RU166410U1 - Частотно-избирательный ответвитель мощности на основе латерально связанных мультиферроидных структур - Google Patents
Частотно-избирательный ответвитель мощности на основе латерально связанных мультиферроидных структур Download PDFInfo
- Publication number
- RU166410U1 RU166410U1 RU2016110456/28U RU2016110456U RU166410U1 RU 166410 U1 RU166410 U1 RU 166410U1 RU 2016110456/28 U RU2016110456/28 U RU 2016110456/28U RU 2016110456 U RU2016110456 U RU 2016110456U RU 166410 U1 RU166410 U1 RU 166410U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- garnet
- film
- yttrium
- coupler
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
- H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
- H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Реферат
к заявке на полезную модель
ЧАСТОТНО-ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ МОЩНОСТИ НА ОСНОВЕ ЛАТЕРАЛЬНО СВЯЗАННЫХ МУЛЬТИФЕРРОИДНЫХ СТРУКТУР
Полезная модель относится к волноведущим системам, в частности к приборам на магнитостатических волнах и может быть использована в качестве частотно-избирательного ответвителя мощности. Технический результат заключается в расширении функциональности ввиду возможности двойного управления частотным диапазоном ответвления и величиной ширины полосы частот работы ответвителя при уменьшении размеров и упрощении конструкции. Данный технический результат достигается тем, что ответвитель мощности содержит плоскую подложку, линию передачи сигнала, расположенную на подложке, входную антенну, первую и вторую выходные антенны, согласно решению подложка выполнена из галлий гадоллиниевого граната, линия передачи сигнала представляют собой две латерально связанные пленки железо-иттриевого граната, при этом входная антенна расположена на одном конце первой пленки железо-иттриевого граната, первая выходная антенна расположена на втором конце первой пленки железо-иттриевого граната, вторая выходная антенна расположена на конце второй пленки железо-иттриевого граната со стороны первой выходной антенны, ответвитель содержит сегнетоэлектрический слой, расположенный на поверхности плёнок железо-иттриевого граната между антеннами.
Description
МПК: H01P 5/18
ЧАСТОТНО-ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ МОЩНОСТИ НА ОСНОВЕ ЛАТЕРАЛЬНО СВЯЗАННЫХ МУЛЬТИФЕРРОИДНЫХ СТРУКТУР
Полезная модель относится к волноведущим системам, в частности к приборам на магнитостатических волнах и может быть использована в качестве частотно-избирательного ответвителя мощности.
Известен вид направленного ответвителя, выполненный на диэлектрической подложке с нанесенной топологией направленного ответвителя, состоящей из четырех отрезков подводящих полосковых линий и области связанных однородных полосковых линий, при этом в область связанных однородных полосковых линий введены два одинаковых участка дополнительных связанных полосковых линий, расположенных по краям области связанных однородных полосковых линий симметрично относительно ее центра, при этом суммарная длина области связанных полосковых линий L=(0.2ч0.3)λсв, где λсв - длина волны области связанных полосковых линий на центральной частоте (см. патент на изобретение РФ №2571302, МПК H01P5/18, опубл.20.12.2015).
Недостатком данного устройства является невозможность расширения полосы частот работы ответвителя.
Также известны устройства на основе мультиферроидных слоистых структур, описанные в работе: (см. патент US на метод № 8,615,150, МПК, опубл. 13.12.12), и представляющие собой ферритовые слои на подложке, нагруженные со стороны феррита слоем сегнетоэлектрического материала, что позволяет управлять их характеристиками как при помощи изменения внешнего магнитного, так и при изменении электрического полей.
Недостатками данного класса устройств являются низкая пропускная способность, вызванная одномодовым режимом работы, и невозможность управления спектральными характеристиками различных поперечных мод волн.
Наиболее близким к заявляемому устройству являются микрополосковый направленный ответвитель на нерегулярных связанных линиях, содержащий основную диэлектрическую подложку, на которой расположены связанные микрополосковые линии, в зазор которых перпендикулярно основной подложке установлена дополнительная диэлектрическая подложка, на нижней части боковых поверхностей дополнительной подложки нанесены микрополосковые линии, причем электрический контакт с линиями на основной и дополнительной подложке расположен вдоль линии касания подложек. Микрополосковые линии выполнены в виде ступенчато-нерегулярных линий, при этом каждый четный отрезок ступенчато-нерегулярных линий с номерами 2i (i=1, 2) имеет ступенчатый выступ на основной подложке, а нечетные отрезки с номерами 2i-1 (i=1, 2, 3) имеют ступенчатые выступы на дополнительной подложке. Данное техническое решение позволяет получить непериодическую частотную характеристику переходного ослабления с уменьшением его величины от первой ко второй полосе пропускания и от второй к третьей полосе пропускания (см. патент на полезную модель РФ №107644, МПК H01P5/18, опубл.20.08.2011).
