RU232054U1 - Делитель мощности на магнитостатических волнах с функцией фильтрации - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к радиотехнике СВЧ, в частности к приборам на магнитостатических волнах, и может быть использована в качестве делителя СВЧ-сигнала. Технический результат заключается в уменьшении энергопотребления при упрощении устройства. Делитель мощности на магнитостатических волнах с функцией фильтрации, содержащий микроволноводную структуру, включающую два слоя пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ) с разными толщинами и значениями намагниченности, входной микрополосковый преобразователь и два выходных микрополосковых преобразователя для возбуждения и приема магнитостатических волн в микроволноводной структуре, источник управляющего магнитного поля. 3 ил.

Description

Область техники

Полезная модель относится к радиотехнике СВЧ, в частности к приборам на магнитостатических волнах, и может быть использована в качестве делителя СВЧ-сигнала.

Уровень техники

Существуют фильтры на поверхностных магнитостатических волнах, например, многоканальный СВЧ-фильтр (см. авт. св. СССР №1840007, МПК H01P1/218, опубл. 10.07.2006), содержащий постоянный магнит, входные и выходные преобразователи, каналы, включающие пленки из железоиттриевого граната, отделенные друг от друга немагнитными металлическими экранами. С целью уменьшения массы и габаритов, постоянный магнит выполнен в виде продольно-намагниченной пластины, причем пленки железоиттриевого граната и входные и выходные преобразователи размещены с обеих сторон продольно намагниченной пластины, параллельно ее плоскостям и установлены на различных расстояниях от них.

Недостатками данного устройства являются сравнительно большие размеры волноведущей части, а также фиксированная полоса частот информационного согнала.

Известен нелинейный делитель мощности СВЧ-сигнала на спиновых волнах (см. патент РФ № 2666969, МПК H01P1/22, опубл. 13.09.2018), содержащий единый входной порт, первый и второй выходные порты. Элементы электромагнитной связи выполнены в виде микроволноводной структуры для магнитостатических волн на подложке из галлий-гадолиниевого граната. Микроволноводная структура выполнена на основе пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ) в форме двух удлиненных полосок равной ширины, размещенных параллельно друг другу с зазором, выбранным из условия обеспечения режима многомодовой связи магнитостатических волн. Концы одной полоски микроволноводной структуры имеют отводы, на которых образованы микрополосковые антенны для возбуждения и приема магнитостатических волн, связанные соответственно с единым входным портом и первым выходным портом. Свободный конец другой полоски размещен с торцевым зазором в направлении единого входного порта, а ее второй конец имеет отвод, на котором образована микрополосковая антенна для приема магнитостатических волн, связанная со вторым выходным портом. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей двухканального микроволнового делителя мощности СВЧ сигнала с управлением частотным диапазоном деления и шириной полосы частот делителя посредством изменения мощности подаваемого сигнала.

Недостатком такого делителя является отсутствие возможности управления спектром магнитостатических волн (МСВ) посредством внешнего электрического поля, а поскольку управление энергией МСВ осуществляется изменением мощности входного сигнала, это может привести к появлению нелинейных эффектов, таких как нелинейный набег фазы спиновой волны.

Наиболее близким к заявляемому устройству является управляемый электрическим полем делитель мощности на магнитостатических волнах с функцией фильтрации (см. патент рф № 2707756, мпк H01P1/22, опубл. 29.11.2019), содержащее размещенную на подложке микроволноводную структуру на основе пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ), входной и два выходных порта, связанных с микрополосковыми антеннами для возбуждения и приема магнитостатических волн в микроволноводной структуре, источник управляющего магнитного поля. Микроволноводная структура выполнена в виде Т-образного разветвления, основание которого связано с микрополосковой антенной входного порта, а боковые плечи - с микрополосковыми антеннами выходных портов. На участках между разветвлением и микрополосковыми антеннами выходных портов размещены средства для обеспечения пьезомагнитного взаимодействия в пленке ЖИГ, выполненные в виде пленки пьезоэлектрика с электродами, подключенными к источнику электрического поля, а управляющее магнитное поле направлено по касательной к пленке ЖИГ.

Недостатком является отсутствие возможности управления свойствами спектра волн путем изменения управляющих параметров и сложность их изготовления.

Раскрытие сущности полезной модели

Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании устройства, обеспечивающего возможность управления характеристиками магнитостатических волн не только за счет магнитных, но и за счет и электрических полей.

Технический результат заключается в уменьшении энергопотребления при упрощении устройства.

