對相關(guān)申請的交叉引用
本發(fā)明以在2014年12月25日提出申請的第2014-263149號日本專利申請和在2014年12月25日提出申請的第2014-263150號日本專利申請為基礎(chǔ),并將這些申請的記載內(nèi)容引用于此。
本發(fā)明涉及向任意方向發(fā)送電磁波的天線裝置以及發(fā)送高頻電磁波的高頻發(fā)送器。
背景技術(shù):
以往,采用了通過設(shè)置多條天線等方法向任意方向發(fā)送電磁波的天線裝置。
例如,在專利文獻(xiàn)1所公開的相控陣?yán)走_(dá)裝置中,將具有放大器和高頻移相器的發(fā)送模塊與各天線連接,使從各天線發(fā)送的電磁波的相位變化,由此使從天線發(fā)送的電磁波整體的指向性變化。
但是,高精度的高頻移相器通常比較大型且高價。因此,在使用了具有這種高頻移相器的發(fā)送模塊的天線裝置中,能夠高精度地控制從天線發(fā)送的電磁波整體的指向性的天線裝置都是大型且高價的。
另外,以往,關(guān)于高頻發(fā)送器,提出了例如專利文獻(xiàn)1所公開的無線通信系統(tǒng)。這樣的無線通信系統(tǒng)具有:轉(zhuǎn)換部,將電能轉(zhuǎn)換為高頻功率;高頻功率媒介單元,將被轉(zhuǎn)換后的高頻功率向發(fā)送部發(fā)送;發(fā)送部,將所發(fā)送的高頻功率變?yōu)殡姶挪ㄏ蛲獠堪l(fā)送。高頻電磁波例如是10ghz以上的電磁波,高頻功率媒介單元例如是波導(dǎo)管,發(fā)送部例如是天線。在專利文獻(xiàn)1所公開的無線通信系統(tǒng)中,收發(fā)裝置相當(dāng)于轉(zhuǎn)換部,rf同軸線纜相當(dāng)于高頻功率媒介單元,天線相當(dāng)于發(fā)送部。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu),通過轉(zhuǎn)換部將從電源供給的電能轉(zhuǎn)換為高頻功率,通過高頻功率媒介單元將高頻功率向發(fā)送部發(fā)送,再通過發(fā)送部變?yōu)殡姶挪ㄏ蛲獠堪l(fā)送,由此能夠在相互遠(yuǎn)離的多個裝置之間進(jìn)行通信。
通常,轉(zhuǎn)換部需要電容器、線圈、晶體振子、半導(dǎo)體元件等多個部件,因而通過將這些多個部件安裝在電路基板上使基板化進(jìn)行設(shè)置。在將轉(zhuǎn)換部基板化時,在轉(zhuǎn)換部設(shè)置天線的余地減小,因而轉(zhuǎn)換部和天線往往分開設(shè)置。因此,在被分開設(shè)置的轉(zhuǎn)換部和天線之間需要高頻功率媒介單元,并使用波導(dǎo)管等。
但是,在如上述的專利文獻(xiàn)1所公開的無線通信系統(tǒng)那樣利用rf同軸線纜和波導(dǎo)管等高頻功率媒介單元來中繼高頻功率時,高頻功率大幅衰減,因而作為系統(tǒng)整體的效率下降。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-147673號公報
專利文獻(xiàn)2:日本特開2014-132263號公報
技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的問題
本發(fā)明的目的在于,提供能夠小型化的天線裝置、以及能夠避免高頻功率的中繼并提高系統(tǒng)整體的效率的高頻發(fā)送器,該天線裝置避免在從各天線發(fā)送的電磁波的相位調(diào)整中使用高頻移相器等的高頻電路。
本發(fā)明的第一方式的天線裝置具有:多個磁性振蕩元件部,分別包括多條天線、和將電能轉(zhuǎn)換為高頻功率的至少一個磁性振蕩元件;以及調(diào)制器,設(shè)計時間差,將從外部輸入的電能向所述多個磁性振蕩元件部中至少兩個磁性振蕩元件部輸出,由此使通過所述至少兩個磁性振蕩元件部從電能轉(zhuǎn)換而得的高頻功率的相位成為彼此不同的相位。所述多個磁性振蕩元件部分別包括薄膜狀的一對電極,在所述一對電極之間具有磁化方向被固定的管腳層、磁化方向根據(jù)外部磁場而變化的自由層、配置在所述管腳層和所述自由層之間的中間層。由所述管腳層、所述中間層、所述自由層構(gòu)成的元件的電阻值,根據(jù)所述管腳層的磁化方向和所述自由層的磁化方向之間的角度而變化。所述多條天線中的各條天線通過被供給高頻功率而向所述多個磁性振蕩元件部中對應(yīng)的磁性振蕩元件部的外部的空間發(fā)送電磁波,該高頻功率是通過所述對應(yīng)的磁性振蕩元件部從電能轉(zhuǎn)換而得的。
根據(jù)本方式,能夠通過多個磁性振蕩元件部將電能轉(zhuǎn)換為高頻功率,通過調(diào)制單元使各磁性振蕩元件部進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得的高頻功率的相位分別變化。因此,在元件間的相位的調(diào)整中不需使用高頻移相器等的高頻電路,即可在各天線發(fā)送相位不同的電磁波,并操作從天線裝置整體發(fā)送的電磁波的方向,能夠避免在元件間的相位的調(diào)整中使用高頻移相器等的高頻電路,使天線裝置成為小型且低廉的裝置。
本發(fā)明的第二方式的天線裝置具有:多條天線;以及多個磁性振蕩元件部,分別包括將電能轉(zhuǎn)換為高頻功率的至少一個磁性振蕩元件。所述多個磁性振蕩元件部分別包括薄膜狀的一對電極,在所述一對電極之間具有磁化方向被固定的管腳層、磁化方向根據(jù)外部磁場而變化的自由層、配置在所述管腳層和所述自由層之間的中間層。由所述管腳層和所述中間層和所述自由層構(gòu)成的元件的電阻值,根據(jù)所述管腳層的磁化方向和所述自由層的磁化方向之間的角度而變化。所述多條天線中的各條天線通過被供給高頻功率而向所述多個磁性振蕩元件部中對應(yīng)的磁性振蕩元件部的外部的空間發(fā)送電磁波,該高頻功率是通過所述對應(yīng)的磁性振蕩元件部從電能轉(zhuǎn)換而得的。所述多條天線中至少兩條天線被配置成彼此不同的朝向。
根據(jù)本方式,將至少兩條天線配置成彼此不同的朝向,將通過磁性振蕩元件部從電能轉(zhuǎn)換而得的高頻功率提供給天線,由此能夠在各條天線向不同的方向發(fā)送電磁波。因此,不需使用高頻移相器即可向任意方向發(fā)送電磁波,能夠避免在元件間的相位的調(diào)整中使用高頻移相器等的高頻電路,使天線裝置成為小型且低廉的裝置。
本發(fā)明的高頻發(fā)送器具有:轉(zhuǎn)換部,將電能轉(zhuǎn)換為高頻功率;以及發(fā)送部,將通過所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換后的高頻功率變?yōu)殡姶挪ㄏ蛩鲛D(zhuǎn)換部的外部的空間發(fā)送。所述轉(zhuǎn)換部具有磁性振蕩元件,該磁性振蕩元件具有根據(jù)所述電能調(diào)制所述高頻功率的功能。所述磁性振蕩元件包括薄膜狀的一對電極,在所述一對電極之間具有磁化方向被固定的管腳層、磁化方向根據(jù)外部磁場而變化的自由層、配置在所述管腳層和所述自由層之間的中間層。由所述管腳層和所述中間層和所述自由層構(gòu)成的元件的電阻值,根據(jù)所述管腳層的磁化方向和所述自由層的磁化方向之間的角度而變化。所述發(fā)送部與所述磁性振蕩元件構(gòu)成為一體。
