(57)【要約】  本発明の位相可変型逓倍器は、基準信号の周波数ｆrefをｎ倍に逓倍する逓倍器と、同期後の周波数ｆに等しいか又は同期可能な同期前周波数ｆMRを持つ高周波を出力する磁気抵抗素子と、同期前周波数ｆMRの周波数を変えるためのバイアス電圧印加機構とを備える。基準信号の周波数ｆrefとして同期後の周波数fの（１／ｎ）倍（ｎは２以上の自然数又はその逆数）の周波数（１／ｎ）ｆを磁気抵抗素子に注入同期することにより、逓倍器から基準信号の周波数ｆrefのｎ倍の周波数ｆを持つ第１の高周波出力が出力され、磁気抵抗素子から同期された周波数ｆを持つ第２の高周波出力が出力され、バイアス電圧印加機構によって同期前周波数ｆMRを変えることにより、第１の高周波出力の位相に対して第２の高周波出力の位相を変えることができる。
2018101437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準信号の周波数ｆrefをｎ倍に逓倍する逓倍器と、
同期後の周波数ｆに等しいか又は同期可能な同期前周波数ｆMRを持つ高周波を出力する磁気抵抗素子と、
同期前周波数ｆMRの周波数を変えるためのバイアス電圧印加機構と、を備え、
基準信号として同期後の周波数fの（１／ｎ）倍（ｎは２以上の自然数又はその逆数）の周波数（１／ｎ）ｆを磁気抵抗素子に注入同期することにより、逓倍器から基準信号の周波数ｆrefのｎ倍の周波数ｆを持つ第１の高周波出力が出力され、磁気抵抗素子から同期された周波数ｆを持つ第２の高周波出力が出力され、
バイアス電圧印加機構によって同期前周波数ｆMRを変えることにより、第１の高周波出力の位相に対して第２の高周波出力の位相を変えることができる、位相可変型逓倍器。
【請求項２】
前記磁気抵抗素子に磁界を印加する磁界印加機構をさらに備え、前記磁界を変えることにより前記同期前周波数ｆMRの周波数を変えることを特徴とする、請求項１に記載の位相可変型逓倍器。
【請求項３】
前記ｎが２であることを特徴とする、請求項１に記載の位相可変型逓倍器。
【請求項４】
前記基準信号を出力する基準信号源と、前記基準信号源からの前記基準信号を前記逓倍器と前記磁気抵抗素子に向けて分配する分配器とをさらに備える、請求項２に記載の位相可変型逓倍器。
【請求項５】
前記分配器と前記磁気抵抗素子との間に、分配後の前記基準信号を減衰する減衰器と、減衰後の前記基準信号を前記磁気抵抗素子と前記第２の高周波出力の出力段に向けて分岐する方向性結合器とをさらに備える、請求項４に記載の位相可変型逓倍器。
【請求項６】
前記方向性結合器と前記第２の高周波出力の出力段との間に増幅器とフィルタをさらに備え、
前記方向性結合器は、前記磁気抵抗素子が出力する前記第２の高周波出力を前記増幅器に向けて分岐する、請求項５に記載の位相可変型逓倍器。
【請求項７】
前記磁気抵抗素子と前記バイアス電圧印加機構との間にバイアスティーをさらに備える、請求項６に記載の位相可変型逓倍器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に周波数逓倍器に関し、より具体的には、高周波の位相を変えることができる位相可変型の周波数逓倍器に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波（１ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ程度）を含む高周波（１００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚ程度）を使った通信技術は、近年ますます重要になり、その技術は携帯電話、無線ＬＡＮ、衛星放送、レーダー等における無線通信で広く使用されている。無線通信では送りたい信号を高周波の振幅、周波数又は位相の変調に置き換えることで、情報の送受信を行っている。【０００３】
