特許 6323573 整流器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6323573

(24)【登録日】2018年4月20日

(45)【発行日】2018年5月16日

(54)【発明の名称】整流器

(51)【国際特許分類】

   H03B 15/00 20060101AFI20180507BHJP

   H01L 43/08 20060101ALI20180507BHJP

   H01L 29/82 20060101ALI20180507BHJP

【ＦＩ】

   H03B15/00

   H01L43/08 U

   H01L29/82 Z

   H01L43/08 Z

【請求項の数】5

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-1738(P2017-1738)

(22)【出願日】2017年1月10日

(62)【分割の表示】特願2013-87514(P2013-87514)の分割

【原出願日】2013年4月18日

(65)【公開番号】特開2017-103791(P2017-103791A)

(43)【公開日】2017年6月8日

【審査請求日】2017年1月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 英治

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健司

【審査官】 石川 雄太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０４２１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０７１９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１４７６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−０６８０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２９５９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 L BAI, et al.，Universal Method for Separating Spin Pumping from Spin Rectification Voltage of Ferromagnetic Resonance，PHYSICAL REVIEW LETTERS，２０１３年１１月２２日，p.217602-1〜217602-5

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｂ １５／００

Ｈ０１Ｌ ２９／８２

Ｈ０１Ｌ ４３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁化の運動により整流作用を発現する整流部と、
前記整流部に並列に接続された第１の電気回路とを有し、
前記第１の電気回路には大きさが変動する電流が流れ、
前記第１の電気回路は、前記電流が発生する磁場が前記整流部に印加されるように配置されていることを特徴とする整流器。

【請求項2】

前記整流部が磁気抵抗効果素子であることを特徴とする、請求項１に記載の整流器。

【請求項3】

前記第１の電気回路がループ部を有し、
前記ループ部は、前記ループ部を流れる電流が発生する磁場が前記整流部に印加されるように配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の整流器。

【請求項4】

前記整流部の整流周波数と前記第１の電気回路の共振周波数とが等しいことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の整流器。

【請求項5】

前記整流部の整流周波数と前記第１の電気回路の共振周波数とが異なることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の整流器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発振器、整流器および送受信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、磁気抵抗効果素子によるマイクロ波発振と受信が研究されている。例えば、特許文献１においては、ＣＣＰ―ＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｎｆｉｎｅｄ Ｐａｔｈ−Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ Ｐｌａｎｅ）発振素子に直流電流と磁場を印加すると、ＣＣＰ―ＣＰＰ発振素子は発振することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−１２４３４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、磁気抵抗効果素子のマイクロ波発振や受信における出力安定性は現在のところ十分といえる状況ではない。後述するように、発振や受信は磁気抵抗効果素子を構成する磁性膜中の磁化運動に起因している。したがって、今まで多くなされてきた電気回路を安定化させる技術とは本質的に異なる対策が必要である。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、磁気抵抗効果素子のマイクロ波発振や受信における出力安定性を改善することが可能な発振器または整流器を提供することを目的とする。またそのような発振器と整流器を備えることによって、磁気抵抗効果素子のマイクロ波発振や受信における出力安定性を改善することが可能な送受信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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る発振器では、磁化の運動により発振する発振部と、前記発振部に並列に接続された第１の電気回路とを有し、前記第１の電気回路には大きさが変動する電流が流れ、前記第１の電気回路は、前記電流が発生する磁場が前記発振部に印加されるように配置されていることを特徴とする。この第１の態様に係る発振器により、磁気抵抗効果素子のマイクロ波発振や受信における出力安定性を改善することが可能となる。

【0007】

さらに、本発明の第２の態様に係る発振器では、さらに、前記発振部が磁気抵抗効果素子であることを特徴とすることが好ましい。

【0008】

さらに、本発明の第３の態様に係る発振器では、第１の態様または第２の態様に係る発振器において、前記第１の電気回路がループ部を有し、前記ループ部は、前記ループ部を流れる電流が発生する磁場が前記発振部に印加されるように配置されていることを特徴とすることが好ましい。

【0009】

さらに、本発明の第４の態様に係る発振器では、第１の態様から第３の態様までのいずれか１態様に係る発振器において、前記発振部の発振周波数と前記第１の電気回路の共振周波数とが等しいことを特徴とする。

【0010】

さらに、本発明の第５の態様に係る発振器では、第１の態様から第３の態様までのいずれか１態様に係る発振器において、前記発振部の発振周波数と前記第１の電気回路の共振周波数とが異なることを特徴とする。

【0011】

本発明の第６の態様に係る整流器では、磁化の運動により整流作用を発現する整流部と、前記整流部に並列に接続された第１の電気回路とを有し、前記第１の電気回路には大きさが変動する電流が流れ、前記第１の電気回路は、前記電流が発生する磁場が前記整流部に印加されるように配置されていることを特徴とする。

【0012】

さらに本発明の第７の態様に係る整流器では、さらに、前記整流部が磁気抵抗効果素子であることを特徴とすることが好ましい。

【0013】

さらに本発明の第８の態様に係る整流器では、第６の態様または第７の態様に係る整流器において、前記第１の電気回路がループ部を有し、前記ループ部は、前記ループ部を流れる電流が発生する磁場が前記整流部に印加されるように配置されていることを特徴とすることが好ましい。

【0014】

さらに本発明の第９の態様に係る整流器では、第６の態様から第８の態様までのいずれか１態様に係る整流器において、前記整流部の整流周波数と前記第１の電気回路の共振周波数とが等しいことを特徴とする。

【0015】

さらに本発明の第１０の態様に係る整流器では、第６の態様から第８の態様までのいずれか１態様に係る整流器において、前記整流部の整流周波数と前記第１の電気回路の共振周波数とが異なることを特徴とする。

【0016】

本発明の第１１の態様に係る送受信装置では、第１の態様から第５の態様までのいずれか１態様に係る発振器と、第６の態様から第１０の態様までのいずれか１態様に係る整流器とを備え、前記発振器の前記第１の電気回路と前記整流器の前記第１の電気回路とが電磁気的に結合することにより、無線通信または無線電力伝送を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、磁気抵抗効果素子のマイクロ波発振や受信における出力安定性を改善することが可能な発振器または整流器を提供することができる。また、そのような発振器と整流器を用いることによって、磁気抵抗効果素子のマイクロ波発振や受信における出力安定性を改善することが可能な送受信装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態１に係る発振器の模式図である。