根據(jù)本發(fā)明,磁性振蕩元件和發(fā)送部構(gòu)成為一體,因而不需要波導(dǎo)管等高頻功率媒介單元,能夠抑制高頻功率的衰減,系統(tǒng)整體的效率提高。
附圖說明
關(guān)于本發(fā)明的上述目的及其他目的、特征和優(yōu)點,通過參照附圖并根據(jù)以下的詳細(xì)記述將更加明確。該附圖如下:
圖1是應(yīng)用了第1實施方式的天線裝置的發(fā)送系統(tǒng)或者高頻發(fā)送器的整體結(jié)構(gòu)圖,
圖2a是第1實施方式的天線裝置的俯視圖,
圖2b是第1實施方式的天線裝置的剖面圖,
圖3是第1實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器的剖面圖,
圖4a是表示第1實施方式的調(diào)制電路的動作的曲線圖,
圖4b是表示第1實施方式的調(diào)制電路的動作的曲線圖,
圖4c是表示第1實施方式的調(diào)制電路的動作的曲線圖,
圖4d是表示第1實施方式的調(diào)制電路的動作的曲線圖,
圖5是第1實施方式的變形例的天線裝置或者高頻發(fā)送器的剖面圖,
圖6是第2實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器的剖面圖,
圖7是第2實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器的變形例的剖面圖,
圖8是第3實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器的剖面圖,
圖9a是第4實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器的配置圖,
圖9b是第4實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器的配置圖,
圖10是第5實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器的配置圖,
圖11a是第5實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器的變形例的配置圖,
圖11b是第5實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器的變形例的配置圖,
圖11c是第5實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器的變形例的配置圖,
圖11d是第5實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器的變形例的配置圖,
圖12是第6實施方式的天線裝置的立體圖,
圖13是第6實施方式的天線裝置的變形例的立體圖,
圖14是另一實施方式的發(fā)送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖,
圖15是另一實施方式的磁性振蕩元件及外部磁場施加部的剖面圖,
圖16是表示另一實施方式的外部磁場的位置依存性的曲線圖,
圖17是另一實施方式的磁性振蕩元件及外部磁場施加部的剖面圖,以及,
圖18是表示另一實施方式的外部磁場的位置依存性的曲線圖。
具體實施方式
下面,根據(jù)附圖說明本發(fā)明的實施方式。另外,在下面的各實施方式中,對彼此相同或者均等的部分標(biāo)注彼此相同的標(biāo)號進(jìn)行說明。
(第1實施方式)
對本發(fā)明的第1實施方式進(jìn)行說明。在此,以具有應(yīng)用了本發(fā)明的第1實施方式的天線裝置(或者高頻發(fā)送器)的發(fā)送系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。在本實施方式中說明的天線裝置(或者高頻發(fā)送器)例如搭載于汽車中并用于車輛間通信和路車間通信,但天線裝置(或者高頻發(fā)送器)也能夠用于汽車以外的移動電話等的信息通信設(shè)備等。另外,天線裝置(或者高頻發(fā)送器)也能夠用于微波雷達(dá)。微波雷達(dá)用于測定本車輛和前行車輛的距離及相對速度,以便進(jìn)行例如acc(自適應(yīng)巡航控制)。
下面,參照圖1~圖4說明本實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器。首先,參照圖1說明本實施方式的發(fā)送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。
發(fā)送系統(tǒng)具有天線裝置(或者具有天線1和磁性振蕩元件的高頻發(fā)送器)、電源3、外部磁場施加部4、控制部5,天線裝置具有多條天線1、多個磁性振蕩元件部2、調(diào)制電路6。另外,磁性振蕩元件2具有磁性振蕩元件。調(diào)制電路6相當(dāng)于本發(fā)明的調(diào)制器。此外,外部磁場施加部4如后面所述存在與磁性振蕩元件構(gòu)成為一體的情況。
天線1是通過被供給高頻功率而向外部發(fā)送高頻電磁波的部分。高頻電磁波例如是10ghz以上的電磁波。在本實施方式中,天線1兼做將天線1和磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件與調(diào)制電路6連接用的配線(或者,兼做將高頻發(fā)送器與電源3連接用的配線)。
磁性振蕩元件部2是將所供給的直流電流/電壓轉(zhuǎn)換為高頻功率的部分,具有將多個膜層疊而成的至少一個磁性振蕩元件。在本實施方式中,磁性振蕩元件部2具有多個磁性振蕩元件,在各磁性振蕩元件部2中,各磁性振蕩元件相互并聯(lián)地與調(diào)制電路6連接。關(guān)于磁性振蕩元件的詳細(xì)情況在后面進(jìn)行說明。
電源3是通過調(diào)制電路6向天線1和磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件供給直流電流/電壓的裝置。或者,電源3是向天線1及磁性振蕩元件供給直流電流/電壓的裝置。根據(jù)由該電源3供給的直流電流/電壓的大小,從磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件產(chǎn)生的高頻功率的頻率變化。例如,如果電源3是恒定電壓源,則由于后述的磁性振蕩元件的電阻的變化而產(chǎn)生的高頻電流的頻率,根據(jù)電源3供給的電壓的大小而變化。另外,如果電源3是恒定電流源,則由于磁性振蕩元件的電阻的變化而產(chǎn)生的高頻電壓的頻率,根據(jù)電源3供給的電流的大小而變化。各一個的天線1和磁性振蕩元件部2分別與調(diào)制電路6連接,由調(diào)制電路6單獨進(jìn)行驅(qū)動。
外部磁場施加部4是對磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件施加外部磁場,并使通過磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件而產(chǎn)生的高頻功率的頻率變化的部分。
