Резонатор на прямых объемных магнитостатических волнах Советский патент 1992 года по МПК H01P7/00 H01P1/218 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может использоваться в резонансных усилителях, генераторах и различных устройствах фильтрации маломощных СВЧ- сигналов в радиоприемной и измерительной аппаратуре, а также в системах обработки радиолокационных сигналов и радиопротиводействия.

Известны СВЧ-резонаторы, состоящие из входного и выходного широкополосных одноэлементных полосковых преобразователей, установленных на монокристаллической пленке желеэо-ит- триевого граната, выращенной ич подложке из галлий-гадолиниевого граната, и выполненных на упомянутой пленке отражающих решеток, образующих либо однополостный, либо двухполост- ный резонаторы, у которых входной я

выходной преобразователи параллельны между собой.

Недостатками указанных резонаторов являются эффект паразитной взаимосвязи, обусловленный двунаправленностью полосковых преобразователей на прямых объемных магнитостатических волнах (МСВ) при применении соосных резонаторов, сложность высокоточной техно- логии изготовления и большие потери резонатора.

Известны двухполостные резонаторы на МСВ, у которых развязка между входом и выходом увеличена за счет ортогонального расположения осей обеих полостей, Однако у таких резонаторов повышены значения вносимых потерь (20-32 дБ).

i Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является СВЧ-4

00 -«4

У1

ЭО

31737578

резонатор на прямых объемных магнито- статических волнах (ПОМСВ), содержащий намагниченную ферритовую пленку, расположенную на диэлектрическом основании, на котором соосно установлены связанные с входной и выходной линиями передачи полосковые преобразо7 ватели, симметрично которым с обеих сторон расположены отражающие элементы, кромки которых составляют угол 45° с осью полосковых преобразователей, и поглотители, а также диэлектрическую подложку с проводящим основанием, установленную со стороны преобразователей о

Недостатками известного резонатора являются низкая добротность и слабое подавление высших типов колебаний с

Целью изобретения является повышение добротности и увеличение подавления высших типов колебаний

Указанная цель достигается за счет использования эффекта полного внутреннего отражения при наклонном падении ПОМСВ на границу раздела сред, параметры и взаимное расположение элементов которых определяются из заявляемых соотношенийо

Предлагаемый резонатор отличается формой выполнения, размерами, составом и связями элементов, в которых устранены разрывы проводников на пути распространения ПОМСВ как вдоль вертикальной, так и вдоль горизонтальной оси резонатора,,

Замена распределенной отражающей структуры системы (решеток), каждый из элементов которой отражает лишь малую часть падающей на него волны, системой зеркал, где граница раздела сред при заявляемых соотношениях размеров резонатора практически полностью отражает рабочую волну и не отражает высшие типы волн, по сравнению с прототипом ча счет исключения потерь на поглощение в тонких полосках решеток, потерь на излучение, а также переотражений в системе позволяет

На йиг0 1 схематично показан.резо натор на прямых объемных магнитоста- тических волнах (ПОМСВ); на фиг„ 2 - разрез А-А на иг„ 10

10

I

15

20

25

Резонатор на ПОМСВ содержит диэлектрическую подложку 1, имеющую пр водящее основание 2 на одной ее поверхности и проводящий слой (ПС) 3 н другой ее поверхностно В проводящем слое 3 выполнена выборка в виде квад рата, на первой диагонали которого симметрично относительно второй диаг нали квадрата установлены входной 4 выходной 5 микрополосковые преобразо ватели Продолжения входного 4 и выходного 5 преобразователей расположе ны в прорезях, выполненных в углах квадрата, которые совместно с частями проводящего слоя 3 образуют соответственно входную 6 и выходную 7 ко планарные линии передачи Непосредственно возле наружных по отношению к пребразователям 4 и 5 сторон проводящего слоя 3 размещены поглотители 8 ПОМСВо Поверх преобразователей 4 и 5, проводящего слоя 3 и поглотителей 8 установлен диэлектрический слой (ДС) 9, на котором размещена ферритовая пленка (ФП) 10 Попереч- 35 ные размеры ДС 9 выбраны такими, что ДС полностью перекрывают выборку в проводящем слое 3 и поглотители 8„ Толщина ДС 9 выбрана из соотношения d (0,15-0,35) L/n, где L - длина диагонали квадрата, выполненного в проводящем слое 3; L n iT/K, волновое число п-го рабочего типа колебаний ПОМСВ, распространяющейся в ФП 10 в области выборки, п 1 ,N0 ФП 10 имеет поперечные размеры, равные поперечным размерам ДС9,, Минималь ная ширина 1 проводящего слоя 3, образующего для ПОМСВ отражающее зеркало в направлении, перпендикулярном

