Многоканальное устройство обработки СВЧ-сигнала на поверхностных магнитостатических волнах Советский патент 1991 года по МПК H01P1/218 

1 f,

S

1ГО

4 О

Изобретение относится к радиотехникэ СВЧ. Цель изобретения - повышение разрешающей способности увеличение развязки между каналами, снижение потерь и уменьшение габаритов а также выравнивание амплитудно-частотных характеристик каналов Устройство работает по принципу пространственного разделения сигналов различных частот. Поверхностные магнито- статические волны возбуждаемые линейным входным преобразоватетем 3 в ферритовой пленке 1, распространяются в зависимости от частоты по разным траекториям Кахдый из выходных преобразователей 4 & выполненных линоч-ными расположен в конце |„остветст;зующе1 : iac- тотного канала Магнитная сие ем&Эг чда ет неоднородное постоя нее мэгт-гчсе поле H/(z) направпенное вдол си Z составляю щеГ: угол fa с входным преоОра- зователем 3 причем минимум поля лежит на оси V 2 с :i ф-vbi 3 мп 11 11 оо :с

-Фл 1

вн-нт oi-юсится к радиотехнике СВЧ и может бьм ь использовано для частотного рззде.чг.чид, фильтрации и последовательной и.ми параллельной обработки СВЧ-сигнэ;1У с рздп г i ехпических цепях.

Изг.о гпю : (ногг .с и.ч ячьяое устройство обработки (. ВМ сигнала на поверхностных магниго1...ес(..;х :.олнях (ПМСВ), содео- хащее фс;;, :тог.-,/ : -,;йпку, входной преоб- разоьс -тел. г.- поточенный v одного края ферриговой ji- T,, выходных преобра- зовап;деГ; h;,e г: -/. м и т, д.). расположенных на я, л vi м :;;,vo Фэррптов . й пленки, и магнит м. i | . ,у нит-ое попе HZ (Z) коггр-., 1, Тн1 ;м : ир гкм о г плоскости ферри- гопой nnei Kr, ;,, .и /.. Есг ппн образоаа- тет-; пыпег Н н; ; , мо.ндра. Выходные прсо&р-з.чочате.1. Q-Cположены по дуге.ок- ру-кностм. цен;;1 кот -,оой совпадает с центром сходного чр о ризозагеля.

Недоста дпнного устройства яаля- слс. : ,чя j.-).;р;-;;и;1Ю1цая способность, малая оазг.(°зка г °/кду каналами и (Зольшие потери, обусловлено диаграммой направленное in преобразователей в виде меандр. Амплитуд ч излучаемого сигнала максима/ ifciiH . капраплении, перпендику- riflfUfCM ant4n.yp:- преоб.)зо«ателя и исхо- д:ац(м i.:; с-, с;:- :.... а о сторону m этого нзпрлилпнил .,.. падает. Кроме того, 1звестп01- у ipO U: iuj имеет относительно г ольи . е : afj..;ji i.i, ire связано с необходи(.: ТЬЮ p.vj ) bi уСТрсГ СТВЧ В U w btLIOM ОДНОРОДНОМ магм ;;;;.;. поло Н (г), дня создания коюрого i pr-jy --тс;1 -.гнитпая система с до стотс по иолыи- мр з ;,,--ритами.

Lie ль зпм ре-,.-: iwq - попьиНггине разре- ujaioi ow способном и, уреличение (;: зпязку1 MIsжду K-i,i... :. гютеГо ч уг-юнь- шенис. raoripvmsj устройсгиэ.

Для ДОСЛИЖСНРЧ поставленной цели в устройстпе, О .:д1 ржаще( ф рритовую пленку, входной 1 ;леоП. -г 31:атсль, расположенный у однсю ,.ояя и. еориювой пленки, п выходных 1рео5рэзоьагслей (где , 3. 4 и т. д), располож лнч,: не другом краю фер- ритовой пл4Н ;н. si магнитную систему, магнитное поле f-i/lZ) 1:01 ирой ориентировано в плоскости ферритозой пленки вдогь оси Z, магнитная система пмполнена с неоднородностью Mt ii i Miтого :голя вида Hz(/-) , где г. b , м -.нимум которого лежит на оси Y, распо;1охи,н;юй в пределах феррито- аой пленки и перпен/шкулярной , входной гфеобразог(5 таль пыпог.нен линейным с. центром ни оги Z и расположен по одну сторону от п;//1 Y под yiлом У. оси Z. выходные преобразователи выполнены линейными и цечтр f.cv«.:iorc из них пежит на