外部磁場施加部4構(gòu)成為具有外部磁場產(chǎn)生裝置21、外部磁場控制電源22、和磁場控制電源電路23。外部磁場產(chǎn)生裝置21在此處是線圈,是通過磁場控制電源電路23使從外部磁場控制電源22流過電流,由此使產(chǎn)生磁場并施加給磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件的部分。或者,外部磁場施加部4構(gòu)成為具有外部磁場產(chǎn)生裝置21和外部磁場控制電源22。外部磁場產(chǎn)生裝置21在此處是線圈,是使從外部磁場控制電源22流過電流,由此使產(chǎn)生磁場并施加給磁性振蕩元件2的部分。
在本實施方式中,對各磁性振蕩元件部2配置了兩個線圈,兩個線圈配置在構(gòu)成磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件的多個膜的膜面面內(nèi)方向中的一個方向的兩側(cè),向膜面垂直方向施加外部磁場。具體地講,來自外部磁場控制電源22、磁場控制電源電路23的電流(或者來自外部磁場控制電源22的電流)流過,使得兩個線圈的軸朝向膜面垂直方向,在構(gòu)成兩個線圈的繞組上從線圈的軸向觀察時沿彼此相同的朝向繞線。由此,在對一個磁性振蕩元件部2配置的兩個線圈中,產(chǎn)生使在各線圈沿相同朝向通過、并在磁性振蕩元件沿膜面垂直方向通過的磁場。并且,將這些磁場合成,使產(chǎn)生在設(shè)于兩個線圈之間的磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件沿膜面垂直方向通過的磁場。
另外,也可以向磁性振蕩元件的膜面面內(nèi)方向施加磁場。在這種情況下,例如來自外部磁場控制電源22、磁場控制電源電路23的電流(或者來自外部磁場控制電源22的電流)流過,以便使如上所述配置的線圈的軸朝向膜面面內(nèi)方向的一個方向,在構(gòu)成兩個線圈的繞組上從線圈的軸向觀察時沿彼此相同的朝向繞線。由此,在各個線圈中產(chǎn)生使在各線圈沿相同朝向通過的磁場,將這些磁場合成,使產(chǎn)生在設(shè)于兩個線圈之間的磁性振蕩元件沿膜面面內(nèi)方向的一個方向通過的磁場。
另外,也可以是,將線圈配置在磁性振蕩元件的膜面垂直方向中一方或者雙方的外側(cè),使線圈的軸朝向膜面垂直方向,使來自外部磁場控制電源22、磁場控制電源電路23的電流(或者來自外部磁場控制電源22的電流)流過,由此向磁性振蕩元件的膜面垂直方向施加磁場。
磁場控制電源電路23配置在外部磁場產(chǎn)生裝置21和外部磁場控制電源22之間,用于調(diào)整來自外部磁場控制電源22的電流,并調(diào)整對磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件施加的外部磁場的大小。
控制部5是根據(jù)狀況操作電源3、調(diào)制電路6、外部磁場控制電源22、磁場控制電源電路23的部分,或者是操作電源3、外部磁場控制電源22的部分,由包括cpu、rom、ram等構(gòu)成的公知的微電腦及其周邊電路構(gòu)成??刂撇?與電源3、調(diào)制電路6、外部磁場控制電源22、磁場控制電源電路23連接?;蛘?,也存在控制部5與電源3、外部磁場控制電源22連接的情況。
下面,參照圖2說明天線1和磁性振蕩元件部2的配置。
天線裝置具有各多個的天線1和磁性振蕩元件部2,如圖2a所示,針對一條天線1配置了一個磁性振蕩元件部2。并且,在本實施方式中,如圖2a、圖2b所示,多條天線1朝向彼此相同的朝向而且呈網(wǎng)格狀配置。
在各磁性振蕩元件部2具有的多個磁性振蕩元件之間形成有由al-ox、mgo、sio2等構(gòu)成的絕緣層,多個磁性振蕩元件在膜面面內(nèi)方向相互絕緣。
下面,參照圖3說明磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件的詳細(xì)情況。
磁性振蕩元件是在基板10上依次層疊下部電極11、基底層12、反強(qiáng)磁性層13、管腳層14、中間層15、自由層16、蓋層17、上部電極18而構(gòu)成的。其中,下部電極11和上部電極18相當(dāng)于本發(fā)明的一對電極。另外,圖3中的上下的朝向形成為從基板10向下排列各層的朝向。
在本實施方式中,基板10是導(dǎo)電性基板,例如由cu、au等構(gòu)成。在基板10上形成有未圖示的ta層。ta層是為了與基板的潤濕性、自下部電極11以后的層的取向性而形成于基板10上的層。下部電極11由ru、cu、cun、au等導(dǎo)電性材料構(gòu)成,呈薄膜狀形成于未圖示的ta層上。
基底層12由ta、ru等構(gòu)成,呈薄膜狀形成于下部電極11上?;讓?2提高結(jié)晶性、取向性而成為用于成膜反強(qiáng)磁性層13的基底的層。
反強(qiáng)磁性層13由irmn、ptmn等構(gòu)成,呈薄膜狀形成于基底層12上。反強(qiáng)磁性層13是用于通過交換結(jié)合將管腳層14的磁化方向固定的層。
管腳層14由co、fe、ni等強(qiáng)磁性材料構(gòu)成,或者由強(qiáng)磁性材料和b構(gòu)成,呈薄膜狀形成于反強(qiáng)磁性層13上。在此,通過與反強(qiáng)磁性層13的交換結(jié)合,將管腳層14的磁化方向固定為膜面面內(nèi)方向。另外,除上述的材料以外,也可以使用pt、pd構(gòu)成管腳層14。此外,也可以使用gamn、fept(pd)、copt(pd、ni)等高磁氣各向異性材料構(gòu)成管腳層14。
另外,在基底層12和反強(qiáng)磁性層13之間形成有由nife等構(gòu)成的磁性層,但沒有圖示。另外,在反強(qiáng)磁性層13和管腳層14之間形成有由cofe等構(gòu)成的磁性層、和由ru等構(gòu)成的借助rkky相互作用將上下形成的磁性層的磁化方向固定的層。
即,在由irmn構(gòu)成反強(qiáng)磁性層13、由cofeb構(gòu)成管腳層14的情況下,被夾在基底層12和中間層15之間的層形成為從基底層12側(cè)起依次為nife/irmn/cofe/ru/cofeb等的層疊構(gòu)造。
本實施方式的磁性振蕩元件這樣利用ru等的rkky相互作用,包括由多個磁性層構(gòu)成的合成亞鐵磁性層。在采用合成亞鐵磁性層的結(jié)構(gòu)中,通過使將ru夾在中間上下形成的兩個磁性層的磁化的朝向彼此相反,能夠降低來自這兩個磁性層的泄露磁場對自由層16產(chǎn)生的影響。
中間層15由mgo、al-ox、cu、ag等構(gòu)成,呈薄膜狀形成于管腳層14上。由管腳層14、中間層15、自由層16構(gòu)成的元件的電阻值,根據(jù)管腳層14的磁化方向和自由層16的磁化方向之間的角度而變化。在由mgo、al-ox等絕緣體構(gòu)成中間層15的情況下,由管腳層14、中間層15、自由層16的層疊體構(gòu)成tmr(tunnelingmagnetoresistance:隧道磁電阻)元件。另外,在由cu、ag等導(dǎo)體構(gòu)成中間層15的情況下,由管腳層14、中間層15、自由層16的層疊體構(gòu)成gmr(giantmagnetoresistance:巨磁電阻)元件。另外,在此對由絕緣體或?qū)w構(gòu)成中間層15的情況進(jìn)行了說明,但也能夠由半導(dǎo)體構(gòu)成中間層15。
