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Dokumentenidentifikation DE4036841C2 22.06.1995
Titel Mit magnetostatischen Wellen arbeitende Einrichtung
Anmelder Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo, JP;
Hitachi Metals, Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ito, Kohei, Fukaya, JP;
Takeda, Shigeru, Kumagaya, JP;
Murakami, Yasuhide, Kumagaya, JP;
Kinoshita, Yasuaki, Hachioji, JP
Vertreter Strehl, P., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing.; Schübel-Hopf, U., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Groening, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 19.11.1990
DE-Aktenzeichen 4036841
Offenlegungstag 23.05.1991
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.06.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.06.1995
IPC-Hauptklasse H01P 1/218

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine mit magnetostatischen Wellen arbeitende Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Einrichtung ist aus US 4,743,874 bekannt.

Bei der bekannten Einrichtung wird ein durch Flüssigphasen-Epitaxie auf einem unmagnetischen Substrat aus GGG (Gadolinium, Gallium, Granat) aufgewachsener Dünnfilm aus YIG (Yttrium, Iron = Eisen, Granat) auf eine gewünschte Form bearbeitet und als Einrichtung für eine Mikrowellenschaltung oder dergleichen verwendet. Derartige Einrichtungen arbeiten nach dem Prinzip, daß der magnetische Dünnfilm aufgrund magnetischer Spinresonanz bezüglich einer Mikrowelle in Resonanz kommt.

Die Fig. 4A und 4B sind schematische Konstruktionsdarstellungen von Einrichtungen mit magnetostatischen Wellen, wie sie als Beispiele in US 4,743,874 dargestellt sind. Die Einrichtungen mit magnetostatischen Wellen sind wie folgt aufgebaut. Ein YIG-Dünnfilm 2 ist mit einem Flüssigphasenepitaxieverfahren auf einem GGG-Substrat 1 ausgebildet. Mehrere Elektroden aus Gold- oder Aluminiumfilmen sind auf dem YIG-Dünnfilm 2 mit Hilfe eines Photoätzverfahrens so hergestellt, daß sie in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind. Anschlüsse 4 aus Gold- oder Aluminiumfilmen sind ebenfalls zu beiden Seiten der Elektroden 3 auf dem YIG-Dünnfilm 2 durch ein Photoätzverfahren hergestellt. Die Einrichtung mit magnetostatischen Wellen ist über die Anschlüsse 4 mit einem Teil einer Mikrowellenschaltung verbunden.

Wenn an die vorstehend beschriebene Einrichtung mit magnetostatischen Wellen ein magnetisches Feld parallel oder rechtwinklig zur Oberfläche des YIG-Films durch einen Magneten und/oder eine Spule angelegt wird (welche Teile nicht dargestellt sind), tritt Resonanz aufgrund eines Elektronenspin- Resonanzphänomens auf. Wenn z. B. ein äußeres Magnetfeld rechtwinklig zur Oberfläche der Einrichtung mit magnetostatischen Wellen gemäß Fig. 4 gelegt wird, pflanzt sich eine magnetostatische Volumenwelle in Vorwärtsrichtung durch den YIG-Dünnfilm fort und wird von beiden Kantenflächen 5a und 5b des YIG-Dünnfilms reflektiert, wodurch eine stehende Welle und damit Resonanz auftritt. Die Frequenz, bei der Resonanz entsteht, kann durch Vorgabe des Magnetfeldes geändert werden. Ein Mikrowellenoszillator kann dadurch hergestellt werden, daß eine derartige Einrichtung mit magnetostatischen Wellen als Einrichtung mit zwei Anschlüssen verwendet wird. Es ist bekannt, daß Einrichtungen mit magnetostatischen Wellen ausgezeichnete Eigenschaften dahingehend aufweisen, daß sie über hohe Güte (Q) bei einem YIG-Dünnfilm hoher Qualität verfügen und daß z. B. auch eine große Einstellbreite der Resonanzfrequenz erzielbar ist.

Die Tatsache, daß die oben beschriebene Einrichtung relativ billig ist, da sie mit Photoätztechnik hergestellt wird, im Gegensatz zu einer Einrichtung, die einen YIG-Körper nutzt, was in großem Umfang im Bereich von Mikrowellen genutzt wurde, ist z. B. in JP-A-62-2 28 802 beschrieben.

