RU2786486C1 - Controlled delay line on exchanged spin waves - Google Patents
Controlled delay line on exchanged spin waves Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786486C1 RU2786486C1 RU2022126285A RU2022126285A RU2786486C1 RU 2786486 C1 RU2786486 C1 RU 2786486C1 RU 2022126285 A RU2022126285 A RU 2022126285A RU 2022126285 A RU2022126285 A RU 2022126285A RU 2786486 C1 RU2786486 C1 RU 2786486C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ggg
- yig
- converters
- film
- dielectric substrates
- Prior art date
Links
- 230000005418 spin wave Effects 0.000 title claims abstract description 19
- UVXIKKWNYGPENJ-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron;oxo(oxoferriooxy)yttrium;oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Y]=O.O=[Y]O[Y]=O UVXIKKWNYGPENJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910000529 magnetic ferrite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 27
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 10
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 230000002269 spontaneous Effects 0.000 description 4
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N Gadolinium Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000702489 Maize streak virus Species 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007374 clinical diagnostic method Methods 0.000 description 1
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может применяться в приемно-передающих радиоустройствах и фазированных антенных решетках СВЧ-диапазона.The invention relates to radio engineering and can be used in transmitting and receiving radio devices and phased antenna arrays in the microwave range.
В эпитаксиальных ферритовых пленках железоиттриевого граната (ЖИГ), выращенных на немагнитной подложке гадолиний-галлиевого граната (ГГГ), могут возбуждаться два типа спиновых волн - дипольные и обменные спиновые волны.In epitaxial ferrite films of yttrium iron garnet (YIG) grown on a nonmagnetic gadolinium gallium garnet (GGG) substrate, two types of spin waves, dipole and exchange spin waves, can be excited.
Дипольные спиновые волны (в литературе их чаще называют магнитостатическими волнами (МСВ)) распространяются за счет дальнодействующего диполь-дипольного взаимодействия. В зависимости от направления намагничивающего поля в пленке могут возбуждаться прямые объемные, обратные объемные и поверхностные МСВ (Гуревич А.Г. Ферриты на сверхвысоких частотах. М: Физматгиз, 497 с.).Dipole spin waves (in the literature they are often referred to as magnetostatic waves (MSWs)) propagate due to the long-range dipole-dipole interaction. Depending on the direction of the magnetizing field in the film, direct volumetric, reverse volumetric and surface MSWs can be excited (Gurevich A.G. Ferrites at microwave frequencies. M: Fizmatgiz, 497 p.).
Обменные спиновые волны (ОСВ) распространяются за счет короткодействующего обменного взаимодействия (Ахиезер А.И., Барьяхтар В.Г., Пелетминский С.В. Спиновые волны. - М.: Наука, 1967, 368 с.). Наиболее сильное обменное взаимодействие формирует в кристалле упорядоченную структуру спиновых моментов, которая проявляется в виде спонтанной намагниченности феррита. При континуальном подходе оба типа спиновых волн представляются одинаково, в виде волн прецессии вектора спонтанной намагниченности, и различаются только длинами. Волны с длинами λ: 10-1000 микрон принято считать в основном дипольными, а с длинами λ≤1 микрона в основном обменными. Наиболее привлекательными являются обменные спиновые волны, поскольку их скорости распространения v : λ на несколько порядков меньше скорости МСВ.Exchange spin waves (ESWs) propagate due to short-range exchange interaction (Akhiezer A.I., Baryakhtar V.G., Peletminsky S.V. Spin waves. - M.: Nauka, 1967, 368 p.). The strongest exchange interaction forms an ordered structure of spin moments in the crystal, which manifests itself in the form of spontaneous magnetization of the ferrite. In the continuum approach, both types of spin waves are represented in the same way, in the form of precession waves of the spontaneous magnetization vector, and differ only in length. Waves with lengths λ: 10-1000 microns are considered to be mainly dipole, and with lengths λ≤1 micron, mainly exchange. Exchange spin waves are the most attractive, since their propagation velocities v : λ are several orders of magnitude lower than the MSW velocity.