自由層16由co、fe、ni等強(qiáng)磁性材料構(gòu)成,或者由強(qiáng)磁性材料和b構(gòu)成,呈薄膜狀形成于中間層15上。自由層16的磁化方向根據(jù)外部磁場施加部4產(chǎn)生的外部磁場而變化。另外,除上述的材料之外,也可以使用pt、pd構(gòu)成自由層16。此外,也可以使用gamn、fept(pd)、copt(pd、ni)等高磁氣各向異性材料構(gòu)成自由層16。此外,也可以將自由層16設(shè)為cofeb/gamn、cofeb/fept等的層疊構(gòu)造。此外,還可以將自由層16設(shè)為cofeb/ta/gamn等的層疊構(gòu)造。
蓋層17由ta、ru等構(gòu)成,呈薄膜狀形成于自由層16上。蓋層17是在加工的工序中保護(hù)自由層16用的層。另外,如后面所述,在自由層16使用cofeb等的情況下,也擔(dān)負(fù)作為使cofeb中的b擴(kuò)散用的吸收層的作用。
上部電極18由au、cu、cun、ru等導(dǎo)電性材料構(gòu)成,呈薄膜狀形成于蓋層17上。這樣的磁性振蕩元件能夠通過在基板10上順序地成膜各層進(jìn)行制造。
在管腳層14和自由層16使用cofeb的情況下,首先將cofeb成膜為非晶狀。但是,由于加入了b,因而即使不做任何特殊處理也成為非晶體。在該非晶體cofeb上對mgo進(jìn)行(001)取向并成膜。在其上將cofeb成膜為非晶狀,成膜蓋層17。然后,通過以300~350℃進(jìn)行熱處理,cofeb中的b擴(kuò)散至mgo層和蓋層17或者基底層12,由非晶體沿bcc(001)取向而結(jié)晶化。這樣,cofeb/mgo/cofeb結(jié)晶化,由此形成較高的mr比(磁阻比)即高頻電磁波的高輸出化。
在本實施方式中,將天線1和磁性振蕩元件一體化。具體地講,如圖3所示,在使上部電極18與天線1接觸的狀態(tài)下,用絕緣樹脂19覆蓋磁性振蕩元件,由此使磁性振蕩元件和天線1接合。另外,在分別制造磁性振蕩元件和天線1的情況下,在制造工序中,基板10需要在下部電極11的下方。通常,基板的厚度是數(shù)百μm,而上部電極18的厚度是數(shù)十~數(shù)百nm,因而在本實施方式中將上部電極18和天線1接合,以便縮短振蕩部和天線1的距離。另外,基板10與上部電極18相比更容易與天線1緊密貼合,因而也可以將基板10和天線1接合,以抑制在天線1和磁性振蕩元件之間產(chǎn)生間隙。
在這種情況下,在絕緣樹脂19流入磁性振蕩元件和天線1之間時,天線1和磁性振蕩元件之間的電阻增加,因而期望在進(jìn)行接合時使絕緣樹脂19不流入磁性振蕩元件和天線1之間。
在分別制造磁性振蕩元件2和天線1的情況下,在制造工序中,基板10需要在下部電極11的下方。通常,基板的厚度是數(shù)百μm,而上部電極18的厚度是數(shù)十~數(shù)百nm,因而在本實施方式中將上部電極18和天線1接合,以便縮短振蕩部和天線1的距離。另外,基板10與上部電極18相比更容易與天線1緊密貼合,因而也可以將基板10和天線1接合,以抑制在天線1和磁性振蕩元件2之間產(chǎn)生間隙。
如圖3所示,在使上部電極18與天線1接觸的狀態(tài)下,用絕緣樹脂19覆蓋磁性振蕩元件2,由此能夠使磁性振蕩元件2和天線1接合。在這種情況下,在絕緣樹脂19流入磁性振蕩元件2和天線1之間時,高頻發(fā)送器的電阻增加,因而期望在進(jìn)行接合時使絕緣樹脂19不流入磁性振蕩元件2和天線1之間。
另外,也可以利用in或焊錫等將天線1和上部電極18接合。由此,雖然天線1和磁性振蕩元件的距離增大,但是能夠抑制在天線1和上部電極18之間產(chǎn)生間隙。此外,也可以通過壓接將天線1和上部電極18接合。
當(dāng)在對基板10進(jìn)行配線之前使磁性振蕩元件和天線1接合的情況下,在絕緣樹脂19設(shè)置導(dǎo)通用的孔,使配線在孔中通過,由此能夠如圖1所示將天線1和磁性振蕩元件與調(diào)制電路6連接。
下面,參照圖1~圖4說明本實施方式的發(fā)送系統(tǒng)的動作。
首先,從控制部5向電源3發(fā)送信號,通過電源3和調(diào)制電路6(或者僅通過電源3)在天線1和磁性振蕩元件部2的兩端之間產(chǎn)生直流電壓,直流電流i從電源3通過調(diào)制電路6流向各天線1及磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件?;蛘?,也存在直流電流i從電源3流向天線1和磁性振蕩元件的情況。在此,直流電流i沿從自由層16到管腳層14的朝向流過。此時,電子從管腳層14向自由層16移動。并且,通過外部磁場施加部4,沿與自由層16的磁化方向平行或者偏離數(shù)度的方向?qū)Υ判哉袷幵┘油獠看艌?。在此,沿膜面垂直方向施加外部磁場?/p>
然后,借助電子的旋轉(zhuǎn)力矩,自由層16的磁化進(jìn)動。在此,沿與自由層16的磁化方向平行的方向即不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)注入磁化反轉(zhuǎn)的方向施加外部磁場,因而磁化不會反轉(zhuǎn)。
通過自由層16的磁化進(jìn)動,磁性振蕩元件的電阻借助mr效應(yīng)而始終變化,在磁性振蕩元件的兩端產(chǎn)生高頻電流/電壓,由此產(chǎn)生高頻功率。即,直流電流及電壓被轉(zhuǎn)換成高頻功率。通過磁性振蕩元件部2具有的多個磁性振蕩元件而產(chǎn)生并合成的高頻功率經(jīng)由天線1,由此發(fā)送高頻電磁波。
通過以上的動作,從各天線1發(fā)送高頻電磁波,通過以下說明的調(diào)制電路6的動作,能夠在各天線1使高頻電磁波的相位變化。在采用調(diào)制電路6的情況下,與相位的控制方法采用高頻移相器等的高頻電路的情況完全不同。
高頻移相器等的高頻電路在電能經(jīng)由磁性振蕩元件成為高頻功率后進(jìn)行相位的控制。因此,高精度的相位的控制需要較大型的裝置。
與此相對,調(diào)制電路6在電能被輸入磁性振蕩元件之前、即在電能為直流或者低頻的狀態(tài)下進(jìn)行相位的控制。因此,在采用調(diào)制電路6的情況下,與采用高頻移相器等的高頻電路的情況相比,相位的控制簡單。
具體地講,調(diào)制電路6將圖4a所示的來自電源3的輸入,按照圖4b所示使相差時間φ輸出給磁性振蕩元件部2中的兩個磁性振蕩元件部(在圖中表述為2-1、2-2)具有的磁性振蕩元件。然后,如圖4c所示,使磁性振蕩元件部2-1具有的磁性振蕩元件對直流電流/電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得的高頻功率、和磁性振蕩元件部2-2具有的磁性振蕩元件對直流電流/電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得的高頻功率,產(chǎn)生時間φ部分的相位差。由此,如圖4d所示,在從與磁性振蕩元件部2-1、2-2對應(yīng)的兩條天線(在圖中表述為1-1、1-2)分別發(fā)送的高頻電磁波之間,產(chǎn)生時間φ部分的相位差。
這樣,通過使用調(diào)制電路6改變向磁性振蕩元件供給電能的定時,能夠控制高頻電磁波的相位。即使是在電能為直流或者低頻的狀態(tài)下設(shè)置相位差,通過磁性振蕩元件而轉(zhuǎn)換后的高頻功率也承受了該相位差,因而能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的相位的控制。
