Устройство для обработки электромагнитного сигнала Советский патент 1983 года по МПК H01P1/218 H01P1/32 H01P9/00 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в системах обработки электромагнитного сигнала в качестве филь тра, линии задержки.мрдулятора, невзаимного устройства, а также их комбинаций Известно устройство для обработки электромагнитного сигнала, содержащее гиромагнитный вкладыш, на котором рас положены входной и выходной преобразователи, магнитную систему для создания однородного магнитного поля и средство для создания неоднородного магнитного поля, расположенное над поверхностью гиромагнитного.вкладыша Известное устройство используется в качестве фильтра, линии задержки и невзаимнрго элемента 113 ., Однако известное устройство для обраЗотки электромагнитного сигнала характеризуется значительными потеря ми на преобразование и низкой точностью воспроизведения заданного зак на -обработки сигнала. Цель изобретения - снижение потер на преобразование и повышение точнос ти воспроизведения заданного закона обработки сигнала. . Поставленная цель достигается тем что. средство для создания неоднородного магнитного поля выполнено в виде мазЙ1итного носителя записи, преимущественно ленты на основе магьитотвердого материала с коэрцитивной силой, превышающей величину напряженности однородного магнитного поляг, при этом на магнитном носителе записи выполнены области с распределением намагниченности, определяемым заданным законом обработки электромагнитного сигнала. Магнитный носитель записи может быть установлен с возможностью перемещения относительно гиромагнитного . вкладыша.... Упомянутые области с заданным распределением намагниченности могут быть выполнены в виде одной или.нескольких параллельных дорожек, расположенных вдоль продольной оси магнитного носителя записи и образованных участками с одинаковым или противоположным направлением вектора намагниченности , которые периодически или квазипериодически расположены вдоль дорожки. На фиг.1 изображено устройство для обработки электромагнитного сигнала; на фиг.2 - то же, в качестве фильтра (2с1 - с одинаковым размером участков; 26 - а разным размером участкоВ) ; на фиг.З - то же, в качес ве модулятора; на фиг, 4 - то же, в качестве многоотводной линии задержки; на фиг.З - то же; в качестве нввэаимного элемента. Устройство для обработки электромагнитного сигнала (фиг.1) содержит гиромагнитный вкладыш 1, входной 2 fi выходной 3 преобразователи, магнит ную систему 4 для создания однородного магнитного поля, средство для созДания неоднородного магнитного поля, выполненное в виде магнитного носителя 5 записи, преимущественно ленты на основе магнитотвердого материала,, с коэрцитивной силой, превышающей величину однородного магнитного поля, создаваемого магнитной системой 4, и расположенное иад поверхностью гиромагнитного вкла дыша 1, механизм 6 для перемещения магнитного носителя 5 записи относительно гиромагнитного вкладыша 1, головки 7 и 8 для создания и уничтожения в магнитнрм носителе 5 записи областей с распределением намагничен ности, определяемым заданным законом обработки электромагнитного сигнала источник 9 обрабатываемого электромагнитного сигнала. Гиромагнитный вкладыш 1 выполняется в виде пластин из гиромагнитного материгша- или в виде пленки из гиромагнитного материала, нанесенной на подложку из немагнитного материала. В качестве гиромагнитного материала могут быть использованы иттриевый; феррогранат висмут-кальций-ванадиевый феррогранат, литиевая ферро-шпинель . Области с распределением намагниченности определяемым законом обработки элект ромагнитного сигнала, создаются на магнитном носителе 5 записи методами магнитной, термомагнитной или термооптической записи с перегруппировкой наполнителя записи. В случае магнитной записи в качестве магнитного носителя 5 записи используются стандартные магнитные ленты, а механизм б и головки 7 и 8 являются узлами стандартного магнитофона. Устройство для обработки электромагнитного сигнала работает следующим образом. На входной преобразователь от источника 9 подают электромагнитный сигнал,который возбуждает в гиромаг-. нитнбм вкладыше 1 магнитные волйы (магнитостатические, магнитоупругие или спиновые, в зависимости от частоты электромагнитного сигнала, типа входного преобразователя 2 и вели чины магнитного поля, создаваемого системой 4). в гиромагнитном, вкла-. дыше 1 существует неоднородное магнитное поле, которое создается магн ными полями рассеяния от участков с одинаковым или противоположным направлением вектора намагниченности, создающих в магнитном носителе 5 записи области с заданным распределением намагниченности. Указанные об- ластисуществуют, если магнитный носитель 5 записи выполнен из магнито вердого материала с коэрцитивной силой, превышающей величину однородного магнитного поля. Поскольку магнитный носитель 5-- записи ; расположен или на поверхности гиромагнитного вкладыша 1, или приподнят над ней на расстояние, меньшее или порядка длины магнитной волны, то указанные магнитные поля рассеяния проиикгиот в гиромагнитный вкладыш 1. Магнитные волны,распространяясь по гиромагнитному вкладышу 1 в неоднородном магнитном поле, изменяют свою групповую : скорость,изменяется также коэффициент их прохождения через гиромагнитный вкладыш 1. Характер изменения указанных параметров магнитных волн определяется величиной намагниченности, продольными размерами учас- ков с одинаковым или противопрложным направления и вектора намагниченности и расстоянием между ними, т.е. параметрами областей с заданным распределением намагниченности в магнитном носителе 5 записи. Магнитные волны, прошедшие по гиромагнитному вкладышу 1 под магнитным носителем 5 записи, поступают на выходной преобразователь 3 и преобразуются в электромагнитный сигнал. Параметры этого сигнала отличны от параметров электромагнитного сигнала, поступающего на входной преобразователь 2, и зависят от названного выне характера изменений, которые претерпевают магнитные волны при прохождении под магнитным носителем 5 записи. Таким образом, происходит обработка электромагнитного сигнала. Закон обработки можно менять, изменяя распределение намагниченности в магнитном носителе 5 записи. Для этого на чистом участке магнитного носителя 5 записи производят с помощью головки 7 запись областей с распределением намагниченности, отвечающим новому закону обработки электромагнитного сигнала, затем магнитный носитель 5 записи перемещ ают и устанавливают участок с записью областей с заданным распределением намагниченности над областью распространения магнитных волн в гиромагнитном вкладыше 1. Первоначальная запись указанных областей может быть стерта с помощью головки 8. Запись областей с заданным распределением намагниченности на магнитном носителе 5 записи может быть осуществлена до размещения последней над гиромагнитным вкладышем 1. При

