Термостабильный СВЧ-резонатор на обратных объемных магнитостатических волнах Советский патент 1993 года по МПК H01P7/08 

Qazi

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в различной приемо-передающей аппаратуре СВЧ.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона в сторону низких частот, за счет понижения пороговой частоты нелинейных явлений, при работе на нечетных ширинных модах.

Сущность изобретения заключается в том, что в термостабильнрм СВЧ-резонато- ре на обратных объемных магнитостатиче- ских волнах, содержащем диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено проводящее основание, а на другой соосно расположены входной и выходной полосковые преобразователи, магнитную систему и ферритовую пленку, которая выполнена из иттриевого феррограната и установлена на входной и выходной полосковые преобразователи, так, что ее продольная ось совпадает по направлению с их общей осью, магнитная система выполнена в виде пластины, которая выполнена из самарий- кобальтового материала, поперечно намагничена в ее плоскости и установлена параллельно ферритовой пленке, причем ее толщина и расстояние до ферритовой пленки выбраны из соотношения:

,4217540,14175 X 1-0,15675 Х2+ +0,00325Xi Х2.

где fo - собственная частота резонатора, ГГц;

Xi, X2 - нормированные значения толщины пластины и расстояние между пластиной и ферритовой пленкой, соответственно.

От прототипа заявляемый резонатор отличается как размещением элементов конструкции, так и выбором размеров из заявляемых соотношений.

Термостабильный СВЧ-резонатор на ООМСВ схематично изображен на фиг. 1 (вид сверху без магнитной системы) и фиг.2 ( вид сбоку фиг. 1 ).

Термостабильный СВЧ-резонатор на ООМСВ содержит диэлектрическую подложку 1 с проводящим основанием 2. Поверх диэлектрической подложки 1 соосно установлены входной 3 и выходной 4 разомкнутые на концах преобразователи (П). Входной ПЗ и выходной П 4 связаны соответственно со входной 5 и выходной 6 линиями передачи. Поверх преобразователей 3 и 4 расположена ферритовая пленка 7 (ФП 7 - монокристаялическая пленка феррограната, выращенная на подложке из галлий- гадолиниевого граната. Ширина ФП 7 Ь. ФП 7 помещена в касательное поперечное магнитное поле Но, создаваемое с помощью пластины 8 из самарий-кобальтового материала и электромагнита (на чертеже не показан). Пластина 8 установлена

параллельно ФП 7 так, что ось пластины 8 совпадает с продольной осью ФП 7, а ширина пластины 8 нормирована к ширине b ФП 7.

Термостабильный СВЧ-резонатор на

ООМСВ работает следующим образом. Рассмотрим случай, когда СВЧ сигнал, распространяющийся во входной линии передачи 5. связанной со входным преобразователем 3 поступает на частоте равной центральной

частоте полосы пропускания размерного резонатора СВЧ f0. Входной П 3 возбуждает в ФП 7, бегущую ООМСВ. В результате многократного отражения от границы раздела сред (боковых граней ФП) в системе между

входным 3 и выходным 4 преобразователями устанавливается стоячая ООМСВ. Выходной СВЧ-сигнал снимается с выходной линии передачи 6. Перестройка центральной частоты резонатора осуществляется изменением величины прикладываемого внешнего поля.

При подаче на вход резонатора СВЧ сигнала с частотой, отличной от fo, сигнал на входе будет ослаблен на величину, определяемую избирательностью резонатора и развязкой между его входом и выходом.

Термостабильность СВЧ-резонатора достигается, когда размеры ФП 7, толщина S и ширина b связаны соотношением

(1-Z)/Z, а значение определено из решения системы уравнений

knmS - 2 5 arctg(5)+ m ) (1+2H2i/c);V (1)

л(2п+1)/(1-2);

v.