30

40

к«45

достичь поставленную цельс Кроме того, ® диагоналям квадрата, на которой устав данном резонаторе на ПОМСВ исключена настройка с помощью внешних элементов и существенно упрощена технология его изготовления.

Улучшение параметров резонатора приводит к повышению его качества, а упрощение технологии изготовления и исключение затрат на настройку - к

55

новлены входной 4 и выходной 5 преобразователи, определяется из условия 1 :Ј 4L/H„ Резонатор на ПОМСВ помещен во внешнее магнитное поле Н, направленное перпендикулярно плоскости ФП 10„ Внешнее магнитное поле создается с помощью малогабаритного электромагнита броневого типа.

сокращению расходов на его изготовление и отработку,, что в результате обуславливает получение экономического эффекта,,

На йиг0 1 схематично показан.резонатор на прямых объемных магнитоста- тических волнах (ПОМСВ); на фиг„ 2 - разрез А-А на иг„ 10

0

I

5

0

5

Резонатор на ПОМСВ содержит диэлектрическую подложку 1, имеющую проводящее основание 2 на одной ее поверхности и проводящий слой (ПС) 3 на другой ее поверхностно В проводящем слое 3 выполнена выборка в виде квадрата, на первой диагонали которого симметрично относительно второй диагонали квадрата установлены входной 4 и выходной 5 микрополосковые преобразователи Продолжения входного 4 и выходного 5 преобразователей расположены в прорезях, выполненных в углах квадрата, которые совместно с частями проводящего слоя 3 образуют соответственно входную 6 и выходную 7 ко- планарные линии передачи Непосредственно возле наружных по отношению к пребразователям 4 и 5 сторон проводящего слоя 3 размещены поглотители 8 ПОМСВо Поверх преобразователей 4 и 5, проводящего слоя 3 и поглотителей 8 установлен диэлектрический слой (ДС) 9, на котором размещена ферритовая пленка (ФП) 10 Попереч- 5 ные размеры ДС 9 выбраны такими, что ДС полностью перекрывают выборку в проводящем слое 3 и поглотители 8„ Толщина ДС 9 выбрана из соотношения d (0,15-0,35) L/n, где L - длина диагонали квадрата, выполненного в проводящем слое 3; L n iT/K, волновое число п-го рабочего типа колебаний ПОМСВ, распространяющейся в ФП 10 в области выборки, п 1 ,N0 ФП 10 имеет поперечные размеры, равные поперечным размерам ДС9,, Минимальная ширина 1 проводящего слоя 3, образующего для ПОМСВ отражающее зеркало в направлении, перпендикулярном

30

40

к«45

® диагоналям квадрата, на которой уста

новлены входной 4 и выходной 5 преобразователи, определяется из условия 1 :Ј 4L/H„ Резонатор на ПОМСВ помещен во внешнее магнитное поле Н, направленное перпендикулярно плоскости ФП 10„ Внешнее магнитное поле создается с помощью малогабаритного электромагнита броневого типа.