Тем не менее, наиболее широкое применение нашли относительно длинноволновые магнито статические волны. Это стало возможным, благодаря простоте их возбуждения и приема микрополосковыми (МПЛ) преобразователями СВЧ-сигнала. На основе МСВ был предложен целый ряд устройств обработки радиосигналов в диапазоне частот от единиц до десятков ГГц (Никитов В.А., Никитов С.А. Исследования и разработки устройств на магнито статических спиновых волнах. - Зарубежная радиоэлектроника, 1981, №2, С. 41-52.). В частности были предложены варианты конструкции управляемых линий задержки (ЛЗ) СВЧ-сигнала.However, relatively long-wavelength magnetostatic waves have found the widest application. This became possible due to the simplicity of their excitation and reception by microstrip (MSL) microwave signal converters. Based on the MSW, a number of radio signal processing devices were proposed in the frequency range from units to tens of GHz (Nikitov V.A., Nikitov S.A. Research and development of devices based on magnetostatic spin waves. - Foreign radio electronics, 1981, No. 2, C 41-52.). In particular, variants of the design of controlled delay lines (DL) of the microwave signal were proposed.
Известна управляемая линия задержки на МСВ (см. патент US 4400669, по кл. МПК Н03Н 2/00, опуб. 23.08.1983), состоящая из намагниченной пленки ЖИГ, входного и выходного МПЛ преобразователей СВЧ-сигнала и металлического экрана, расположенного между преобразователями. Регулировка времени задержки в такой ЛЗ осуществляется изменением зазора между пленкой ЖИГ и металлическим экраном.Known controllable delay line on the MSV (see patent US 4400669, according to
Известна управляемая линия задержки на МСВ (см. авторское свидетельство СССР №1552958, по кл. МПК Н01Р 1/215, опуб. 27.01.2001), состоящая из намагниченной пленки ЖИГ, входного и выходного МПЛ преобразователей, расположенных на отдельных диэлектрических подложках. Регулировка времени задержки в такой ЛЗ осуществляется за счет изменения длины пробега МСВ при относительном сдвиге одной из подложек МПЛ преобразователя.Known controlled delay line on the MSV (see USSR author's certificate No. 1552958, according to
Известна также управляемая линия задержки на поверхностных МСВ (см. патент РФ №2594382, по кл. МПК Н03Н 9/38, опуб. 20.08.2016), состоящая из касательно намагниченной пленки ЖИГ с периодической структурой протравленных канавок, входного и выходного МПЛ преобразователей. Регулировка времени задержки в такой ЛЗ осуществляется вращением пленки ЖИГ в плоскости расположения преобразователей.A controlled delay line on surface MSFs is also known (see RF patent No. 2594382, according to
Недостатком указанных устройств является механическая регулировка времени задержки.The disadvantage of these devices is the mechanical adjustment of the delay time.
Наиболее близким к заявляемому решению является управляемая линия задержки на МСВ с электрической регулировкой времени задержки СВЧ-сигнала (см. патент US №3935550, по кл. МПК Н03Н 7/14, опуб. 27.01.1976), содержащая эпитаксиальную ферритовую пленку железо-иттриевого граната ЖИГ на слое галлий-гадолиниевого граната ГГГ, входной и выходной преобразователи СВЧ-сигнала и регулируемый током источник намагничивающего поля.Closest to the claimed solution is a controlled delay line on the MCB with electrical adjustment of the delay time of the microwave signal (see US patent No. 3935550, according to
Недостатком прототипа является использование для задержки СВЧ-сигнала относительно длинноволновых дипольных спиновых (магнитостатических) волн.The disadvantage of the prototype is the use to delay the microwave signal relative to the long-wavelength dipole spin (magnetostatic) waves.
Проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании управляемой линии задержки на сверхкоротких обменных спиновых волнах.The problem to be solved by the invention is to create a controlled delay line on ultrashort exchanged spin waves.
Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритов линии задержки при одновременном уменьшение потерь полезного сигнала на преобразование типов волн.The technical result of the invention is to reduce the size of the delay line while reducing the loss of the useful signal for the conversion of wave types.
