Устройство для обработки электромагнитного сигнала

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.02.81 (21) 3251632/18-09 (51}М.Кл з н о1 Р l/218

Н 01 Р 1/32

Н 01 Р 9/ОО с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53} УДЦ 621. . 372 (088. 8)

Опубликовано 0701.83. Ьюллетеиь М l

Дата опубликования описания 07.01,83

А.В.Вашковский< С.В.Герус и В.И.Эубков . (72) Авторы изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени ин т радиотехники и электроники AH CCC (7f) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СИГНАЛА

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в системах обработки электромагнитного сигнала в качестве фильтра, линии з адержк и, модулятора, нев заимного устройства,а также их комбинаций.

Известно устройство для обработки электромагнитного сигнала, содержащее гиромагнитный вкладыш, на котором расположены входной и выходной преобразователи, магнитную систему для создания однородного магнитного поля и средство для создания неоднородного магнитного поля, расположенное над поверхностью гиромагнитного.вкладыша.

Известное устройство используется в качестве фильтра, линии задержки и невзаимного элемента E1).

Однако известное устройство для обработки электромагнитного сигнала ,характеризуется значительными потерямн на преобразование и низкой точностью воспроизведения заданного закона обработки сигнала.

Цель изобретения — снижение потерь на преобразование и повышение точности воспроизведения заданного закона обработки сигнала.

Поставленная цель достигается тем,, что, средство для создания неоднородного магнитного поля выполнено в виде магнитного носителя записи, преимущественно ленты на основе магннтотвердого материала с коэрцитивной силой, превышающей величину напряженности однородного магнитного лоля, при этом на магнитном носителе записи выполнены области с распределением намагни- ченности, определяемым заданным saконом обработки электромагнитного сигнала.

Магнитный носитель записи может быть установлен с возможностью перемещения относительно гиромагнитного вкладыша. упомянутые области с заданным распределением намагниченности могут быть выполнены в виде одной или нескольких параллельных дорожек, расположенных вдоль продольной оси магнитного носителя записи и образованных участками с одинаковым или противоположным направлением вектора намагниченности, которые периодически или квазипериодически расположены вдоль дорожки.

На фиг.l изображено устройство для обработки электромагнитного сигнала; на фиг.2 - то же, в качестве фильтра (2a — с одинаковым размером

987720

4 участков1 2 б — с разным размером участков); на фиг. 3 - то же, в качвствв модулятора; на фиг. 4 — то жв, в качестве многоотводяой лияии задержки; яа фиг.5 — то >KB) в качестве невэаимяого элемента.

Устройство для обработки электромагнитного сигнала (фиг.1) содержит гиромагяитный вкладыш 1, входной 2 я выходной 3 преобразователи, магнит,«, ную систему 4 для создания однород- ного магнитного поля, средство для соз-, дания неоднородного магнитного поля, выполяенное в виде магнитного носителя 5 записи, преимущественно ленты на основе магнитотвердого, материала,, с коэрцитивной силой, 15 превышакщвй величину однородного магнитного поля, создаваемого магнитной системой 4, и расположенное над поверхностью -гиромагнитного вкла20 дыша 1, механизм б для перемещения магнитного носителя 5 записи относительно гиромагнитного вкладыша 1, головки 7 и 8 для соэдаяия и уничто- жения в магяитярм носителе 5 записи областей с распределением намагничен- 25 ности, определяемым заданным законом обработки электромагнитного сигнала, источник 9 обрабатываемого электромагнитного сигнала. Гиромагяитный вкладыш 1 выполняется э виде пластины з0 из гиромагнитного материала- или в виде пленки иэ гиромагнитного материала, нанесенной на подложку иэ немагнитного материала. В качестве гиромагнитного материала могУт быть З5 использованы нттриевый,фвррограяат, висмут-кальций-ванадиввый фвррогранат, литиевая ферро-шпинель . Области с распределением намагниченности, определяемым законом обработки электромагнитного сигнала, создаются на магнитном носителе 5 записи методами магнитной, тврмомагнитной или тврмооптичвской записи с пврегруппировкой яаполяитвля записи. В случае магнитной записи в качества магнит- 45 ного носителя 5 записи используются стандартные магнитные ленты, а механизм 6 и головки 7 и 8 являются уэ" лами стандартного магнитофона.