關(guān)于針對各磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件的輸出,通過這樣設(shè)計時間差,能夠使從各天線1發(fā)送的高頻電磁波的相位變化,操作從天線裝置整體發(fā)送的高頻電磁波的方向。即,應(yīng)用了本實施方式的天線裝置的發(fā)送系統(tǒng)能夠用作相控陣天線裝置的發(fā)送系統(tǒng)。
下面,對本實施方式的效果進(jìn)行說明。
以往的天線裝置具有多條天線,將具有放大器和高頻移相器的發(fā)送模塊與各天線連接,以便向任意方向發(fā)送電磁波。并且,需要使從各天線發(fā)送的電磁波的相位變化,由此使從天線發(fā)送的電磁波整體的指向性變化。
與此相對,在本實施方式的天線裝置中,采用磁性振蕩元件作為將直流電流/電壓轉(zhuǎn)換為高頻功率的裝置,如上面所述,通過調(diào)制電路6使各磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件進(jìn)行轉(zhuǎn)換的交流的相位分別變化。因此,即使在各磁性振蕩元件部2間的調(diào)整中不使用高頻移相器等的高頻電路,也能夠以直流或者通過調(diào)制電路6輸出的低頻的信號實現(xiàn)高頻輸出,能夠構(gòu)成向任意方向發(fā)送電磁波的相控陣天線裝置的發(fā)送系統(tǒng)。因此,在本實施方式的天線裝置中,不需要使用高價且大型的高精度的高頻移相器,因而能夠小型且低成本地制造本實施方式的天線裝置。
另外,在上述的采用發(fā)送模塊的天線裝置中,發(fā)送模塊的輸出信號通過經(jīng)由高頻移相器而衰減。因此,為了將衰減的輸出信號放大而設(shè)置放大器,但放大器的驅(qū)動需要電源,并且高頻移相器的驅(qū)動也需要電源。另外,為了通過高頻移相器進(jìn)行射束形成,需要抑制發(fā)送模塊間的振幅誤差及相位誤差用的電路等。因此,隨著高頻移相器的使用將消耗較多的能量,系統(tǒng)整體的效率下降。
與此相對,在本實施方式的天線裝置中,不需要采用高頻移相器,因而能夠避免因高頻移相器導(dǎo)致的輸出信號的衰減,提高系統(tǒng)整體的效率。并且,由于也不需要高頻移相器和放大器用的電源,因而也避免了隨著高頻移相器的使用而形成的能量消耗,能夠提高系統(tǒng)整體的效率。另外,即使是經(jīng)由調(diào)制電路6,在經(jīng)由調(diào)制電路6時也不將電能轉(zhuǎn)換成高頻電磁波,因而高頻電磁波信號輸出的衰減等的影響較小。
另外,也可以在將金屬的平板與多個磁性振蕩元件部2接合后,將平板切削成各天線1的形狀來形成各天線1,也可以分別制造各天線1并與磁性振蕩元件部2接合。在將金屬的平板與磁性振蕩元件部2接合后進(jìn)行切削的情況下,能夠容易使多條天線1的高度一致,從天線裝置整體發(fā)送的高頻電磁波的方向的控制容易進(jìn)行。
另外,在以往的天線裝置中,為了將直流的電能轉(zhuǎn)換成交流,由線圈、電容器、晶體振子、半導(dǎo)體元件等多個部件構(gòu)成轉(zhuǎn)換部,將這些部件安裝在電路基板上使基板化進(jìn)行設(shè)置。在將轉(zhuǎn)換部基板化時,在轉(zhuǎn)換部設(shè)置天線的余地減小,因而轉(zhuǎn)換部和天線往往分開設(shè)置。因此,在被分開設(shè)置的轉(zhuǎn)換部和天線之間使用波導(dǎo)管等對高頻功率進(jìn)行中繼,由此高頻功率大幅衰減,系統(tǒng)整體的效率下降。
與此相對,本實施方式的天線裝置具有的磁性振蕩元件如上所述僅其單體即可將直流電流/電壓轉(zhuǎn)換成高頻功率,發(fā)揮作為轉(zhuǎn)換部的作用。并且,在磁性振蕩元件產(chǎn)生的高頻功率的頻率根據(jù)直流電流/電壓的大小、外部磁場的大小和方向而變化,因而通過使這些因素變化,能夠使從天線1發(fā)送的高頻電磁波的頻率變化。因此,由具有多個磁性振蕩元件的磁性振蕩元件部2構(gòu)成的轉(zhuǎn)換部,不需要從直流向交流的轉(zhuǎn)換用、和轉(zhuǎn)換后的交流的頻率的調(diào)整用的較多部件,因而容易將由磁性振蕩元件部2構(gòu)成的轉(zhuǎn)換部和天線1進(jìn)行接合使一體化。
在本實施方式中,使天線1與磁性振蕩元件部2一體化,因而不需要如以往那樣利用波導(dǎo)管等中繼高頻功率。因此,能夠抑制因高頻功率的中繼而形成的衰減,提高系統(tǒng)整體的效率。
另外,在以往的天線裝置中,在需要高頻電磁波的高輸出的發(fā)送的情況下,使用高頻放大器將輸出放大,因而高頻電磁波路徑增大,模塊尺寸增大,功耗增大。
與此相對,在本實施方式的天線裝置中,通過由被集成化的多個磁性振蕩元件構(gòu)成磁性振蕩元件部2,能夠使高頻電磁波高輸出化。磁性振蕩元件與天線1的接合面積例如小至數(shù)nm~數(shù)μm級別,因而即使集成化也能夠抑制高頻電磁波路徑的增大、模塊尺寸的增大。并且,磁性振蕩元件的功耗較小,因而能夠提高系統(tǒng)整體的效率。
另外,在本實施方式中由導(dǎo)電性材料構(gòu)成基板10,但也可以由sio2等絕緣性材料構(gòu)成基板10。
在這種情況下,如圖5所示,當(dāng)在基板10上成膜了構(gòu)成磁性振蕩元件的各層后,以包圍基底層12、反強(qiáng)磁性層13、管腳層14、中間層15、自由層16、蓋層17、上部電極18的膜面面內(nèi)方向的周圍方式,在下部電極11上成膜絕緣膜20。并且,與本實施方式一樣,在利用絕緣樹脂19將天線1和磁性振蕩元件接合后,開設(shè)穿通基板10并到達(dá)下部電極11的導(dǎo)通用的孔,使配線在孔中通過。這樣,即使是由sio2等絕緣性材料構(gòu)成基板10的變形例,也能夠?qū)崿F(xiàn)磁性振蕩元件和天線1的一體化。在該變形例中,能夠得到與上述相同的效果。
(第2實施方式)
參照圖6說明本發(fā)明的第2實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器。本實施方式是相對于第1實施方式變更了天線1和磁性振蕩元件部2的結(jié)構(gòu)(或者,天線1和磁性振蕩元件的結(jié)構(gòu))的方式,其它方面與第1實施方式相同,因而在此省略說明。
本實施方式的基本結(jié)構(gòu)與第1實施方式相同,但天線1和磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件形成為圖6所示的結(jié)構(gòu)。
即,形成基板10上的下部電極11的層兼做天線1,由下部電極11構(gòu)成天線1。并且,在下部電極11上包圍基底層12、反強(qiáng)磁性層13、管腳層14、中間層15、自由層16、蓋層17、上部電極18的膜面面內(nèi)方向的周圍的位置形成有絕緣膜20。在本實施方式中,利用這樣的結(jié)構(gòu)將磁性振蕩元件和天線1一體化。
另外,在本實施方式中,基板10由絕緣性材料構(gòu)成,由天線1、下部電極11、上部電極18兼做將天線1和磁性振蕩元件與調(diào)制電路6連接用的配線(或者,將高頻發(fā)送器與電源3連接用的配線)。這樣的天線1和磁性振蕩元件是通過在天線基板上成膜構(gòu)成磁性振蕩元件的各層,并將磁性振蕩元件圖案化而制得的。
