调谐振荡器制造技术

公开了调谐振荡器包括有源元件．电气连接到有源元件的谐振器，并且是由利用铁磁共振现象制成的和提供磁场到共振器的磁场．共振器是利用薄膜形成工艺制成的ＹＩＧ薄膜磁共振元件组成的，并利用了在ＹＩＧ薄膜内的均匀模铁磁共振，并在磁路外加磁场工作．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
工业应用范围本专利技术是关于在收音机、电视机等等中的调谐电路内作为本机振荡器使用的调谐振荡器和在光谱分析仪、微波测试仪器等中的扫描振荡器。
技术介绍
及其存在的问题在现有技术中，这样的振荡器使用釔铁石榴石体卽YIG球(这里YIG表示釔、铁和榴子石，但其中可能含有各种类型的添加剂)(它已在日本专利申请，号为32671/1978的出版文件中公开了)，这类YIG球具有各种不同的特性，例如在微波频带高端，有高的共振特征Q值;由于它的共振频率和YIG的体积无关，因此在在外形尺寸上能做得很小;在改变加到YIG球上的偏置磁场时，它的响应频率可在宽带内线性地改变;等等。然而由于在振荡器内使用YIG球，上述的振荡器也有不足之处，这样的调谐振荡器很难集中构成在MIC(薄膜混合微波集成电路)的基片上，因此结构上的灵活性就减少了。近而，这样的YIG调谐振荡器一方面必须通过调整导线和构成YIG球偶合环的带状物实现匹配，而另一方面又必须通过调整偶合环和YIG体之间的位置实现匹配，致使该调谐振荡器极易受振动的影响。专利技术的主题考虑到上述问题，本专利技术必须提供一个能改进上述缺点的调谐振荡器。专利技术概述本专利技术提供一个调谐振荡器，它包括了一个有源元件，一个由利用铁磁共振现象的磁材料做成的，和有源元件电气连接的共振器及一个给共振器提供磁场的磁路，在这种情况下，利用薄膜形成技术，共振器是由YIG(钇、铁和榴子石)薄膜磁共振元件构成的;并且利用了在YIG薄膜内的均匀模式的铁磁共振。实施例现在依本专利技术，调谐振荡器的实施例借助插图，进一步地描述。在本实施例中，如图1所示，提供了一个由磁性材料，例如坡莫合金等构成的磁轭1，其中包括了磁隙3磁隙2，在磁隙2中放置着含在基片3内振荡电路。线圈6至少绕在磁极4和5所的一个上，磁极相对放置形成铁轭1的磁间隙2，而变化的电流馈送到线圈6，从而完成了变化磁场的提供装置。图2是包含振荡电路的基片3实际结构示例的平视图，而图3是图2中沿线A-A的断面图。如图2和图3所示，在用材料，例如氧化铝等形成的介电基片31的第一主表面上形成地线导体32，在介电基片31的第二个主表面形成微带线33，它的一端通过连接导体34到地线导体32，微带线33和YIG薄膜磁共振元件35是进行电磁偶合，YIG薄膜磁共振元件35构成如下，使用薄膜形成工艺，例如溅射，化学气相沉积法(CVD法)，液相外延生长法(LPE法)等等，例如在GGG(钇镓榴子石)基片36上的二主表面上形成铁磁材料YIG薄膜，和在它的上而相形，例如通过照像工艺在YIG薄膜上形成园形图形，在图2和3中标号37表示双极高频体管，标号38表示阻抗匹配电路，标号39表示直流单元MOS(金属氧化物半导体)电容，在本实施例中双极型晶体管37的基极B通过具有电抗线41连接到和接地板32相耦合的地线垫片40，发射极E连接到YLG薄膜磁谐振元件35侧面，而集电极C连接到阻抗匹配电路38侧面，这样就构成了其基极串联反馈振荡器。使用YIG薄膜磁共振元件作为共振器，振荡电路的振荡原理，振荡条件等将进一步简述。此外使用共振器的振荡电路或YIG薄膜磁振荡元件35，不仅输出电路部分而且反馈电路都将进一步描述。图4A和4B示出该振荡电路的方框图，在图4A和B中，标号42为YIG薄膜共振电路，标号43为负阻电路，标号44为阻抗匹配电路和标号45为负载，在图4B中标号46为负载阻抗，它包括了匹配电路的阻抗。