COOT .lQTr,,l-М Kpl ПОП. ИСХОДЙЩОЙ ИИ

-

центра входного преобразователя и описываемой уравнением:

dZ МШр-|%С08 р, k| cos (p( 4- тр- sin (

(1)

где i - порядковый номер выходного преоб- разователя.

ki - волновое число ПМСВ, распространяющейся к l-му выходному преобразователю;

р - угол наклона фазового фронта ПМСВ, распространяющейся к i-му выходному преобразователю, к оси Z, а зависимость от Y дается уравнением:

L0. - flY

, flki , ki cos 4- -5- sin (ft

причем Ki и р связаны дисперсионным соотношением для ПМСВ с частотой ей , распространяющейся о неоднородном магнитном поле HZ(Z):

k«

1

2 йа /

In

(3)

35

где «|

(со

+,Ui 1 81п2ул ;

3| ( -) cos2 9 -// sin2 f - 1 : (z) .

A« 1 . + -

ai(z) Qi

45

(z)-fifc

()1Ш:

,

ЙЛ

4 л i у Mo

d - толщина ферритовой пленки;

Y гидромагнитное отношение для электрона;

4 лМо - намагниченность насыщения ферритовой пленки.

С целью выфравнивания амплитудно- частотных характеристик каналов, выходные преобразователи могут быть наклонены к оси Z под углами р. Дня уменьшения прямыл потерь в каждом канале концы выходных преобразователей могут лежать на кривых, исходящих из концов входного преобразователя и определяемых уравнением (1)

На фиг 1 представлена конструкция предлагаемого устройства на фиг 2 - распределение неоднородного постоянного магнитного поля 4z(z), на фиг 3 - теоретические и экспериментальные траектории ПМСВ, исходящие из центра входног . пре образователя, в неоднородном магнитном поле Hz(z)

Предложенное устройство оброботки сигнала состоит из ферритовпй 1 нанесенной на подложку 2,входного разователя 3, выход шх преобразователей 4-8 и магнитной системы 9 Входной 3 и выходные 4-8 преобразователи выпотнены в виде отрезков микропол ковои линии различной ширины Входной преоЬразова тель 3 установлен у одного крдч феррит- вой пленки 1 по одну сторону от оги п д углом Ј 0коси7так что его 1,ентр ЯР-КИ. а оси Z Выходные преобразователи 4 8 уста новлены у противоположного киая феррито- вой пленки 1 Магнитная система Э создает неоднородное постояннее магнитное поле Hz(z), направленное вдоль оси Z и ouut5 минимум на оси Y с . г прг дс/. ной осью ферритовой п ICHKH 1

Магнип/ая 9 г ОУ е ь.т1 вы полнена в виде млг-.пни из иннитс твердого материала г .PVKOH 10 имеющей парабо WOVK) цилг (дрич-- скую поверхность с продольной осью сои падающей с осью Y Такая мт СОЗДЭР поле Hz(z), показанное на сЬцг 2 /И, нитн,ня система может быть peanujobjHi и вдр/- гих вариантах, например, в вид-- комбинации прямоугольного магнита и г ерл н измагни томягкого м атррио/ а продо он з. ci ь котсрс го совпадает с осью V Цепт ех -днил преобразователей 4 8 пэ гл t d кривых 13 18, исходящих из црнтр;. ., прессса зователя 3 и описываемых уравнен iev ij

Входной 3 и вы одные 4-8 ппеобрази- ватели выполнены на отдельной диэ лектрической плате 1 размеры которой совпадают с размерами ферритоеоп пленка 1, о сама диэпектрическая плата I пгжигч, поверхности ферритовой 1 ак это показано стре) коу- на фиг 1 Д/ « гоздапия

