Магнитоперестраиваемый СВЧ-резонатор Советский патент 1992 года по МПК H03H9/00 

Изобретение относится к технике СВЧ, D частности к резонаторам для генераторов СВЧ,

Известен магнитоперестраиваемый акустический СВЧ-резонатор, который состоит из звукопровода, выполненного из пластины иггрийжелезистого граната, металлических электродов, между которыми находится пластина оксид цинка - возбудитель, в котором при малых габаритах обеспечиваются высокодобротные акустические резонансы, частота которых перекрывается магнитным полем.

Вместе с тем данная структура обладает рядом существенных недостатков, основиыми из которых являются низкие температурные стабильности параметров из-за температурной нестабильности материала звукопровода (иттрийжелезистый гранат - ЙЖО- а также отсутствие возможмости селективной перестройки одной из составляющих на высших типах акустических мод, т.е. не преодолен основной принципиальный недостаток резонаторов - их многочастотность.

Наиболее близким к предлагаемому является магнитоакустический резонатор,содержащий перестраиваемую магнитную систему, между полюсами которой расположен звукопровод с размещенным на его рабочей грани преобразователем объемных акустических волн, выполненным в виде слоя пьезоэлектрического материала, на рабочей поверхности которого размещены электроды, в него введена по крайней мере одна монокристаллическая ферритовая пленка, размещенная параллельно рабочей грани звукопровода с обеспечением электрического контакта с плоскостью по крайней мере одного электрода, а звукопровод выполнен из немагнитного диэлектрика.

Однако рассмотренная конструкция не всегда позволяет эффективно выделять акустическую моду из-за недостаточного согласования импедансов резонансных контуров, возникающих в резонаторе.

Цель изобретения - повышение эффективности выделения акустических мод.

Это достигается тем, что в магнитоперестраиваемом СВЧ-резонаторе, содержащем звукопровод из немагнитного диэлектрика с преобразователем объемной акустической волны на его рабочей грани, электроды, монокристаллическую ферритовую пленку, электрически контактирующую с одним из электродов, и перестраиааемую магнитную систему, свободный конец выходного электрода резонатора замкнут накоротко по СВЧ на расстоянии I от точки короткого замыкания, к выходному электроду подсоединен электрод сьема энергии, а ферритовая пленка находится в электрическом контакте с выходным электродом по крайней мере на этой длине I, причем величина I определяется из соотношения b К Я/4,

. 2л: гдеЬ

К - волновое число:

Я-длина волны;

b - ширина ферритовой пленки при работе на 1-й моде.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что такое конструктивное решение обеспечивает необходимое согласование импедансов резонансных контуров, существующих в резонаторе.

На фиг,1-3 изображен магнитоперестраиваемый СВЧ-резонатор; на фиг,4 - экспериментальныехарактеристик-ьч

заявляемого СВЧ резонатора; а) с ферритовой структурой на электроде (не оптимизированный); б) оптимизированного по связи с зазором между электродом и пленкой, дополнительного немагнитным диэлектриком,

Магнитоперестраиваемый СВЧ-резонатор состоит из возбудителя объемных акустических волн, образованного пленкой пъезоэлектрика 1 (например ZnO), расположенной между электродами, выполненными в виде микрополосковой линии (МПЛ), один из которых 2 имеет электромеханическуго связь со звукопроводом 3 (например, пластиной сапфира, гадолиний-галлйевого граната, кремния, арсенида галлия), выходной электрод 4 длиной, превь шаюш,ей А/4, закорочен на землю 5, к которому на расстоянии много меньше Я/4 отточки заземления подсоединен электрод 6 съема энергии. Между ним и местом заземления электрода 4 располагается пленка ИЖГ 7, которая находится в непосредственном электродинамическом контакте с электродом 4 либо через диэлектрическую прокладку 8 (фиг,3), причем во всех случаях резонатор помещен в магнитное поле.

Работает резонатор следующим образом.

При отсутствии магнитного поля отрезок МПЛ 9, длина которого много меныие Я/4 (между 5 и 6), является эффективным короткозамыкателем для всех частот рабочего диапазона.

При приложении магнитного поля в фероитовой пленке 7 с отрезком МПЛ 9 возбуждаются магнитостатические волны (MB) (МСВ), При этом входное сопротивление отрезка МЛП 9 определяется сопротивлением излучения в спин-систему

ферритовой пленки. Это сопротивление излучения является комплексной величиной, причем его активная и реактивная составляющие могут изменяться в широких пределах за счет изменения величины постоянного поля подмагничивания. Отрезок МПЛ, нагруженный на ферритовую пленку, электрически выполняет роль управляемой реактивности. Сопротивление данной реактивности близко к нулю на всех частотах, кроме частоты, являющейся резонансной для ферритовой пленки при заданном магнитном поле с добротностью 1000, в результате чего происходит эффективное выделение одной из акустических мод на частоте, соответствующей резонансу в ферритовой пленке.

Таким образом в настоящей конструкции обеспечивается эффективное выделение одной из акустических мод. Формула изобретения Магнитоперестраиваемый СВЧ-резонатор, содержащий перестраиваемую магнитную систему, между полюсами которой расположен звукопровод из немагнитного диэлектрика с размещенным на его рабочей грани преобразователем объемных акустических волн, выполненным в виде слоя пьезоэлектрического материала, на рабочей поверхности которого размещены электроды, а также монокристаллическая ферритовая пленка, размещенная параллельно рабочей грани звукопровода с обеспечением электрического контакта с плоскостью выходного электрода, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности выделе0ния акустических мод колебаний, в него введен электрод съема энергии, свободный конец выходного электрода замкнут накоротко по СВЧ, при этом электрод съема энергии подсоединен к выходному электроду на расстоянии отточки короткого замыкания, а монокристаллическая ферритовая пленка выполнена с обеспечением электрического контакта с плоскостью выходного электрода на длине I, причем величина 1

0 определяется из условия

Ь- 2

b Я/4, Ь- .

где К - волновое число,

Я- длина волны,

5

b - ширина ферритовой пленки при работе на первой моде.

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к резонаторам для генераторов СВЧ. Цель изобретения - повышение эффективности выполнения акустических мод в магнитоперестраиваемом СВЧ-резонато- ре, содержащем звукопроводЗ из немагнитного диэлектрика, на рабочей поверхности которого размещены электроды 4 и 6. Монокристаллическая ферритовая пленка 7 находитсявнепосредственном электродинамическом контакте с электродом 4 на определенной длине. Приведено соотношение длины контакта с длиной волны.

I

2Z Z 2 ZZZZZZZZ

®

Фиг. 2

8(

O XXXXXX S VSU6

/////////ffl/ff

фиг.З

i 115 f .f20 2.Э/ a2 2,УЬ S.,1/4

iO

,2$ 2,5-,3f 2,32 2,Э2 I,