Указанный технический результат достигается тем, что управляемая линия задержки на спиновых волнах, содержащая эпитаксиальную ферритовую пленку железо-иттриевого граната ЖИГ, расположенную на немагнитном слое галлий-гадолиниевого граната ГГГ, входной и выходной преобразователи СВЧ-сигнала и регулируемый током источник намагничивающего поля, согласно изобретению, дополнительно содержит второй немагнитный слой галлий-гадолиниевого граната ГГГ, расположенный на поверхности пленки железо-иттриевого граната с противоположной стороны от первого, образуя трехслойную структуру ГГГ-ЖИГ-ГГГ, и также содержит две диэлектрических подложки, на одной из которых расположен входной преобразователь СВЧ-сигнала, а на второй - выходной преобразователь, преобразователи выполнены микрополосковыми и расположены в одной плоскости так, что их продольные оси совпадают, структура ГГГ-ЖИГ-ГГГ установлена в зазоре, образованном диэлектрическими подложками и преобразователями так, что торцевые поверхности немагнитных слоев галлий-гадолиниевого граната примыкают к торцам диэлектрических подложек и к торцам преобразователей, диэлектрические подложки на противоположных преобразователям сторонах металлизированы, намагничивающее поле ориентировано по нормали к поверхности пленки ЖИГ.This technical result is achieved by the fact that the controlled delay line on spin waves, containing an epitaxial ferrite film of yttrium iron garnet YIG, located on a non-magnetic layer of gallium-gadolinium garnet GGG, input and output microwave signal converters and a current-controlled magnetizing field source, according to the invention , additionally contains a second non-magnetic layer of gallium-gadolinium garnet GGG, located on the surface of the film of yttrium iron garnet on the opposite side of the first one, forming a three-layer structure GGG-YIG-GGG, and also contains two dielectric substrates, one of which contains a microwave input converter -signal, and on the second - the output converter, the converters are made of microstrip and are located in the same plane so that their longitudinal axes coincide, the GGG-YIG-GGG structure is installed in the gap formed by dielectric substrates and converters so that the end surfaces are non-magnetic layers of gallium gadolinium garnet are adjacent to the ends of the dielectric substrates and to the ends of the converters, the dielectric substrates on the sides opposite to the converters are metallized, the magnetizing field is oriented along the normal to the surface of the YIG film.
Изобретение поясняется чертежами, где представлено:The invention is illustrated by drawings, which shows:
- на фиг.1 конструкция управляемой линии задержки на обменных спиновых волнах;- figure 1 design of a controlled delay line on the exchange spin waves;
- на фиг.2 трехслойная структура ГГГ-ЖИГ-ГГГ, где d - толщина пленки ЖИГ, и - векторы электрической и магнитной составляющих падающей и прошедшей плоской электромагнитной ТЕМ волны, распространяющихся в направлении волнового вектора , волнистой стрелкой показано направление распространения ОСВ, прямой стрелкой показано направление намагничивающего поля ;- figure 2 three-layer structure GGG-YIG-GGG, where d is the thickness of the YIG film, and - vectors of the electric and magnetic components of the incident and transmitted plane electromagnetic TEM waves propagating in the direction of the wave vector , the wavy arrow shows the direction of WWS propagation, the straight arrow shows the direction of the magnetizing field ;
- на фиг.3 график распределения спонтанной намагниченности по толщине пленки ЖИГ;- figure 3 graph of the distribution of spontaneous magnetization through the thickness of the YIG film;
- на фиг.4 3d график закона дисперсии ОСВ, рассчитанный при фиксированном значении намагничивающего поля;- figure 4 3d graph of the dispersion law WWS, calculated at a fixed value of the magnetizing field;
- на фиг.5 графики частотной зависимости времени задержки и фазы прошедшего сигнала, рассчитанные при фиксированном значении намагничивающего поля;- figure 5 graphs of the frequency dependence of the delay time and the phase of the transmitted signal, calculated at a fixed value of the magnetizing field;
- на фиг.6 представлены графики полевой зависимости времени задержки и фазы прошедшего сигнала, рассчитанные при фиксированном значении частоты СВЧ-сигнала;- Fig.6 shows graphs of the field dependence of the delay time and the phase of the transmitted signal, calculated at a fixed value of the frequency of the microwave signal;
- на фиг.7 портативная регулируемая током магнитная система для реализации изобретения: а - вид сбоку, б - вид сверху в разрезе;- Fig.7 portable adjustable current magnetic system for implementing the invention: a - side view, b - top view in section;
- на фиг.8 график распределения намагничивающего поля Н0 в поперечном сечении рабочего зазора магнитной системы, на вставке картина силовых линий магнитного поля внутри и вне рабочего зазора.- in Fig.8 is a graph of the distribution of the magnetizing field H 0 in the cross section of the working gap of the magnetic system, in the insert is a picture of the magnetic field lines inside and outside the working gap.