Недостатками данного прототипа являются сложная трехмерная конструкция из двух перпендикулярных подложек, а также отсутствие возможности управления частотными характеристиками ответвителя (перестройка частотного диапазона) и невозможность использования широкой полосы частот.
Задачей настоящей полезной модели является создание микроволнового ответвителя мощности сигнала с двойным управлением (статическим электрическим и магнитным полем) частотным диапазоном ответвления и величиной ширины полосы частот работы ответвителя.
Технический результат заключается в устранении недостатков прототипа, расширении функциональности (по сравнению с имеющимися аналогами) ввиду возможности двойного управления частотным диапазоном ответвления и величиной ширины полосы частот работы ответвителя при уменьшении размеров (до микроразмерной области) и упрощении конструкции.
Данный технический результат достигается тем, что ответвитель мощности содержит плоскую подложку, линию передачи сигнала, расположенную на подложке, входную антенну, первую и вторую выходные антенны, согласно решению подложка выполнена из галлий гадоллиниевого граната (ГГГ), линия передачи сигнала представляют собой две латерально связанные пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ), при этом входная антенна расположена на одном конце первой пленки железо-иттриевого граната, первая выходная антенна расположена на втором конце первой пленки железо-иттриевого граната, вторая выходная антенна расположена на конце второй пленки железо-иттриевого граната со стороны первой выходной антенны, ответвитель содержит сегнетоэлектрический слой (СЭ), расположенный на поверхности плёнок железо-иттриевого граната между антеннами.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема устройства. На фиг. 2 - экспериментально измеренная зависимость коэффициента прохождения от частоты для различных значений приложенного внешнего электрического поля. На фиг. 3 и фиг. 4 приведены рассчитанные карты режимов работы данного ответвителя для двух диапазонов значений внешнего магнитного поля.
Позициями и обозначениями на чертежах отмечены:
1 - Входная микрополосковая антенна
2 - Плёнка ЖИГ 1
3 - Плёнка ЖИГ 2
4 - Сегнетоэлектрический слой
5 - Выходная микрополосковая антенна 2
6 - Выходная микрополосковая антенна 1
7 - Плёнка галлий гадоллиниевого граната (ГГГ)
8 - экспериментально измеренная АЧХ для данного ответвителя, при величине внешнего электрического поля 30 кВ/см.
9 - экспериментально измеренная АЧХ для данного ответвителя, при величине внешнего электрического поля 15 кВ/см.
10 - экспериментально измеренная АЧХ для данного ответвителя, при величине внешнего электрического поля 0 кВ/см.
11 - область значений величин внешнего электрического и магнитного полей для выходного порта 1
12 - область значений величин внешнего электрического и магнитного полей для выходного порта 2
Устройство содержит подложку, представляющую собой пленку 7 галлий гадоллиниевого граната (ГГГ) с размерами (ШхДхТ) 840мкм х 7000 мкм х 500 мкм. На поверхности пленки ГГГ 7 сформирована система латерально связанных волноводов на основе пленки 2 и 3 железо-иттриевого граната (ЖИГ) толщиной 10 мкм, расстояние между плёнками d = 40 мкм и намагниченностью насыщения 
Гс. На системе латерально связанных волноводов расположены микрополосковые антенны 1, 5 и 6 шириной 30 мкм, обеспечивающими возбуждение и прием магнитостатических волн. При этом входная антенна 1 расположена на одном конце первой пленки 2 железо-иттриевого граната, первая выходная антенна 6 расположена на втором конце первой пленки 2 железо-иттриевого граната, вторая выходная антенна 5 расположена на конце второй пленки 3 железо-иттриевого граната со стороны первой выходной антенны 6. На поверхности латерально связанных пленок ЖИГ 2 и 3 между входной и выходными антеннами расположен сегнетоэлектрический слой 4 титаната бария стронция (
) с размерами (ШхДхТ) 840мкм x 4000 мкм x 400 мкм. Ширина каждого из ЖИГ волноводов составляет 200 мкм, длина каждого волновода 7000 мкм. По краям структуры в продольном направлении относительно оси z (см. фиг.1) выполнены скосы под углом в 43 градуса (Вашковский А.В., Стальмахов В.С., Шараевский Ю.П. Магнитостатические волны в электронике сверхвысоких частот. Саратов: Изд.-во Сарат. ун-та 1993) с целью уменьшить отражение волн от краев структуры. Внешнее магнитное поле 
направлено касательно вдоль оси x (см. фиг. 1). Приложенное к сегнетоэлектрику электрическое поле перпендикулярно осям x и z. (см. фиг. 1).