Для достижения технического результата, устройство содержит микроволноводную структуру, включающую два слоя пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ) с разными толщинами и значениями намагниченности, входной микрополосковый преобразователь и два выходных микрополосковых преобразователя для возбуждения и приема магнитостатических волн в микроволноводной структуре, источник управляющего магнитного поля.

Краткое описание чертежей

Полезная модель поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 – показан общий вид устройства;

на фиг. 2 – амплитудно-частотная характеристика с одного из выходного микрополоскового преобразователя, полученная численным моделированием;

на фиг. 3 – амплитудно-частотная характеристика с другого выходного микрополоскового преобразователя, полученная численным моделированием.

Позициями на чертежах обозначены:

1- первый слой микроволновода;

2 - второй слой микроволновода;

3 - входной микрополосковый преобразователь поверхностных магнитостатических волн (ПМСВ);

4 - выходной микрополосковый преобразователь ПМСВ;

d₁ - толщина одного слоя;

d₂ - толщина другого слоя;

M₁ и M₂ - намагниченность насыщения соответствующих слоев.

Осуществление полезной модели

Заявляемое устройство делитель мощности на магнитостатических волнах с функцией фильтрации состоит из двух слоев 1 и 2, выполненных из пленок железо-иттриевого граната ЖИГ₁ и ЖИГ₂ равной длины и ширины с различающимися толщинами d₁, d₂ и величинами намагниченности слоев 1 и 2. В центральной части структуры параллельно оси Y, расположен входной микрополосковый преобразователь ПМСВ 3, выходные микрополосковые преобразователи для приема магнитостатических волн 4 и 5 расположены на концах с противоположных сторон структуры. Структура помещена во внешнее однородное поле, которое перпендикулярно оси X. Устройство управляется с помощью внешнего электрического поля, что позволяет изменять спектр спиновых волн.

Устройство работает следующим образом.

На входной микрополосковый преобразователь 3 подают СВЧ-ток, который возбуждает в двухслойной структуре спектр ПМСВ. Частота и длина данной ПМСВ зависит от величины внешнего магнитного поля и параметров толщины и намагниченности слоев. Сигнал преобразуется в ПМСВ, которая распространяется в двух направлениях от преобразователя 3, и поступает на выходные микрополосковые преобразователи 4 и 5. Таким образом, предложенное устройство может управлять как внешним полем, так и параметрами толщин и намагниченности слоев. Направление поля выбирается в зависимости от необходимых режимов фильтрации.

Пример конкретного выполнения.

Устройство (фиг. 1) с размерами (Ш×Д×Т) 100 ×5000 ×15,8 мкм содержит два слоя пленки ЖИГ1 толщиной d₁=6,9 мкм и ЖИГ2 толщиной d₂=8,9 мкм, при этом величина намагниченности насыщения слоев равна M₁=904 Гс, M₂=1738 Гс соответственно.

Возбуждение спиновых волн осуществлялось с помощью входного микрополоскового преобразователя 3 шириной 10 мкм и длиной 100 мкм, находящемся в центре структуры, геометрические параметры выходных преобразователей соответствуют входному. Структура была помещена в однородное статическое магнитное поле H0 = 670 Э, направленного вдоль оси Y для эффективного возбуждения поверхностных магнитостатических волн.

На фиг.2 приведены результаты частотного коэффициента передачи с выходного микрополоскового преобразователя 4. Видно, что диапазон частот только от 3,6 ГГц до 4,3 ГГц, что соответствует однодиапозонному распространению волны.

На фиг. 3 приведены результаты частотного коэффициента передачи с выходного микрополоскового преобразователя 5. Видно, что диапазон частот от 2,7 ГГц до 3 ГГц и от 3,5 ГГц до 3,8 ГГц, что показывает фильтрацию в двух диапазонах частот.

Из представленных результатов видно, что с разных выходных микрополосковых преобразователей разные частотные диапазоны.

Предлагаемая конструкция обеспечивает создание делителя мощности на магнитостатических волнах с функцией фильтрации на основе структуры из двух пленок ЖИГ с возможностью управления частотным диапазоном путем изменения намагниченности слоев и способностью работать в нескольких диапазонах частот вследствие особенности конструкции, что определяет уникальность данного устройства.

Claims (1)

1. Делитель мощности на магнитостатических волнах с функцией фильтрации, содержащий микроволноводную структуру, включающую первый слой пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ) толщиной 6,9 мкм, второй слой пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ) толщиной 8,9 мкм, входной микрополосковый преобразователь и два выходных микрополосковых преобразователя для возбуждения и приема магнитостатических волн в микроволноводной структуре, источник управляющего магнитного поля, отличающийся тем, что первый слой имеет намагниченность насыщения 904 Гс, а второй - 1738 Гс.