【図2】本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の構成例を示す図である。

【図3】本発明の実施形態１に係る発振器の周辺回路を示す図である。

【図4】本発明の実施形態１に係る発振器の周辺回路を示す図である。

【図5】本発明の実施形態２に係る発振器の回路図である。

【図6】本発明の実施形態３に係る発振器の模式図である。

【図7】本発明の実施形態４に係る発振器の模式図である。

【図8】本発明の実施形態５に係る発振器の模式図である。

【図9】本発明の実施形態６に係る発振器の回路図である。

【図10】本発明の実施形態７に係る発振器の回路図である。

【図11】本発明の実施形態８に係る整流器の模式図である。

【図12】本発明の実施形態８に係る整流器の周辺回路を示す図である。

【図13】本発明の実施形態８に係る整流器の周辺回路を示す図である。

【図14】本発明の実施形態９における整流器の回路図である。

【図15】本発明の実施形態１０における送信装置の構成を示す図である。

【図16】本発明の実施形態１１における送受信装置の構成を示す図である。

【図17】本発明の実施形態１２における送受信装置の構成を示す図である。

【図18】本発明の実施形態１３における送受信装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を用いて本発明を実施するための形態の例を説明する。なお、以下の説明は本発明の実施形態の一部を例示するものであり、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、形態が本発明の技術的思想を有するものである限り、本発明の範囲に含まれる。各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせなどは一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。

【0020】

（実施形態１）
図１は実施形態１に係る発振器１００を示す図である。実施形態１の発振器１００は、発振部１０１と、発振部１０１に並列に接続された第１の電気回路１０３とを有する。

【0021】

発振器１００に直流電流を流すと、発振部１０１は直流電流Ｉによって発振する。第１の電気回路１０３には、発振部１０１の発振出力による電流、または直流電流に発振出力による電流が重畳された電流が流れる。その電流によって第１の電気回路１０３は、発振部１０１の発振と等しい周波数成分を有する振動磁場Ｈを発生する。第１の電気回路１０３は、振動磁場Ｈが発振部１０１にフィードバックされるように配置する。矢印Ｈは、発振部１０１にフィードバックされる、第１の電気回路１０３で発生した振動磁場を示す。ここで振動磁場とは、交番磁場のように向きが１８０度変化しながら振動する磁場や、大きさが振動する磁場成分が静磁場成分に重畳された磁場や、または回転磁場のように方向が回転する磁場など、静磁場でない磁場を示す。

【0022】

発振部１０１には発振部１０１の発振周波数と等しい周波数成分を有する振動磁場Ｈがフィードバックされるので、発振器の出力安定性が向上する。

【0023】

フィードバックの振動磁場Ｈと発振の位相を揃えるために、発振部１０１と第１の電気回路１０３は、周波数で決まる波長以下の距離に配置することが望ましい。

【0024】

発振部１０１には、直流電流Ｉの印加のみによって発振する発振部と、さらに閾値以上の磁場も印加することによって発振する発振部があげられる。ここで閾値磁場とは、発振部１０１に直流電流が供給されている場合に、発振部１０１が発振するために最低限必要な磁場の大きさである。

【0025】

電流のみで発振しない発振部のうち、閾値磁場がゼロより大きい発振部を発振させるためには、直流電流Ｉとともにゼロより大きい磁場を発振部１０１に印加する必要がある。直流電流Ｉのみで発振しない発振部１０１を用いた場合には、地磁気以上の磁場を印加する。ちなみに、ここでの地磁気とは、発振器に作用する地球磁気を示し、例えば、地表における地球磁気は、目安として３７Ａ／ｍである。

【0026】

閾値以上の磁場を印加する磁場印加手段は磁石に限られず、例えば、配線を流れる電流が発生する磁場、またはコイルや電磁石を用いることができる。

【0027】

発振部１０１は、特に限定されないが、例えば磁気抵抗効果素子を用いることができる。図２には磁気抵抗効果素子の構成例を示す。磁気抵抗効果素子１０５は磁性層であるピン層１０６ａと、磁性層であるフリー層１０６ｂと、その間に配置されたスペーサ層１０７とを有する。ここでのピン層１０６ａの磁化方向は固定されており、矢印１０９ａはピン層１０６ａの磁化の固定方向を示す。フリー層１０６ｂの磁化方向は、電流を印加する前の状態では、有効磁場の方向を向いており、矢印１０９ｂは有効磁場の方向を示す。有効磁場は、フリー層１０６ｂ内で生じる異方性磁場、交換磁場、外部磁場、反磁場の和である。図２では、ピン層１０６ａの磁化の方向と、フリー層１０６ｂの有効磁場の方向が、互いに反対方向を向いているが、互いの方向はこれに限らない。

【0028】

磁気抵抗効果素子１０５は特に限定されないが、例えばＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子、またはスペーサ層１０７の絶縁層中に電流狭窄パスが存在する磁気抵抗効果素子などを用いることができる。

【0029】

磁気抵抗効果素子１０５にＧＭＲ素子を用いる場合、スペーサ層１０７は、例えば、銅など非磁性金属を用いることができる。ＧＭＲ素子のフリー層１０６ｂおよびピン層１０６ａの材料は、例えば、コバルト、鉄、ニッケル、クロムなどの磁性金属とその合金、又は、磁性合金にボロンを混入した合金を用いることができる。ピン層１０６ａの磁化を固定するには、イリジウム、鉄、白金、マンガンなどの合金による反強磁性層との交換結合や、磁性金属多層膜（例えばコバルト鉄−ルテニウム−コバルト鉄の多層膜）による反強磁性結合を用いることができる。そして各層の厚さは０．１〜５０ｎｍ程度が好ましい。ＧＭＲ素子は、スペーサ層１０７が金属からなるため、他の磁気抵抗効果素子に比較して抵抗値が低い。このため、磁気抵抗効果素子１０５を低インピーダンスの回路に接続する際に、インピーダンス整合の観点で好ましい。

【0030】

磁気抵抗効果素子１０５にＴＭＲ素子を用いる場合、スペーサ層１０７は、例えば、アルミナや酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の絶縁層を用いることができる。ＴＭＲ素子のフリー層１０６ｂおよびピン層１０６ａの材料は、例えば、コバルト、鉄、ニッケル、クロムなどの磁性金属とその合金、又は、磁性合金としてボロンを混入した合金を用いることができる。ピン層１０６ａの磁化を固定するには、イリジウム、鉄、白金、マンガンなどの合金による反強磁性層との交換結合や、磁性金属多層膜（例えばコバルト鉄−ルテニウム−コバルト鉄の多層膜）による反強磁性結合を用いることができる。そして各層の厚さは０．１〜５０ｎｍ程度が好ましい。ＴＭＲ素子はスペーサ層１０７が絶縁層からなるため、他の磁気抵抗効果素子に比較して抵抗値が高い。このため、磁気抵抗効果素子１０５を高インピーダンスの回路に接続する際に、インピーダンス整合の観点で好ましい。