通信量の増大に伴い、無線通信での信号の高周波化が進んでおり、高周波発振器の周波数を整数倍（２倍、３倍、・・）に増大させる逓倍器（周波数逓倍器）の重要性も年々増している。一方で、近年、無線通信において、高周波信号の指向性を持たせることが望まれている。高周波信号の指向性を持たせるには、高周波の位相を任意に変える必要がある。例えば、レーダーに指向性を持たせたフェイズドアレイレーダーがそうである。【０００４】
また、周波数逓倍器で用いられるものを含めて、より小型で安価な高周波発振器の需要もますます高まっている。その小型化を目指して、例えば、特許文献１に例示される磁気抵抗素子（以下、「ＭＲ素子」という）を用いた高周波発振器が提案されている。ＭＲ素子を用いた高周波発振器では、従来の共振器（VCO）を利用する高周波発振器と同様に、出力周波数が安定しない（ピーク幅が広い）という問題がある。その問題解決のため、注入同期という手法が提案されている（非特許文献１）。【０００５】
注入同期では、基準信号源を付加し、基準信号源から出力する安定した（ピーク幅が狭い）高周波をＭＲ素子に注入することにより、ＭＲ素子の出力周波数を安定させる（ピーク幅を狭くする）ものである。これは、基準信号の周波数とＭＲ素子の同期前周波数の周波数差が所定のバンド幅よりも小さい場合に、ＭＲ素子の出力周波数が基準信号の出力周波数と同じになる現象を利用するものである。その場合、周波数が同じになるだけでなく、周波数が正確に追従し同期するので、ＭＲ素子の出力周波数を安定させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９５９０８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】W. H. Rippard, MR. Pufall, S. Kaka, T. J. Silva, S. E. Russek, J. A. Katine, Physical Review Letters 95 (2005) 067203
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、高周波発振器としてＭＲ素子を用いかつ注入同期を利用して、高周波の位相を変えることができる位相可変型の周波数逓倍器（以下、「位相可変型逓倍器」と呼ぶ）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
既出の注入同期は、ＭＲ素子の出力周波数の安定性を向上させる（ピーク幅を狭くする）だけでなく、上述の課題である位相差Δφを任意に制御できる。詳しく言えば、基準信号の周波数ｆrefとＭＲ素子が出力する同期前周波数ｆMRとの位相差Δφは、
Δφ＝arcsin{（ｆMR―ｆref）／Ｗ}          （１）
の関係がある。arcsinは逆正弦関数である。ＭＲ素子の同期前周波数ｆMRは、印加する電圧、磁界、温度などにより可変にする（制御する）ことができるので、注入同期により、基準信号の出力とＭＲ素子からの出力の各周波数はｆという所定値（固定値）のまま、位相差Δφだけを変えることができる。ただ、出力する２つの高周波ｆの位相差Δφは必ずしも、このΔφと同一ではない。何故ならば、信号線を通ることで位相がずれるからである。ここでは、出力する２つの高周波の位相差Δφが上記の式（１）に由来して変えることができることを説明したいだけである。【００１０】
他方、注入同期はどんなときに起きるかと言うと、同期後の周波数をfとするとき、基準信号の出力周波数ｆrefがｆに等しく、ＭＲ素子の出力（共鳴）周波数ｆMRがｆに等しいときにだけに起こるのではなく、基準信号の周波数ｆrefがｆのｎ倍（ｎは２以上の自然数又はその逆数）と等しいか又は「ほぼ等しい」ときにも起こる。同期が起こり得るバンド幅Ｗは基準信号の高周波出力を大きくすると広くなる傾向があり、「ほぼ等しい」と言ってもｆの４０％以内、好ましくは３０％以内なら同期可能である。従って、本明細書では、「ほぼ等しい」とは言わずに「同期可能な」とも表現する。【００１１】
