(57)【要約】【課題】  従来の静磁波発振装置においては、空隙９は空気が充填された空間であるため、上部磁極５および下部磁極６に対し垂直方向に振動や圧力が加わった場合、空隙９の距離が変動し、これに伴い、静磁波素子１に印加される磁界の強さが変動するため、発振周波数も変動してしまうという問題がある。【解決手段】  磁石と、前記磁石の一方の極に付けた磁極片と、他方の極に外部ヨークを経由して接続した磁極片とを設け、これらの一方及び他方の磁極片の間に、非磁性単結晶基板上に設けた静磁波素子を配するための空隙を設けた静磁波素子用磁気回路であって、前記空隙にスペーサを配することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石と、前記磁石の一方の極に付けた磁極片と、他方の極に外部ヨークを経由して接続した磁極片とを設け、
これらの一方及び他方の磁極片の間に、非磁性単結晶基板上に設けた静磁波素子を配するための空隙を設けた静磁波素子用磁気回路であって、
前記空隙にスペーサを配することを特徴とする静磁波素子用磁気回路。
【請求項２】
前記スペーサは透磁率が空気に近似した絶縁体材料とすることを特徴とする前記請求項１記載の静磁波素子用磁気回路。
【請求項３】
前記請求項１または請求項２に記載の静磁波素子用磁気回路に、静磁波素子を備えた発振回路基板を設けたことを特徴とする静磁波発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェリ磁性共鳴を利用した静磁波素子用磁気回路及び静磁波発振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静磁波マイクロ波装置に使用される静磁波素子には、ＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）非磁性単結晶基板上に、フェリ磁性体であるＹＩＧ（イットリウム・鉄・ガーネット）薄膜を液相エピタキシャル成長させた素子が一般的に用いられる。
また、静磁波マイクロ波装置の回路は、フッ素樹脂基板等の上に設けられたマイクロストリップライン等を伝送線路としてマイクロ波集積回路を作成することが可能であり、他のマイクロ波集積回路と容易に接続ができる。
【０００３】
図５は、従来の静磁波発振装置の一例を示す。
従来は例えば、永久磁石７により発生される磁界８（図中では模式的に複数の点線で表わす。）を、前記永久磁石７の一方の極に付けた下部磁極６と、前記永久磁石７の他極に外部ヨーク（１１及び１３）を経由して付けた上部磁極５との間の空隙９（矢印が示す間隔）に集中させ、ＧＧＧ基板上にＹＩＧ薄膜を配した静磁波素子１を前記空隙９内の発振回路基板４上に配置し、前記静磁波素子１による発振信号を銅板２を経由してマイクロストリップライン３により取り出すことにより静磁波発振装置を形成する。
前記静磁波素子１による発振周波数は、前記静磁波素子１に印加される磁界の強さに依存する。
前記静磁波発振装置において周波数が安定した発振を得るためには、前記静磁波素子１を前記静磁波素子用磁気回路内で前記磁界８が均一であり磁束密度が最大となる、前記上部磁極５および下部磁極６の中心に配置する必要がある。
一方、前記静磁波素子１に印加される磁界の強さは、前記空隙９の距離に依存するため、前記静磁波素子１により一定の発振周波数を得るには、前記空隙９の距離を一定に保つ必要がある。
また、従来の静磁波発振装置に関する技術として例えば特許文献１〜特許文献３がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２１２１１２号公報
【０００５】
【特許文献２】特開平６−１２５２２１号公報
【０００６】
【特許文献３】特開２００１−２７４６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術においては、前記空隙９は空気が充填された空間であるため、前記上部磁極５および下部磁極６に対し垂直方向に振動や圧力が加わった場合、前記空隙９の距離が変動する。これに伴い、前記静磁波素子１に印加される磁界の強さが変動するため、発振周波数も変動してしまうという問題がある。
本発明は上記従来技術に鑑みて為されたもので、従来の静磁波発振装置の構造を大きく変更することなく、前述した問題点を解決し、前記静磁波素子１による発振周波数をほぼ一定に保つことができる静磁波素子用磁気回路及び静磁波発振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記従来の問題点を解決するため第１の発明は、磁石と、前記磁石の一方の極に付けた磁極片と、他方の極に外部ヨークを経由して接続した磁極片とを設け、これらの一方及び他方の磁極片の間に、非磁性単結晶基板上に設けた静磁波素子を配するための空隙を設けた静磁波素子用磁気回路であって、前記空隙にスペーサを配することを特徴とするものであり、振動や圧力に対して、変動しにくい空隙とする静磁波素子用磁気回路とすることができる。