Принцип работы данного ответвителя заключается в том, что входной микроволновый сигнал, частота которого должна лежать в диапазоне частот, определяемым величиной внешнего постоянного магнитного поля, подается на 1. Далее микроволновый сигнал преобразуется в поверхностную магнитостатическую волну (МСВ), распространяющуюся вдоль пленки 2, добежав до границы с сегнетоэлектриком, возбуждается электромагнитную волну, находящуюся в условии фазового синхронизма со спиновой волной. Взаимодействие этих двух волн ввиду эффекта гибридизации приводит к изменению дисперсионной характеристики волнового процесса в структуре, что и позволяет реализовать двойное управление свойствами волн и, соответственно, характеристиками устройства. При этом управление осуществляется путем воздействия на материальные характеристики слоев феррита и сегнетоэлектрика при изменении приложенных к ним соответственно внешнего магнитного и электрического полей. По мере распространения волны за счет провисающих в латеральном направлении электромагнитных полей происходит возбуждение пленки 3. Ввиду конечной ширины обеих пленок (2 и 3) при распространении поверхностной магнитостатической волны реализуется многомодовый режим распространения. Поскольку расстояние между пленками 2 и 3 меньше поперечной ширины пленок, то реализуется режим многомодовой связи, при котором каждая из поперечных мод волны связывается с модой такой же четности (первая мода волны, распространяющейся в пленке 2 связывается с первой модой волны в пленке 3, вторая - со второй и т.д.).
На фигуре 2 приведена серия амплитудно-частотных характеристик, полученных при изменении величины приложенного внешнего электрического поля к сегнетоэлектрическому слою. Провал на данной характеристике означает перекачку энергии из первого канала во второй. Видно, что при изменении величины внешнего электрического поля изменяется и частотная область данного провала. Известно, что при изменении величины внешнего магнитного поля данный провал также будет смещаться по частоте. И на основе данных зависимостей можно построить карту режимов, показанную на фиг. 3 и 4, двух диапазонов магнитного поля, демонстрирующую в какой выходной канал попадёт сигнал.
На фигурах 3 и 4 показаны карты режимов данного ответвителя, цифрами 11 и 12 указаны каналы, в которые попадает сигнал. При фиксированном значении магнитного поля в определённом диапазоне частот изменяя величину электрического поля (т. е. изменяя период перекачки), возможным становится режим, в котором сигнал попадёт либо во второй канал ответвителя, либо в первый. Видно, что для диапазона полей 580-620 Э (Фиг. 3) область, когда сигнал попадает во второй канал уже, чем для диапазона полей 1180-1220 Э (Фиг. 4).
За счёт конечной ширины плёнок ЖИГ, частотно-избирательный ответвитель мощности на основе латерально связанной мультиферроидной структуры работает в многомодовом режиме, что, в свою очередь, позволяет расширить функциональные возможности ответвителя в телекоммуникационных системах с большой плотностью информационного сигнала.