где knm - волновое число nm-й моды ООМСВ.аспространяющейся в ФП;

,N -число вариаций поля по толщи- неФП;

,2,3.. - число вариаций поля по ширине ФР (в силу симметрии системы моды с четным индексом п в ФП 7 не возбуждаются); (5(HiX/c-1)a5;

H(H0-ZX - величина внутреннего магнитного поля в ФП;

Но - величина внешнего магнитного поля, приложенного к ФП;

Mo-намагниченность насыщения материала ФП;

c(w/X)2-Hiz; w 2 л - круговая, частота;

у- гиромагнитное отношение.

Система уравнений (1) получена в результате совместного решения уравнения движения намагниченности во внутреннем постоянном магнитном поле HI и уравнений Максвелла с учетом граничных условий в системе, рассмотрения зависимости внутреннего магнитного поля в ФП от размагничивающих факторов, а также учета условия размерного резонанса для резонатора.

Выбор центральной частоты амплитудно-частотной характеристики СВЧ-резона- тора на ООМСВ в области нижней частоты рабочего диапазоне так, что

,42175+0.14175 +0,00325 Xi Х2.

Xi-0,15675 Х2 + 15

позволяет расширить рабочий диапазон перестройки резонатора в сторону низких частот за счетисключения нелинейных явлений, обусловленных трехмагнонным процессом распада с параметрическим возбуждением спиновых волн на половинной частоте, где fo - собственная частота резонатора, входящая в систему уравнений (1). ГГц;

Xi и Х2 - нормированные, в соответствии с аппаратом метода планирования эксперимента. Значения толщины пластины из самарий - кобальтового материала и расстояния между пластиной и ферритовой пленкой, соответственно.

Отметим, что:

а) подстройка СВЧ-резонатора, кроме как с помощью дополнительного электромагнита, может быть осуществлена без на- рушений планарности, поворотом пластины 8 в ее плоскости;

0

5

0 5

0

5

б) для уменьшения потерь- в системе вводится металлизация, например, на сторону пластины 8. обращенную к ФП 7.

Ф о р м у л э и з о б р е т е н и я

Термостабильный СВЧ-резонатор на обратных объемных мэгнитостатических волнах, содержащий диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено проводящее основание, а на другой соосно расположены входной и выходной полосковые преобразователи, магнитную систему и ферритовую пленку, которая выполнена из иттрмевого феррограната и установлена на входной и выходной полосковые преобразователи так, что ее продольная ось совпадает по направлению с их общей осью, отличающийся тем, что. с целью расширения рабочего диапазона в сторону низких частот за счет снижения пороговой частоты нелинейных явлений, при работе на нечетных ширинных модах, магнитная система выполнена в виде пластины, которая выполнена из самарий-кобальтового материала, поперечно намагничена в ее плоскости и установлена параллельно ферритовой пленке, причем ее толщина и расстояние до ферритовой пленки выбраны из соотношения .42175+0,14175 -Xi-0,15675 -Х2 + +0,00325Xi Х2,

где f0 собственная частота резонатора, ГГц;

Х2 и Х2 - нормированные к 1 мм значения толщины пластины и расстояния между пластиной и ферритовой пленкой соответственно.

Изобретение относится к области радиотехники. Цель изобретения - расширение рабочего диапазона в сторону низких частот за счет понижения пороговой частоты нелинейных явлений при работе на нечетных шири иных модах. СВЧ-резонатор содержит диэлектрическую подложку Т с проводящим основанием 2, на поверхности которой со- осно установлены входной и выходной преобразователи 3 и 4 электромагнитных и обратных объемных магнитостатических волн в ферритовой пленке 7. Пластина из самарий-кобальтового материала установлена параллельно ферритовой пленке 7 и создает в ней касательное поперечное магнитное поле. Числовые значения толщины Xi пластины и расстояния Х2 между пластиной и ферритовой пленкой 7 связаны при этом с собственной частотой f0 СВЧ-резона- тора следующим соотношением: ,42175+0.14175 -Xi-0,15675 Ха + +0,00325X1 Х2 .2 ил. сл с СХ) 00 vJ ы 00 СА)

/