RU2736286C1 - Управляемый четырехканальный пространственно распределённый мультиплексор на магнитостатических волнах - Google Patents
Управляемый четырехканальный пространственно распределённый мультиплексор на магнитостатических волнах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2736286C1 RU2736286C1 RU2020120142A RU2020120142A RU2736286C1 RU 2736286 C1 RU2736286 C1 RU 2736286C1 RU 2020120142 A RU2020120142 A RU 2020120142A RU 2020120142 A RU2020120142 A RU 2020120142A RU 2736286 C1 RU2736286 C1 RU 2736286C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microwave
- microwaves
- magnetic field
- output
- antenna
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/16—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using saturable magnetic devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике СВЧ. Технический результат – обеспечение возможности управления режимами функционирования управляемого мультиплексора на магнитостатических волнах как путем изменения частоты входного сигнала, так и изменения параметров внешнего магнитного поля. Устройство содержит размещенную на подложке структуру, содержащую линейные микроволноводы из пленки ЖИГ, микрополосковые антенны для возбуждения и приема магнитостатических спиновых волн (МСВ), источник управляющего магнитного поля, при этом первый и второй микроволноводы размещены параллельно друг другу с зазором в плоскости подложки, третий и четвертый микроволноводы расположены поверх них через слой немагнитного диэлектрика. Толщины упомянутых зазора и слоя выбраны из условия возбуждения в микроволноводах поверхностных МСВ (ПМСВ) и обеспечения режима многомодовой связи между микроволноводами. Входная антенна для возбуждения ПМСВ размещена на одном конце первого микроволновода, на другом его конце - выходная антенна для приема ПМСВ, причем другие выходные антенны для приема ПМСВ размещены на концах второго, третьего и четвертого микроволноводов со стороны размещения выходной антенны первого микроволновода, при этом магнитное поле источника управляющего магнитного поля направлено в плоскости структуры. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к устройствам на магнитостатических волнах и может использоваться как пространственно распределенный делитель мощности.
Известен магнитооптический мультиплексор (WO2008067597 (A1), St Synergy Limited, 06.12.2008). Устройство включает в себя первый волновод, поддерживающий распространение сигнала излучения от первого порта ко второму порту; второй волновод, включающий в себя второй порт; и генератор, имеющий замкнутый путь распространения, включающий магнитооптические материалы, причем указанный кольцевой генератор функционально связан с указанными волноводами и реагирует на управляющее воздействие для переключения между первой модой и второй модой. Недостатками устройства является невозможность частотной перестройки.
Известно устройство, выполняющее функции мультиплексора, содержащее волноводный оптический кольцевой резонатор, окруженный верхней и нижней шинами (US6947632 (В2), FISCHER SYLVAIN G, 20.09.2005). Первая резонансная и интенсивная оптическая волна подается в верхнюю шину, а вторая резонансная оптическая волна - в нижнюю шину. Эти резонансные волны распространяются от одной шины к другой через резонатор в противоположных направлениях. Недостатком устройства является наличие нескольких частотных пиков в спектре прохождения ввиду наличия высокодобротной оптической системы.
Известен оптический мультиплексор ввода-вывода (US6928209 (В2), INTEL CORP., 09.08.2005). Недостаток устройства состоит в том, что для настройки параметров используются нагреватели, установленные в ветвях тракта, что является достаточно инерционным процессом, при этом отсутствует возможность перестройки характеристик путем изменения величины и направления внешнего магнитного поля.
Описан мультиплексор ввода-вывода (RU2617143 С1, ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, 21.04.2017 - прототип), который может быть использован в качестве мультиплексора за счет пространственно-частотной фильтрации и разделения СВЧ сигнала между областями микрополосковых преобразователей СВЧ сигнала. Устройство содержит два параллельных линейных канала распространения магнитостатических спиновых волн (МСВ), имеющих две пары микрополосковых преобразователей. Структура образована на пленке железо -иттриевого граната (ЖИГ), выращенной на диэлектрической подложке из гадолиний-галлиевого граната (ГГГ). Недостатками устройства является невозможность управления пространственно-частотными режимами распространения СВЧ-сигнала в режиме работы в качестве мультиплексора.