На чертежах позициями обозначено:In the drawings, positions indicate:
1 - входной МПЛ преобразователь, 2 - первый немагнитный слой галлий-гадолиниевого граната ГГГ, 3 - эпитаксиальная ферритовая пленка железо-иттриевого граната ЖИГ, 4 - второй немагнитный слой ГГГ, 5 - выходной МПЛ преобразователь, 6, 7 - диэлектрические подложки, 8, 9 - металлизирующие слои диэлектрических подложек, 10, 11 - диффузионные слои пленки ЖИГ, 12, 13 - стальные полюсы магнитной системы, 14, 15 - постоянные магниты (стрелками указано направление остаточного намагничивания), 16, 17 - катушки электрического управления.1 - input MSL converter, 2 - first non-magnetic layer of gallium-gadolinium garnet GGG, 3 - epitaxial ferrite film of yttrium iron garnet YIG, 4 - second non-magnetic layer GGG, 5 - output MSL converter, 6, 7 - dielectric substrates, 8, 9 - metallizing layers of dielectric substrates, 10, 11 - diffusion layers of the YIG film, 12, 13 - steel poles of the magnetic system, 14, 15 - permanent magnets (arrows indicate the direction of residual magnetization), 16, 17 - electric control coils.
Управляемая линия задержки на обменных спиновых волнах содержит (см. фиг.1) эпитаксиальную ферритовую пленку железо-иттриевого граната ЖИГ 3, на противоположных сторонах которой расположены немагнитные слои галлий-гадолиниевого граната ГГГ 2 и 4, образуя структуру ГГГ-ЖИГ-ГГГ. Линия задержки содержит также входной 1 и выходной 5 МПЛ преобразователи, расположенные на диэлектрических подложках 6 и 7. Структура ГГГ-ЖИГ-ГГГ установлена в зазоре, образованном диэлектрическими подложками 6 и 7 и преобразователями 1 и 5 так, что торцевые поверхности немагнитных слоев галлий-гадолиниевого граната 2 и 4 примыкают к торцам диэлектрических подложек и к торцам преобразователей.The controlled delay line on exchange spin waves contains (see figure 1) an epitaxial ferrite film of yttrium
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
На поверхность нормально намагниченной пленки ЖИГ 3 падает плоская электромагнитная ТЕМ волна (см. фиг.2), которая в пределах толщины диффузионного слоя 10 преобразуется в коротковолновую обменную спиновую волну (ОСВ). Далее ОСВ распространяется в однородной части пленки и в диффузионном слое 11 преобразуется обратно в электромагнитную волну. Задержка прошедшего СВЧ-сигнала определяется длиной пробега и скоростью распространения ОСВ.On the surface of a normally magnetized film YIG 3 falls flat electromagnetic TEM wave (see figure 2), which within the thickness of the
С учетом того, что скорость ОСВ на несколько порядков меньше скорости МСВ, длина пробега и, соответственно, габариты линии задержки на ОСВ уменьшаются пропорционально отношению скоростей. Помимо этого в пределах толщины диффузионного слоя возникают эффекты коллинеарного взаимодействия связанных волн, при котором длинноволновая электромагнитная волна плавно трансформируется в коротковолновую обменную спиновую и наоборот. При этом отражения волн на границах пленки ЖИГ не возникает, что существенно снижает потери полезного сигнала на согласование типов волн.Taking into account the fact that the WWS speed is several orders of magnitude less than the MSW speed, the run length and, accordingly, the dimensions of the delay line at the WWS decrease in proportion to the speed ratio. In addition, within the thickness of the diffusion layer, the effects of collinear interaction of coupled waves arise, in which a long-wavelength electromagnetic wave smoothly transforms into a short-wavelength exchange spin wave and vice versa. In this case, there is no reflection of waves at the boundaries of the YIG film, which significantly reduces the loss of the useful signal for matching wave types.