дящем слое равным А 5

Резонатор на ПОМСВ работает следующим образом,

СВЧ-сигнал на рабочей частоте fo через входную копланарную линию 6 поступает на входной преобразователь А. который в ЛП 10 возбуждает ПОМСВ, распространяющуюся перпендикулярно ег оси по обе стороны от преобразователя На соответствующие стороны выборки, выполненной в виде квадрата в прово- 3, ПОМСВ падает под углом, , превышающим для рабочего п-го типа колебаний угол полного внутреннего отражения (ПВО) в системе, что обуславливает практически полное отражение ПОМСВ (коэффициент отражения близок К1) от границы раздела средо ПОМСВ отражаются от сторон выборки, выполненной в ПС 3 (сторон квадрата), под углом, равным углу падения (А5°), в направлении смежных сторон квадрата, от которых переизлучаются (угол падения равный А5° также больше угла ПВО) в направлении выходного преобразователя 5, откуда СВЧ- сигнал с частотой f0 через копланарную линию 7 попадает на выход резонатора. При этом только на частоте f0, определяемой величиной L, параметрами сие темы и значением внешнего магнитного поля Н, в результате многократных синфазных отражений в резонаторе устанавливается стоячая волна, формирующая рабочий тип колебаний с максимумом поля в области выходного преобразователя 5 (из фиго 1 видно, что длина каждого пути луча, возбуждаемого произвольной точкой преобразователя, равна L)о

При подаче на вход резонатора СВЧ- сигнала с частотой,. отличной от f0 , в системе не будут выполняться условия резонанса и сигнал на выходе бу. дет ослаблен на величину, определяемую избирательностью резонатора и значением развязки между входом и выходом.

Благодаря выбору толщины диэлектрического слоя 9 d - (0,15-0,35)L/n, высшие типы колебаний распространяются в ФП 10 в направлении поглощающего слоя 8 без заметного отражения от границ раздела сред„ Минимальная ширина проводящего слоя 3 в направлении распространения ПОМСВ 1 AL/ti, что позволяет обеспечить требуемое отраже- t

ние рабочего типа колебаний и уменьшить потери в системе на поглощение и излучение.- Непосредственно к краю проводящего слоя 3 примыкает поглощающий слой 8, что предотвращает отражение от внешнего края проводящего слоя 3 и обеспечивает максимальное поглощение высших типов колебаний резонатора,, 1

Перестройка резонатора по частоте осуществляется с помощью изменения величины внешнего магнитного поля.

Формула изобретения

, Резонатор на прямых объемных магнитостатических волнах, содержа- дий намагниченную ферритовую пленку, расположенную на диэлектрическом основании, на котором соосно установлены связанные с входной и выходной линиями передачи полосковые преобразователи, симметрично которым с обеих сто

рон расположены отражающие элементы, кромки которых составляют угол А5 с осью полосковых преобразователей, и поглотители, а также диэлектрическую подложку с проводящим основанием, установленную со стороны преобразователей, отличающийся тем, что, с целью повышения добротности и увеличения подавления высших типов колебаний, отражающие элементы выполнены в виде проводящего слоя с выборкой в форме квадрата и прорезями в противолежащих его углах, в которых расположены преобразователи, при этом диагональ L квадрата и толщина диэлектрического основания d выбраны равными

(0,15-0,35)L/n,

nlT/K d

.n

где п 1,N;

Кп - волновое число ПОМСВ в области выборки.

2 о Резонатор по п, 1, отличающийся тем, что входная и выходная линии передачи выполнены коп- ланарными, токонесущий проводник которых соединен с соответствующими по- лосковыми преобразователями, а наружные пластины образованы проводящим слоем.

Вход

„I0X00

/ f

10-Вход

0X00

Ч ,3

1

Фиг

7 N5

Использование: в резонансных усилителях, генераторах и устройствах фильтрации маломощных СВЧ-сигналов в радиоприемной и измерительной аппаратуре. Сущность изобретения: устройство содержит намагниченную ферритовую пленку, расположенную на диэлектричес ком основании, на котором нанесен проводящий слой с выборкой в форме квадрата, по диагонали которого соос но расположены входной и выходной преобразователи,. Диагональ квадрата L и толщина Диэлектрического основания d связаны соотношениями: L « , d - (0,15-0,35) L/JT, где n T7N; Кц волновое число прямых объемных магнитостатических волн в области выборки. Входная и выходная линии передачи выполнены копланарны- ми„ 2 ил„