本発明者らはこのｎ倍に着目して本発明を成すに至った。本発明では、同期後の周波数をｆとするとき、基準信号の周波数ｆrefとして、周波数が通常の１倍のものではなく１／ｎ倍（ｆ／ｎ）に等しいものを用いて注入同期を行うこととした。そして、基準信号をＭＲ素子系とは別に出力に回し、その際に周波数を逓倍器によりｎ倍に戻すこととした。なお、一般的には逓倍器は周波数を２倍、３倍、…と増大させる機器であるが、本発明では１／２、１／３倍…に減少させるものも説明の都合で逓倍器と呼ぶ。こうすることにより、逓倍器から逓倍された周波数ｆを持つ高周波が出力（出力１）させ、他方、ＭＲ素子系から基準信号と同期がとれた周波数ｆを持つ高周波が出力（出力２）させることができる。その際に、ＭＲ素子は同期前周波数ｆMRが可変可能であるので、出力１の位相は安定させつつ、出力２の位相を変えることができ、その結果、所定の（変えることが可能な）位相差Δφを得ることができる。これが、本発明の位相可変型逓倍器（ｎ倍逓倍器）の位相可変の概要（原理）である。【００１２】
上述した原理に基づき本発明の一態様の位相可変型逓倍器は、基準信号の周波数ｆrefをｎ倍に逓倍する逓倍器と、同期後の周波数ｆに等しいか又は同期可能な同期前周波数ｆMRを持つ高周波を出力する磁気抵抗素子と、同期前周波数ｆMRの周波数を変えるためのバイアス電圧印加機構と、を備える。そして、基準信号の周波数ｆrefとして同期後の周波数fの１／ｎ倍（ｎは２以上の自然数又はその逆数）の周波数（１／ｎ）ｆを磁気抵抗素子に注入同期することにより、逓倍器から基準信号の周波数ｆrefのｎ倍の周波数ｆを持つ第１の高周波出力が出力され、磁気抵抗素子から同期された周波数ｆを持つ第２の高周波出力が出力される。さらに、バイアス電圧印加機構によって同期前周波数ｆMRを変えることにより、第１の高周波出力の位相に対して第２の高周波出力の位相を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の位相可変型逓倍器の構成を示す図である。
【図２】本発明の他の一実施形態の位相可変型逓倍器の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態のＭＲ素子の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態の分配器の構成（入出力）を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態の減衰器の構成（入出力）を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態の方向性結合器の構成（入出力）を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態の位相可変型逓倍器での信号の流れを示す図である。
【図８】本発明の一実施形態のバイアス電圧に対するＭＲ素子の出力スペクトルの変化を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態のバイアス電圧に対するＭＲ素子の周波数の変化を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態の位相可変型逓倍器の２出力の高周波スペクトルを示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態の位相可変型逓倍器の２出力の周波数のバイアス電圧依存性を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態の位相可変型逓倍器の２出力の位相差のバイアス電圧依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態の位相可変型逓倍器の構成を示す図である。