Магнитоперестраиваемый свч-резонатор

 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в качестве частотозадающего элемента в генераторах СВЧ. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования рабочей частоты, а также увеличение селективности. СВЧ-резонатор содержит звукопровод 1, изготовленный из немагнитного диэлектрика 5, перестраиваемую магнитную систему, преобразователь объемных акустических волн, выполненный в виде слоя пьезоэлектрического материала 2, на рабочие поверхности которого нанесены электроды 3 и монокристаллическую ферритовую пленку 4. В предложенном резонаторе соответствующим электродом 3 генерируются и детектируются одновременно как акустические, так и магнитостатические типы колебаний. Суперпозиция этих двух типов колебаний формирует высокодобротный стабильный резонанс на одной из акустических гармоник. При изменении магнитного поля происходит перестройка этой резонансной машины, поскольку перестраивается спектр магнитостатических волн. При изменении зазора между электродами 3 и ферритовой пленкой 4 оптимизируется связь по магнитостатической составляющей и повышается селективность резонанса. Заполнение указанного зазора немагнитным диэлектриком 5 повышает эффективность оптимизации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в качестве частотозадающего элемента в генераторах СВЧ. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования рабочей частоты, а также увеличение селективности. На фиг. 1-3 представлен предлагаемый СВЧ-резонатор, варианты; на фиг. 4 - экспериментальная характеристика резонатора. Предлагаемый СВЧ-резонатор содержит звукопровод 1, перестраиваемую магнитную систему (не показана), преобразователь объемных акустических волн, выполненный в виде слоя пьезоэлектрического материала 2, на рабочие поверхности которого нанесены электроды 3 и монокристаллическую ферритовую пленку 4 (например ЖИГ). Звукопровод 1 изготовлен из немагнитного диэлектрика 5. СВЧ-резонатор работает следующим образом. При приложении электрического сигнала к электродам 3 в звукопроводе 1 формируются высокостабильные акустические колебания независимо от приложенного магнитного поля, в монокристаллической ферритовой пленке 4, которая находится в электрическом контакте по крайней мере с одним из электродов 3, возникают магнитостатические типы колебаний в диапазоне частот, совпадающем с объемными акустическими колебаниями высоких гармоник. При этом возбуждение и прием акустических и магнитостатических волн производится одними и теми же электродами 3. Взаимодействие магнитостатических и акустических волн, принятых электродами 3, приводит к выделению одной из акустических гармоник. Таким образом, суперпозиция этих двух типов колебаний формирует высокодобротный стабильный резонанс на одной из акустических гармоник. При изменении магнитного поля происходит перестройка резонансной частоты, поскольку перестраивается спектр магнитостатических волн. Селективное снижение потерь для одной из частот лежит в пределах 3-10 дБ в зависимости от магнитостатических характеристик монокристаллической ферритовой пленки и величины зазора между пленкой и электродом. Необходимым условием для работоспособности предложенного резонатора является возможность существования в монокристаллической ферритовой пленке 4 магнитостатических колебаний. При этом эффект селекции соответствующей акустической гармоники достигается как при использовании поверхностных магнитостатических волн (ПМСВ), так и объемных магнитостатических волн (ОМСВ). Спектры ПМСВ и ОМСВ лежат соответственно в пределах γ { H ( H + 4 πM ) } ¹¹² < ω_ПМСВ < γ ( H + 2πM ); γ H_i < ω_ОМСВ< γ { H ˙(H+ 4πM ) }¹¹², где γ - гиромагнитное поле; Н - напряженность магнитного поля; 2 πМ - намагниченность насыщения. Откуда следует, что для осуществления магнитостатических колебаний необходимо выбрать напряженность магнитного поя перестраиваемой магнитной системы в пределах ω/γ-2πM<H<ω/γ, где ω - рабочая частота резонатора. При изменении зазора между электродами 3 и ферритовой пленкой 4 изменяется коэффициент трансформации магнитостатических волн, что позволяет оптимизировать связь по магнитостатической составляющей и повысить селективность резонатора. Заполнение указанного зазора немагнитным диэлектриком 5 повышает эффективность оптимизации. На фиг. 4 представлены экспериментальные характеристики предложенного резонатора. Изменением магнитного поля Н обеспечивается регулирование рабочей частоты резонатора в диапазоне от 1 до 2,5 ГГц. Кроме того, в предложенном резонаторе его термостабильность определяется термостабильностью материала звукопровода, а к последнему не предъявляются никакие дополнительные требования, характерные для перестраиваемых резонаторов. Поэтому материал звукопровода может быть выбран также из условия достижения максимальной термостабильности резонатора.

Формула изобретения

1. МАГНИТОПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ СВЧ-РЕЗОНАТОР, содержащий перестраиваемую магнитную систему, между полюсами которой расположен звукопровод с размещенным на его рабочей грани преобразователем объемных акустических волн, выполненным в виде слоя пьезоэлектрического материала, на рабочей поверхности которого размещены электроды, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования рабочей частоты, в него введена по крайней мере одна монокристаллическая ферритовая пленка, размещенная параллельно рабочей грани звукопровода с обеспечением электрического контакта с плоскостью по крайней мере одного электрода, звукопровод выполнен из немагнитного диэлектрика, а значение напряженности магнитного поля перестраиваемой магнитной системы выбрано в пределах ω / γ - 2πM < H < ω / γ, где γ - гиромагнитное отношение, МГ/Э; 2 πM - намагниченность насыщением, Э;
ω - рабочая частота, Гц. 2. СВЧ-резонатор по п.1, отличающийся тем, что, с целью увеличения селективности, по крайней мере одна монокристаллическая ферритовая пленка размещена относительно соответствующего электрода с зазором, заполненным немагнитным диэлектриком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4