ОТреЭКОВ МИКрСПОТОСКОВОЙ ЛИНИИ На ОД ОЙ

поверхности диэлектр ич1 -кои плать. 11 э- несэн металлический слои 1/ Входной 2 и выходные -8 треобпазоьатели N. jryi быть выполнены непосредс.ьемно на ферритовой пленке 1 тогда MuianjuiMecK .1/

слой наносится на подложку со гтороны противоположной ферритовой пленке т е между подложкой 2 и магнитной системой 9

Предлагаемое устройство работает по принципу прсггранственного разделения сигналов различных частот следующим об разом

Электромагнитный гшнал спектр ко

торого содержит эстеты от тм - до

г(,

TR пост/пает па входной пр оорэзо- 2 Л

о атель 3 где преобразуется Pf/CB с частотами от Г| до f4 Ферпитовая ППРН п 1 намагничрчч неоднородным мчгнит.1ым пол«чм HXz со. дэвгемым магнитной системой ч Профиль попя Н/(Г) приведен на фиг 2 Вслсдс i рие наклона видного преобрэзова- гель3на топ k оси Z во .бух ДРННЬИ им ПМСВ нагр ч тяюгсч наобг сть неоднород

но j viarHnr4Oir г зтч H,(z) R oiHx условиях ПМСВ каждой частоты из кз г дои точки ьчодного прробра-пга1еля 3 распро- ст ран чете г о POP и тр еиории в пп - кости ппенки 1

Н9 фиг 3 представлены для примера

траектории ПМСВ Пс)3ли шых частот в одной

И 1 КОНКрОт1 Ы V OHCT i u. 11 трРИГП.Э ПС

работки СВ ,- ,н-че ргв ie - теоретическ1 |11 тс |учрниь( ию

(1) (. счетом (2) СЗ Ou-i w - г г н талоные кривые i ЬЗ jj .r i ri 1 зду ющ. М цантр ль , ка i.iPOt1 /стране ja 13 ЗТ.6пИГц M-J,P: , 1Г л 5 3444 Г/1, и 16 .С .V i. 1/ vlfu В

.80 МГц ,ipi (,ог - и IJ ,i) (5G5 J Z 10 2 о7 , J Ji r(Jbi 1чодныл rripo6 С(.ч.эваю is. в чтом i / ак х 6j размеиден. i

1j кричы

-18 -о- t а фиг 3) ширили

ь.ло. i- ы/- преобрязг - jreflr 1 рассчитан з по 5 u- BPrit ы rooT.iOLue ям так что f ,ит с иечто грчнимс.°мых рг)добратователем ча

С 01 u- 3fONi Сп/Чс.З ДЫЙ ВЫлОДНОЙ ПрР

).ь.ате ть пр чммает ПМСВ t

ti . filHSKl К ) Лг

тэки «тс граек орич HV4 , if i ЧРСТО тами fite п ) .р ге т TTOI прнойРЙЧОВсП Г1

f rept i л РРГИИ L качал i ( редгагПч.чого твл iPM ньа е 1 мгольш ю1 %сть энер|ии ПМСЗ с ч тотои f чринимпр- со ответствуют i во(ход i.oc разовагель

/I T- if rOCfOii h rai f no/- ТЬ ПО-,

у|яом у и оси Z srofti ; аза пр/х,с,,ч1Ц11х на HCIO П /у.В бита дина ова npi эптм- он

ЦЬ |,.1лОД.Н ) О ПреО-).T D/ I hVJflC JC- ПО.ЮКИТЬ о КрИПЧл ИСХОДЯ,.. ИЗ КОНЦОВ

пходтос преобразователя 3 t (Э 1яе мых по cooтнo JJeния V1l - (3) погко 1ьку

тогда cooToeifibyloiLiiut выходной преобразователь I opuivr/uidaer все траектории ПМСВ с частотой . Минимальные потери о

уСТрОЙС OG Д К ТПГаЮТ С, Я, ЗСНИ ДЛИН LI уКйЗЗН

ныл кривых, спя.)1 1Г110щих концы входною Ч ii гошчег тпуюп1 i , г ь одного преоЬрэ- зопатс ей ;w о, рг-лкопому счетному числ7 - от впп f i / и- i IMC В