【0031】

さらに磁気抵抗効果素子１０５に、スペーサ層１０７の絶縁層中に電流狭窄パスを有する磁気抵抗効果素子を用いる場合、そのスペーサ層１０７の絶縁層はＡｌ_２Ｏ_３等からなる。スペーサ層１０７の電流狭窄パスは、例えば銅などの非磁性金属や、コバルト、鉄、ニッケル、クロムなどの磁性金属とその合金、又は、磁性合金にボロンを混入した磁性金属を用いることができる。この磁気抵抗効果素子１０５の磁化自由層および磁化固定層には、例えば、コバルト、鉄、ニッケル、クロムなどの磁性金属とその合金、又は、磁性合金にボロンを混入した合金を用いることができる。ピン層１０６ａの磁化を固定するには、イリジウム、鉄、白金、マンガンなどの合金による反強磁性層との交換結合や、磁性金属多層膜（例えばコバルト鉄−ルテニウム−コバルト鉄の多層膜）による反強磁性結合を用いることができる。そして、各層の厚さは０．１〜５０ｎｍ程度が好ましい。この磁気抵抗効果素子１０５は、電流狭窄パスを有し、その電流狭窄パスによって電流密度を上げられる。このため、素子への投入電流を他の磁気抵抗効果素子に比較して小さくすることができる。この磁気抵抗効果素子１０５を発振部１０１に使用することによって、消費電力を抑えた回路とすることができる。

【0032】

本実施形態に係る磁気抵抗効果素子１０５の自励発振について説明する。ここで自励発振とは、振動的でない直流電流により電気的振動が誘起される現象である。磁気抵抗効果素子１０５に直流電流Ｉを流すと、伝導電子１０８が直流電流Ｉとその逆方向、すなわちピン層１０６ａからスペーサ層１０７を介してフリー層１０６ｂに流れる。矢印１０９ａの方向に磁化したピン層１０６ａにおいて、伝導電子１０８のスピンは矢印１０９ａの方向に偏極する。矢印１０９ｃは伝導電子１０８のスピンの方向を表す。スピン偏極した電子１０８はスペーサ層１０７を介してフリー層１０６ｂに流れこむことで、フリー層１０６ｂの磁化と角運動量の受け渡しを行う。これによって、フリー層１０６ｂの磁化の方向を、有効磁場の方向を示す矢印１０９ｂの方向から傾かせようとする作用が働く。一方で、フリー層１０６ｂの磁化の方向を、有効磁場の方向を示す矢印１０９ｂの方向に安定させようとするダンピングの作用がはたらく。したがって、これら２つの作用がつりあって、フリー層の磁化方向は有効磁場の方向の周りを歳差運動する。この歳差運動を、フリー層の磁化方向を示す矢印１０９ｄの、有効磁場の方向を示す矢印１０９ｂのまわりの運動として表わし、一点鎖線１０９ｅによって矢印１０９ｄの歳差運動の軌跡を示す。フリー層の磁化方向がピン層の磁化方向に対して高周波で変化するため、フリー層の磁化方向とピン層の磁化方向の相対角度に依存して抵抗が変化する磁気抵抗効果によって、抵抗値も高周波で変化する。直流電流Ｉに対して抵抗値が高周波で変化するので、およそ１００ＭＨｚから１ＴＨｚの高周波数で振動する電圧が発生する。有効磁場の方向は、ピン層１０６ａの磁化方向に対して反対方向である１８０度の角度を有するだけでなく、同じ方向である０度や、４５度、９０度、または１３５度のような角度を有することができる。

【0033】

印加磁場と発振周波数は、おおよそ比例関係にある。したがって、高周波の発振を生じさせるためには、外部磁場は大きい方が望ましい。

【0034】

発振部１０１が上記のような磁気抵抗効果素子の場合は、発振の起源である磁化の周期運動に、その周期運動の周波数に等しい周波数成分を有する振動磁場Ｈがフィードバックされる。したがって、磁化の周期運動が安定化し、発振の出力安定性が効果的に改善される。

【0035】

図３は実施形態１に係る発振器１００を使用するための周辺回路の一例を示す図である。周辺回路１００ａは、直流電流源１０２と、インダクタＬ１とを有する。インダクタＬ１は発振器１００が発振した高周波出力の直流電流源１０２への流入を防ぐことができる。

【0036】

直流電流源１０２から直流電流を発振器１００に供給すると、発振器１００は高周波を出力する。第１の電気回路１０３が外部へ電力を放射する機能、たとえばアンテナを有する場合、第１の電気回路１０３は直流電流源１０２から供給された電力の一部を外部へ放射する。

【0037】

図４は実施形態１に係る発振器１００を使用するための周辺回路のもう１つの例を示す図である。周辺回路１００ｂは、直流電流源１０２と、負荷４０２と、インダクタＬ２と、キャパシタＣ２とからなる。インダクタＬ２は発振器１００が発振した高周波出力の直流電流源１０２への流入を防ぎ、キャパシタＣ２は直流電流の負荷４０２への流入を防ぐことができる。

【0038】

直流電流源１０２から直流電流を発振器１００に供給すると、発振器１００は高周波を出力する。発振器１００で出力された高周波出力は、インダクタＬ２に比較してインピーダンスが小さいキャパシタＣ２を通過し、負荷４０２で消費される。

【0039】

以後の実施形態の説明においては、周辺回路は省略する。

【0040】

（実施形態２）
実施形態２では、実施形態１に比較して、発振部に振動磁場をより効果的にフィードバックできる発振器を説明する。

【0041】

実施形態２は、第１の電気回路１０３が振動磁場を発生しやすくするために、第１の電気回路１０３に磁場印加部であるループ部を構成し、ループ部の片側に容量を形成した実施例である。容量はコンデンサーのようなチップ部品、または導体パターンで作製した容量、または浮遊容量などの、直流的に絶縁された構造を用いることができる。

【0042】

図５は、実施形態２の発振器を示す回路図である。実施形態２の発振器１３０は、発振部１０１と、発振部１０１に並列に接続された第１の電気回路１０３とを有する。第１の電気回路１０３はループ部を表現するインダクタ１３１と、容量を表現するキャパシタ１３２とを有する。第１の電気回路１０３は実際には抵抗成分も有するが、ここでは省略する。