In den Fig. 4A und 4B sind die Orte, an denen Elektroden 3 ausgebildet sind, mit gleichmäßigem gegenseitigem Abstand P dargestellt. Andererseits zeigt Fig. 5 Orte von Elektroden, wie sie in US 4,782,312 als andere herkömmliche Technik dargestellt sind. Fig. 5 zeigt den Fall, bei dem eine Eingangselektrode 6a und eine Ausgangselektrode 6b in den Peakpositionen der Resonanzmode J-ter Ordnung angeordnet sind.

In Fig. 6A kennzeichnet J eine Mode einer magnetostatischen stehenden Welle über die Breite der Elektrode der Einrichtung mit magnetostatischen Wellen. Wenn in diesem Fall die Eingangselektrode 6a und die Ausgangselektrode 6b individuell vorhanden sind, wie in Fig. 5 dargestellt, ist die Peakposition der Resonanzmode niedrigster Ordnung J = 2. Dieser Zustand entspricht den Positionen von a und b, wie in Fig. 6A dargestellt. Wenn eine einzige Elektrode ohne Auftrennen in Eingangs- und Ausgangselektrode angeordnet wird, ergibt sich die Position c für J = 1 als Anordnungsposition zum Erzielen der Resonanzmode niedrigster Ordnung.

Da jedoch bei der obigen herkömmlichen Technik, wie in Fig. 6A dargestellt, Moden hoher Ordnung neben der magnetostatischen Mode für die Kopplung existieren, tritt Störresonanz aufgrund der Moden hoher Ordnung ein. Wenn ein solcher Resonator z. B. zum Herstellen eines Mikrowellenoszillators verwendet wird, tritt das Phänomen auf, daß solche Schwingung mit nicht erforderlichen Frequenzen auftritt. Obwohl das Ausgangssignal für die Hauptresonanz selbst mit den Elektrodenpositionen gemäß Fig. 5 hoch ist, kann Störresonanz nicht unterdrückt werden. Es besteht daher das Problem, daß nach wie vor ein Ausgangssignal mit nicht erforderlicher Frequenz vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit magnetostatischen Wellen arbeitende Einrichtung anzugeben, bei der bei guter Kopplung der Grundmode höhere Moden möglichst weitgehend unterdrückt werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Danach werden höhere Moden bis hinauf zur Modenzahl J=n+1 vollständig unterdrückt, wobei n die Anzahl der auf dem Magnetfilm ausgebildeten Elektroden ist.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung und ihre Mitarbeiter haben herausgefunden, daß die Kopplungsintensität zwischen einer Mikrowelle, deren Wert vom Stromfluß durch eine Elektrode abhängt, und jeder Mode hoher Ordnung der magnetostatischen Welle im wesentlichen proportional zur Amplitude jeder Mode hoher Ordnung der magnetostatischen Welle an der jeweiligen Position ist. Darüber hinaus wurde herausgefunden, daß es zum Vermeiden des Koppelns der stromabhängigen Mikrowelle mit der Mode hoher Ordnung der magnetostatischen Welle wünschenswert ist, keine Energie von jeder Elektrode an jede Mode hoher Ordnung zu übertragen und die Elektroden in solchen Positionen anzuordnen, daß keine Energie festgestellt wird.

Eine Position, die durch Integrieren der Amplitude an der Elektrodenposition für jede Mode hoher Ordnung erhalten wird, wird als Position mit dem Wert 0 (Null) festgelegt. Für diese Position wird angenommen, daß eine bestimmte Elektrode mit der Mode hoher Ordnung koppelt und daß selbst dann, wenn sie nur mit einem Betrag einer + (positiv)Amplitude koppelt, eine andere Elektrode mit derselben Mode hoher Ordnung nur mit demselben Betrag einer -(minus)Amplitude koppelt, so daß sich die Kopplungsintensitäten für alle Elektroden gegeneinander aufheben und nach Möglichkeit 0 (Null) werden.

Andererseits haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung und ihre Mitarbeiter auch herausgefunden, daß auf Grundlage der oben genannten Beziehungen dann, wenn n Elektroden an Positionen angebracht werden, die nahe bei Positionen liegen, die der Gleichung (i) genügen, die Kopplungsintensitäten der Moden hoher Ordnung bis zur (n+1)-ten Mode verringert und Störungen minimiert werden können.