図１の位相可変型逓倍器は、逓倍器１と、ＭＲ素子２と、バイアス電圧印加機構３と、第１信号線４と、出力信号線５と、結合手段６と、バイアスティー（Bias Tee）７を含む。逓倍器１は、入力される基準信号の周波数ｆref（＝ｆ／ｎ）をｎ倍（２以上の自然数）に増加させるものが、周波数逓倍器とも言われる。具体的には、Ｂ級又はＣ級増幅器や可変容量ダイオードとバンドパスフィルタを用いた回路が逓倍器１として使用される。逓倍器として使用されるＢ級及びＣ級増幅器は、いずれも基準信号（きれいな正弦波＝基本波）を入力すると、増幅されるものの、出力信号が歪み、出力信号には基本波に高調波（基準信号の周波数の整数倍の周波数を持つ）が混ざる。そこで、増幅器の出力側にフィルタを設けて、所望の整数倍の周波数を持つ高調波だけを通し他をカットする。こうして、逓倍器として機能するのである。また、逓倍器１は、入力される基準信号の周波数ｆref（＝ｆ／ｎ）をｎ倍（２以上の自然数の逆数）に減少させるものでもよい。減少させるものは一般には周波数分周器と言われるが、本発明では説明の都合で「逓倍器」と呼ぶ。そのような逓倍器（一般には周波数分周器）としては、具体的には、フリップフロップ回路を用いたものなどがある。
【００１５】
ＭＲ素子２は、周波数ｆMRで共鳴発振し高周波を出力する。ＭＲ素子は、磁化の向きで水平タイプ、垂直タイプと磁気渦タイプに分かれるが、どれも使用することが出来る。ＭＲ素子は、図３に例示するように、基本的には自由層、非磁性層及び固定層を備えている。自由層と固定層は、強磁性体材料からなり、例えばFeBやCoFeB等で構成される。非磁性層は、非磁性金属または絶縁体からなり、例えばCu、Ag、Cr等、またはMg、Al、Si、Ca、Li等の酸化物、窒化物、ハロゲン化物等から構成される。ＭＲ素子２では、自由層から固定層に又はその逆向きに直流電流を流すと、自由層の電子スピンが、直流電流のスピントルクにより励起され、自由層と固定層の磁化の相対角度が時間に対して共鳴する。この共鳴は、トンネル磁気抵抗効果又は巨大磁気抵抗効果を通じて高周波信号に変換され、ＭＲ素子が高周波を発振（本発明では「出力」と言うこともある）することになる。
【００１６】
バイアス電圧印加機構３は、ＭＲ素子２を動作させ、かつ、発振（出力）周波数ｆMRを変えるために必要とされる。バイアス電圧（直流）の入力によりＭＲ素子の共鳴周波数が変化し出力周波数ｆMR（しいては位相差Δφ）を変えることができる。バイアス電圧印加機構は、一般にはバイアス電圧源及び電圧印加のための信号線からなる。一般にＭＲ素子は、抵抗が１０〜１ｋΩ程度であるので１００〜７００ｍＶ程度の電圧を印加する必要があることから、バイアス電圧源としては最大出力が１Ｖ、１００ｍＡ程度の直流電源が望ましい。
【００１７】
第１信号線４は、周波数ｆref（＝ｆ／ｎ）の基準信号を受けて逓倍器３へ導くものであり、言いかえれば基準信号源（詳細は後述）と逓倍器３とを電気的につなぐものであり、導電性材料、例えば金、銀、銅、アルミニウムなどで作られる。半導体製造技術を用いれば、ｎｍ〜μｍレベルの線幅で作成することができる。ただ、実験室的には銅の撚り線又はコアクシャルケーブルを使用することが簡便である。なお、「線」と表現したが、概念的なものであり、有限の大きさを持つ点でもよい。
【００１８】
出力信号線５は、ＭＲ素子２の出力端子と出力２の出力端子とを電気的につなぐものであり、第１信号線と同じように、導電性材料、例えば金、銀、銅、アルミニウムなどで作られる。実験室的には銅の撚り線又はコアクシャルケーブルを使用することが簡便である。この場合も、「線」と表現したが、概念的なものであり、有限の大きさを持つ点でもよい。
【００１９】
結合手段６は、周波数ｆref（＝ｆ／ｎ）の基準信号をＭＲ素子２へ導くものであり、言いかえれば基準信号源（詳細は後述）とＭＲ素子２とを電気的につなぐものであり、第１信号線４と同じように導電性材料、例えば金、銀、銅、アルミニウムなどで作られる。図１には第１信号線４と出力信号線５をつなぐ線で示したが、これも概念的なものであり、場合により有限の大きさを持つ点でもよい。