【0043】

インダクタ１３１で表現されたループ部は、発振部１０１の発振出力により振動磁場Ｈを発生し、振動磁場Ｈを効率的に発振部１０１にフィードバックする。したがって、発振部１０１の出力安定性が改善される。

【0044】

第１の電気回路１０３は、インダクタ１３１とキャパシタ１３２で構成されるため、共振周波数Ｆｒを有する。一方で発振部１０１は周波数ｆｒで発振する。発振部の発振周波数ｆｒと第１の電気回路の共振周波数Ｆｒとが等しい場合は、発振部１０１の発振周波数ｆｒで第１の電気回路１０３が共振するため、第１の電気回路１０３が発生した周波数Ｆｒ＝ｆｒの振動磁場を発振部１０１に、より効率的にフィードバックできる。一方で、フィードバックの振動磁場が強すぎる場合は、フリー層１０６ｂの磁化が反転してしまうことで発振が停止してしまう。このような場合は、発振部の発振周波数ｆｒと第１の電気回路の共振周波数Ｆｒとを異なる構成として、フィードバックの振動磁場強度を弱くすることが好ましい。ここで、発振部の発振周波数ｆｒと第１の電気回路の共振周波数Ｆｒとが等しいとは、発振部の発振周波数ｆｒと第１の電気回路の共振周波数Ｆｒとの差が、発振部の発振周波数ｆｒの１０％以下であることを意味する。また、発振部の発振周波数ｆｒと第１の電気回路の共振周波数Ｆｒとが異なるとは、発振部の発振周波数ｆｒと第１の電気回路の共振周波数Ｆｒとの差が、発振部の発振周波数ｆｒの１０％を超えていることを意味する。

【0045】

さらに、実施形態２におけるループ部は、発振した電力を電磁場として放出するアンテナとしても使用することができる。したがって、発振器から電磁場を外部へ放出させる場合、あらたにアンテナを設ける必要がなくなり、発振器全体の小型化が可能になる。ここでアンテナとは、波長より十分大きい距離へ電磁波を伝送させるためのアンテナだけでなく、波長と同程度、または波長より小さい距離へ電磁場を伝送させるアンテナや共振器も含む。

【0046】

（実施形態３）
実施形態２で、第１の電気回路１０３にループ部を形成することを説明したが、実施形態３として、ループ部の配置について説明する。

【0047】

図６は、実施形態３の発振器を示す図である。実施形態３の発振器１４０は、発振部１０１と、発振部１０１に電流を供給する信号線のシグナルラインである１４１と、グランドラインである１４２と、ループ部１４３で構成される。ループ部１４３とグランドライン１４２の間には、図示しない浮遊容量が存在する。ループ部１４３はシグナルライン１４１から延在するように形成されている。ここでは一例として、ループ部１４３の開口面はシグナルライン１４１の面と同一平面にある構成を示す。

【0048】

実施形態３を等価回路で表現すると、ループ部１４３は図５のインダクタ１３１に対応し、浮遊容量は図５のキャパシタ１３２と対応し、実施形態３の等価回路は図５に示した回路１３０と同一になる。

【0049】

発振部１０１の極近傍にループ部１４３を形成できるため、ループ部１４３が発生した振動磁場を発振部１０１に効率的にフィードバックできる。したがって、発振部１０１の出力安定性が改善される。実施形態３の構成は、ループ部１４３が発振部１０１の位置に発生させる磁場Ｈの方向と、発振部１０１を流れる電流の向きがほぼ同じになることで効率的に発振する発振部を使用する場合により好ましい。

【0050】

ループ部１４３は１巻きで図を描いているが、２巻き以上のループ部も用いることができる。また、２巻き以上のループ部の場合、同一平面上にループ部を形成してもよいし、同一平面ではないヘリカル形状にループを形成してもよい。

【0051】

（実施形態４）
実施形態３で、第１の電気回路１０３にループ部１４３を形成し、ループ部１４３が発生した振動磁場を発振部１０１に効率的にフィードバックできることを説明したが、ループ部１４３の開口面の方向は図６に示した構成に限らない。実施形態４では、実施形態３に対してループ部の開口面の方向を変えた発振器の実施形態を示す。

【0052】

図７は、ループ部開口面の方向を変化させた実施形態４の発振器の模式図を示す。実施形態４の発振器１５０は、発振部１０１と、発振部１０１に電流を供給する信号線のシグナルラインである１４１と、グランドラインである１４２と、ループ部１５１で構成される。ループ部１５１とグランドライン１４２の間には、図示しない浮遊容量が存在する。ループ部１５１は、シグナルライン１４１が存在する面に対して垂直に、シグナルライン１４１から延在するように形成されている。

【0053】

実施形態４を等価回路で表現すると、ループ部１５１は図５のインダクタ１３１に対応し、浮遊容量は図５のキャパシタ１３２に対応し、実施形態４の等価回路は図５に示した１３０と同一になる。

【0054】

実施形態４の発振器１５０は、発振部１０１の極近傍にループ部１５１を形成できるため、効率的にループ部１５１が発生した振動磁場を発振部１０１にフィードバックできる。したがって、発振部１０１の出力安定性が改善される。実施形態４の構成は、ループ部１４３が発振部１０１の位置に発生させる磁場Ｈの方向と、発振部１０１を流れる電流の向きがほぼ垂直になることで効率的に発振する発振部を使用する場合により好ましい。

【0055】

ループ部１５１は１巻きで図を描いているが、２巻き以上のループ部でもよい。また、２巻き以上のループ部の場合、同一平面上にループ部を形成してもよいし、同一平面ではないヘリカル形状にループを形成してもよい。

【0056】

実施形態３と４とにおいて、ループ部１５１の開口面はシグナルライン１４１の面と垂直または平行の関係にある構成を示したが、開口面とシグナルライン１４１の面との角度関係はこれに限ったものではない。

【0057】

（実施形態５）
実施形態３と実施形態４とでは、発振部１０１をループ部の外側に配置した。実施形態５では、発振部１０１をループ部の内側に配置する。

【0058】

図８は、発振部をループ部の内側に配置した実施形態５を示す。発振器１６０は、発振部１０１と、発振部１０１に電流を供給する信号線のシグナルラインである１４１と、グランドラインである１４２と、ループ部１６１で構成される。ループ部１６１とグランドライン１４２の間には、図示しない浮遊容量が存在する。ループ部１６１は発振部１０１を内側に囲む構成で、シグナルライン１４１が延在するように形成されている。

【0059】

実施形態５を等価回路で表現すると、ループ部１６１は図５のインダクタ１３１に対応し、浮遊容量は図５のキャパシタ１３２と対応し、実施形態５の等価回路は図５に示した回路１３０と同一になる。