Claims (1)
-
Ответвитель мощности, содержащий плоскую подложку, линию передачи сигнала, расположенную на подложке, входную антенну, первую и вторую выходные антенны, отличающийся тем, что подложка выполнена из галлий-гадоллиниевого граната, линия передачи сигнала представляет собой две латерально связанные пленки железо-иттриевого граната с зазором между ними, при этом входная антенна расположена на одном конце первой пленки железо-иттриевого граната, первая выходная антенна расположена на втором конце первой пленки железо-иттриевого граната, вторая выходная антенна расположена на конце второй пленки железо-иттриевого граната со стороны первой выходной антенны, ответвитель содержит сегнетоэлектрический слой, расположенный на поверхности пленок железо-иттриевого граната между антеннами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110456/28U RU166410U1 (ru) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | Частотно-избирательный ответвитель мощности на основе латерально связанных мультиферроидных структур |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110456/28U RU166410U1 (ru) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | Частотно-избирательный ответвитель мощности на основе латерально связанных мультиферроидных структур |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU166410U1 true RU166410U1 (ru) | 2016-11-27 |
Family
ID=57777032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016110456/28U RU166410U1 (ru) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | Частотно-избирательный ответвитель мощности на основе латерально связанных мультиферроидных структур |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU166410U1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU173566U1 (ru) * | 2017-03-07 | 2017-08-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Управляемый спин-волновой концентратор свч мощности |
| RU2686584C1 (ru) * | 2018-07-25 | 2019-04-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Управляемый ответвитель СВЧ сигнала на магнитостатических волнах |
| RU2694020C1 (ru) * | 2018-07-27 | 2019-07-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Логический элемент инвертор-повторитель на магнитостатических волнах |
| RU2717257C1 (ru) * | 2019-06-28 | 2020-03-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Направленный 3d ответвитель на магнитостатических волнах |
-
2016
- 2016-03-22 RU RU2016110456/28U patent/RU166410U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU173566U1 (ru) * | 2017-03-07 | 2017-08-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Управляемый спин-волновой концентратор свч мощности |
| RU2686584C1 (ru) * | 2018-07-25 | 2019-04-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Управляемый ответвитель СВЧ сигнала на магнитостатических волнах |
| RU2694020C1 (ru) * | 2018-07-27 | 2019-07-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Логический элемент инвертор-повторитель на магнитостатических волнах |
| RU2717257C1 (ru) * | 2019-06-28 | 2020-03-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Направленный 3d ответвитель на магнитостатических волнах |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU166410U1 (ru) | Частотно-избирательный ответвитель мощности на основе латерально связанных мультиферроидных структур | |
| US8294538B2 (en) | Transmission line microwave apparatus including at least one non-reciprocal transmission line part between two parts | |
| RU2623666C1 (ru) | Трехканальный направленный ответвитель свч сигнала на магнитостатических волнах | |
| EP3403293B1 (en) | Frequency selective limiter | |
| Wu et al. | Nonreciprocal tunable low-loss bandpass filters with ultra-wideband isolation based on magnetostatic surface wave | |
| RU2686584C1 (ru) | Управляемый ответвитель СВЧ сигнала на магнитостатических волнах | |
| US9184484B2 (en) | Forward coupled directional coupler | |
| US9711839B2 (en) | Frequency selective limiter | |
| Nikitin et al. | Dispersion characteristics of spin-electromagnetic waves in planar multiferroic structures | |
| RU167504U1 (ru) | Свч-фильтр с двойным управлением на основе феррит-сегнетоэлектрической структуры | |
| RU2666969C1 (ru) | Нелинейный делитель мощности свч сигнала на спиновых волнах | |
| JP6489601B2 (ja) | 非相反伝送線路装置とその測定方法 | |
| US9778540B2 (en) | Compact optical switch having only two waveguides and a resonant cavity to provide 60 degree folding | |
| RU2736286C1 (ru) | Управляемый четырехканальный пространственно распределённый мультиплексор на магнитостатических волнах | |
| RU2707756C1 (ru) | Управляемый электрическим полем делитель мощности на магнитостатических волнах с функцией фильтрации | |
| RU2702915C1 (ru) | Функциональный компонент магноники на многослойной ферромагнитной структуре | |
| Ueda et al. | Design of dispersion-free phase-shifting non-reciprocity in composite right/left handed metamaterials | |
| RU2706441C1 (ru) | Управляемый многоканальный фильтр свч-сигнала на основе магнонного кристалла | |
| De Santis | Edge-guided modes in ferrite microstrips with curved edges | |
| RU2754086C1 (ru) | Фильтр-демультиплексор свч-сигнала | |
| US4777462A (en) | Edge coupler magnetostatic wave structures | |
| Yang et al. | Design and measurement of nonuniform ferrite coupled line circulator | |
| RU217027U1 (ru) | Логическое устройство на магнитостатических волнах | |
| RU2822613C1 (ru) | Пространственно-частотный фильтр на магнитостатических волнах | |
| Ueda et al. | A coupled pair of anti-symmetrically nonreciprocal composite right/left-handed metamaterial lines |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20210323 |