【００２０】
バイアスティー（Bias Tee）７は、一般的には、容量とコイルからなり、交流信号に直流信号（ここではバイアス電圧）を重畳させるために用いられる。基準信号側、出力１及び出力２に直流信号が加わってしまってよい場合にはバイアスティー７を使用せず、ＭＲ素子２に直接バイアス電圧を印加してもよい。
【００２１】
図２は、本発明の他の一実施形態の位相可変型逓倍器の構成を示す図である。図２の構成では、図１の一実施形態の位相可変型逓倍器に較べて、基準信号源１２と、結合手段６を構成する分配器９、減衰器１０、及び方向性結合器１２と、出力信号線５上の増幅器８及びフィルタ１４と、さらにＭＲ素子２への磁界印加機構１３が追加されている。以下では、これらの追加された手段のみについて説明する。他の図１と同じ構成については既に上述した通りであり、その説明を省略する。
【００２２】
基準信号源１２は、高周波の周波数ｆrefを有する基準信号を出力する。基準信号の周波数ｆrefは、同期後周波数fの１／ｎ倍（ｎは２以上の自然数又はその逆数）に等しいものを選択する。ｎは２〜１２又は１／１２〜１／２が好ましい。特にｎは２が好ましい。基準信号源１２としては、例えば、電圧制御発振器（VCO）、フェーズロックドループ(PLL）発振器、水晶（LC）発振器などが使用される。
【００２３】
分配器９は、例えば図４に示す抵抗型３ポート分配器を使用し、基準信号を２つの信号に分配する。単純な結合点に近いが、各portから入った信号を２分割して他のportに出力する。信号の方向性はない。port３→port１という信号とport１→port３という信号は、port２から出てくるとき出力信号の強度は同じになる。分配の他に信号の合成にも使われるため「分配器／合成器」と呼ばれることもある。
【００２４】
減衰器１０は、例えば図５に示す高周波信号を減衰するデバイスである。信号の方向性はない。port２→port１という信号とport１→port２という信号は、出力信号の強度は同じである。図２の構成では、ＭＲ素子２に過大な高周波信号を注入しないため使用している。ＭＲ素子２の破壊電圧は一般的に２００ｍＶ程度から１Ｖ程度である。このため、注入同期の入力が上記電圧を超えると素子破壊が起こってしまうため、減衰器を用いてＭＲ素子２への入力を調整する必要がある。
【００２５】
方向性結合器１２は、単純な結合点と大きく異なる。例えば図６に示すように、port１から入った信号は減衰少なくport３に出力される。port１から入った信号の−１４ｄＢ程度の信号が(ほんの少し)port２に流れる。port３から入った信号は減衰が少なくport１に出力される。port３から入った信号の−２８ｄＢ程度（ほとんどゼロ）の信号がport2に流れる。このため信号の方向性が重要になるため方向性結合器と呼ばれる。
【００２６】
増幅器８は、ＭＲ素子が（共鳴）出力する高周波信号（基本波＝同期前）の信号強度（振幅）は１０ｍＶ(rms)程度と非常に小さいので、それを増幅するために設けている。なお、rms（root mean square）は実効値を意味する。増幅器８として、トランジスタやそれを利用した回路などが増幅器として使用される。
【００２７】
フィルタ１４は、出力１、２その他に不要な信号が入る場合には、適宜フィルタを設けられる。図２の構成では、出力２にＭＲ素子２からの信号（周波数ｆMR）だけを出力させるために、増幅器８の後段にフィルタ１４を挿入している。このフィルタは実際の実デバイスではなく、信号解析処理によって疑似的に挿入したものである。なお、フィルタには、反射型と減衰型があるが、ここでは減衰型が望ましい。
【００２８】