Наиболее близким к патентуемому является мультиплексор ввода-вывода (RU2707391 С1, ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, 26.11.2019 - прототип). Содержит размещенную на подложке структуру, содержащую два линейных микроволновода из пленки ЖИГ с микрополосковыми антеннами на концах для возбуждения и приема МСВ, и кольцевой резонатор МСВ, размещенный с зазором между микроволноводами с возможностью обеспечения многомодовой связи, источник управляющего магнитного поля. Резонатор поверхностных МСВ выполнен из пленки ЖИГ в виде прямоугольного замкнутого контура, смежные ребра которого параллельны линейным микроволноводам, а ширина контура равна ширине микроволноводов, причем магнитное поле источника управляющего магнитного поля направлено в плоскости структуры. Недостатками устройства является невозможность управления пространственно-частотными режимами распространения СВЧ-сигнала в вертикальном и латеральном направлении одновременно.
Проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в построении управляемого мультиплексора на МСВ, выполненного с возможностью получения различных режимов пространственно-частотной селекции сигнала.
Предлагаемый мультиплексор ввода-вывода содержит размещенную на подложке структуру, содержащую линейные микроволноводы из пленки ЖИГ, микрополосковые нтенны для возбуждения и приема магнитостатических спиновых волн (МСВ), источник управляющего магнитного поля,
Отличие состоит в том, что содержит четыре линейных микроволновода, из которых первый и второй микроволноводы размещены параллельно друг другу с зазором в плоскости подложки, третий и четвертый микроволноводы - расположены поверх них через слой немагнитного диэлектрика. Толщины упомянутых зазора и слоя выбраны из условия возбуждения в микроволноводах поверхностных МСВ (ПМСВ) и обеспечения режима многомодовой связи между микроволноводами. Входная антенна для возбуждения ПМСВ размещена на одном конце первого микроволновода, на другом его конце - выходная антенна для приема ПМСВ, причем выходные антенны для приема ПМСВ размещены на концах второго, третьего и четвертого микроволноводов со стороны размещения выходной антенны первого микроволновода, при этом магнитное поле источника управляющего магнитного поля направлено в плоскости структуры.
Мультиплексор может характеризоваться тем, что микроволноводы из ЖИГ имеют длину 8000 мкм, ширину 30 мкм толщину 10 мкм и намагниченность насыщения МН=139Гс, при этом зазор составляет 40 мкм, а толщина слоя немагнитного диэлектрика - 80 мкм.
Технический результат - реализация мультиплексора ввода-вывода на поверхностных магнитостатических волнах, в котором управление режимами функционирования возможно осуществлять как путем изменения частоты входного сигнала, так и изменения параметров внешнего магнитного поля.
Изобретение поясняется чертежами, где:
фиг. 1 - конструкция устройства;
фиг. 2 - вид на устройство с торца в направлении оси у;
фиг. 3 - вид на устройство с торца в направлении оси х;
фиг. 4 - амплитудно-частотные характеристики ПМСВ на выходных антеннах;
фиг. 5 - результаты численного эксперимента путем микромагнитного моделирования.
Конструкция мультиплексора ввода-вывода представлена на фиг. 1, 2. Позициями на чертеже обозначены: микроволноводы 1, 2, 3, 4 в форме полосок из пленок ЖИГ, подложка 5 из ГГГ, антенна 6 для возбуждения поверхностных магнитостатических волн (ПМСВ); антенны 7, 8, 9, 10 для приема МСВ.
Элементы электромагнитной связи выполнены в виде микроволноводной структуры для магнитостатических волн на подложке 5 из ГГГ. Микроволноводы 1,2,3,4 выполнены на основе ЖИГ в форме четырех удлиненных полосок длиной L=8000 мкм равной ширины w, две из которых (1, 2) размещены параллельно друг другу с зазором, выбранным из условия обеспечения режима многомодовой связи ПМСВ между пленками, а 3 и 4 - расположены над ними, соответственно. На концах указанных полосок микроволноводов 1,2,3,4 образованы микрополосковые антенны 6,7,8,9,10 для возбуждения и приема МСВ.