【0060】

ループ部１６１は１巻き（ループ）で図を描いているが、２巻き以上のループ部でもよい。また、２巻き以上のループ部の場合、同一平面上にループ部を形成してもよいし、同一平面ではないヘリカル形状にループを形成してもよい。

【0061】

ループ部１６１は、発振部１０１が発生した出力により効率的に振動磁場Ｈを発生する。さらに、発振部１０１を振動磁場Ｈの強度が大きいループ部中央付近に配置しているため、発振部１０１へのフィードバックはより強くなる。したがって、実施形態５は発振部１０１の出力安定性をより向上できる。

【0062】

（実施形態６）
実施形態２から実施形態５では、ループ部の片側に浮遊容量を形成する実施形態を説明した。実施形態６では、ループ部の片側に浮遊容量が形成されておらず、直流的に接続されている形態を説明する。

【0063】

図９は、発振部と直流的並列にループ部を形成した、実施形態６を示す回路図である。発振器３００は発振部１０１と、発振部１０１と直流的に並列に接続されたループ部とを有する。ループ部をインダクタ３０１と、抵抗３０２とで表現する。

【0064】

ループ部は、発振部１０１が発生した出力により振動磁場Ｈを発生し、振動磁場Ｈを発振部１０１に効率的にフィードバックするため、発振部１０１の出力安定性が改善される。

【0065】

さらに実施形態６は、発振部１０１を過電流から保護することも可能になる。発振器３００に電流を供給すると、以下の数式（１）にしたがって、発振部１０１には電流Ｉ_ｏｓｃが流れ、インダクタ３０１には電流Ｉ_Ｌｏｏｐが流れる。
Ｉ_Ｌｏｏｐ／Ｉ_ｏｓｃ＝Ｒ_ｏｓｃ／Ｒ_Ｌｏｏｐ ・・・（１）
ここで、抵抗３０２の抵抗値をＲ_Ｌｏｏｐ、発振部１０１の抵抗値をＲ_ｏｓｃとした。実施形態６は、この分流効果により発振部１０１に大電流が流れることを防ぐため、発振部１０１を過電流から保護できる。

【0066】

（実施形態７）
実施形態１から実施形態６では、発振部が発生する出力を回路に直接入力し、回路が発生する振動磁場を、発振部にフィードバックする形態を説明した。実施形態７では、発振の出力安定性をより向上させるために、電流増幅部を利用する。

【0067】

図１０は、第１の電気回路に電流増幅部を利用する実施形態７を示す図である。実施形態７の発振器２００は、直列接続した電流増幅部２０１とループ部を、発振部１０１に並列接続して構成される。ループ部はインダクタ１３１と、キャパシタ１３２とで表現される。電流増幅部２０１は入力端と出力端とを有し、入力端から入力された電流を増幅して出力端に出力する。発振部１０１は電流増幅部２０１の入力端に接続され、ループ部は電流増幅部２０１の出力端に直列に接続されている。

【0068】

発振部１０１は発生した出力を電流増幅部２０１に入力し、電流増幅部２０１はループ部に増幅された振動電流を供給する。ループ部は増幅された振動電流により大きくなった振動磁場を発振部１０１にフィードバックするため、発振器２００は発振の出力安定性をより向上できる。

【0069】

ループ部には実施形態６で説明したような、キャパシタ１３２が抵抗３０２と置き換えられた形態も用いることができる。

【0070】

上記の発振器の実施形態において、磁場印加部としてループ部を用いる形態を説明したが、磁場印加部はループ部に限らない。たとえば磁場印加部は、ループを完全に形成するまでには至らない半周巻きの形状や、直線状や曲線状などの他形状で構成してもよい。

【0071】

（実施形態８）
図１１は、実施形態８に係る整流器１２０を示す図である。整流器１２０は、第１の電気回路１０３と整流部である磁気抵抗効果素子とを有する。実施形態８は、実施形態１の発振部１０１を磁気抵抗効果素子１０５を用いた整流部と置き換えた場合に対応する。

【0072】

整流器１２０に外部から交流電流を供給すると、交流電流は磁気抵抗効果素子１０５と第１の電気回路１０３とに供給される。第１の電気回路１０３は振動磁場Ｈを磁気抵抗効果素子１０５に印加する。矢印Ｈは、磁気抵抗効果素子１０５に印加される、第１の電気回路１０３で発生した振動磁場を示す。磁気抵抗効果素子１０５は交流電流を供給されると、後述するスピントルクＦＭＲ（Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）効果によって、交流電流を直流に変換する。すなわち実施形態８は整流器となる。

【0073】

ここでスピントルクＦＭＲ効果について説明する。図２における磁気抵抗効果素子１０５に、各層の面直方向に交流電流を印加する場合を考える。交流の半周期で電子１０８がピン層１０６ａからフリー層１０６ｂへ注入される場合は、フリー層１０６ｂとピン層１０６ａの磁化が平行になるようにフリー層１０６ｂの磁化方向が回転し、磁気抵抗効果素子１０５の抵抗値が下がる。逆にフリー層１０６ｂからピン層１０６ａへ電子１０８が注入される半周期では、フリー層１０６ｂとピン層１０６ａの磁化方向は互いに反平行になるようにフリー層の磁化方向が回転し、抵抗値が上がる。交流電流により、この抵抗変化の現象が交互に起きて、振動電圧とともに直流電圧成分が発生する。すなわち交流を直流に変換する整流作用を示す。これをスピントルクＦＭＲ効果とよぶ。スピントルクＦＭＲ効果が発生する周波数、つまり整流周波数は印加磁場によるため、所望の周波数でスピントルクＦＭＲ効果を発生させるのに十分な磁場を印加する必要がある。

【0074】

整流器１２０に外部から交流電流を供給すると、磁気抵抗効果素子１０５は交流電流により、その周波数に等しい磁化の周期運動を起源としてスピントルクＦＭＲ効果を示す。さらに第１の電気回路１０３は、その周期運動の周波数に等しい周波数成分を有する振動磁場を磁化に印加する。したがって、磁化の周期運動が安定化し、スピントルクＦＭＲ効果の出力安定性が効果的に改善される。

【0075】

整流器１２０に外部から交流電流を供給する手段として、直接第１の電気回路１０３に電力を供給してもよい。第１の電気回路１０３に外部から交流電力を供給する手段は、交流電流源を第１の電気回路１０３に接続するだけに限らない。第１の電気回路１０３がアンテナのような構成であれば、電磁波により第１の電気回路１０３に外部から交流電力を供給することができる。第１の電気回路１０３は外部から交流電力を供給されると、電力の一部を磁気抵抗効果素子１０５に供給するとともに、第１の電気回路１０３は振動磁場Ｈを磁気抵抗効果素子１０５に印加するので、整流器１２０は安定した整流作用を示す。

