ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИ Российский патент 1995 года по МПК H03H9/00 

Изобретение относится к СВЧ-радиотехнике и технике связи и может быть использовано для задержки сигналов в аналоговых радиотехнических цепях.

Основным элементом линии задержки (ЛЗ) является среда, обеспечивающая увеличение времени задержки (Δ t) распространяющегося в ней сигнала. Сопоставление параметров линий задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ), на сверхпроводящих (СП) микрополосковых линиях и на магнитостатистических волнах (МСВ) показывает, что последние имеют преимущество в том, что могут быть использованы непосредственно на частотах возбуждения МСВ (2-10 ГГц и выше), что недоступно первым двум типам ЛЗ.

Известна СВЧ ЛЗ на МСВ, содержащая слой однородного полупроводника с одним типом проводимости, который расположен на ферритовой пластинке.

Известна СВЧ ЛЗ на МСВ, содержащая ферритовую пленку на диэлектрической подложке, на которой параллельно расположены входная и выходная антенны, выполненные в виде отрезков микрополосковых линий на диэлектрической подложке, расположенная в однородном магнитном поле.

Основными недостатками этих ЛЗ являются небольшое время задержки и большие потери (Δ t=400 нс, потери ≈ 10 дБ/см) обусловленные не только собственными потерями, но и дифракционным расплыванием пучка МСВ в однородном подмагничивающем поле, а также сложность конструкции, обусловленная необходимостью ввода однородного полупроводника и узла подачи электрического смещения на полупроводник.

Цель изобретения увеличение времени задержки и уменьшение потерь в ЛЗ.

Поставленная цель достигается тем, что линия задержки содержит ферритовую пленку на диэлектрической подложке, металлические экраны, входную антенну, расположенную под углом ϕ_о к продольной оси линии задержки, при этом 0^о< ϕ_о<90^о, выходную антенну, расположенную на каустике, и магнитную систему, создающую неоднородное магнитное поле. Так как траектория распространения МСВ в неоднородном поле криволинейна, то это приводит к увеличению времени прохождения сигнала между входной и выходной антеннами и уменьшает дифракционные потери. Использование неоднородного подмагничивающего поля избавляет от необходимости введения однородного полупроводникового слоя и соответствующих источников питания.

На чертеже изображена предлагаемая линия задержки.

Линия задержки представляет собой планарную структуру: металлический экран 1, диэлектрик 2, феррит 3, диэлектрик 4, металлический экран 5 (МДФДМ), магнитную систему 6, создающую неоднородное поле . Подмагничивающее поле таково, что для любого выбранного типа МСВ (поверхностная МСВ (ПМСВ), прямая объемная МСВ (ПОМСВ)) обеспечивается "волноводный" характер распространения MСВ: траектория МСВ "осцилирует" в "канале" вокруг геометрического места точек, соответствующего максимальным значениям волнового числа МСВ в феррите. Например, для ПМСВ подходящим является поле вида Н_у=Н_о-су², а для ПOМСВ Н_z=H_o+cy², c>0, Н_о постоянная составляющая. На диэлектрике 2 МДФДМ структуры расположены на расстоянии L друг от друга входная 7 и выходная 8 антенны, созданные в микрополосковом исполнении. Входная антенна ориентированна под углом ϕ_о(0^о< ϕ_о<90^о) в плоскости (х, у) относительно оси Х. При с->0 получаем картину, близкую к ситуации в однородном поле . При ϕ_о ->90^о число "осциляций" траектории растет и Δt->∞. Однако при этом потери, обусловленные затуханием волны (А), также неограниченно растут. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо оптимизировать соотношение между параметрами ЛЗ (ϕ_о, L, Δ t, A и с), что осуществляется с помощью численных методов. Отметим, что выходная антенна 8 будет оптимально преобразовывать энергию МСВ в энергию электромагнитной волны, если будет совпадать с каустикой семейства лучей МСВ, распространяющихся в ЛЗ.

Линия задержки работает следующим образом.

На входную антенну 7 поступает СВЧ-сигнал. Протекание тока сигнала через входную антенну 7 приводит к возбуждению МСВ в ЛЗ. Диаграмма направленности входной антенны 7 обеспечивает стартовую ориентацию волнового вектора МСВ под углом ϕ_о к линии геометрическому месту точек, соответствующих минимуму магнитного поля для ПОМСВ и максимуму поля для ПМСВ. МСВ распространяется вдоль этой линии в сторону выходной антенны 8 и воспринимается последней через время Δ t, определяемое групповой скоростью МСВ, расстоянием между антеннами L, углом ϕ_о и градиентом поля с. Принятая выходной антенной 8 волна создает задержанный сигнал, который поступает во внешнюю цепь.

Пример конкретного выполнения. Рассмотрим ЛЗ с металлическими экранами 1 и 5, удаленными от ферритовой пленки 3 на 1 см. Толщина ферритовой пленки d= 10 мкм, (4 πμ1750 Гс, параметр диссипации α=3 ˙10^-4). Магнитная система 6 создает поле , ориентированное перпендикулярно плоскости пленки 3. При этом = (0, 0, Н_z), H_z=H_o+cy², c=100 Э/см². ϕ_о=80^о, Н_о=2000 Э, L=44,2 мм. Тогда затухание А ≈ 26,3 дБ и Δ t ≈ 1 мкс.

Положительный эффект достигается помещением ЛЗ в магнитную систему, создающую неоднородное магнитное поле, и расположением входной антенны под углом 0^о< ϕ^о<90^о к продольной оси ЛЗ, а выходной на каустике. Таким образом, перечисленные признаки удовлетворяют критерию существенные отличия.

По сравнению с прототипом заявляемое техническое решение имеет время задержки в 2,5 раза большее и потери в 2 раза меньшие.

Сущность изобретения: в линии задержки использована магнитная система, создающая неоднородное магнитное поле, при этом входная антенна расположена под углом ϕ к продольной оси задержки, где 0^°<ϕ<90^°, а выходная антенна расположена на каустике принимаемой волны. 1 ил.

ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИ, содержащая диэлектрическую подложку, ферритовую пленку, нанесенную на диэлектрическую подложку, постоянный магнит, между полюсами которого размещена ферритовая пленка, входную и выходную антенны, размещенные на ферритовой пленке, отличающаяся тем, что, с целью увеличения времени задержки, входная антенна выполнена под углом ϕ к продольной оси линии задержки, где 0^°< ϕ < 90^°, а выходная антенна под прямым углом к продольной оси линии задержки.