Режим работы мультиплексора определяется выбранными параметрами распространения ПМСВ: величиной внешнего магнитного поля, а также частотой входного сигнала. Так, от величины внешнего магнитного поля зависит частотный диапазон, в то же время от частоты входного сигнала зависит длина волны ПМСВ, и соответственно длина связи, которая и определяет, по какому из микроволноводов будет распространяться ПМСВ и соответственно на какую из выходных антенн попадет сигнал. Длина связи - это расстояние, на котором ПМСВ, распространяющаяся сначала по микроволноводу 1, полностью перекачивается в микроволноводы 2, 3 и 4.
Подложка 5 представляет собой пленку ГГГ, размеры которой составляют (Ш×Д×Т): 450 мкм × 8000 мкм × 500 мкм. На поверхности пленки ГГГ из пленки ЖИГ толщиной 10 мкм сформирована система микроволноводов 1,2,3 и 4 связанных латерально и вертикально. Расстояние между расположенными параллельно микроволноводами 1,2 в области связи составляет 40 мкм, расстояние между ними и микроволноводами 3,4, определяемое толщиной слоя немагнитного диэлектрика 11, например, из слюды, составляет 80 мкм. Намагниченность насыщения составляет МН=139Гс.
На системе микроволноводов 1,2,3,4 расположены антенны 6,7,8,9,10 шириной w=30 мкм, обеспечивающие возбуждение и прием магнитостатических волн. Входная антенна 6 расположена на одном конце микроволновода 1, на другом - выходная антенна 8. Другие выходные антенны 7, 9 и 10 расположены на концах микроволноводов 2, 3 и 4, соответственно. Внешнее магнитное поле Н0 направлено касательно вдоль оси х (см. фиг. 1).
Принцип работы данного устройства заключается в том, что входной микроволновый сигнал, частота которого должна лежать в диапазоне частот, определяемым величиной Н0 внешнего постоянного магнитного поля, подается на входную антенну 6. Далее микроволновый сигнал преобразуется в ПМСВ, распространяющуюся вдоль микроволновода 1. Далее по мере распространения, ПМСВ будет перекачиваться из микроволновода 1 в микроволновод 2, при этом также ПМСВ будет перекачиваться в микроволновод 3 и микроволновод 4. В зависимости от выбранной конфигурации магнитного поля и частоты, сигнал попадет на выходные антенны 7, 8, 9 либо 10.
На фиг. 4 приведены результаты численного микромагнитного моделирования. Показаны амплитудно-частотные характеристики ПМСВ на выходных антеннах 7, 9 и 10, которые были получены методом Фурье-преобразования по временной реализации z-компоненты динамической намагниченности в области выходных антенн.
Кривая 12 соответствует сигналу на выходной антенне 7, кривая 13 - на антенне 9, кривая 14 - на антенне 10. Видно, что система связи, выполненная в вертикальной и латеральной геометрии, оказывает влияние на распределение амплитуды выходного сигнала на антеннах 7, 9, 10. Моделирование показывает, что если подать на входную антенну 6 сигнал частотой 5,25 ГГц, то ПМСВ дальше будет распространяться в сторону выходных антенн 7 и 9. В то же время, если подавать на входную антенну 6 сигнал с частотой 4,86 ГГц, то ПМСВ будет приниматься выходной антенной 10.
На фиг. 5 показаны результаты численного эксперимента путем микромагнитного моделирования. На верхней фотографии показано распределение интенсивности ПМСВ в нижних микроволноводах 1,2, а на нижнем рисунке - в верхних микроволноводах 3 и 4. Видно, что верхние микроволноводы влияют на распределение интенсивности, так как ПМСВ перекачивается еще и по вертикальной связи с микроволноводами 3 и 4. Таким образом, на выходе можно получить режимы пространственно - частотной селекции сигнала.
Таким образом, представленные данные подтверждают достижение технического результата, а именно возможность реализации мультиплексора ввода-вывода на поверхностных магнитостатических волнах, в котором управление режимами функционирования возможно осуществлять как путем изменения частоты входного сигнала, так и изменения параметров внешнего магнитного поля.