【０００９】
また、上記従来の問題点を解決するため第２の発明は、前記第１の発明に記載の発明であって、前記スペーサは透磁率が空気に近似した絶縁体材料とすることを特徴とするものであり、静磁波素子に印加される磁界の強さおよび磁束の流れが変化しにくい静磁波素子用磁気回路とすることができる。
【００１０】
上記従来の問題点を解決するため第３の発明は、前記第１の発明または第２の発明に記載の静磁波素子用磁気回路に、静磁波素子を備えた発振回路基板を設けたことを特徴とするものであり、静磁波素子の発振周波数の変動を抑制することができ、安定した発振特性を得ることのできる静磁波発振装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、静磁波素子用磁気回路に振動や圧力が掛かった際に、上部および下部磁極間空隙の距離の変動を従来よりも小さくすることでき、よって、静磁波発振装置の発振周波数の変動を抑制することができる。
また、スペーサの材質に、透磁率が空気にほぼ等しいものを使用することにより、静磁波素子に印加される磁界の強さおよび磁束の流れが変化しないため、従来と変わりない発振特性が得られる他、絶縁体を使用することにより、高周波信号に寄生成分を付加しないため信号の減衰も従来と同等程度に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による静磁波素子用磁気回路及び静磁波発振装置の実施の形態（実施の形態の概要）について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明による静磁波発振装置の側面図を示し、図１（ａ）は一方の側面から見た図、図１（ｂ）は別の側面から見た図、である。（（ａ）と（ｂ）は９０度異なる角度の側面より見ている図。）
図１（ａ）において、１は静磁波素子を示し、静磁波素子１は銅板２に覆われ、銅板２はマイクロストリップライン３が接続され、発振回路基板４にこれらが搭載される。
７は永久磁石を示し、永久磁石７の一方の極に下部磁極６が、もう一方の極に外部ヨーク（１１及び１３）を経由して上部磁極５が配置される。
永久磁石７による磁界８（図中では模式的に複数の点線で表わす。）は、上部電極５と下部電極６の間の空隙９（矢印が示す間隔）に集中する。励磁コイル１０は、電流を流すことで磁界８の強さを調節する。
【００１３】
そして、上部磁極５と下部磁極６の間にはスペーサ１２が配される。このスペーサ１２は空隙９の距離と略同じ高さを有し、材質は透磁率が空気にほぼ等しく、絶縁性であり、弾性率が大きく変形しにくい材質、例えばアクリル等の材質を用いる。
なお、外部ヨークは、同じ材質であり、外部ヨーク１３の底板と外部ヨーク１１の上蓋とがネジ止め等により一体化して１つの外部ヨークを形成する。
【００１４】
図１（ｂ）は図１（ａ）の静磁波発振装置を他方の側面から見た場合の図を示し、スペーサ１２には静磁波素子１と銅板２とマイクロストリップライン３が配されるように空間が設けられている。
また、スペーサ１２が直接銅板２に接触しない形状、または直接銅板２と接触しない程度の空間とすることもできる。
なお、スペーサ１２については、実施例を示して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図２は本発明の実施の形態に係る静磁波発振装置に配されるスペーサの第１実施例を示し、図２（ａ）はスペーサの斜視図、図２（ｂ）はスペーサと静磁波発振素子と銅板との関係を表わす図、である。
図２におけるスペーサは、前述した図１に示す静磁波発振装置のスペーサ１２を示す実施例であり、静磁波素子と銅板が配されるように開口部（空間）が設けられている。この開口部は側面と底面の２つの面より開口している。
また、スペーサの高さは、マイクロストリップライン３上にスペーサが配されて、空隙９（上部磁極５と下部磁極６の間隔）とほぼ同じ距離とする。
このように開口部に静磁波素子と銅板を配する空間を設けることで、振動や圧力に対して、変動しにくい空隙９とする静磁波素子用磁気回路とすることができる。
また、このように側面と底面の２面が開口面であれば、スペーサを実装する場合には側面の開口面より横方向から挿入することができ、そのため、下部磁極に静磁波素子と銅板を実装し、上部磁極を配した状態の静磁波素子用磁気回路を形成した後にスペーサを実装することで静磁波発振装置を構成することができる。
【実施例２】
【００１６】