【0076】

図１２は実施形態８に係る整流器１２０を使用するための周辺回路の一例を示す図である。周辺回路４００は、負荷１２１と、インダクタＬ３とからなる。インダクタＬ３は交流の負荷１２１への流入を防ぐことができる。

【0077】

実施形態８の第１の電気回路１０３は外部から交流電力を供給されると、磁気抵抗効果素子１０５に振動磁場Ｈを印加するとともに、一部の交流電力を磁気抵抗効果素子１０５に供給する。磁気抵抗効果素子１０５は交流を直流に整流し、整流された直流電圧は負荷１２１で検出される。

【0078】

図１３は実施形態８に係る整流器１２０を使用するための周辺回路の他の例を示す図である。周辺回路１２００は、交流電流源１２０１と、負荷１２０２と、インダクタＬ４と、キャパシタＣ４とからなる。インダクタＬ４は交流電流の負荷１２０２への流入を防ぎ、キャパシタＣ４はスピントルクＦＭＲ効果により発生した直流の交流電流源１２０１への流入を防ぐことができる。

【0079】

交流電流源１２０１からの交流電流Ｉ_ＡＣは、インピーダンスが小さいキャパシタＣ４を通過するが、インピーダンスが大きいインダクタＬ４はほとんど通過しない。そのため、交流電流Ｉ_ＡＣは効率良く整流器１２０に供給される。整流器１２０は交流電流を直流に変換し、直流出力は負荷１２０２で検出される。

【0080】

以後の実施形態の説明において、周辺回路は省略する。

【0081】

（実施形態９）
実施形態９では、実施形態２から７において発振部１０１を磁気抵抗効果素子１０５を用いた整流部と置き換えた場合を例示する。この場合、外部から交流電流を各実施形態に印加すると、ループ部は振動磁場Ｈを磁気抵抗効果素子１０５に印加してスピントルクＦＭＲ効果を安定化し、磁気抵抗効果素子１０５は交流電流を直流に整流する。つまり、各実施形態は整流器となる。磁気抵抗効果素子１０５は同じ周波数の交流電流と振動磁場とが印加されたことで、より安定した整流作用を示す。

【0082】

実施形態２から７において発振部１０１を磁気抵抗効果素子１０５を用いた整流部と置き換えた整流器に、外部から交流電力を供給する手段として、直接ループ部に電力を供給してもよい。たとえば、ループ部に外部から交流電力を供給する手段は、交流電流源をループ部に接続すればよい。あるいは、ループ部がアンテナのような構成であれば、電磁波によりループ部に外部から交流電力を供給することができる。ループ部は外部から交流電力を供給されると、電力の一部を磁気抵抗効果素子１０５に供給するとともに、ループ部は振動磁場Ｈを磁気抵抗効果素子１０５に印加するので、整流器は安定した整流作用を示す。

【0083】

（実施形態１０）
実施形態１０では、電流増幅部を利用した整流器を例示する。

【0084】

図１４は、電流増幅部を利用した整流器の実施形態１０を示す図である。実施形態１０の整流器２００ｂは、直列に接続した電流増幅部２０１とループ部を、磁気抵抗効果素子１０５に並列接続して構成にされる。ループ部はインダクタ１３１と、キャパシタ１３２とで表現される。インダクタ１３１は電流増幅部２０１の入力端に直列に接続され、磁気抵抗効果素子１０５は電流増幅部２０１の出力端に接続されている。

【0085】

ループ部は外部からの電磁波を受信すると、交流電流を電流増幅部２０１に供給する。磁気抵抗効果素子１０５は、増幅された交流電流が供給されるとともに、ループ部により交流電流と同じ周波数の振動磁場が印加されるので、より安定した整流作用を示す。つまり実施形態１０はより安定した整流器となる。

【0086】

ループ部には実施形態６で説明したような、キャパシタ１３２が抵抗３０２と置き換えられた形態も用いることができる。

【0087】

実施形態９と１０で説明した整流器におけるループ部を、外部からの電磁場を受けて磁気抵抗効果素子２０５へ電力を供給するアンテナとしても使用することができる。したがって、整流器に外部から電磁場を供給する場合、あらたにアンテナを設ける必要がなくなり、整流器の小型化が可能になる。ここでアンテナとは、波長より十分大きい距離から到来する電磁波を受信するためのアンテナだけでなく、波長と同程度、または波長より小さい距離からの電磁場を受信するアンテナや共振器も意味する。

【0088】

上記の整流器の実施形態においても、磁場印加部はループ部に限らない。たとえば磁場印加部は、ループを完全に形成するまでには至らない半周巻きの形状や、直線状などの他形状で構成してもよい。

【0089】

（実施形態１１）
実施形態１１では、外部からの信号電力を実施形態８から１０の整流器に印加する。その場合、第１の電気回路またはループ部は信号電力による電流と振動磁場Ｈを磁気抵抗効果素子１０５に印加するので、磁気抵抗効果素子１０５はスピントルクＦＭＲ効果により信号電流を整流する。つまり実施形態１１は、同じ周波数の信号電流と振動磁場とを印加されたことで、安定した受信作用を示す受信器となる。

【0090】

（実施形態１２）
実施形態１２では、発振部の出力を無線伝送するために、発振器と直流的に絶縁した電気回路に、発振部の出力を電磁気的な結合で伝送する手段を設ける。電磁気的な結合には、電磁誘導による誘導結合、容量による結合、電磁気的な共鳴による結合、電磁波による結合などがあげられる。実施形態１２では、誘導結合を用いた実施形態を説明する。

【0091】

図１５は、実施形態１２に係る送信装置１０００の回路図である。送信装置１０００は、第１の回路９０１と第２の電気回路９０２とを有する。第１の回路９０１は、実施形態６の発振器３００と回路１３０５とを有する。発振器３００のループ部を第１のインダクタ３０１と抵抗３０２で表現する。第２の電気回路９０２は、導体１３０３と回路１３０６とを有する。回路１３０６は、送信装置１０００の外部へ信号を送信するアンテナを、図示しないが備えている。導体１３０３はループ部を有し、それを第２のインダクタ３０１ｂと抵抗３０２ｂとで表現する。発振器３００と第２の電気回路９０２は直流的に絶縁されている。第１のインダクタ３０１と第２のインダクタ３０１ｂとは直流的には絶縁されているが、誘導結合している。