在图4，Ty表示向YIG薄膜共振电路侧看进去的，即YIG反馈电路侧的反射系数而TN表示从有源元件侧看进去的，即从端点A向负阻电路侧看进去的反射系数，它们可以用从端点A分别看进去的，它们阻抗Zy和ZA在下面的公式中表示Ty＝ (Zy-ZO)/(Zy+ZO) ……(1)TN＝ (ZN-ZO)/(ZN+ZO) ……(2)这里Zo表示电路的特性阻抗(50Ω)稳定振荡条件可以使用反射系数Ty和TN表示为TyTN＝1 …(3)由于反射系数Ty和TN均为多数，方程式(3)可以改写如下，如果分别对应幅度和相位｜Ty｜｜TN｜ej(θy+θN)＝1即 ｜Ty｜｜TN｜＝1…(4) θy+θN＝0 …(5)由于YIG反馈电路作为无源元件电路具有有源等效电阻相应于YIG薄膜共振器的损耗，在方程式(1)中产生了｜Ty｜＜1，依次，为建立由方程式(4)给出的振荡条件，｜TN｜＞1的条件必须建立，然而公式(2)可以这样想解阻抗ZN必须具有负阻特性。在图4中负阻电路43可以是2端有源元件作为负阻元件，或者由三端有源元件或反馈元件构成，在图2和3的例中使用高频双极晶体管做为三端有源元件，在图5中示出共基极串联反馈型振荡电路，在图5中注明的字母X表示电抗反馈电路。虽然描述了振荡电路的稳定振荡条件，但必须建立下述条件，至使振荡电路起振。｜Ty｜｜TNS｜＞1 …(6)即｜Ty｜＞ 1/(｜TNS｜) …(7)这里TNS是TN在小信号时的TN值，当振荡电路开始起振时，有源元件在大幅度下工作，负阻的绝对值变小1/｜TN｜开始逐渐变大，当方程式(2)建立时，振荡电路的振荡开始进入稳定状态，在上述解释的基础上，YIG振荡电路的工作原理将借助于图6的史密斯园图简述。如图6所示，当在小信号时，信号幅度小，1/TN是在曲线C的状态上，它相应靠近史密斯园图的内部，当有源元件工作在大幅度时，它经历的状态由曲线D表示，移动方向用箭头表示。结合图2及图3所描述的YIG振荡电路中，YIG薄膜磁谐振元件35并不谐振，它仅仅是微带线的末端部短路，使Ty成为在图5中用A所示的弧线表示，从图6中可以清楚地看出，由于反射系数TN具有幅度，因此，不能满足由方程(5)所给出的起振相位条件，因此，也就不能产生振荡。如果YIG薄膜磁谐振元件35放置在直流磁场内，则在频率f1和f0处产生谐振，谐振频率在f0附近，反射系数Ty所出轨迹如图6中B所示，在这时，在频率f0附近，在这时由公式(7)给出的起振幅度条件和由公式(5)给出的起振相位条件同时满足，因而起振。当振荡开始时1/TN从图6中的曲线C移动到曲线D，与此同时，方程式(4)和(5)确定了振动频率f0，使得振荡器电流在振荡频率f0上稳定地工作。如果在此原则下，在改变外加DC磁场电压时YIG薄膜元件35的谐振频率，从f1到f2范围内变化，可以调节振荡电路在谐振频率附近的频率范围内调节。在本实施例中，谐振器是由通过薄膜制造工艺制成的YIG薄膜磁谐振元件构成的，在这种情况下，需抑制伪响应(磁模式)，更具体地而言，由单晶球制成的磁谐振元单(YIG单晶球)具有优点，静磁模式，激励困难，而单独的共谐振模式可通过均匀进动模式得到，由YIG薄膜做的磁共振元件，在另一方面具有优点，尽管它放置在作好的高频均匀磁场中，静磁模激励是因为在DC磁场内部是不均匀的，当直流磁场垂直地把施加到由铁磁材料做成的盘形试样表面时，所呈现的磁模的分析出现在文献中(应用物理学杂志，卷48，1977.7.3001-3007页)，其中每一种模式用(nN)m图表表示，这(nN)图表在园周方向有n波节，在半径方面有N波节，在厚度方向上有(m-1)波节，穿过整个试样的高频磁场的均匀性是极好的，(1，N)系列成为主要的静磁模。图7示出了在9GHz频率下，在空腔谐振器中测试的园形YIG薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
调谐振荡器包括有源元件，一个利用铁磁共振现象制成的和有源元件进行电气联接的共振器，和给共振器提供磁场的磁路，其特征是共振器是利用薄膜形成工艺制成的ＹＩＧ薄膜磁共振元件组成的，并利用了在ＹＩＧ薄膜内的均匀模铁磁共振。

【技术特征摘要】
调谐振荡器包括有源元件，一个利用铁磁共振现象制成的和有源元件进行电气联接的共振器，和给共振器提供磁场的磁路...

【专利技术属性】
技术研发人员：村上义和，伊藤诚吾，山田敏郎，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]