Устройство для обработки электро- 50 магнитного сигнала работает следующим образом.

На входной преобразователь 2 от источника 9 подают электромагнитный сигнал, который возбуждает в гиромаг» нитндм вкладыше 1 магнитные волйй (магнитостатические, магнитоупругие или спияовые, в зависимости от частоты электромагнитного сигнала, типа входного преобразователя 2 и вели- 60 чины магнитного поля, создаваемого системой 4). В гиромагнитном вкла-, дыше 1 существует неоднородное магнитное лоле, которое создается магнитнйми полями рассеяния от участков одинаковым или противоположным направлением вектора намагниченности, создающих в магнитном носителе 5 записи области с заданным распределением намагниченности. Указанные области существуют, если магнитный носитель 5 записи выполнен из магнито1вердого материала с коэрцитивяой лой, превышающей величину однородного магнитного поля. Поскольку магнитный носитель 5- записи :: расположен йли на поверхности гиромагнитного вкладыша 1, илн приподнят яад ней на расстояние, меньшее или порядка длины магнитной волны, то указанные магнитные поля рассеяния проникают в гиромагнитный вкладыш 1. Магнитные волны, распространяясь по гиромагнитному вкладышу 1 в неоднородном магнитном поле, изменяют свою групповую скорость, изменяется также коэффициент их прохождения через гиромагнитный вкладыш 1. Характер изменения Укаэанных параметров магнитный волн определяется величиной камагниченности, продольными размерами участков с одинаковым или противопрложным направ» ленияьи вектора намагниченности и расстоянием между ними, т.е. параметрами областей с заданным распределением намагниченности в магнитном носителе 5 записи. Магнитные волны, прошедшие по гиромагнитному вкладышу 1 под магнитным носителем 5 записи, поступают на выходной преобразователь 3 и преобразуются в электромагнитный сигнал. Параметры этого сигнала отличны от параметров электромагнитного сигнала, поступающего на входной преобразователь 2, и зависят от названного выше характера изменений, которые претерпевают магнитные волны при прохождении под магнитным носителем 5 записи.

Таким образом, происходит обработка электромагнитного сигнала. Закон обработки можно менять, изменяя распределение намагниченности в магнитном носителе 5 записи. Для этого

HcL чистом участке магнитного носйтеля.

5 записи производят с помощью головки 7 запись областей с распределением намагниченности, отвечающим новому закону обработки электромагнитного сигнала, затем магнитный носитель 5 записи перемещают и устанавливают участок с записью областей с заданным распределением намагниченности над областью распространения магнитных волн в гиромагнитном вкладыше 1. Первоначальная запись указанных областей может быть стерта с помощью головки 8..

Запись областей с заданным распредвлением намагниченности на магнитном носителе 5 записи может быть осуществлена до размещения последней над гиромагнитным вкладьыем 1. При

987720

5 этом вдоль магнитного носителя 5 записи может быт) образовано множество областей с различными распределениями намагниченности, определяемыми разными заданными законами обработки электромагнитного сигнала. Перемещая магнитный носитель 5 записи над гиромагнитным вкладыаем 1 и устанавливая его участок с областями с заданным распределением намагниченности над областью гиромагнитного вкладыша 1 заключенной между входным и . выходным преобразователями 2 и З,можно оперативно изменять закон обработки электромагнитного сигнала.