在本實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器中,也能夠獲得與第1實施方式相同的效果。另外,通過由下部電極11構(gòu)成天線1,能夠抑制在振蕩部與天線1之間產(chǎn)生間隙,因而能夠進(jìn)一步提高系統(tǒng)整體的效率。
在本實施方式中由絕緣性材料構(gòu)成基板10,但也可以由導(dǎo)電性材料構(gòu)成基板10。
圖7表示由導(dǎo)電性材料構(gòu)成基板10的變形例。在該變形例中,基板10、下部電極11、天線1是由一個層構(gòu)成的,形成于該層上的基底層12、反強(qiáng)磁性層13、管腳層14、中間層15、自由層16、蓋層17、上部電極18,與本實施方式一樣利用絕緣膜20包圍膜面面內(nèi)方向的周圍。并且,在該變形例中,由天線1、基板10、下部電極11、上部電極18兼做將天線1和磁性振蕩元件與調(diào)制電路6連接用的配線(或者,將高頻發(fā)送器與電源3連接用的配線)。在該變形例中,也能夠獲得與上述相同的效果。并且,在該變形例中,在高頻電磁波發(fā)送方向沒有基板,因而認(rèn)為高頻電磁波的發(fā)送效率提高。
在第1實施方式中,在基板10上依次層疊未圖示的ta層、下部電極11、基底層12,以便提高自反強(qiáng)磁性層13以后的層的取向性,但也可以如該變形例這樣,在構(gòu)成基板10的層上形成基底層12。
(第3實施方式)
參照圖8說明本發(fā)明的第3實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器。本實施方式是相對于第1實施方式變更了天線1和磁性振蕩元件部2的結(jié)構(gòu)(或者,天線1和磁性振蕩元件的結(jié)構(gòu))的方式,其它方面與第1實施方式相同,因而在此省略說明。
本實施方式的基本結(jié)構(gòu)與第1實施方式相同,但天線1和磁性振蕩元件形成為圖8所示的結(jié)構(gòu)。
即,在基板10上形成有下部電極11、基底層12、反強(qiáng)磁性層13、管腳層14、中間層15、自由層16、蓋層17,在基板10上包圍從下部電極11到蓋層17的膜面面內(nèi)方向的周圍的位置形成有絕緣膜20。但是,下部電極11的一部分穿通絕緣膜20而與外部連接。
另外,在蓋層17和包圍蓋層17的絕緣膜20上形成有上部電極18。形成上部電極18的薄膜兼做天線1,由上部電極18構(gòu)成天線1。在本實施方式中,利用這樣的結(jié)構(gòu)將磁性振蕩元件和天線1一體化。
另外,在本實施方式中,基板10由絕緣性材料構(gòu)成,由天線1、下部電極11、上部電極18兼做將天線1和磁性振蕩元件與調(diào)制電路6連接用的配線(或者,將高頻發(fā)送器與電源3連接用的配線)。這樣的天線1和磁性振蕩元件是通過在基板10上成膜構(gòu)成磁性振蕩元件的各層,并將磁性振蕩元件圖案化,然后成膜上部電極18并將上部電極18圖案加工成天線形狀而制得的。
在本實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器中,也能夠獲得與第1、第2實施方式相同的效果。并且,在本實施方式中,在高頻電磁波發(fā)送方向沒有基板,因而認(rèn)為高頻電磁波的發(fā)送效率提高。另外,在本實施方式中,由上部電極18構(gòu)成天線1,因而與將基板10加工成天線形狀的情況相比,能夠更容易制造天線裝置。
在本實施方式中由絕緣性材料構(gòu)成基板10,但也可以由導(dǎo)電性材料構(gòu)成基板10。在這種情況下,除天線1、下部電極11、上部電極18以外,基板10也兼做將天線1和磁性振蕩元件與調(diào)制電路6連接用的配線(或者,將高頻發(fā)送器與電源3連接用的配線)。
(第4實施方式)
參照圖9a和圖9b說明本發(fā)明的第4實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器。本實施方式是按照以下所述配置構(gòu)成第1實施方式的天線裝置的天線1和磁性振蕩元件部2(或者第1實施方式的高頻發(fā)送器)的方式,其它方面與第1實施方式相同,因而在此省略說明。
與一般的天線裝置相比,磁性振蕩元件較薄、面積較小。例如,厚度為數(shù)十nm~數(shù)百nm,面積為數(shù)nm2~數(shù)μm2。因此,能夠在車輛的減振器和前擋風(fēng)玻璃、拋物面天線等的曲面上配置第1實施方式的天線1和磁性振蕩元件部2。
例如,在配置于車輛的減振器的情況下,一般的天線裝置需要根據(jù)其大小配置在減振器的內(nèi)側(cè),在減振器表面的電磁波的反射成為問題。與此相對,由于磁性振蕩元件較薄、面積較小,因而如圖9a所示,能夠?qū)⒌?實施方式的天線1和磁性振蕩元件部2配置在減振器的外側(cè),能夠抑制在減振器表面的電磁波的反射。
另外,將第1實施方式的天線1和磁性振蕩元件部2配置于有機(jī)el(電致)等使用時變形的部件,即使是該部件在使用中變形時,由于磁性振蕩元件較薄、面積較小,故障的可能性也較小。另外,由于也能夠?qū)⒌?實施方式的天線1和磁性振蕩元件部2配置于在制造工序中變形的部件,因而能夠采取在配置了第1實施方式的天線1和磁性振蕩元件部2后使部件變形等的方法,加工容易進(jìn)行。
另外,如圖9b所示,也能夠?qū)⒌?實施方式的天線1和磁性振蕩元件部2(或者第1實施方式的高頻發(fā)送器)配置在這些部件的內(nèi)部。磁性振蕩元件不使用晶體,因而耐沖擊性良好,通過將第1實施方式的天線1和磁性振蕩元件部2(或者第1實施方式的高頻發(fā)送器)配置在部件的內(nèi)部,能夠進(jìn)一步提高耐沖擊性,并且提高對沖擊以外的環(huán)境性的外部干擾的耐環(huán)境性。這樣的實施方式適合于例如如車輛的減振器那樣受到?jīng)_擊和天氣等外來的環(huán)境性外部干擾的情況。
在本實施方式中,按照以上所述配置第1實施方式的天線1和磁性振蕩元件部2(或者第1實施方式的高頻發(fā)送器),但也可以按照以上所述配置第2、第3實施方式的天線1和磁性振蕩元件部2(或者第2、第3實施方式的高頻發(fā)送器)。在這種情況下,也能夠獲得與上述相同的效果。
(第5實施方式)
參照圖10說明本發(fā)明的第5實施方式的天線裝置或者高頻發(fā)送器。本實施方式是按照以下所述配置構(gòu)成第1實施方式的天線裝置的天線1和磁性振蕩元件部2(或者第1實施方式的高頻發(fā)送器)的方式,其它方面與第1實施方式相同,因而在此省略說明。
如圖10所示,通過在曲面上配置多個構(gòu)成第1實施方式的天線裝置的天線1和磁性振蕩元件部2(或者第1實施方式的高頻發(fā)送器),能夠如相控陣天線那樣向任意方向發(fā)送電磁波。具體地講,多條天線1沿彼此不同的朝向配置,因而通過利用未圖示的電路選擇用于發(fā)送電磁波的天線1和磁性振蕩元件部2,能夠向任意方向發(fā)送電磁波。
另外,也可以不設(shè)置選擇用于發(fā)送電磁波的天線1和磁性振蕩元件部2的電路,而從所有的天線1發(fā)送電磁波。