Claims (2)
1. Мультиплексор ввода-вывода, включающий размещенную на подложке структуру, содержащую линейные микроволноводы из пленки железоиттриевого граната (ЖИГ), микрополосковые антенны для возбуждения и приема магнитостатических спиновых волн (МСВ), источник управляющего магнитного поля, отличающийся тем, что содержит четыре линейных микроволновода, из которых первый и второй микроволноводы размещены параллельно друг другу с зазором в плоскости подложки, третий и четвертый микроволноводы расположены поверх них через слой немагнитного диэлектрика, а толщины упомянутых зазора и слоя выбраны из условия возбуждения в микроволноводах поверхностных МСВ и обеспечения режима многомодовой связи между микроволноводами, при этом входная антенна для возбуждения поверхностных МСВ размещена на одном конце первого микроволновода, на другом его конце - выходная антенна для приема поверхностных МСВ, причем другие выходные антенны для приема поверхностных МСВ размещены на концах второго, третьего и четвертого микроволноводов со стороны размещения выходной антенны первого микроволновода, при этом магнитное поле источника управляющего магнитного поля направлено в плоскости структуры.
2. Мультиплексор по п. 1, отличающийся тем, что микроволноводы из ЖИГ имеют длину 8000 мкм, ширину 30 мкм, толщину 10 мкм и намагниченность насыщения МН=139 Гс, при этом зазор составляет 40 мкм, а толщина слоя немагнитного диэлектрика - 80 мкм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020120142A RU2736286C1 (ru) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | Управляемый четырехканальный пространственно распределённый мультиплексор на магнитостатических волнах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020120142A RU2736286C1 (ru) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | Управляемый четырехканальный пространственно распределённый мультиплексор на магнитостатических волнах |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2736286C1 true RU2736286C1 (ru) | 2020-11-13 |
Family
ID=73461154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020120142A RU2736286C1 (ru) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | Управляемый четырехканальный пространственно распределённый мультиплексор на магнитостатических волнах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2736286C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2758000C1 (ru) * | 2021-04-21 | 2021-10-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Мажоритарный элемент на спиновых волнах |
RU210763U1 (ru) * | 2021-12-03 | 2022-04-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Спин-волновой концентратор свч-мощности |
RU2786635C1 (ru) * | 2022-09-26 | 2022-12-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Логическое устройство на магнитостатических волнах |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040091333A (ko) * | 2003-04-21 | 2004-10-28 | 삼성전자주식회사 | 재구성 가능한 광 추가/분기 다중화기 |
US6928209B2 (en) * | 2003-02-15 | 2005-08-09 | Intel Corporation | Optical add and drop multiplexer using ring resonators |
US6947632B2 (en) * | 2002-01-03 | 2005-09-20 | Fischer Sylvain G | Method of implementing the kerr effect in an integrated ring resonator (the kerr integrated optical ring filter) to achieve all-optical wavelength switching, as well as all-optical tunable filtering, add-and -drop multiplexing, space switching and optical intensity modulation |
WO2008067597A1 (en) * | 2006-12-06 | 2008-06-12 | St Synergy Limited | Magneto-opto micro-ring resonator and switch |
US8891922B2 (en) * | 2006-09-11 | 2014-11-18 | The Boeing Company | Scalable reconfigurable optical add-drop multiplexer |
RU2594382C1 (ru) * | 2015-07-31 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Регулируемая свч линия задержки на поверхностных магнитостатических волнах |
RU2617143C1 (ru) * | 2016-03-30 | 2017-04-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Функциональный элемент на магнитостатических спиновых волнах |
RU2707391C1 (ru) * | 2019-04-24 | 2019-11-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Реконфигурируемый мультиплексор ввода-вывода на основе кольцевого резонатора |
-
2020
