electrode comprising at least two parallel strips to reduce coupling between said output strip electrode and said input strip electrode.
M modulator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02278892A JP3200133B2 (en) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Ferrimagnetic thin film FM modulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02278892A JP3200133B2 (en) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Ferrimagnetic thin film FM modulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05218748A JPH05218748A (en) | 1993-08-27 |
| JP3200133B2 true JP3200133B2 (en) | 2001-08-20 |
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ID=12092422
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP02278892A Expired - Fee Related JP3200133B2 (en) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Ferrimagnetic thin film FM modulator |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3200133B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11178802B2 (en) | 2020-02-18 | 2021-11-23 | Stanislaw KRAKUS | Gardening tool |
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1992
- 1992-02-07 JP JP02278892A patent/JP3200133B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US11178802B2 (en) | 2020-02-18 | 2021-11-23 | Stanislaw KRAKUS | Gardening tool |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05218748A (en) | 1993-08-27 |
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