этом вдоль магнитного носителя 5 записи может быт) образовано множество областей с различными распределениями намагниченности, определяемыми разными заданными законами обработки электромагнитного сигнала. Перемещая магнитный носитель 5 записи над гиромагнитным вкладышем 1 и устанавливая его участок с областями с заданным распределением намагниченности над областью гиромагнитного вкладыша 1/ заключенной между входным и выходным преобразователями 2 и 3,можно оперативно изменять закон обработки электромагнитного сигнала.

Устройство для обработки электромагнитного сигнала многофункционально и может использоваться в качестве фильтра, линии задержки, модулятора ;И невзаимного элемента. При его исг пользовании.в качестве фильтра (фиг. 2) в магнитном носителе 5 записи формируют область с заданным распределением намагниченности в виде нескольких участков 10 (в частности, полос) с противоположным направлением вектора нгилагниченности, размещенных периодически последовательно друг за. другом и образующих одну дорожку, которая расположена вдоль направления распространения магнитных волн в гиромагнитном вкладыше 1 от входного 2 к выходному 3 преобразователю,. Размер участка 10 вдоль дорожки может быть одинаковым (фиг.2а) или меняющимся по некоторому закону (фиг.2$). Распределенное в пространстве магнитное поле рассеяния от участков ю проникает в. гиромагнитный вкладыш 1 и создает в нем периодическое магнитное поле, которое взаимодействует с магнитными волнами, распространяющимися в гиромагнитном вкладыше 1 таким образом, что под дорожкой могут распространяться лишь волны, с длиной волны, равной или кратной периоду размещения одинаковых по размерам участков 10, т.е. происходит фильтрация магнитных волн (фиг.2а).

