[發明專利]用于倍增頻率的方法和設備

無效

• 申請號: 02102459.6
• 申請日: 2002-01-22
• 公開（公告）號: CN1367578A
• 公開（公告）日: 2002-09-04
• 發明（設計）人: 渡邊秀樹;澤村誠;末岡和久;武笠幸一;中根了昌
• 申請（專利權）人: 北海道大學
• 主分類號: H03B19/00
• 分類號: H03B19/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 鄭修哲

技術領域

本發明涉及一種用于倍增頻率的方法和設備，尤其適用于需要對來自移動通訊設備或蜂窩信息設備的頻率有效倍增的微波技術領域以及高頻技術領域。

背景技術

由移動通訊設備或蜂窩信息設備的產生并發射的頻率利用晶體檢測器的非線性電阻性能進行倍增。然而，在這種情況下，因為必須控制、匹配許多元件，所以運行變得復雜。

相反，單片微波集成電路得到采用，其中將用作高速、高頻電路的指定微波電路制作在一個基片上。因為單片微波集成電路的大規模生產可以良好地調整，所以適于商業應用。然而，人們希望這種單片集成電路能夠實現高頻、低成本、微型化和重量減輕，以及低電能消耗。

發明內容

本發明的目的是提供一種新的倍增頻率的方法以及可用于所述方法的設備。

為實現上述目的，本發明涉及一種用于倍增頻率的方法，包含如下步驟：

制備具有其固有共振頻率的鐵磁體薄膜，

導入輸入頻率等于所述鐵磁體薄膜的共振頻率的電磁波，從而在鐵磁體薄膜內產生鐵磁共振，使導入的所述電磁波的輸入頻率倍增。

為發現一種新的頻率倍增方法，本發明人進行了認真的研究。結果，本發明人發現了一種新的頻率倍增方法，該方法利用鐵磁體薄膜的鐵磁共振，如上所述。

圖1是本發明的頻率倍增方法原理的示意圖。在鐵磁體薄膜的鐵磁共振中，磁矩M受沿垂直于鐵磁薄膜主平面的方向產生的反磁場影響，因此，在平行于所述主平面的方向上為大振幅，而在垂直于所述主平面的方向上為小振幅。在這種情況下，磁矩M沿Z方向振蕩兩次，而沿X方向振蕩一次，如圖1所示。因此，如果產生共振頻率f的鐵磁共振，那么磁矩M沿X方向振蕩f次，而沿Z方向振蕩2f次。

如果將具有與共振頻率f幾乎相同的輸入頻率的電磁波導入鐵磁體薄膜，那么如上所述產生鐵磁共振，且磁矩M在Z方向上以頻率2f振蕩，從而發射頻率為2f的電磁波。結果，所導入的電磁波的輸入頻率被增加兩倍。這樣，利用鐵磁體薄膜的鐵磁共振，可以很容易地倍增給定電磁波的頻率。

在本發明中使用的鐵磁體薄膜的共振頻率可以根據所述薄膜的鐵磁材料和厚度等進行適當的調節。因此，電磁波的輸入頻率可以在較寬范圍內得到倍增。

而且，因為鐵磁體薄膜的尺寸設定為nm級，所以可以使所用的倍增設備微型化。而且，因為產生鐵磁共振沒有外部磁場，所以不必消耗過量的電能來產生所述外部磁場，因此可以實現低電能消耗。

此外，如下面所述，所述鐵磁體薄膜可以由成本低廉的單晶Co薄膜制成，如上所述且不用額外的外部磁體。因此，本發明的倍增方法和倍增設備可以實現低成本。

附圖簡要說明

為了更好地理解本發明，參照附圖，其中：

圖1是本發明的頻率倍增方法原理的示意圖，

圖2是示出用于本發明的頻率倍增方法的倍增設備的透視圖。

具體實施方式

現在將參照附圖詳細描述本發明。圖2是示出用于本發明的頻率倍增方法的倍增設備的透視圖。在圖1中示出的頻率倍增設備10包括空腔諧振器1和鐵磁體薄膜2，該薄膜具有共振頻率f，位于空腔諧振器1內部底壁表面1B上。在與鐵磁體薄膜2相對的空腔諧振器1的壁表面1A處形成孔口3，且在空腔諧振器1的側壁表面1C處形成縫隙4。

具有待倍增的給定輸入頻率的電磁波E從孔口3導入空腔諧振器1中。在這種情況下，需要所述電磁波的輸入頻率等于鐵磁體薄膜2的共振頻率。如上所述，因為通過選擇薄膜的鐵磁體材料、尺寸等，共振頻率f可以在較寬的范圍內變化，所以倍增設備10可以處理具有較寬范圍的輸入頻率的電磁波E。

在導入空腔諧振器1內之后，電磁波E在鐵磁體薄膜2中產生鐵磁共振。在這種情況下，如上所述，參照圖1，磁矩在Z方向上振蕩兩次，而在X方向上振蕩一次。因此，產生并發射一種頻率達到電磁波E的輸入頻率二倍的、頻率為2f的電磁波，然后，從位于Z方向上的縫隙4發出。

在圖2中，X方向和Z方向是為方便起見而設定的，因此它們可以適當地設置在鐵磁體薄膜2的主表面上。然而，為了便于發出，必須使指定的縫隙位于新設定的Z方向上。

在圖2中，雖然在空腔諧振器1中僅設有一個鐵磁體薄膜2，對電磁波E的輸入頻率進行倍增，但可以設置多個鐵磁體薄膜，以便多次倍增輸入頻率，從而產生具有更高頻率的電磁波。