Da der Freiheitsgrad für die Positionen von n Elektroden n beträgt, ist es im Fall von n Elektroden möglich, Gegenmaßnahmen für die Moden hoher Ordnung von der zweiten bis zur (n+1)-ten Ordnung wirkungsvoll zu ergreifen.

Für den Fall, daß mit Hilfe von zwei Elektroden bis zur dritten Mode (J = 3) unterdrückt werden soll, läßt sich Gleichung (i) wie folgt entwickeln:



Es reicht aus, gleichzeitig die beiden folgenden Gleichungen

(1-1) und (1-2) zu lösen:

sin (2 πX1/l) + sin (2 πX2/l) = 0 (1-1)

sin (3 πX1/l) + sin (3 πX2/l) = 0 (1-2)

Die rechte Seite der Gleichungen (1-1) bezeichnet den Kopplungsgrad zur zweiten Mode. Unter der Annahme, daß Xi die Entfernung von einer der Kantenflächen, die die magnetostatische Welle reflektieren, bezeichnet, wird die zweite Mode durch sin(2πXi/l) ausgedrückt, wie in der Kurve für J = 2 in Fig. 6B dargestellt.

Obwohl zahllose Lösungen für Gleichung (i) bestehen, ist dennoch z. B. der Wert von sin(2πX1/l) unter der Annahme, daß die Position von Xi mit d vorgegeben wird, gleich -S2, d. h. der Wert der Amplitude in dieser Position. Um zu vermeiden, daß die Mikrowelle durch eine andere zusätzliche Elektrode fest einkoppelt, ist es ausreichend, die Elektrode an einer Position für die Amplitude sin(2πX2/l) = S2 anzuordnen, d. h. an einer symmetrischen Position d&min; in bezug auf einen zwischenliegenden Punkt c in Fig. 6B als Mittelpunkt.

Dies bedeutet, daß selbst dann, wenn eine der Elektroden an beliebiger Stelle angeordnet wird, die Mikrowelle nicht wesentlich mit der zweiten Mode koppelt, wenn eine weitere Elektrode symmetrisch in bezug auf den zwischenliegenden Punkt c angeordnet wird.

Andererseits bezeichnet die rechte Seite von Gleichung (1-2) den Grad der Kopplung mit der dritten Mode. Ähnlich, nun unter der Annahme, daß Xi die Entfernung von einer der Kantenflächen, die die magnetostatische Welle reflektieren, bezeichnet, wird die dritte Mode durch sin(3πXi/l) ausgedrückt, wie in der Kurve für J = 3 in Fig. 6B dargestellt.

Wenn im obigen Fall z. B. die Elektroden symmetrisch zum zwischenliegenden Punkt c angeordnet werden, wie oben erwähnt, um die Gleichung (1-1) zu erfüllen, ist leicht durch die Berechnungen festzustellen, daß Positionen e1 und e2 als Positionen bestehen, in denen die Mikrowelle auch mit der dritten Mode nicht wesentlich koppelt.

Die Positionen e1 und e2 erfüllen also Gleichung (i) und bezeichnen erfindungsgemäße Positionen für die Elektroden.

Da andererseits eine Mode geradzahliger Ordnung durch eine ungeradzahlige Funktion für eine Mittellinie einschließlich der Mitte zwischen den Kantenflächen der Einrichtung für magnetostatische Wellen, die die magnetostatische Welle reflektieren, gegeben ist, lassen sich durch Anordnen einer geraden Anzahl von Elektroden an Positionen, die symmetrisch in bezug auf die Mittellinie sind und dicht bei Positionen Xi liegen, die die Beziehung von Gleichung (ii) erfüllen, die Kopplungen zwischen allen Moden geradzahliger hoher Ordnung und den Moden ungeradzahliger hoher Ordnung bis zur Ordnung (n+1) unterdrücken, wodurch Störeffekte verringert werden.

Da andererseits der durch eine Elektrode fließende Mikrowellenstrom eine solche Verteilung aufweist, daß ein großer Anteil des Mikrowellenstroms entlang den beiden Kanten der Elektrode fließt und ein kleiner Stromanteil nahe der Mitte fließt, können unter der Annahme, daß die Entfernung zu einer der Kantenflächen, die die magnetostatische Welle reflektieren, mit Yi vorgegeben ist, die Moden hoher Ordnung unterdrücken, wenn die Elektroden auf solche Weise angeordnet werden, daß beide Kanten in Breitenrichtung jeder Elektrode die Positionen nahe der Position Yi einnehmen, die symmetrisch ist in bezug auf die Mittellinie und die der Beziehung der Gleichung (iii) genügen.

Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit magnetostatischen Wellen wird Störresonanz also im Vergleich mit herkömmlichen Ausführungsformen für eine Mode nahe der ersten Mode unter den Moden hoher Ordnung unterdrückt. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist gut geeignet für Anwendung als Mikrowellenoszillator, als Filter oder dergleichen, und es läßt sich Miniaturisierung und eine hohe Integrationsdichte erzielen. Darüber hinaus kann eine Einrichtung für magnetostatische Wellen geschaffen werden, bei der die Resonanzfrequenz leicht einstellbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit magnetostatischen Wellen;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit magnetostatischen Wellen;

Fig. 3A eine schematische Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit magnetostatischen Wellen;

Fig. 3B eine Draufsicht auf die Einrichtung gemäß Fig. 3A;

Fig. 4A eine Seitenansicht einer herkömmlichen Einrichtung mit magnetostatischen Wellen;

Fig. 4B eine Draufsicht auf die herkömmliche Einrichtung gemäß Fig. 4A;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine andere herkömmliche Einrichtung mit magnetostatischen Wellen;

Fig. 6A ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen der Anordnung von Elektroden und Modenintensitäten bei herkömmlichen Einrichtungen mit magnetostatischen Wellen;

Fig. 6B ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen der Anordnung von Elektroden und Modenintensitäten bei erfindungsgemäßen Einrichtungen mit magnetostatischen Wellen;

Fig. 7 ein Diagramm, das die Beziehung der Kopplungsgrade in der Modenzahl bei einem Ausführungsbeispiel zeigt (Probe Nr. 1; 4 Elektroden);

Fig. 8 ein Diagramm, das die Beziehung der Kopplungsgrade in der Modenzahl bei einem Ausführungsbeispiel zeigt (Probe Nr. 2; 5 Elektroden);

Fig. 9 ein Diagramm, das die Beziehung der Kopplungsgrade in der Modenzahl bei einem Ausführungsbeispiel zeigt (Probe Nr. 3, 6 Elektroden);

Fig. 10 ein Diagramm, das die Beziehung der Kopplungsgrade in der Modenzahl für ein herkömmliches Beispiel zeigt (Probe Nr. 4; 5 Elektroden);

Fig. 11 ein Diagramm betreffend die Bandsperrcharakteristik bei einem Ausführungsbeispiel (Probe Nr. 1, 4 Elektroden);

Fig. 12 ein Diagramm betreffend die Bandsperrcharakteristik bei einem Ausführungsbeispiel (Probe Nr. 2, 5 Elektroden);

Fig. 13 ein Diagramm betreffend die Bandsperrcharakteristik bei einem Ausführungsbeispiel (Probe Nr. 3, 6 Elektroden) ;

Fig. 14 ein Diagramm betreffend die Bandsperrcharakteristik bei einem herkömmlichen Beispiel (Probe Nr. 4, 5 Elektroden); und

Fig. 15 ein Beispiel einer Vorrichtung mit magnetostatischen Wellen.

Erfindungsgemäße Einrichtungen mit magnetostatischen Wellen werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Einrichtung mit magnetostatischen Wellen als Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ähnlich wie die gut bekannte Einrichtung mit magnetostatischen Wellen gemäß Fig. 4, ist die Einrichtung des Ausführungsbeispiels 1 auf folgende Weise ausgebildet. Ein YIG- Dünnfilm 2 ist auf einem GGG-Substrat 1 mit einem Flüssigphasenepitaxieverfahren aufgebracht. n Elektroden 3 aus Gold- oder Aluminiumfilmen sind durch eine Photoätztechnik auf dem YIG-Dünnfilm 2 ausgebildet. Anschlüsse 4 aus Gold- oder Aluminiumfilmen sind ebenfalls auf dem YIG-Dünnfilm 2 durch Photoätztechnik ausgebildet und mit den beiden Seiten der Elektroden 3 verbunden. Die Einrichtung mit magnetostatischen Wellen wird mit einer Mikrowellenschaltung über die Anschlüsse 4 verbunden.