Преобразование электромагнитных и обменных спиновых волн обусловлено магнитной неоднородностью диффузионных слоев, которая всегда формируется в процессе эпитаксиального роста за счет диффузии немагнитных ионов Gd3+, Ga3+ подложки ГГГ (Gd3Ga5O12), частично замещающих магнитные ионы Y3+, Fe3+ пленки ЖИГ (Y3Fe5O12) [Mitra A., Cespedes О., Ramasse Q., АН М., Marmion S., Ward M., Brydson R. M. D., Kinane C. J., Cooper J. F. K., Langridge S., Hickey B. J. Interracial Origin of the Magnetisation Suppression of Thin Film Yttrium Iron Garnet.//Scientific Reports. 2017. Vol.7, P.11774. doi.org/10.1038/s41598-017-10281-6].The conversion of electromagnetic and exchange spin waves is due to the magnetic inhomogeneity of the diffusion layers, which is always formed during epitaxial growth due to the diffusion of nonmagnetic Gd 3+ , Ga 3+ ions of the GGG substrate (Gd 3 Ga 5 O 12 ), which partially replace the magnetic Y 3+ ions, Fe 3+ films YIG (Y 3 Fe 5 O 12 ) [Mitra A., Cespedes O., Ramasse Q., AN M., Marmion S., Ward M., Brydson RMD, Kinane CJ, Cooper JFK, Langridge S. , Hickey BJ Interracial Origin of the Magnetization Suppression of Thin Film Yttrium Iron Garnet.//Scientific Reports. 2017. Vol.7, P.11774. doi.org/10.1038/s41598-017-10281-6].
Согласно теории диффузии в твердых телах ([H. Mehrer. DiffusioninSolids: Fundamentals, Methods, Materials, Diffusion-Controlled Processes. Springer: 2007. 651 p.), распределение концентрации магнитных ионов в диффузионном слое описывается функцией Гаусса где σ - феноменологический параметр распределения, z - координата в поперечном направлении пленки ЖИГ. С учетом этого в трехслойной структуре ГГГ-ЖИГ-ГГГ распределение спонтанной намагниченности по толщине пленки ЖИГ описывается формулойAccording to the theory of diffusion in solids ([H. Mehrer. DiffusioninSolids: Fundamentals, Methods, Materials, Diffusion-Controlled Processes. Springer: 2007. 651 p.), the concentration distribution of magnetic ions in the diffusion layer is described by the Gaussian function where σ is the phenomenological distribution parameter, z is the coordinate in the transverse direction of the YIG film. Taking this into account, in the GGG-YIG-GGG three-layer structure, the distribution of spontaneous magnetization over the thickness of the YIG film is described by the formula
где М0 - однородная намагниченность пленки вне диффузионного слоя, d - толщина пленки ЖИГ. График распределения намагниченности M(z), рассчитанный при заданных параметрах пленки ЖИГ М0=140G, d=10 μm, σ=10-5 cm представлен на фиг.3.where M 0 is the uniform magnetization of the film outside the diffusion layer, d is the thickness of the YIG film. Graph of the distribution of magnetization M(z), calculated for given film parameters YIG M 0 =140G, d=10 μm, σ=10 -5 cm is shown in Fig.3.
Функция распределения намагниченности М (z) использовалась в расчетах закона дисперсии ОСВ kS (ƒ, H0, z), где kS - волновое число ОСВ, ƒ - частота СВЧ-сигнала, Н0 - напряженность намагничивающего поля (Tikhonov V.V., Litvinenko A.N. Exchange spin waves and their application for diagnostics of the layered structure of epitaxial YIG films.// J. Magn. Magn. Mater. 2020. Vol.515. P.167241. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.167241).The distribution function of the magnetization M (z) was used in the calculation of the dispersion law of the OSW k S (ƒ, H 0 , z), where k S is the wave number of the OSW, ƒ is the frequency of the microwave signal, H 0 is the strength of the magnetizing field (Tikhonov VV, Litvinenko AN Exchange spin waves and their application for diagnostics of the layered structure of epitaxial YIG films.// J. Magn. Magn. Mater. 2020. Vol.515. P.167241. https://doi.org/10.1016/j. jmmm.2020.167241).
На фиг.4 представлен 3d-график закона дисперсии kS (ƒ, z), рассчитанный при фиксированном поле Н0=5КЭ. Видно, что в пределах толщин диффузионных слоев волновые числа ОСВ плавно возрастают (уменьшаются) на пять-шесть порядков. При этом на границах пленки ЖИГ, при z=0 и z=d выполняется условие согласования ОСВ с падающей и прошедшей электромагнитной волной kS (ƒ, 0) = k0 (ƒ) и kS (ƒ, d) = k0(ƒ), причем, как видно на фиг.4, условие согласования и, соответственно, эффективного возбуждения ОСВ выполняется в достаточно широкой полосе частот Δƒ ≈ 5GHz.Figure 4 presents a 3d-plot of the dispersion law k S (ƒ, z), calculated at a fixed field H 0 =5Ke. It can be seen that, within the limits of the thicknesses of the diffusion layers, the wave numbers of the WWW gradually increase (decrease) by five to six orders of magnitude. At the same time, at the boundaries of the YIG film, at z=0 and z=d, the condition for matching the WWS with the incident and transmitted electromagnetic wave k S (ƒ, 0) = k 0 (ƒ) and k S (ƒ, d) = k 0 ( ƒ), and, as can be seen in figure 4, the condition of matching and, accordingly, the effective excitation of WWS is performed in a fairly wide frequency band Δƒ ≈ 5GHz.
