Многоканальный частотно-разделительный фильтр Советский патент 1982 года по МПК H01P1/215 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано для обработки и спектрального анализа сверхвысоких сигналов. Известен многоканальный частотно-разделительный фильтр, содержащий намагнич енную слоистую структуру в виде феррнтовой пленки с подложкой и расположенные на поверхности ферритовой пленки входной меандровый и выходные резонансные преобразователи 1. Однако известный многоканальный частотно-разделительный фильтр имеет недостаточно высокую разрешающую способность и недостаточнзю развязку между каналами. Цель изобретения - повыщение разрешающей способности и увеличение развязки между каналами. Для этого выходные резонансные преобразователи выполнены в виде системы параллельных проводящих полос, ширина которых &г на частоте м; определяется нз выражения: у-Ь са) 16(сО|,-Ь MM- со г) (ш „ + где(в„ сй„ | |4яЛ1о ; HI- величина магнитного поля; (1) 4яМо - намагниченность насыщения; Y - гиромагнитное отношение для электрона; Я - длина волны, возбуждаемой входным преобразователем. Входы выходных преобразователей замкнуты выходом входного преобразователя. Входной преобразователь может быть выполнен с переменным по апертуре шагом. На чертеже приведена конструкция многоканального частотно-разделительного фильтра. Многоканальный частотно-разделительный фильтр содержит ферритовую пленку 1 с подложкой 2, входной меандровый преобразователь 3 и выходные резонансные преобразователи 4, выполненные в виде металлических полосок шириной fc , по которым распространяется сигнал частоты со; . Создание волноводной области распространения поверхностной магнитостетической волны (ПМСВ) в виде параллельных полосок с шириной каждой полоски, кратной половине проекиии длины ПМСВ на иаправленне поля HI , предотвращает электромагнитную связь между сигналами в двух соседних каналах. Выполнение локальной волноводной области возможно, когда ПМСВ распространяется только под участками, находящимися иод металлическим покрытием, если а) круговая частота ш и проекция волнового числа ПМСВ /Су на направление, перпендикулярное Н , связаны соотношением:

,, „ ,,Ю „ (со + COi)

cthKyd -1+ ,,,-,(2)

«„(Ol

где coi со,,+ сом

d - толщина ферритовой пленки; со м

б) 0)1 С02 (

в) проекция волнового числа ПМСВ Kz

на направление Н удовлетворяют условию

К,,(4)

b - ширина полоски.

Входной преобразователь 3, как правило, выполняется в внде пленки, напыляемой на ферритовую пленку 1. В предлагаемом устройстве частота LO всегда выбирается в соответствии с условиями (2) и (3), чтобы предотвратить существование обычной ПМСВ на границе феррит - воздух.

Многоканальный частотно-разделнтельный фильтр работает следующим образом.

Поступающая на входной преобразователь 3 смесь сигналов или модулированный сигнал возбуледает в ферритовой пленке 1 ПМСВ с различными волновыми числами К (т. е. с разными длинами волн). Поскольку распростраиение сигналов из-за выбора их частот в диапазоне от 0)2 до coi везде, кроме участков ферритовой плепки, покрытых металлом, невозможно, то ПМСВ будут распространяться по выходным преобразователям 4.

При этом по каждому каналу пойдет ПМСВ со строго заданной величиной волнового числа К.

Для ПМСВ с другой частотой и другим К этот канал будет представлять собой значительное сопротивление, так как они лежат вне полосы пропускания резонансной кривой. В результате сигналы разных частот будут рассортированы по различным каналам.

Поскольку ПМСВ распространяется под произвольным направлением к апертуре входного преобразователя, то волновое число К. будет иметь две проекции; на нанравление постоянного магнитного иоля П i- KZ И на нанравление, нерпендикулярное постоянному магнитному полю Ку , т. е. К { Л-у + л- . Величина Ку задается длиной волны Я, которую возбуждает входной нреобразователь;

К, (5)

Величина К задается формулой 4. Соотношения (2) - (4) определяют ширппу канала Ь; , которая определяется выражением (1).

Задавая i и зная резонансную кривую входного нреобразователя, можно оценить ширину спектра частот, пропускаемых каждым каналом: она колеблется до 80МГц

при й)л;(Х12 до 50 МГц при ci)(j)i , т. е. разрешающая способность у предлагаемого фильтра значнтельно выше.

Поскольку каждый канал представляет собой резонансную систему, выделяющую только свою ПМСВ, развязка между каналами велика.

Расчет показывает, что в диапазоне 5 ГГц при Я 60 мкм развязка при

достигает 12 дБ и при o)a)i 20 дБ, что также значительно выще, чем у прототипа.

Предлагаемый фильтр требует для своей работы более низкое подмагничивающее поле Hf , что существенно снижает габариты и вес по сравнению с прототином.

Разрешающую снособность нредлагаемого фильтра можно повысить, если входной преобразователь сделать в виде меандра с переменным по апертуре шагом. Так расчет

но соотношению (1) показывает, что если Я ио середине апертуры равно 60 мкм, и вверх убывает, а вниз возрастает на 20%, то в диапазоне 5 ГГц ширина спектра часот, пропускаемых одним каналом, падает

до 40 МГц при ci)())2 и 15 МГц при )I, что повышает разрешающую способность фильтра.

Характеристиками предлагаемого фильта можно унравлять, если выходные преобазователи выполнить из полупроводникоых нолос, к которым присоединен генератор постоянного напряжения.

Формула изобретения

1. Многоканальный частотно-разделительный фильтр, содержащий намагниченную слоистую структуру в виде ферритовой пленки с подложкой и располол-:енные на

0 поверхности ферритовой нленки входной меандровый и выходные резонансные преобразователи, отличающийся тем, что, с целью иовыщения разрешающей способности и увеличения развязки меледу кана- лами, выходные резонансные преобразователи выполнены в виде системы параллельных проводящих полос, ширина которых b; на частоте ш , определяется нз выражения: 3(,,-со„о)..,)Я

ь,

16(cOi,4- 0) м-OJ j)(cu „ -г -j- 4- И;)

гдею„

0),, |7|4яЛ1о;

HI - величина магнитного поля; -inMo - нелинейность насыщения;

Y - гиромагнитное отношение для

электрона; л - длина волны, возбуждаемой

входным преобразователем, При этом входы выходных преобразователей замкнуты выходом входного нреобразователя.

2. Фильтр по п. 1, отличающийся ем, что входной преобразователь выполнен с переменным по апертуре щагом.

Источники информациИ, принятые во внимание при экспертизе 1. I. Н. Collins and F. А. Pizzarello «Propagating magnetic waues in thick films.

A complementary technology to surface waves acoustics. «International Journal of Electronics, 1973, V. 34, N 3, p.319-351, fig. 23 (прототип).