Частотная характеристика такого фильтра определяется величиной магнитного поля, создаваемого магнитной системой 4,и периодом размещения участков 10 вдоль дорожки. Относительную полосу пропускания частот фильтра можно увеличить при квазипериодическом размещении участков 10 вдоль дорожки, т.е. при плавно увеличивакшемся или уменьшающемся периоде (фиг.25). Взвешивание импульсного отклика такого фильтра можно получить, изменяя по меньшей мере, один параметр - величину нгинагниченности, период.расположения или размер участков 10 вдоль дорожки .

Устройство для обработки электромагнитного сигнала может использоваться в качестве модулятора. Для этого

в магнитном носителе 5 записи формируют области 11 с определенным распре-делением намагниченности, например, таким, как показано на фиг.2 ci, чередукхдимися с областями 12, где намагниченность отсутствует (фиг.З). Длина этих областей равна или больше расстояния между входные 2 и выходным 3 преобразователями на гиромагнитном вкладыие 1. При перемещении магнитного носителя 5 записи вдоль направления распространения магнитных волн в гиромагнитном вкладыше 1 в моментывремени когда над областью их распространения находится область 12 магнитного носителя записи, в которой намагниченность отсутствует, магнитные волны, возбуждаемые в гиромагнитном вкладыше 1, беспрепятственно-рас )Г1ространяются в нем и преобразуются выходным преобразователем 3 в электррмагнитный сигнал определенной амплитуды. Когда же над областью распространения магнитных волн находится область 11 магнитного носителя записи с заданным распределением намагниченности, лишь часть этих волн может распространяться в гиромагнитном вкладыше 1 под магнитным носителем 5 записи и достигать выходного преобразователя 3. Соответственно, амплитуда электромагнитного сигнала, снимаемого с выходного преобразователя 3 в этот момент времени,будет меньше. Таким образом, происходит амплитудная модуляция электромагнитного сигнала. Частота модуляции зависит от скорости перемещения магнитного носителя 5 записи и периода чередования на нем областей 11 с заданным распределением намагниченности.

Устройство для обработки электромагнитного сигнг1ла может работать в качестве многоотводной ;шнии- задержки . Для этого в магнитном носителе 5 записи формируют области с заданным. распределением намагниченности в виде множества участков 10, которые образуют несколько параллельных дорожек , отстоящих друг от друга на расстояние, превьвиающее длину магнитной волны (фиг.4).. Направление намагниченности в соседних участках 10 дорожки противоположное, а периоды в f. ( п - номер дорожки) расположения участков 10 в разных дорожках приблизительно кратны друг другу. На гиромагнитном вкладыше 1 имеется один входной преобразователь 2 и несколько выходных преобразователей 3, каждый из которых расположен под соответствующей дорожкой.

Магнитные волны, возбуждаемые в гиромагнитном вкладыше 1 с помощью входного преобразователя 2, распространяются в нем под каждой дорожкой с разными групповыми скоростями и, , следовательно с различным временем

задержки, так как магнитная волна, распространяющаяся под каждой дорожкой, имеет свою зависимость частоты от длины волны вследствие различных периодов расположения участков 10 в разных дорожках. Таким образом, магнитные волны, распространяющиеся под разными дорожками, приходят на выходные преобразователи 3 с разной задержкой. Меняя периоды расположения участков 10 в дорожках на магнитном носителе 5 записи и перемещая его вдоль гиромагнитного вкладыша 1, можно менять времена задержки магнитных волн, поступающих на выходные преобразователи 3, и, а част-. ности, задавать любой закон распределения времен задержки по выходным преобразователям 3.