Praktische Abmessungen der Einrichtung mit magnetostatischen Wellen waren bei einem Ausführungsbeispiel: Breite 1 des YIG-Dünnfilms gleich 2 mm, Länge W desselben 5 mm, Länge l&sub2; der Koppelelektroden 3 gleich 3 mm, Breite W2 derselben 0,02 mm und Dicke des YIG-Dünnfilms 2 gleich 35 µm.

Die Anzahl n der Elektroden wird geändert und die mittlere Position der Elektroden wird mit Xi vorgegeben. Es ergeben sich dann Elektrodenpositionen Xi, die der folgenden Beziehung genügen:



Die Elektroden wurden an den in Tabelle 1 dargestellten Elektrodenpositionen Xi ausgebildet. Tabelle 1



Tabelle 1 zeigt auch die Anordnungspositionen von Elektroden für den Fall, daß diese als Vergleichsbeispiel mit regelmäßigen Abständen angeordnet wurden.

Die Elektroden wurden an Positionen angeordnet, die symmetrisch in bezug auf die Mitte der Breite 1 des YIG-Dünnfilms 2 sind.

Die Fig. 7, 8, 9 und 10 zeigen jeweils Berechnungsergebnisse der Kopplungsgrade (mit x in den Diagrammen dargestellt) für die Ausführungsbeispiele (Proben-Nr. 1, 2, 3) und das Vergleichsbeispiel (Probe Nr. 4) gemäß Fig. 1, wenn angenommen wird, daß der berechnete Wert der rechten Seite von Gleichung (i) auf einen Kopplungsgrad gesetzt wird und die Mode (J) der magnetostatischen Welle auf J = 1, 2, 3, ..., n, n+1, ..., 10 gesetzt wird.

Aus obigen Diagrammen wird, für die Ausführungsbeispiele, angenommen, daß die Mikrowelle nicht zu Moden hoher Ordnung bis J = 2 bis n+1 außer der Hauptresonanzmode von J = 1 koppelt. In den Diagrammen bezeichnet "x" den Kopplungszustand. Bei den Ausführungsbeispielen ist aus den Fig. 7 und 9 für den Fall von Beispielen mit einer geraden Anzahl von Elektroden anzunehmen, daß die Mikrowelle nicht bis zur Mode der (n+2)-ten Ordnung koppelt, wobei n die Anzahl von Elektroden ist. Die Elektrodenpositionen für den Fall, bei dem die Anzahl der Elektroden geradzahlig ist, genügen der oben angegegebenen Gleichung (ii).

Für das Vergleichsbeispiel ist dagegen anzunehmen, daß die Mikrowelle mit den Moden koppelt, die dicht bei den Hauptresonanzen für J = 3 und J = 5 liegen, zusätzlich zur Hauptresonanz J = 1.

Um die oben genannten Annahmen zu verifizieren, wurden folgende Versuche für die obigen Einrichtungen mit magnetostatischen Wellen ausgeführt. Ein Magnetfeld von etwa 2500 Oe wurde rechtwinklig zur Oberfläche des YIG-Films 2 der Einrichtung mit magnetostatischen Wellen angelegt und die Bandsperrcharakteristik wurde mit einem Netzwerkanalysator gemessen (die rechtwinklige Magnetfeldrichtung ist durch ⊖ in Fig. 1 und anderen dargestellt, wobei die Richtung des Magnetfelds nach unten im Diagramm zeigt). Die Fig. 11 bis 14 zeigen Meßergebnisse für die Probennummern 1 bis 4. Auf der Ordinate ist die Verstärkung und auf der Abszisse die Frequenz aufgetragen.

Aus obigen Ergebnissen folgt, daß alle Hauptresonanzen der Einrichtungen mit magnetostatischen Wellen gemäß den Ausführungsbeispielen unter 2,2 GHz liegen. Es ist anzunehmen, daß die Resonanz bei einer Frequenz der ersten Mode erfolgt, bei der die Fortpflanzungslänge der Hälfte der Wellenlänge entspricht.

Mit den Bandsperrcharakteristiken der Ausführungsbeispiele (Fig. 11, 12, 13) wurde gezeigt, daß Störresonanzen aus Moden hoher Ordnung dicht bei der ersten Mode im Vergleich zum Fall des Vergleichsbeispiels (Fig. 14) unterdrückt wurden. Im Gegensatz hierzu kann beim Vergleichsbeispiel die Störresonanz nicht unterdrückt werden, so daß noch ein Ausgangssignal bei einer Frequenz dicht bei der Hauptresonanz verbleibt.