図３は本発明の実施の形態に係るスペーサの第２実施例（斜視図）を示す。
図３におけるスペーサは、前述した図２のスペーサ１２とは別のスペーサ１２’を示す実施例であり、静磁波素子と銅板が配されるように開口部（空間）は底面の１つの面より開口しているものである。
このように開口面が１つであれば、振動や圧力に対して、より変動しにくい空隙９とする静磁波素子用磁気回路、静磁波発振装置を構成することができる。
【実施例３】
【００１７】
図４は本発明の実施の形態に係るスペーサの第３実施例（斜視図）を示す。
図４におけるスペーサは、前述した図２のスペーサ１２、図３のスペーサ１２’とは別のスペーサ１２”を示す実施例であり、静磁波素子と銅板が配されるように開口部（空間）は底面と、両側の側面の３つの面より開口しているものである。
このように両側面と底面が開口面であれば、スペーサを実装する場合に横方向のいずれの方向から挿入することができ、また、静磁波素子や銅板のサイズに多少の相違があっても挿入することができ、そのため、下部磁極に静磁波素子と銅板を実装し、上部磁極を配した状態の静磁波素子用磁気回路を形成した後、外部ヨークを取り付ける前の工程段階にてスペーサを実装することができ、静磁波発振装置を構成することができる。
【００１８】
なお、上述した実施例１〜実施例３においては、スペーサの形状を角型としているが、円形状のものでも良い。
このことは、スペーサの形状として、外部ヨーク（上蓋）の内側形状に合致させ、すなわち、外部ヨーク（上蓋）の内側形状とスペーサの外形がほぼ一致する形状とすることで、スペーサが振動などで変動し難く、ガタつきが生じ難いものとなる。
【実施例４】
【００１９】
上述した各実施例のほかに、アクリル材を高温の熱などによって流体液状とし、この流体液状のアクリル材を外部ヨークの内側に流し込み、冷却または自然放熱により固体化することで、スペーサと同等の効果を得ることができる。
すなわち、固体化した場合に透磁率が空気にほぼ等しく、絶縁性であり、弾性率が大きく変形しにくい材質の溶解液状の材料を、前述した図１の空隙に流し込み、固体化させることでスペーサとするものである。
【００２０】
以上、詳細に説明したように本発明の実施例においては、永久磁石と、前記永久磁石の一方の極に付けた磁極片と、他方の極に磁束を閉じこめるための外部ヨーク（底板と上蓋）を経由して接続した磁極片との間に、非磁性単結晶基板上に設けた薄膜状静磁波素子を配するための空隙を設けるように形成した静磁波素子用磁気回路において、前記空隙の間隔を一定に保つためのスペーサを前記一方磁極片と他方磁極片の間に配する静磁波素子用磁気回路を実現するものである。
またさらに、前記静磁波素子用磁気回路において、前記スペーサに透磁率が空気に近似した絶縁体材料を使用する静磁波素子用磁気回路を実現するものである。
【００２１】
また本発明の実施例によれば、静磁波素子用磁気回路が、従来であれば振動および圧力等により磁極間空隙の距離が変動した場合に、静磁波素子に印加される磁界の強さが変動してしまい、そのために発振周波数も変動し一定に保つことができないということを解決するものである。
また本発明の実施例によれば、磁極間空隙に透磁率が空気に近い絶縁性のスペーサを挿入することにより、振動および圧力等による磁極間空隙の距離の変化を抑え、発振周波数の変動を抑制することが可能となる。
また、本発明の実施例である静磁波素子用磁気回路は、従来の製造工程に対してスペーサを挿入する工程が追加されるのみであるため、従来の製造工程を大きく変更することなく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による静磁波発振装置の側面図を示し、（ａ）は一方の側面から見た図、（ｂ）は別の側面から見た図。
【図２】本発明の実施の形態に係る静磁波発振装置に配されるスペーサの第１実施例を示し、（ａ）はスペーサの斜視図、（ｂ）はスペーサと静磁波発振素子と銅板との関係を表わす図。
【図３】本発明の実施の形態に係るスペーサの第２実施例（斜視図）。
【図４】本発明の実施の形態に係るスペーサの第３実施例（斜視図）。
【図５】従来の静磁波発振装置の一例。
【符号の説明】
【００２３】
１：静磁波素子、  ２：銅板、  ３：マイクロストリップライン、  ４：発振回路基板、  ５：上部磁極、  ６：下部磁極、  ７：永久磁石、  ８：磁界、  ９：空隙、  １０：励磁コイル、  １１：外部ヨーク（上蓋）、  １２、１２’、１２”：スペーサ、  １３：外部ヨーク（底板）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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