ＭＲ素子２への磁界印加機構１３は、バイアス電圧（直流）の入力によりＭＲ素子２を動作させ、出力周波数ｆMR（しいては位相差Δφ）を変えたい場合に付加的に設けられる。ＭＲ素子２によっては、この磁界により、動作し易くなり、また、発振周波数ｆMRを変えることもできる。磁界印加機構１３は、永久磁石でもよいが、磁界強度を変えることが容易な電磁石が好ましい。電磁石は通常、磁性材料の芯のまわりに、コイルを巻き、通電することによって一時的に磁力を発生させる磁石であるが、ここでは、磁性材料（芯）がなく単に電流が作る磁界を磁界印加機構として利用することもできる。
【実施例】
【００２９】
図２の本発明の一実施形態の位相可変型逓倍器を下記の各デバイスを用いて実装しその動作を確認した。
逓倍器１：ｎ＝２の逓倍器として、変換損指数が約１１ｄＢ、帯域が１．７ＧＨｚ〜５．４ＧＨｚの、Mini-Circuits社製の広帯域逓倍器ZX90-2-36+を用いた。
ＭＲ素子２：自由層はFeB層（厚さ２ｎｍ）であり、非磁性層はMgO層（厚さ１ｎｍ）であり、固定層はCoFeB （厚さ３ｎｍ）／Ru（厚さ０．８６ｎｍ）／CoFe（厚さ２．５ｎｍ）／PtMn（厚さ１５ｎｍ）からなる多層膜を用いた。
バイアス電圧印加機構３：最小電源分解能１００ｎＶの、Keysight Technologies社製のプレジションソースメジャーユニットB2912Aを用いた。
バイアスティー（Bias-Tee）７：挿入損指数が約０．８ｄＢ、帯域が４５ＭＨｚ〜２６．５ＧＨｚのKeysight Technologies社製の広帯域Bias-Tee 11612Aを用いた。【００３０】
増幅器８：ＭＲ素子２の出力周波数(６．７ＧＨｚ)近傍での増幅率が約２７ｄＢ、ノイズ指数が２．４ｄＢ、帯域が１００ＭＨｚ〜１８ＧＨｚのMini-Circuits社製の広帯域増幅器ZVA-183W+を用いた。
分配器９：挿入損指数が約７ｄＢ、帯域がＤＣ−１８ＧＨｚのMini-Circuits社製の広帯域抵抗型分配器ZFRSC-183+を用いた。
減衰器１０：挿入損指数が約２０ｄＢ、帯域がＤＣ−４０ＧＨｚのMini-Circuits社製の広帯域減衰器BW-K20-2W44++を用いた。
方向性結合器１１：Keysight Technologies社製の同軸方向性結合器８７３０１Ｄを用いた。
基準信号源１２：出力パワーが−１３５ｄＢｍ〜＋２１ｄＢｍ、帯域が２５０ｋＨｚ〜４０ＧＨｚのKeysight Technologies社製のアナログ信号発生器E8257Dを用いた。
フィルタ１４：10段のカットオフ周波数8GHzのバターワース・ハイパスフィルタを用いた。【００３１】
図７に上記の各デバイスを用いた位相可変型逓倍器の実施例での信号の流れを示す。基準信号源１２から１６ｄＢｍの周波数ｆ／２（３．３７ＧＨｚ)の基準信号が出力され、分配器９で２つの１０ｄＢｍの信号に等分配される。逓倍器１へは分配器９で分配された一方の１０ｄＢｍの信号が入力される。逓倍器１が動作し、出力１へ０ｄＢｍの周波数ｆ（６．７４ＧＨｚ)の高周波信号を出力する。また、分配器９で分配された他方の１０ｄＢｍの信号は、減衰器１０、方向性結合器１１、及びＢｉａｓ−ｔｅｅ７を通り、−１０ｄＢｍ程度まで信号強度が減衰した後、ＭＲ素子２に注入されて注入同期が起こる。【００３２】
ＭＲ素子２は、バイアス電圧印加機構３からのバイアス電圧により約−３０ｄＢｍの周波数ｆ（６．７４ＧＨｚ)の高周波信号を出力する。ＭＲ素子２の高周波信号はＢｉａｓ−ｔｅｅ７、方向性結合器１１、増幅器８、ハイパスフィルタ１４を通って増幅され、−１７ｄＢｍの周波数ｆ（６．７４ＧＨｚ)の高周波信号が出力２へ出力される。この時、上記した分配器９で分配された他方の１０ｄＢｍの信号のうち減衰器１０を通って方向性結合器１１で分岐した信号が増幅器８を通って増幅され、−１１ｄＢｍの周波数ｆ/２（３．３７ＧＨｚ)の高周波信号として増幅器８を通って出力２に出力されてしまうのを防ぐために、ハイパスフィルタ１４によりその−１１ｄＢｍの周波数ｆ/２（３．３７ＧＨｚ)の高周波信号を減衰させた。また、ＭＲ素子２の信号は、方向性結合器１１、減衰器１０、分配器９を通り、−５６ｄＢｍの周波数ｆ（６．７４ＧＨｚ)の高周波信号を逓倍器１に入力するが、逓倍器１を動作させる大きさ（power）に達しないために、信号はここで減衰し出力に寄与することはない。【００３３】