Устройство для обработки электромагнитного сигнала многофункционально и может использоваться в качестве фильтра, линии задержки, модулятора ,и невэаимного элемента. При его ис-. пользовании в качестве фильтра (фиг. 2) в магнитном носителе 5 записи форми- 20 руют область с заданным распределением намагниченности в виде нескольких участков 10 (в частности, полос) с противоположным направлением вектора намагниченности, размещенных пе-2> риодически последовательно друг эа другом и образующих одну дорожку, которая расположена вдоль направления распространения магнитных волн в гиромагнитном вкладыше 1 от входного 2 30 к выходному 3 преобразователю. Размер участка 10 вдоль дорожки может быть одинаковым (фиг.2а) или меняющимся по некоторому закону (фиг.2S).

Распределенное в пространстве маг- 35 нитное поле рассеяния от участков 10 проникает в. гиромагнитный вкладыш 1 и создает в нем периодическое магнитное поле, которое взаимодействует с магнитными волнами, распространяю- 40 щимися .в гиромагнитном вкладыше 1 таким образом, что под дорожкой могут распространяться лишь волны, с длиной волны, равной или кратной периоду размещения одинаковых по размерам участков 10, т.е. происходит Фильтрация магнитных волн (фиг.2a).

Частотная характеристика такого фильтра определяется величиной магнитного поля, создаваемого магнитной системой 4,и периодом размещения участков 10 50 вдоль дорожки. Относительную полосу пропускания частот фильтра мощно увеличить при квазипериодическом размещении участков 10 вдоль дорожки, т.е. при плавно увеличивающемся или уменьшающемся периоде (фиг.25). Взвешивание импульсного отклика такого фильтра можно получить, изменяя по меньшей мере,.один параметр — величину намагниченности, период расположе-60 ния,или размер участков 10 вдоль дорожки.

Устройство для обработки электромагнитного сигнала может использоваться в качестве модулятора. Для этого ь5 в магнитном носителе 5 записи Формиру- ют области 11 с определенным распределением намагниченности, например, таким, как показано на фиг.2 а, чередующимися с областями 12, где намаг- . ниченность отсутствует (фиг.З). Длина этих областей равна или больше расстояния между входньм 2 и выходным

3 преобразователями на гиромагнитном вкладыае 1. При перемещении магнитного носителя 5 записи вдоль направ- ления распространения магнитных. волн в гиромагнитном вкладыше 1 в моменты времени„ когда над областью их распространения находится область 12 магнитного носителя записи, в которой намагниченность отсутствует, магнитные волны, возбуждаемые в гиромагнитном вкладыше 1, беспрепятственно распространяются в нем и преобразуются выходным преобразователем 3 в электро" магнитный сигнал определенной ампли- туды. Когда же над областью распространения магнитных волн находится область 11 магнитного носителя записи с заданным распределением на» магниченности, лишь часть этих волн может распространяться в гиромагнитном вкладыше 1 под магнитным носителем 5 записи и достигать выходного преобразователя 3. Соответственно, амплитуда электромагнитного сигнала, снимаемого с выходного преобразователя 3 в этот момент времени, будет меньше. Таким образом, происходит амплитудная модуляция электромагнитного сигнала. Частота модуляции зависит от скорости перемещения магнитного носителя 5 записи и периода чередования на нем областей 11 с заданным распределением намагниченности.

Устройство для обработки электромагнитного сигнала может работать в качестве многоотводной линии- задержки. Для этого в магнитном носителе 5 записи формируют области с заданнымраспределением намагниченности в виде множества участков 10, которые образуют несколько параллельных дорожек, отстоящих друг от друга на расстояние, превьааающее длину магнитной волны (фиг.4). Направление намагниченности в соседних участках

10 дорожки противоположное, а периоды

В >,(n — номер дорожки) расположения участков 10 в разных дорожках приблизительно кратны друг другу. На гиромагнитном вкладыше 1 имеется один входной преобразователь 2 и несколько выходных преобразователей

3, каждый из которых расположен под соответствукщей дорожкой.