Э1 СРО;, и ,i-)U/i i о чрой -тпо ЬроЬот- ки с. f ПМГ,Ь реапп-пиане в виде мно сон- мп.| i-ччц задержи гре- бенчзти i ь .i анмкчочастотно раздпгит т,w.,о, о ;. 1п„ц ко лрий

. 1-- ПОЛОСс ПСТОТ Ч

каждом кап ill . - i Гц, жочосгь / нтрлгь- i bu частот капа.1 Г Г.1, оазпязч- ) г/.жду янтпзми ЬО / - г- PI t i r.i i от 13 дЕ. с .ямале с млтен,шег г -пьной ч-.сютп.1 до 17 дЗ ч кан- ij i ,-|11% сильной частотой п дияп лине / j ГГц Иеоднород- ност1. погти i- ncii т г iiTiioro поля создана в виде oniv i выражением .З . 7 Г. Z: С7 Z ) Э Площадь прямот г, Пг.г г iii и L з MSI ни тот вердо- го материала ° пр.схсдит площядь фер щитовой 1 ленкч i оаз; т выемка 10 в 4 м зр ло -i i, сг рО ы фе|)Г Нго(зой 1 lUt-r ir ) in ь1 устооисть obpa- ит-и CF ,г,

i

л очая ф1. iii ,

U1 (; p

И

i e i e н и

-

1 Ми iic )нгьпмич „тройство оорабоч- v СВЧ-сигнягз r.i пверхностн /х магни- тогтэтиче с ких . нах со цепжащер гсвую пленку г-ходной преобразо- Ос лель располож нш -и у одного крт фегфитооои глгч и зыходнь л пр бо зоват пнй (г, п-2 3, 4 и т д) женных HP K aio ферритомои плойки и ..iii:i i,(Г систему магни мое Hz(Z) копзро, c.f ечтироиано е гло- скостг фор уповои вдоль оси Z о . л и ч я ю щ е Р с i тем ч тс с целью попь ше ния рясрешзю цеп спниоЬности. увеличения развяз Д ч М ду каняпами сних.ени потерь и ум.-ь ,рн габаритов магш Н 3 1 система выполнен-ч с непднтюднсс гью маг PHTHOJO no/u; iv л H/(Z) n4bZ Д я--0 и , минимум котор -о / t-л иг на осп /, рас- голожс |Нои г1 предел,.. эрг)итовои плои -л и перпи дикул „рнги оси / входной р-иоьак ль ьыполнс Ш НРЙНЫМ с центосм гна оси L н . Моли CI по одну сторону от оси У п. у Г)011 ( , i/ О и 7 л-. -MV Hi if noeofj- разоватс/in „о dO/i .аны линейными и чей-,; кахдогс из -lux л „ i и i m L.OCI еетствующ и

кривой, исходящей из центра входного преобразователя и описываемой уравнением

да

IdYj, У, dkf .

Х| К, COS i/5| +-j- Sin y5j

0)

где i - порядковый номер выходного преобразователя;

KI - волновое число поверхностной маг- нитостатической волны, распространяющейся к i му выходному преобразователю;

(ft угон наклона фазового фронта поверхностной магнитостатической волны, раопросп раняющейся к 1-му выходному преобразователю, к оси Z. а зависимость р от Y дается уравнением

r)

2 cos --- ki cos p + у- sin fn

причем ki и (f связаны дисперсионным соотношением для поверхностной магнитостатической волны с частотой иц , распространяющейся в неоднородном магнитном поле Hz(Z):

k, -2 d «i /, - 2 /, a,

COS2 P +/Ll, 1 Sin2 (fi ,

/, (}$ -И) COS2 (/ Sin2 i/3| - 1 w - 1 + 1(Z) .

)Q: .

QH(Z)

r / ч Hz (z)

50

40 15

Q f JI

AJT | у | Mo d - толщина ферритовой пленки;

у - гиромагнитное отношение для электрона1

4 JT Мо намагниченность насыщения

ферритовой пленки,

2 Устройство по п. 1, о т личаюшее- с я тем, что с целью выравнивания амплитудно-частотных харастеригтик каналов, выходные преобразователи наклонены к осч Z под углом f,

580520500

концов входного преобразователя и определяемых уравнением (1),

-, см

18

13

Фиг.З