【0092】

発振器３００が発振すると第１のインダクタ３０１には時間変動する電流が流れ、誘導結合により第２のインダクタ３０１ｂを介して、回路１３０６に回路１３０５による信号が伝送される。

【0093】

誘導結合の部分においてインピーダンス整合を考慮すれば、誘導結合部において反射が低減されるため、信号伝送がより効率的に行われる。第１の回路９０１のインピーダンスをＺ１、第２の電気回路９０２のインピーダンスをＺ２とする。この２つの回路のインピーダンスを整合させるために、第１のインダクタ３０１と第２のインダクタ３０１ｂの巻き数を調節する。本手法はトランスによるインピーダンス整合の手法として知られている。下の数式（２）を満たすように第１のインダクタ３０１の巻き数Ｎ１と、第２のインダクタ３０１ｂの巻き数Ｎ２を決定すれば、第１の回路９０１と第２の電気回路９０２のインピーダンスが整合する。
（Ｎ１／Ｎ２）^２＝Ｚ１／Ｚ２・・・（２）

【0094】

発振部１０１に印加する磁場はインダクタの巻き数による。インピーダンス整合のために第１のインダクタ３０１の巻き数Ｎ１が調整されると、発振部１０１に印加する磁場が変更されるので、第２のインダクタ３０１ｂの巻き数Ｎ２が調整されるのが望ましい。

【0095】

ループ部は、発振部１０１の出力により振動磁場Ｈを発生し、振動磁場Ｈを発振部１０１に効率的にフィードバックするため、発振部１０１の出力安定性を改善した発振装置を与える。

【0096】

第１のインダクタ３０１と第２のインダクタ３０１ｂは、たとえばループ部の軸部分に鉄芯やその他の磁石を配置した構成や、トロイダルコアに第１のインダクタ３０１と第２のインダクタ３０１ｂを設けた構成であっても良い。これらの構成は、誘導結合を強めたい場合に好ましい形態である。

【0097】

実施形態１２では、発振器として実施形態６の発振器３００を用いた例で説明したが、発振器は特に限定されず、例えば、他の実施形態における発振器を用いることができる。

【0098】

（実施形態１３）
実施形態１３では、実施形態１２における発振部１０１を磁気抵抗効果素子１０５を用いた整流部とする。インダクタ３０１ｂに交流電流を流すことで、誘導結合した第１のインダクタ３０１は磁場を磁気抵抗効果素子１０５に印加するとともに、交流電流を磁気抵抗効果素子１０５に印加する。この場合、磁気抵抗効果素子１０５はスピントルクＦＭＲ効果により、交流電流を直流に整流させる素子として機能し、さらに同じ周波数の交流電流と振動磁場とが印加されたことで、より安定した整流作用を示す。したがって、この場合は整流装置となる。

【0099】

実施形態１２では発振器３００を用いて説明したが、他の実施形態の発振器において発振部１０１を磁気抵抗効果素子１０５とした整流部を用いて、整流装置を構成することができる。つまり、実施形態８から１０で説明した整流器を用いて、整流装置を構成することができる。電磁気的な結合手段は、例えば、電磁誘導による誘導結合、容量による結合、電磁気的な共鳴による結合、電磁波による結合などを用いることができる。第１の電気回路１０３またはループ部は振動磁場Ｈを磁気抵抗効果素子１０５に印加し、磁気抵抗効果素子１０５はスピントルクＦＭＲ効果により交流を整流する。その場合の実施形態は、同じ周波数の信号電流と磁場とが印加されたことで、より安定した整流作用を示す整流装置となる。

【0100】

（実施形態１４）
実施形態１４では、実施形態１３で説明した整流装置において、インダクタ３０１ｂに信号電流を流して、電磁的な結合により発生する磁場と電流とを、磁気抵抗効果素子１０５に印加する。この場合、磁気抵抗効果素子１０５はスピントルクＦＭＲ効果により信号電流を直流に整流して受信するので、実施形態１４は受信装置となる。ここで電磁気的な結合とは、電磁誘導による誘導結合、容量による結合、電磁気的な共鳴による結合、電磁波による結合などを意味するが、これに限ったものではない。さらに磁気抵抗効果素子１０５は、同じ周波数成分を有する電流と振動磁場とが印加されたことで、より安定した受信作用を示す。

【0101】

（実施形態１５）
実施形態１５では、発振部１０１に磁場を印加する導体を、通信用のアンテナとして利用する。

【0102】

図１６は実施形態１５に係る送受信装置を示す図である。実施形態１５の送受信装置１１００は、実施形態１の発振器１００と受信器１５００とからなる。発振器１００は、発振部１０１と、発振部１０１に並列に接続された第１の電気回路１０３からなる。受信器１５００は第１の電気回路１０３が発生した電磁場を受ける手段を有する電気回路１１０２と、電気回路１１０２が受けた電磁場を受信信号に変換する変換部１１０３とからなる。発振部１０１と変換部１１０３の両方または一方に磁気抵抗効果素子１０５を用いることができる。

【0103】

第１の電気回路１０３と回路１１０２間の伝送は、例えば２つのループ部を対向させる電磁誘導法や、インダクタンスと容量とで共振周波数が決まるＬＣ共鳴による電磁共鳴法、パターン導体の線路長により共振周波数が決まる電磁共鳴法、導体間の容量により結合させる等の手法が挙げられる。

【0104】

送受信装置１１００の動作を説明する。ここでの説明においては、通信符号化方式にＮＲＺ（Ｎｏｎ−Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ）を用いる。ＮＲＺは信号が「１」の時に電圧はゼロでなく、信号が「０」の時に電圧をゼロとする符号化方式である。但し、本発明で用いることができる符号化方式はこれに限ったものではない。

【0105】

信号値が「１」の時は、発振器１００に「１」の時間間隔だけ電流を流す。その電流により発振部１０１は発振し、第１の電気回路１０３は振動磁場を発振部１０１にフィードバックする。発振部１０１は安定して発振し、第１の電気回路１０３から電磁場ＥＭを回路１１０２に伝送する。回路１１０２で受信された電磁場ＥＭは、変換部１１０３において受信信号に変換され、信号値「１」が伝達される。

【0106】

信号値が「０」の時は、発振器１００に電流を流さないので、電磁場は受信器１５００に伝送されない。つまり、信号値「０」が伝送される。

【0107】

変換部１１０３に磁気抵抗効果素子１０５を用いることができる。信号値「１」の時間間隔で発振部１０１が発振した高周波出力が、第１の電気回路１０３と回路１１０２を介して磁気抵抗効果素子１０５に入力されると、磁気抵抗効果素子１０５はスピントルクＦＭＲ効果により、高周波出力を直流出力に変換する。つまり、高周波出力となって伝送された信号値「１」を復調する。