Aus einem Vergleich der Fig. 11 und 13 geht hervor, daß große Störresonanzen noch bei Frequenzen dicht bei 2,6 GHz und 2,8 GHz vorhanden sind. In Fig. 13 liegen die großen Störresonanzen bei Resonanzen abseits der Hauptresonanz. Es geht aus den Fig. 11 und 13 hervor, daß es im Hinblick auf die Bandcharakteristik wünschenswert ist, die Anzahl n von Elektroden zu erhöhen.

Andrerseits ergibt sich aus dem Vergleich der Fig. 11 und 12, daß große Störresonanzen in beiden Fällen beim selben Wert (nahe 2,6 GHz) liegen. Es ist ersichtlich, daß selbst im Fall, wenn die Anzahl von Elektroden um eine Elektrode geringer ist, ähnliche Bandcharakteristik erhalten wird, wenn eine gerade Anzahl von Elektroden an Positionen angeordnet wird, die symmetrisch in bezug auf die Mitte der Breite 1 des YIG-Dünnfilms 2 ist, wie im Fall des Beispiels Nr. 1.

Was die Elektrodenpositionen betrifft, ist es ausreichend, wenn diese im wesentlichen die Beziehung von Gleichung (i) erfüllen. In bezug auf das Ausmaß der Verschiebung einer Elektrode kann angegeben werden, daß dann, wenn diese innerhalb etwa 1/4 der Wellenlänge der betrachteten Mode hoher Ordnung liegt, der Unterdrückungseffekt im wesentlichen erwartet werden kann.

Es wurde der Fall betrachtet, bei dem ein Magnetfeld von etwa 2500 Oe rechtwinklig zur Oberfläche des YIG-Films 2 der Einrichtung mit magnetischen Wellen angelegt wurde. Die Resonanzfrequenz kann jedoch offensichtlich auch durch variables Einstellen des Magnetfelds geändert werden. Es ist auch leicht anzunehmen, daß ein beinahe gleiches Ergebnis selbst dann erhalten wird, wenn das Magnetfeld parallel zur Oberfläche des YIG-Films 2 angelegt wird.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Einrichtung mit magnetostatischen Wellen gemäß einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Die Einrichtung wurde mit demselben Herstellverfahren erzeugt wie die von Fig. 1. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurden folgende Werte verwendet:

Anzahl n von Elektroden gleich 2, Breite des YIG-Dünnfilms 2 gleich 2 mm, Länge W desselben 5 mm, Länge l2 der Kopplungselektrode 3 gleich 3 mm und Dicke des YIG-Dünnfilms 2 gleich 35 µm.

Die Positionen der Kanten in Breitenrichtung der zwei Elektroden entsprechen den jeweiligen Werten Y1, Y2, Y3 bzw. Y4. Es ist angenommen, daß die Elektroden in der Mitte der Breitenrichtung des YIG-Dünnfilms 2 angeordnet sind. Unter der obigen Annahme ergaben sich Positionen, die die Gleichung (iii) erfüllen.

Wenn in Gleichung (iii) die Anzahl n der Elektroden auf den Wert 2 gesetzt wird und die Gleichung entwickelt wird, ergibt sich:



Positionen Y&sub1;, Y&sub2;, Y&sub3; und Y&sub4;, die den beiden Gleichungen (IV) und (V) genügen, wurden berechnet. Die Ergebnisse der Berechnungen sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2



Bandsperrcharakteristiken der obenstehenden Einrichtungen mit magnetostatischen Wellen wurden unter denselben Bedingungen wie beim Ausführungsbeispiel 1 gemessen. Es wurden dabei ähnliche Ergebnisse erhalten wie im Fall des Anordnens von vier Elektroden beim Ausführungsbeispiel 1 (Fig. 11). Damit wurde bestätigt, daß der Effekt des Unterdrückens von Moden hoher Ordnung besteht.

Es wurde also bestätigt, daß auch im Fall, daß die Elektrodenpositionen der Gleichung (iii) genügen, der Effekt des Unterdrückens von Moden hoher Ordnung besteht.