図８は、実施例として用いたＭＲ素子２について、所定のバイアス電圧の範囲（２１５ｍＶの周辺の２００〜２３０ｍＶ）で、出力スペクトル（特に出力周波数ｆMRの周波数とスペクトル強度）を測定した結果を示す。この時、磁界印加機構１３として電磁石を用いてＭＲ素子２に磁界を印加している。磁界の大きさは３ｋＯｅであり、膜面に対して仰角６７度、固定層磁化に対して１２０度傾けた方向に印加した。ＭＲ素子２は、バイアス電圧２００から２３０ｍＶの範囲で、それぞれ単峰の出力スペクトルを示す。単峰の出力スペクトルの積分出力は概ね変化していない。【００３４】
図９は、図８の結果から得られたものであり、所定のバイアス電圧の範囲（２１５ｍＶの周辺の２００〜２３０ｍＶ）での、ＭＲ素子２の出力周波数ｆMR（同期前）の変化を示す。これにより、バイアス電圧２００ｍＶから２３０ｍＶの範囲で、出力周波数ｆMRは６．７２ＧＨｚを中心として、概ね単調に変化する（約６．７８から 約６．６８ＧＨｚ）ことが示された。【００３５】
図１０は、図８、図９に示した特性を持つＭＲ素子２を用い、上記した図２の本発明の一実施形態の位相可変型逓倍器の実施例を動作させた結果である。（ａ）の出力１及び（ｂ）の出力２の出力スペクトルのピーク幅はいずれも６ｋＨｚと小さかった。この場合、既に上述したように、基準信号源１２からの周波数３．３７ＧＨｚ（ｆ／２）の基準信号をＭＲ素子に注入同期し、出力周波数ｆ＝６．７４ＧＨｚに位相同期させている。なお、比較のために出力１から基準信号を出力させずにＭＲ素子２だけで高周波を出力させたところ（比較例）では、出力２のピーク幅は３ＭＨｚ程度と大きかった。【００３６】
図１１は、所定のバイアス電圧の範囲（２０９ｍＶの周辺）での、逓倍器１からの出力１とＭＲ素子２からの出力２の周波数変化を示す。注入同期によりＭＲ素子２の出力周波数ｆMR（基本波＝同期前）は基準信号と同期するため、バイアス電圧によらず、出力２は基準信号（周波数ｆ／２）の２逓倍信号(周波数ｆ)と同じ周波数（６．７４ＧＨｚ）になった。【００３７】
図１２は、所定のバイアス電圧の範囲（２０９ｍＶの周辺）での、逓倍器１からの出力１(周波数ｆ)とＭＲ素子からの出力２(周波数ｆ)との位相差Δφの変化を示す。出力１、２の位相差Δφは、ＭＲ素子２に対するバイアス電圧の変化に対し、おおよそ−π／２から＋π／２まで変化した。これにより、バイアス電圧を変化させることで、出力１、２の周波数ｆは変えずに出力１、２の位相差Δφを変えることができることが確認できた。【００３８】
本発明の実施形態について、図を参照しながら説明をした。しかし、本発明はこれらの実施形態に限られるものではない。さらに、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の位相可変型逓倍器は、逓倍後に同期のとれた安定な（ピーク幅が狭い）周波数ｆを持つ高周波を出力（第１の出力＝出力１）でき、かつ第１の出力（＝出力１）の位相に対し第２の出力（＝出力２）の位相を変えることが可能である。この位相可変型逓倍器は、ＭＲ素子を用いることで、小型で安価である。従って、本発明の逓倍器は、各種通信機器などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１：逓倍器
２：ＭＲ素子
３：バイアス電圧印加機構
４：第１信号線
５：出力信号線
６：結合手段
７：バイアスティー(Bias Tee)
８：増幅器
９：分配器
１０：減衰器
１１：方向性結合器
１２：基準信号源
１３：磁界印加機構
１４：フィルタ（ハイパスフィルタ）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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