Используя закон дисперсии нетрудно было рассчитать время задержки и набег фазы прошедшего СВЧ-сигнала на длине пробега ОСВ Using the dispersion law it was not difficult to calculate the delay time and phase advance of the transmitted microwave signal over the length of the WWS run
Для примера на фиг.5 представлены частотные зависимости времени задержки τ (ƒ) и набега фазы ϕ (ƒ), рассчитанные при фиксированном поле Н0=5КЭ.For example, figure 5 shows the frequency dependence of the delay time τ (ƒ) and the phase shift ϕ (ƒ), calculated at a fixed field H 0 =5KE.
На фиг.6 представлены полевые зависимости времени задержки τ (H0) и набега фазы ϕ(Н0), рассчитанные при фиксированной частоте ƒ = 12ГГц.Figure 6 shows the field dependence of the delay time τ (H 0 ) and the phase shift ϕ(H 0 ), calculated at a fixed frequency ƒ = 12 GHz.
Ниже приведен пример реализации изобретения.Below is an example implementation of the invention.
Образец структуры ГГГ-ЖИГ-ГГГ имеет габаритные размеры 1×1×0,5 мм. Образец структуры устанавливается в зазоре МПЛ преобразователей, выполненных на металлизированной диэлектрической подложке толщиной 1 мм. Образец структуры вместе с входным и выходным МПЛ преобразователями помещается в рабочий зазор портативной магнитной системы так, чтобы намагничивающее поле было ортогонально поверхности пленки ЖИГ (см. фиг.7). В состав магнитной системы входят пара прямоугольных стальных полюсов из стали Ст.1008 размером 6×10×10 мм и пара прямоугольных неодимовых магнитов марки NdFe35 размером 8×4×10 мм. Полюсы магнитов примыкают к стальным полюсам. При этом в промежутке между полюсами образуется рабочий зазор, достаточный для размещения структуры ГГГ-ЖИГ-ГГГ вместе с преобразователями.The sample structure GGG-YIG-GGG has overall dimensions of 1×1×0.5 mm. The sample of the structure is installed in the gap of the MSL converters made on a metallized
На фиг.8 представлены результаты численного расчета магнитного поля в рабочем зазоре портативной магнитной системы. Расчеты проводились методом конечных элементов с использованием программного комплекса Ansoft Maxwell SV. Исходными данными для расчета являлись геометрические размеры элементов магнитной системы, кривая намагничивания стали Ст.1008 и остаточная индукция неодимовых магнитов, равная 1,2Тл. На графике фиг.8 представлена топология намагничивающего поля в рабочем зазоре магнитной системы. На вставке фиг.8 представлена картина силовых линий магнитного поля внутри и вне рабочего зазора. Видно, что внутри рабочего зазора магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами, практически однородно. При этом дополнительные поля, создаваемые катушками электрического управления, не нарушают однородность поля.Figure 8 presents the results of a numerical calculation of the magnetic field in the working gap of a portable magnetic system. The calculations were carried out by the finite element method using the Ansoft Maxwell SV software package. The initial data for the calculation were the geometric dimensions of the elements of the magnetic system, the magnetization curve of steel St. 1008 and the residual induction of neodymium magnets, equal to 1.2T. The graph of Fig.8 shows the topology of the magnetizing field in the working gap of the magnetic system. The inset of Fig. 8 shows the pattern of magnetic field lines inside and outside the operating gap. It can be seen that inside the working gap, the magnetic field generated by the permanent magnets is almost uniform. In this case, the additional fields created by the electric control coils do not violate the field uniformity.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2786486C1 true RU2786486C1 (en) | 2022-12-21 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU224405U1 (en) * | 2023-11-02 | 2024-03-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | CONTROLLED DELAY LINE ON NUTATIONAL SPIN WAVES |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3935550A (en) * | 1973-09-12 | 1976-01-27 | John Douglas Adam | Group delay equaliser |
US4912478A (en) * | 1988-12-22 | 1990-03-27 | Westinghouse Electric Corp. | Signal time delay magnetostatic spin wave device for phased array antennas |
SU1737702A1 (en) * | 1989-08-22 | 1992-05-30 | Киевский Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко | Device of magnetostatic waves |