Ausführungsbeispiel 3

Die Fig. 3A und 3B zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht einer Einrichtung mit magnetostatischen Wellen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

Das dritte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf den Fall, daß eine Mikrostreifenleitung 9 als Elektrode 3 verwendet wird. Die Mikrostreifenleitung 9 weist einen Oberseiten- Oberflächenleiter 10 und einen Rückseiten-Oberflächenleiter 8 auf, die ein dielektrisches Material 7 einschließen. Zwei Elektroden 3 wurden rechtwinklig zur Längsrichtung der Mikrostreifenleitung 9 angeordnet, wie in Fig. 3B dargestellt. Das GGG-Substrat 1 wurde rechtwinklig zur Längsrichtung der Mikrostreifenleitung 9 ausgebildet, wobei die Oberfläche des YIG-Dünnfilms 2 zur Seite der Elektroden 3 hinzeigte, wodurch die Einrichtung mit magnetostatischen Wellen gebildet wurde. Die Kanten des YIG-Dünnfilms 2 und die Positionen Y1 bis Y4 der Elektroden 3 wurden entsprechend den Ergebnissen von Tabelle 2 für das Ausführungsbeispiel 2 eingestellt.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel betrug die Breite 1 des YIG-Dünnfilms 2 gleich 2 mm, die Länge W desselben 5 mm und die Dicke des YIG-Dünnfilms 2 gleich 35 µm.

Die Bandsperrcharakteristik der Einrichtung mit magentostatischen Wellen des Ausführungsbeispiels 3 wurde auf eine Weise ähnlich der für Ausführungsbeispiel 2 gemessen. Es wurden beinahe dieselben Ergebnisse erhalten wie für Ausführungsbeispiel 2.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Positionen für mehrere Elektroden festgelegt. Die Toleranzen der Positionen betragen etwa 1/8 der Modenwellenlänge λ. Im Fall von n Elektroden und einer harmonischen Mode (n+1)-ten Ordnung ist der Toleranzwert etwa (2l/(n+1))/8 = l/(4/(n+1)), wobei l die Länge des Resonators ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit magnetostatischen Wellen wird mit einer Vorrichtung zum Anlegen eines Magnetfelds zu einer Vorrichtung mit magnetostatischen Wellen zusammengebaut. Fig. 15 zeigt ein Beispiel für eine Vorrichtung mit magnetostatischen Wellen. Bei der Vorrichtung mit magnetostatischen Wellen gemäß Fig. 15 liegt eine Einrichtung 21 mit magnetostatischen Wellen auf einer Platte 22 aus dielektrischem Material vor, die in eine Vorrichtung 30 zum Erzeugen eines Magnetfeldes eingebaut ist, die eine Treiberspule 31, ein Joch 32 und einen Permamentmagneten 33 aufweist.


Anspruch[de]
  1. 1. Mit magnetostatischen Wellen arbeitende Einrichtung, umfassend
    1. - ein unmagnetisches Substrat (1);
    2. - einem darauf ausgebildeten dünnen Magnetfilm (2) zum Anregen und Ausbreiten einer magnetostatischen Welle unter Einwirkung eines rechtwinklig oder parallel zu dem Magnetfilm (2) von außen angelegten Vormagnetisierungsfeldes,
    3. - ein Paar von Anschlüssen (4) zur Verbindung der Einrichtung mit einem Mikrowellengenerator, und
    4. - mehreren auf dem Magnetfilm (2) ausgebildeten und zwischen die Anschlüsse eingeschalteten Elektroden (3), die symmetrisch zur Mitte zwischen den die magnetostatische Welle reflektierenden Kantenflächen (5a, 5b) der Einrichtung angeordnet sind, zum Einkoppeln einer die magnetostatische Wellen in dem Magnetfilm (2) anregenden Mikrowelle,
  2. dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3) an Positionen angeordnet sind, die im wesentlichen der Gleichung



    für alle Werte von J (= 3, 5, . . ., n-1, n+1) genügen, wobei

    n: Anzahl der mehreren Elektroden (3),

    l: Abstand zwischen den Kantenflächen (5a, 5b),

    Xi: Abstand zwischen der i-ten Elektrode zu einer der Kantenflächen.
  3. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Kantenflächen (5a, 5b) diejenigen des Magnetfilms (2) sind.
  4. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3) durch eine Mikro-Streifenleitung (3) gebildet sind.






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