- 2020-06-11 RU RU2020120142A patent/RU2736286C1/ru active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6947632B2 (en) * | 2002-01-03 | 2005-09-20 | Fischer Sylvain G | Method of implementing the kerr effect in an integrated ring resonator (the kerr integrated optical ring filter) to achieve all-optical wavelength switching, as well as all-optical tunable filtering, add-and -drop multiplexing, space switching and optical intensity modulation |
US6928209B2 (en) * | 2003-02-15 | 2005-08-09 | Intel Corporation | Optical add and drop multiplexer using ring resonators |
KR20040091333A (ko) * | 2003-04-21 | 2004-10-28 | 삼성전자주식회사 | 재구성 가능한 광 추가/분기 다중화기 |
US8891922B2 (en) * | 2006-09-11 | 2014-11-18 | The Boeing Company | Scalable reconfigurable optical add-drop multiplexer |
WO2008067597A1 (en) * | 2006-12-06 | 2008-06-12 | St Synergy Limited | Magneto-opto micro-ring resonator and switch |
RU2594382C1 (ru) * | 2015-07-31 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Регулируемая свч линия задержки на поверхностных магнитостатических волнах |
RU2617143C1 (ru) * | 2016-03-30 | 2017-04-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Функциональный элемент на магнитостатических спиновых волнах |
RU2707391C1 (ru) * | 2019-04-24 | 2019-11-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Реконфигурируемый мультиплексор ввода-вывода на основе кольцевого резонатора |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2758000C1 (ru) * | 2021-04-21 | 2021-10-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Мажоритарный элемент на спиновых волнах |
RU210763U1 (ru) * | 2021-12-03 | 2022-04-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Спин-волновой концентратор свч-мощности |
RU2786635C1 (ru) * | 2022-09-26 | 2022-12-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Логическое устройство на магнитостатических волнах |
RU2815014C1 (ru) * | 2023-12-18 | 2024-03-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Логическое устройство на основе системы ферромагнитных микроволноводов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5234667B2 (ja) | 伝送線路マイクロ波装置 | |
US9054406B2 (en) | Nonreciprocal transmission line apparatus having asymmetric structure of transmission line | |
RU2736286C1 (ru) | Управляемый четырехканальный пространственно распределённый мультиплексор на магнитостатических волнах | |
RU2623666C1 (ru) | Трехканальный направленный ответвитель свч сигнала на магнитостатических волнах | |
RU2707391C1 (ru) | Реконфигурируемый мультиплексор ввода-вывода на основе кольцевого резонатора | |
US2728050A (en) | Device for modulating ultra-short waves in a transmission line | |
RU2771455C1 (ru) | Мультиплексор на основе кольцевого резонатора | |
RU2666968C1 (ru) | Частотный фильтр свч сигнала на магнитостатических волнах | |
RU2686584C1 (ru) | Управляемый ответвитель СВЧ сигнала на магнитостатических волнах | |
RU2666969C1 (ru) | Нелинейный делитель мощности свч сигнала на спиновых волнах | |
RU2697724C1 (ru) | Функциональный элемент магноники | |
US3016495A (en) | Magnetostatic microwave devices | |
RU166410U1 (ru) | Частотно-избирательный ответвитель мощности на основе латерально связанных мультиферроидных структур | |
RU167504U1 (ru) | Свч-фильтр с двойным управлением на основе феррит-сегнетоэлектрической структуры | |
RU2706441C1 (ru) | Управляемый многоканальный фильтр свч-сигнала на основе магнонного кристалла | |
RU2707756C1 (ru) | Управляемый электрическим полем делитель мощности на магнитостатических волнах с функцией фильтрации | |
US2849686A (en) | Ferromagnetic devices | |
RU2702915C1 (ru) | Функциональный компонент магноники на многослойной ферромагнитной структуре | |
RU2702916C1 (ru) | Устройство на магнитостатических волнах для пространственного разделения свч-сигналов разного уровня мощности | |
RU2690020C1 (ru) | Логическое устройство на основе фазовращателя свч сигнала на магнитостатических волнах | |
RU2754086C1 (ru) | Фильтр-демультиплексор свч-сигнала | |
RU2691981C1 (ru) | Демультиплексор на магнитостатических волнах | |
RU2754126C1 (ru) | Логическое устройство на магнитостатических волнах | |
RU2717257C1 (ru) | Направленный 3d ответвитель на магнитостатических волнах | |
RU210122U1 (ru) | Пространственно-частотный фильтр на магнитостатических волнах |