RU94036628A (en) * | 1994-09-15 | 1996-07-20 | Научно-исследовательский институт "Домен" | Method for determining movement speed of magnetic vortex lattice in type-ii superconductor |
US7528688B2 (en) * | 2005-07-29 | 2009-05-05 | Oakland University | Ferrite-piezoelectric microwave devices |
RU2702916C1 (en) * | 2019-05-07 | 2019-10-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Device on magnetostatic waves for spatial separation of microwave signals of different power level |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3935550A (en) * | 1973-09-12 | 1976-01-27 | John Douglas Adam | Group delay equaliser |
US4912478A (en) * | 1988-12-22 | 1990-03-27 | Westinghouse Electric Corp. | Signal time delay magnetostatic spin wave device for phased array antennas |
SU1737702A1 (en) * | 1989-08-22 | 1992-05-30 | Киевский Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко | Device of magnetostatic waves |
RU94036628A (en) * | 1994-09-15 | 1996-07-20 | Научно-исследовательский институт "Домен" | Method for determining movement speed of magnetic vortex lattice in type-ii superconductor |
US7528688B2 (en) * | 2005-07-29 | 2009-05-05 | Oakland University | Ferrite-piezoelectric microwave devices |
RU2702916C1 (en) * | 2019-05-07 | 2019-10-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Device on magnetostatic waves for spatial separation of microwave signals of different power level |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU224405U1 (en) * | 2023-11-02 | 2024-03-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | CONTROLLED DELAY LINE ON NUTATIONAL SPIN WAVES |
RU2820109C1 (en) * | 2023-12-07 | 2024-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Controlled delay line on exchanged spin waves |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bongianni | Magnetostatic propagation in a dielectric layered structure | |
Wu et al. | Nonreciprocal tunable low-loss bandpass filters with ultra-wideband isolation based on magnetostatic surface wave | |
RU2686584C1 (en) | Controlled microwave signal coupler at magnetostatic waves | |
EP0160773B1 (en) | Method for the suppression of magnetostatic waves within magnetic garnet films for microwave circuit application | |
RU2666968C1 (en) | Frequency filter of uhf signal on magnetic waves | |
US20150380790A1 (en) | Voltage tuning of microwave magnetic devices using magnetoelectric transducers | |
RU2697724C1 (en) | Functional element of magnonics | |
RU2594382C1 (en) | Adjustable microwave delay line on surface magnetostatic waves | |
Beginin et al. | Collective and localized modes in 3D magnonic crystals | |
Sharma et al. | Fabrication and characterization of microwave phase shifter in microstrip geometry with Fe film as the frequency tuning element | |
RU2786486C1 (en) | Controlled delay line on exchanged spin waves | |
Nikitin et al. | Theory of spin-electromagnetic waves in planar thin-film multiferroic heterostructures based on a coplanar transmission line and its application for electromagnonic crystals | |
RU2736286C1 (en) | Controlled four-channel spatially distributed multiplexer on magnetostatic waves | |
RU2702916C1 (en) | Device on magnetostatic waves for spatial separation of microwave signals of different power level | |
RU2707756C1 (en) | Controlled by electric field power divider on magnetostatic waves with filtration function | |
RU2820109C1 (en) | Controlled delay line on exchanged spin waves | |
Geiler et al. | Low Bias Field Hexagonal Y-Type Ferrite Phase Shifters at ${K} _ {U} $-Band | |
Tatarenko et al. | Modeling of magnetoelectric microwave devices | |
Aquino et al. | Design of a coplanar-waveguide-based microwave-to-spin-wave transducer | |
Celinski et al. | Planar magnetic devices for signal processing in the microwave and millimeter wave frequency range | |
RU2813745C1 (en) | Controlled space-frequency filter of microwave signal on spin waves | |
RU2758000C1 (en) | Majority element on spin waves | |
Djekounyom et al. | Coplanar High Impedance Wire on ferrite substrate: Application to isolators | |
RU224405U1 (en) | CONTROLLED DELAY LINE ON NUTATIONAL SPIN WAVES | |
Nikulin et al. | Investigation of the interference of magnetostatic surface waves using the inverse spin Hall effect |