在本實施方式中,使各磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件產(chǎn)生的高頻功率的相位變化,不需要操作從天線裝置整體發(fā)送的電磁波的方向,因而天線裝置也可以沒有調(diào)制電路6。
在本實施方式中,在曲面上配置多個構(gòu)成第1實施方式的天線裝置的天線1和磁性振蕩元件部2(或者第1實施方式的高頻發(fā)送器),但也可以按照圖11a~圖11d所示進(jìn)行配置。下面,對本實施方式的變形例進(jìn)行說明。
如圖11a所示,在構(gòu)成截面呈多邊形狀的部件的多邊形狀的各條邊,分別配置構(gòu)成第1實施方式的天線裝置的天線1和磁性振蕩元件部2,同樣能夠向任意方向發(fā)送電磁波。另外,也可以如圖11b、圖11c所示,將構(gòu)成第1實施方式的天線裝置的天線1和磁性振蕩元件部2(或者第1實施方式的高頻發(fā)送器)配置在這些部件的內(nèi)部。
另外,圖11d所示的變形例中,在拋物線上,具體地講是在使拋物線圍繞對稱軸旋轉(zhuǎn)形成的拋物面上,配置多個構(gòu)成第1實施方式的天線裝置的天線1和磁性振蕩元件部2(或者第1實施方式的高頻發(fā)送器)。由此,能夠得到作為拋物面天線的特性。
在本實施方式中,按照以上所述配置第1實施方式的天線1和磁性振蕩元件部2(或者第1實施方式的高頻發(fā)送器),但也可以按照以上所述配置第2、第3實施方式的天線1和磁性振蕩元件部2(或者第2、第3實施方式的高頻發(fā)送器)。在這種情況下,也能夠獲得與上述相同的效果。
(第6實施方式)
參照圖12說明本發(fā)明的第6實施方式的天線裝置。本實施方式是相對于第1實施方式變更了天線1和基板10的形狀的方式,其它方面與第1實施方式相同,因而在此省略說明。
本實施方式的基本結(jié)構(gòu)與第1實施方式相同,但如圖12所示,在由天線1和磁性振蕩元件部2構(gòu)成的電氣電路中,電流的流路包括包圍直線狀的孔8的流路,由此構(gòu)成縫隙天線。在此,對于各磁性振蕩元件部2形成各一個的孔8。
具體地講,天線1和磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件的基板10形成為u字狀,使天線1和基板10對置,使u字的兩端部在厚度方向彼此重疊,由此形成直線狀的孔8。另外,在天線1和基板10之間的沒有形成磁性振蕩元件部2的部分,形成有由al-ox、mgo、sio2等構(gòu)成的絕緣層2a。連接調(diào)制電路6和天線裝置的配線、與天線1和基板10在厚度方向重疊的部分中沒有形成磁性振蕩元件部2的部分連接。
在本實施方式的天線裝置中,能夠獲得與第1實施方式相同的效果。另外,從磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件產(chǎn)生的高頻電磁波是圓形偏光,而在本實施方式中由天線1和磁性振蕩元件部2構(gòu)成縫隙天線,能夠?qū)⒏哳l電磁波轉(zhuǎn)換成直線偏光。因此,本實施方式的天線裝置作為相控陣天線獲得指向性是有效的。
在本實施方式中,相對于第1實施方式變更了天線1的形狀,但也可以相對于第2~第4實施方式變更天線1的形狀。在這種情況下,也能夠獲得與上述相同的效果。
另外,第5實施方式的天線裝置雖然不是相控陣天線,但是也可以相對于第5實施方式變更天線1的形狀。
另外,在本實施方式中,對于各磁性振蕩元件部2形成各一個的孔8,但也可以是,對于磁性振蕩元件部2具有的各磁性振蕩元件形成各一個的孔8。
另外,在本實施方式中,根據(jù)上述的結(jié)構(gòu),從調(diào)制電路6供給的電流環(huán)繞直線狀的孔8一圈而返回調(diào)制電路6,但也可以是電流環(huán)繞直線狀的孔8半圈而返回調(diào)制電路6。例如,也可以如圖13所示,僅將天線1設(shè)為u字狀,在天線1的一端形成磁性振蕩元件部2,將連接調(diào)制電路6和天線裝置的配線與磁性振蕩元件部2和天線1的另一端連接。
(其它實施方式)
另外,本發(fā)明不限于上述的實施方式,能夠在權(quán)利要求書所記載的范圍內(nèi)適當(dāng)變更。
例如,在上述第4、第5實施方式中,在曲面狀的部件的表面或者內(nèi)部配置天線1和磁性振蕩元件部2,但也可以配置在平板狀和塊狀的部件的表面或者內(nèi)部。
另外,在上述第1實施方式中,控制部5控制電源3,但也可以將具有可控制的電阻器和電容器等的電壓控制器連接于電源3和調(diào)制電路6之間,將控制部5與電壓控制器連接,控制流過天線1等的電流。
另外,也可以按照與上述第1~第3實施方式相反的順序成膜下部電極11和上部電極18之間的各層。
另外,也可以不使用反強(qiáng)磁性層13,例如利用管腳層14的材料和加工方法將管腳層14的磁化方向固定。此外,也可以取代反強(qiáng)磁性層13,使用由硬磁性材料構(gòu)成的硬磁性層將管腳層14的磁化方向固定。
另外,也可以不在基底層12和反強(qiáng)磁性層13之間形成由nife等構(gòu)成的磁性層。
另外,磁性振蕩元件也可以不包含合成亞鐵磁性層。
另外,也可以將管腳層14、自由層16的磁化方向設(shè)為與上述第1實施方式不同的方向。此外,也可以將流過直流電流i的朝向設(shè)為與上述第1實施方式相反的朝向。但是,磁性振蕩元件中成為高頻振蕩的原因的旋轉(zhuǎn)傳遞力矩的大小是根據(jù)管腳層14和自由層16的磁化方向的相對角θ決定的。更準(zhǔn)確地講,旋轉(zhuǎn)傳遞力矩的大小與sinθ成比例,在θ為90°時達(dá)到最大。因此,優(yōu)選如上述第1實施方式那樣,管腳層14的磁化方向和自由層16的磁化方向相互垂直。
另外,也可以將磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件設(shè)為闊邊帽納米接觸(sombrero-shapednano-contact)型的磁性振蕩元件。
另外,在上述實施方式中使用線圈作為外部磁場產(chǎn)生裝置21,但也可以使用如圖14所示的配線取代線圈。在此,將構(gòu)成外部磁場產(chǎn)生裝置21的配線配置成與磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件的膜面平行、且相互垂直的方向。
使用線圈的方法在分別配置磁性振蕩元件部2和外部磁場產(chǎn)生裝置21的情況下有用,但對磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件施加的外部磁場的大小和方向根據(jù)線圈和磁性振蕩元件的位置而變化。另外,在將線圈配置于磁性振蕩元件的膜面垂直方向的一方或者雙方的外側(cè)的情況下,在如上述第1~第6實施方式那樣具有多個磁性振蕩元件部2的天線裝置中,由磁性振蕩元件部2和線圈構(gòu)成的層的數(shù)增加。
與此相對,在圖14所示的結(jié)構(gòu)中,在各磁性振蕩元件部2的附近布置相互垂直的兩條配線,使來自磁場控制電源電路23的電流流過這兩條配線。然后,施加給各磁性振蕩元件部2的磁場成為將由于在兩條配線流過的電流而產(chǎn)生的磁場合成后的磁場,通過調(diào)整在各條配線流過的電流的大小和朝向,能夠調(diào)整施加給各磁性振蕩元件部2的磁場的大小和朝向。并且,通過調(diào)整配線的位置,在膜面面內(nèi)方向、膜面垂直方向都能夠施加外部磁場。這樣,在圖14所示的結(jié)構(gòu)中,在具有多個磁性振蕩元件部2的模塊中,也能夠?qū)θ我獾拇判哉袷幵?施加任意的外部磁場。