【0108】

変換部１１０３に磁気抵抗効果素子１０５を用い、回路１１０２に第１の電気回路１０３を用いることができる。この場合は、第１の電気回路１０３の磁場が磁気抵抗効果素子１０５に印加されるので、受信器１５００は安定した受信器となる。このように発振器に実施形態１の発振器１００を用い、受信器に実施形態１１の受信器を用いることができる。あるいは、他の実施形態による発振器と実施形態１１の受信器を用いて、発振器と受信器を同じ構成とすることも、異なる構成とすることもできる。

【0109】

発振部１０１と磁気抵抗効果素子１０５とを、第１の電気回路１０３と回路１１０２が発生する振動磁場をフィードバックできるように配置することで、より送受信の安定化を実現できる。

【0110】

本実施形態では、発振部１０１に磁場をフィードバックするために設けた第１の電気回路１０３を、無線伝送用のアンテナとしても利用する。したがって、新たに無線伝送用のアンテナを設ける必要がなくなり、送受信装置の小型化が実現できる。ここでアンテナとは、波長より十分に大きい距離間での通信に用いるアンテナだけでなく、波長と同程度、または波長より小さい距離間の通信に用いるアンテナや共振器、その他の無線伝送部も含む。

【0111】

また、信号値が「０」の時は発振器１００に電流が流れないため、通信に不要な電磁場が発生しない。つまり本実施形態は、省電力化、低ノイズ化の効果も期待できる。

【0112】

（実施形態１６）
実施形態１６では、実施形態１５（図１６）の発振器１００にかえて実施形態２の発振器１３０を用い、さらに、実施形態１５の回路１１０２には送信側の発振器１３０と同じ構成を用いる。その場合は図１７に示すように、実施形態１５の回路１０３はインダクタ１３１とキャパシタ１３２とで表現され、実施形態１５の回路１１０２はインダクタ３０１ｂとキャパシタ３０３ｂとで表現される。発振部１０１と変換部１１０３に磁気抵抗効果素子１０５を用いれば、発振器と受信器を同じ構成とした送受信装置になる。この送受信装置では、磁場を印加する導体部を無線伝送に使用するアンテナとしても利用する。

【0113】

発振部１０１と磁気抵抗効果素子１０５とを、インダクタ１３１とインダクタ３０１ｂが発生する振動磁場をフィードバックできるように配置することで、より送受信の安定化を実現できる。

【0114】

第１の電気回路は、インダクタ１３１とキャパシタ１３２で構成されるため、共振周波数Ｆｒを有する。一方で発振部１０１は周波数ｆｒで発振する。発振部の発振周波数ｆｒと第１の電気回路の共振周波数Ｆｒとが等しい場合は、発振部１０１の発振周波数ｆｒで第１の電気回路が共振するため、第１の電気回路が発生した周波数Ｆｒ＝ｆｒの振動磁場を発振部１０１に、より効率的にフィードバックできる。一方で、フィードバックの振動磁場が強すぎる場合は、フリー層１０６ｂの磁化が反転してしまうことで発振が停止してしまう。このような場合は、発振部の発振周波数ｆｒと第１の電気回路の共振周波数Ｆｒとを異なる構成として、フィードバックの振動磁場強度を弱くすることが好ましい。ここで、発振部の発振周波数ｆｒと第１の電気回路の共振周波数Ｆｒとが等しいとは、発振部の発振周波数ｆｒと第１の電気回路の共振周波数Ｆｒとの差が、発振部の発振周波数ｆｒの１０％以下であることを意味する。また、発振部の発振周波数ｆｒと第１の電気回路の共振周波数Ｆｒとが異なるとは、発振部の発振周波数ｆｒと第１の電気回路の共振周波数Ｆｒとの差が、発振部の発振周波数ｆｒの１０％を超えていることを意味する。

【0115】

（実施形態１７）
実施形態１７では、実施形態１５（図１６）の発振器１００に換えて実施形態６の発振器３００を用い、さらに、実施形態１５の回路１１０２には送信側の発振器３００と同じ構成を用いる。その場合は図１８に示すように、実施形態１５の回路１０３はインダクタ３０１と抵抗３０２とで表現され、実施形態１５の回路１１０２はインダクタ３０１ｂと抵抗３０２ｂとで表現される。発振部１０１と変換部１１０３に磁気抵抗効果素子１０５を用いれば、発振器と受信器を同じ構成とした送受信装置になる。この送受信装置では、磁場を印加する導体部を無線伝送に使用するアンテナとしても利用する。

【0116】

発振部１０１と磁気抵抗効果素子１０５とを、インダクタ３０１とインダクタ３０１ｂが発生する振動磁場をフィードバックできるように配置することで、より送受信の安定化を実現できる。

【0117】

実施形態１７は、分流効果により発振部１０１に大電流が流れることを防ぐため、発振部１０１を過電流から保護できる。大電流から素子を保護したい場合に、より好ましい形態である。

【0118】

実施形態１６と１７では、発振器にそれぞれ実施形態３と６の発振器を使用する場合を説明したが、他の実施形態の発振器を用いることもできる。受信器においても、実施形態１１で説明した他の受信器を使用することができる。それら実施形態では、磁場をフィードバックする第１の回路１０３またはループ部を無線伝送用のアンテナとしても利用する。したがって、新たに無線伝送用のアンテナを設ける必要がなくなるため、送受信装置の小型化が可能になる。

【0119】

以上で説明した本発明の実施形態において、発振部１０１または磁気抵抗効果素子１０５の部分は、発振部１０１または磁気抵抗効果素子１０５の複数個を直列接続または並列接続、あるいはそれら接続の組合せとした構成を用いても良い。

【0120】

実施形態１５から１７は無線給電に応用することができる。入力を常に信号値が「１」の状態とすれば、無線電力供給が可能になる。

【産業上の利用可能性】

【0121】

本発明に係る発振器、整流器および送受信装置は、無線通信や無線電力給電などに利用可能である。

【符号の説明】

【0122】

１０１・・・発振部、１０２・・・電流源、１０３・・・第１の電気回路、１０５・・・磁気抵抗効果素子、１３１・・・インダクタ、１３２・・・キャパシタ、Ｈ・・・振動磁場、３０２・・・抵抗、３０３・・・キャパシタ、１５００・・・受信器、１１０２・・・回路、１１０３・・・変換部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】