Устройство задержки СВЧ-сигнала Советский патент 1992 года по МПК H03H7/30 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в интегральной СВЧ-электронике и ферритовой СВЧ-техни- ке, аналоговой обработке сигнала на СВЧ.

Цель изобретения - увеличение выходной мощности сверхвысокочастотного сигнала.

.На чертеже изображено устройство задержки сверхвысокочастотного сигнала.

Устройство выполнено в виде структуры из диэлектрической подложки 1, ферромагнитной пленки 2, на которой по обе стороны от диэлектрического 3 и сверхпроводящего 4 слоев расположены входная 5 и выходная 6 антенны. На сверхпроводящем слое 4 толщиной а и длиной I имеются омические контакты 7, соединенные с источником тока 8. Вся Структура помещена во внешнее магнитное поле, ориентированное нормально к поверхности.

Устройство работает следующим образом.

Величина внешнего постоянного магнитного поля Н устанавливается по нижней частоте рабочего диапазона

Н c h/l} l . где у-гиромагнитное отношение.

При этом должно выполняться условие

Hci(a) Н Нс2(а),

что обеспечивает существование магнитных вихрей в слое сверхпроводника 4.

Поперек сверхпроводящего слоя 4 с помощью омических контактов 7 и источника питания 8 пропускается ток перпендикулярно направлению распространения прямой объемной магнитостатической волны (ПОМСВ), определяемого расположением антенн 5 и 6.

Во входной антенне 5, нанесенной на поверхность ферромагнитной пленки 2, возбуждают ПОМСВ подачей СВЧ-сигналэ.

В выходной антенне 6, нанесенной на поверхность ферромагнитной пленки 2, принимают ПОМСВ и преобразовывают в СВЧ-сигнал.

Ток включают до подачи СВЧ-сигнала на входной преобразователь 5, длительность импульса тока должна превышать время прохождения сигнала по структуре. Величина тока выбирается из диапазона

пор I IJ.PJIT,

.

Jnop

где пор - Jnop . 1крит JupHT a Jnop

рассчитывают для заданного сверхпроводника второго рода, рабочей температуры и напряженности внешнего магнитного поля:

i(t)

где г Нс2 ФО/РП- коэффициент вязкости магнитного вихря;

Рп - удельное сопротивление сверхпроводника в нормальном состоянии, см ;

Фь - квант магнитного потока;

а) и К - частота и волновой сектор высокочастотного сигнала, с и см ;

JKpm - плотность тока расспаривания, измеряемая экспериментально.

В общем случае можно записать

; | В rot HI

JKPMT---- g-j---где В и Н - индукция и поле внутри сверхпроводника.

Это условие определяет эффективность передачи энергии в структуре, так как скорость движения вихрей пропорциональна плотности тока. Энергия передается от магнитных вихрей к МСВ, если скорость вихрей несколько больше фазовой скорости МСВ, тем самым вихри увлекают за собой волну, и наоборот, если скорость вихрей несколько

меньше скорости МСВ, то имеет место передача энергии от МСВ вихрям, так как вихри увлекаются волной. Таким образом, в первом случае наблюдается компенсация

потерь, а если коэффициент усиления превышает коэффициент затухания, то имеет место не только компенсация, но и дополнительное усиление сигнала. В известных на сегодняшний день материалах

(Bi2CaSr Cu208) усиление может достигать 5x10 дБ/см. Во втором случае имеет место дополнительное ослабление полезного сигнала,

Формула изобретения

1.Устройство задержки СВЧ-сигнала, содержащее структуру из диэлектрической подложки, на которой расположены ферри- товый слой и проводящий слой, омические контакты, нанесенные на проводящий слой

и соединенные с источником тока, входную и выходную антенны, расположенные на ферритовом слое по обе стороны от проводящего слоя, причем структура помещена в постоянное магнитное поле, отличаю ще е с я тем, что, с целью увеличения выходной мощности СВЧ-сигнала, проводящий слой выполнен из сверхпроводника второго рода, при этом постоянное магнитное поле ориентировано нормально к поверхности

структуры, а его величина Н(а) выбрана из выражений Hci(ai) H(a) HC2(a2), Н(а) Уь ,lyl ai a 32

lnop I крит(А) .

где НС1, НС2 - напряженности первого и второго критического поля, Э;

о, - нижняя частота рабочего диапазона устройства, Ггц;

у-гиромагнитное отношение; ai,32 минимальная и максимальная толщина сверхпроводящего слоя для рабочей температуры, мкм , при этом омические контактны расположены на оси симметрии сверхпроводящего слоя. параллельной антеннам: I - i i

тор - J пор . Крит

длина сверхпроводящего слоя , см;

Jnop - пороговая плотность тока, при котором обеспечивается равенство скоро- сти вихрей фазовой скорости МВС;

JKPHT - плотность тока расспаривания;

I - ток в проводящем слое.А.

2.Устройство по п.1,отличающееся

тем, что в структуру введен диэлектрический слой, расположенный между ферритовым слоем и слоем сверхпроводника

второго рода.

i JDKHT , где I

Изобретение относится к радиотехнике и позволяет снизить потери сверхвысокоча- стотного сигнала в устройствах обработки сигналов в аналоговой форме. Цель изобретения - увеличение выходной мощности СВЧ-сигнала. Линия задержки сверхвысокочастотного сигнала содержит структуру из ферромагнитной пленки 2 с проводящим слоем 4, нанесенным на пленку, причем в качестве проводящего слоя тонкой пленки использован сверхпроводник второго рода, а структура помещена в постоянное магнитное поле, ориентированное нормально к ее поверхности. Величина магнитного поля устанавливается из условия существования магнитных вихрей в сверхпроводящем слое и обеспечения распространения прямой объемной магнитостатической волны (ПОМСВ) заданной частоты при пропускании вдоль проводящего слоя транспортного тока в направлении, нормальном к направлению распространения ПОМСВ, и определяется величиной, установленной из условия обеспечения соответствия скорости перемещения магнитных вихрей под действием транспортного тока фазовой скорости магнитостатической волны, возбуждения ПОМСВ входной антенной и приема ПОМСВ выходной антенной. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. (Л С N о о о «д о

i г з