Распределение намагниченности в магнитной компоненте, сходное с показанным на фиг.4, можно использовать и в многоканальном фильтре. В этом случае период расположения участков 10 с заданным направлением вектора намагниченности в каждой дорожке выбирают в соответствии с рабочей полосой частот данного канаа и используют один входной преобразователь, возбуждающий магнитные волны в широкой полосе частот, или несколько узкополосных входных преобразователей, каждый из которых расположен под соответствующей дорожкой. Фильтрация магнитных волн, распространяющихся в гиромагнитном вкладыше 1 под каждой дорожкой, происходит аналогично тому, как это описано выше.

Для взвешивания импульсного от- клика, формируемого в каждом канале, на магнитном носителе 5 зйписи изменяют в каждой дорожке вдоль ее длины один из параметров участков 10.

Устройство для обработки электромагнитного сигнала может использовать ся в качестве невзаимного устройства, В этом случае в магнитном носителе 5 записи формируют распределение намагниченности в виде нескольких участ ков 10, последовательно и периодически расположенных друг за другом с периодом, меньшим толщины гиромагнитного вкладыша 1, Намагниченность во всех участках 10 направлена одинаково, а сами они выполнены в виде параллельных полос и разделены промвг жутками с шириной, равной ширине этих полос (фиг.5).

Поверхностные магнитные волны, возбуждаемые в гиромагнитном вкладыше 1, распространяются по верхней его поверхности в одном направлении, а по нижней - в противоположном. Поскольку над верхней поверхностью гиромагнитного вкладыша 1 расположен магнитный носитель 5 записи с областями с указанным, выше распределением «

намагниченности, условия распространения этих волн по верхней и нижней поверхностям неидентичны, что приводит к невзаимности.

Таким образом, устройство для обработки электромагнитного сигнала позволяет осуществлять различные виды аналоговой обработки электромагнитного сигнала. При этом используемые методы создания областей с заданным распределением намагниченности на, магнитном носителе записи позволяют существенно (более чем на 2 порядка) повысить точность воспроизведения заданного закона обработки сигнала. КонстЪукций входного и выходного преобразователей, а также расположение магнитного носителя позволяют снизить с 30-40 дБ до 10-12 дБ потери на преобразование электромагнитного сигнала на магнитные волны. Дополнительным преимуществом устройства для обработки электромагнитного сигнала является возможность оперативного (за время ) изменения закона обработки электромагнитного сигнала и возможность использования одной конструкции для выполнения одного или одновременно нескольких различных устройств. Указанными свойствами не оббладает ни одно из известных устройств .

Предлагаемое устройство для обработки электромагнитного сигнала может быть реализовано доступными средствами, используемыми в различных областях техники, и не требует специальной разработки новой сложной по конструкции и дорогостоящей аппаратуры, а его изготовление исключает необходимость фотолитографии, которая используется при изготовлении известных устройств.

Формула изобретения

,1. Устройство для обработки электромагнитного сигнала, содержащее гиромагнитный вкладыш, на котором расположены входной и выходной преобразователи, магнитную систему для создания однородного магнитного поля и средство для создания неоднородного магнитного поля, расположенное над поверхностью гиромагнитного вкладыша, отличающееся тем, что, с целью снижения потерь на преобразование и повышения точности воспроизведения заданного закона обработки сигнала, средство для создания неоднородного магнитного цопя выполнено в виде магнитного-носителя записи, преимущественно ленты на основе магнитотвердогО материала с коэрцитивной силой,превышающей величину напряженности однородного магнитного поля, при этом на магнитном носителе записи выполнены области с распределениём намагниченности, определяемым эгщанным законом обработки электромагнитного сигнала.

2. Устройство по п.1, отличающее с я тем, что магнитный носитель записи установлен с возможностью перемещения относительно гиромагнитного вкладыша.

3,. Устройство по ПП.1 и 2, о т личающееся тем, что упомянутые области распределения намагниченности выполнены в виде одной или

нескольких параллельных дорожек, расположенных вдоль продольной оси магнитного «осителя записи и образованных участками с одинаковым или проти вЬположным направлением вектора намагниченности, которые периодически или квазипериодически расположены вдоль дорожки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СШК 4152676, кл. 333-24.1, опуОлик. 1979 (прототип

а

Фаг /

Ю

Ю

Ю

fpuz. 8