RU1831738C - Термостабильный СВЧ-резонатор на обратных объемных магнитостатических волнах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области радиотехники . Цель изобретени  - расширение рабочего диапазона в сторону низких частот за счет понижени  пороговой частоты нелинейных  влений при работе на нечетных шири иных модах. СВЧ-резонатор содержит диэлектрическую подложку Т с провод щим 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 значени  толщины Xi пластины и рассто ни  Х2 между пластиной и ферритовой пленкой 7 св заны 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)

Description

Qazi

Изобретение относитс  к области радиотехники и может использоватьс  в различной приемо-передающей аппаратуре СВЧ.

Целью изобретени   вл етс  расширение рабочего диапазона в сторону низких частот, за счет понижени  пороговой частоты нелинейных  влений, при работе на нечетных ширинных модах.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что в термостабильнрм СВЧ-резонато- ре на обратных объемных магнитостатиче- ских волнах, содержащем диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено провод щее основание, а на другой соосно расположены входной и выходной полосковые преобразователи, магнитную систему и ферритовую пленку, котора  выполнена из иттриевого феррограната и установлена на входной и выходной полосковые преобразователи, так, что ее продольна  ось совпадает по направлению с их общей осью, магнитна  система выполнена в виде пластины, котора  выполнена из самарий- кобальтового материала, поперечно намагничена в ее плоскости и установлена параллельно ферритовой пленке, причем ее толщина и рассто ние до ферритовой пленки выбраны из соотношени :

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

где fo - собственна  частота резонатора, ГГц;

Xi, X2 - нормированные значени  толщины пластины и рассто ние между пластиной и ферритовой пленкой, соответственно.

От прототипа за вл емый резонатор отличаетс  как размещением элементов конструкции , так и выбором размеров из за вл емых 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 провод щим основанием 2. Поверх диэлектрической подложки 1 соосно установлены входной 3 и выходной 4 разомкнутые на концах преобразователи (П). Входной ПЗ и выходной П 4 св заны соответственно со входной 5 и выходной 6 лини ми передачи. Поверх преобразователей 3 и 4 расположена ферритова  пленка 7 (ФП 7 - монокриста лическа  пленка феррограната , выращенна  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, распростран ющийс  во входной линии передачи 5. св занной со входным преобразователем 3 поступает на частоте равной центральной

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

входным 3 и выходным 4 преобразовател ми устанавливаетс  сто ча  ООМСВ. Выходной СВЧ-сигнал снимаетс  с выходной линии передачи 6. Перестройка центральной частоты резонатора осуществл етс  изменением величины прикладываемого внешнего пол .

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

Термостабильность СВЧ-резонатора достигаетс , когда размеры ФП 7, толщина S и ширина b св заны соотношением

(1-Z)/Z, а значение определено из решени  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.аспростран ющейс  в ФП;

,N -число вариаций пол  по толщи- неФП;

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

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

Но - величина внешнего магнитного пол , приложенного к ФП;

Mo-намагниченность насыщени  материала ФП;

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

у- гиромагнитное отношение.

Система уравнений (1) получена в результате совместного решени  уравнени  движени  намагниченности во внутреннем посто нном магнитном поле HI и уравнений Максвелла с учетом граничных условий в системе, рассмотрени  зависимости внутреннего магнитного пол  в ФП от размагничивающих факторов, а также учета услови  размерного резонанса дл  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

позвол ет расширить рабочий диапазон перестройки резонатора в сторону низких частот за счетисключени  нелинейных  влений, обусловленных трехмагнонным процессом распада с параметрическим возбуждением спиновых волн на половинной частоте, где fo - собственна  частота резонатора, вход ща  в систему уравнений (1). ГГц;

Xi и Х2 - нормированные, в соответствии с аппаратом метода планировани  эксперимента . Значени  толщины пластины из самарий - кобальтового материала и рассто ни  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) дл  уменьшени  потерь- в системе вводитс  металлизаци , 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  

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

где f0 собственна  частота резонатора, ГГц;

Х2 и Х2 - нормированные к 1 мм значени  толщины пластины и рассто ни  между пластиной и ферритовой пленкой соответственно .

/