另外,也可以如圖15所示,在磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件的膜面垂直方向的一端層疊支撐層2b和外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c。另外,在圖15中示出了在磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件中的一個磁性振蕩元件(在圖中表述為2d)的膜面垂直方向的一端層疊墊片支撐層2b和外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c的結(jié)構(gòu)。
支撐層2b是將外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c與管腳層14、自由層16的磁性結(jié)合切斷的層,由ta、w、ti、ru等構(gòu)成。另外,也存在支撐層2b利用外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c的磁氣各向異性、而作為加強(qiáng)與管腳層14、自由層16的磁性結(jié)合的層使用的情況。
外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c是在膜面垂直方向產(chǎn)生外部磁場,準(zhǔn)確地講是產(chǎn)生泄露磁場,并施加給磁性振蕩元件的層。另外,也可以利用從管腳層14產(chǎn)生的泄露磁場、和將外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c的磁化方向設(shè)為磁性振蕩元件的膜面面內(nèi)方向時的泄露磁場,向磁性振蕩元件的膜面面內(nèi)方向施加外部磁場。外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c優(yōu)選由co、fe、ni、pt、pd等構(gòu)成的垂直磁化膜層。另外,也可以由gamn或cofeb/mgo構(gòu)成垂直磁化膜。此外,外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c不是在上述第1實施方式所說明的天線裝置的動作中擔(dān)負(fù)mr效應(yīng)的層。
如果由多層膜構(gòu)成外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c,通過改變其層疊數(shù)和膜厚,能夠容易進(jìn)行磁氣各向異性、所產(chǎn)生的泄露磁場的大小的控制。外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c可以與磁性振蕩元件分體配置,但在與磁性振蕩元件同時制造時容易進(jìn)行加工,并且能夠施加較大的外部磁場。
在由co/pt、co/pd等的多層膜構(gòu)成外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c的情況下,通常在成膜后需要約300~400℃的熱處理。在不由多層膜、而由l10-ptfe等的合金構(gòu)成外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c的情況下,在成膜時需要約600℃的基板加熱。
如圖16所示,從外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c產(chǎn)生的泄露磁場具有膜面內(nèi)位置依存性。但是,如圖17所示,通過使磁性振蕩元件2d的膜面面內(nèi)方向的寬度小于外部磁場產(chǎn)生用磁性層2c及支撐層2b的寬度,如圖18所示抑制膜面內(nèi)的位置依存性,控制性提高。
在圖14所示的結(jié)構(gòu)中能夠施加的外部磁場較小,最大也就數(shù)十mt,而在圖15、圖17所示的結(jié)構(gòu)中能夠施加較大的外部磁場。但是,在圖15、圖17所示的結(jié)構(gòu)中,只能向一個方向施加外部磁場,因而一并采用圖14所示的結(jié)構(gòu)和圖15、圖17所示的結(jié)構(gòu)比較好。
另外,也可以采用電場效應(yīng)元件作為外部磁場產(chǎn)生裝置21。電場效應(yīng)元件是具有非磁性層/磁性層/絕緣膜的構(gòu)造的元件,能夠根據(jù)施加電壓即電場調(diào)制磁性層的磁氣各向異性。即,通過改變對電場效應(yīng)元件的施加電壓,能夠調(diào)制電場效應(yīng)元件產(chǎn)生的磁場。因此,如果采用電場效應(yīng)元件作為外部磁場產(chǎn)生裝置21,通過改變從外部磁場控制電源22施加給外部磁場產(chǎn)生裝置21的電壓,能夠向微細(xì)的磁性振蕩元件施加任意的外部磁場。
構(gòu)成電場效應(yīng)元件的非磁性層,例如由au、pt、ta、ru的單體或它們的化合物構(gòu)成。另外,也可以由將這些單體或化合物層疊多個而成的膜構(gòu)成非磁性層。
構(gòu)成電場效應(yīng)元件的磁性層,例如由fe、co、ni等磁性體的單體、或?qū)@些單體混合了pt、pd、b等非磁性體的化合物構(gòu)成。
構(gòu)成電場效應(yīng)元件的絕緣膜,例如由mgo、hfo2、al-ox、zn-ox、聚酰亞胺、碳酸丙烯等構(gòu)成。
一般使用了金屬磁性體的電場效應(yīng)元件的磁氣各向異性,主要是金屬磁性層和絕緣層的界面的磁氣各向異性。能夠利用電場調(diào)制該界面磁氣各向異性。
另外,在上述第1實施方式中,對各磁性振蕩元件部2配置了兩個線圈,但也可以是對磁性振蕩元件部2具有的各磁性振蕩元件配置兩個線圈。同樣,在圖14所示的結(jié)構(gòu)中,也可以在各磁性振蕩元件的附近布置兩條配線,使來自磁場控制電源電路23的電流流過。
另外,在上述第1實施方式中,將多條天線1配置成網(wǎng)格狀,但也可以將多條天線1配置在其它位置。另外,也可以僅將一部分的天線1配置成網(wǎng)格狀。另外,在上述第1實施方式中,將多條天線1配置成彼此相同的朝向,但只要將至少兩條天線1配置成彼此相同的朝向即可。
另外,在上述第6實施方式中,對各磁性振蕩元件部2形成了各一個的孔8,但也可以僅對一部分的磁性振蕩元件部2形成孔8。另外,也可以不將天線1和磁性振蕩元件部2具有的磁性振蕩元件一體化,在這種情況下,只要在孔8的短邊方向的兩側(cè)分別形成連接天線1和磁性振蕩元件部2的配線、連接天線1和調(diào)制電路6的配線即可。
另外,在上述第1實施方式中,磁性振蕩元件部2具有多個磁性振蕩元件,但也可以是磁性振蕩元件部2僅有一個磁性振蕩元件。
根據(jù)實施例對本發(fā)明進(jìn)行了記述,但應(yīng)理解為本發(fā)明不限于該實施例和構(gòu)造。本發(fā)明也包含各種變形例和均等范圍內(nèi)的變形。此外,各種組合和方式、在這些各種組合和方式中僅包含一個要素、一個以上的要素或者一個以下的要素的其它組合和方式,都應(yīng)納入本發(fā)明的范疇和思想范圍中。