Магнитные волны, возбуждаемые в гиромагнитном вкладыше 1 с помощью входного преобразователя 2, распространяются в нем под каждой дорожкой с разными групповыми скоростями н, следовательно с различным временем

987720задержки, так как магнитная волна, распространяющаяся под каждой дорожкой, имеет свою зависимость частоты от длины волны вследствие, различных периодов расположения участков 10 в разных дорожках. Таким образом, 5 магнитные волны, распространяющиеся под разными дорожками, приходят на выходные преобразователи 3 с разной задержкой. Меняя периоды расположения участков 10 в дорожках на маг- to нитном носителе 5 записи и перемещая его вдоль гиромагнитного вкладыша

1, можно менять времена задержки магнитных волн, поступающих на выходные преобразователи 3, и, в частности, задавать любой закон распределения времен задержки по выходным преобразователям 3.

Распределение намагниченности в магнитной компоненте, сходное с показанным на фиг.4, можно использовать и в многоканальном фильтре. В этом случае период расположения участков 10 с заданным направлением ,вектора намагниченности в каждой дорожке выбирают в соответствии с рабочей полосой частот данного канала и используют один входной преобразователь, возбуждающий магнитные волны в широкой полосе частот, или несколько узкополосных входных преобразователей, каждый иэ которых расположен под соответствующей дорожкой. Фильтрация магнитных волн, распространяющихся в гиромагнитном вкладыше 1 под каждой дорожкой, происхо- 35 дит аналогично тому, как зто описано выше.

Для взвешивания импульсного отклика, формируемого в каждом канале, на магнитном носителе 5 записи изме- 4п няют в каждой дорожке вдоль ее длины один из параметров участков 10.

Устройство для обработки электромагнитного сигнала может использоваться в качестве невзаимного устройства. 45

В этом случае в магнитном носителе

5 записи формируют распределение намагниченности в виде нескольких участков 10, последовательно и периодически расположенных друг эа другом с ,периодом, меньшим толщины гиромагнитного вкладыша 1. Намагниченность во всех участках 10 направлена одинаково, а сами они выполнены в виде па- . раллельных полос и разделены промежутками с шириной, равной ширине этих полос (фиг.5).

Поверхностные магнитные волны, возбуждаемые в гиромагнитном вкладыше 1, распространяются по верхней его, поверхности в одном направлении, а по нижней — в противоположном. Поскольку над верхней поверхностью гиромагнитного вкладыша 1 расположен магнитный носитель 5 записи с областями с указанным выше распределением ° 65 намагниченности, условия распространения этих волн по верхней и нижней поверхностям неидентичны, что приводит к невзаимности.

Таким образом, устройство для обработки электромагнитного сигнала позволяет осуществлять различные виды аналоговой обработки электромагнитного сигнала. При этом используемые методы создания областей с заданным распределением намагниченности на,.магнитном носителе записи позволяют существенно {более чем на 2 поряд1 ка) повысить точность воспроизведения заданного закона обработки сигнала. Конструкции входного и выходного преобразователей, а также расположение Магнитного носителя позволяют снизить с 30-40 дБ до 10-12 дБ потери на преобразование электромагнитного сигнала на магнитные волны. Дополнительным преимуществом устройства для обработки электромагнитного сиг нала является возможность оперативного (за время 10 c) изменения закона обработки электромагнитного сигнала и возможность использования одной конструкции для выполнения одного или одновременно нескольких различных устройств. Указанными свойствами не об бладает ни одно из известных устройств.

Предлагаемое устройство для обработки электромагнитного сигнала может быть реализовано доступными средствами, используемыми в различных областях техники, и не требует специальной разработки новой сложной по конструкции и дорогостоящей аппаратуры, а его изготовление исключает необходимость фотолитографии, которая используется при изготовлении известных устройств.

Формула изобретения, 1. Устройство для обработки электромагнитного сигнала, содержащее гиромагнитный вкладыш, на котором расположены входной и выходной преобразователи, магнитную систему для создания однородного магнитного поля и средство для создания неоднородного магнитного поля, расположенное над поверхностью гиромагнитного вкладыша, отличающееся тем, что, с целью снижения потерь на преобразование и повышения точности воспроизведения заданного закона обработки сигнала, средство для создания неоднородного магнитного доля выполнено в виде магнитного носителя записи, преимущественно ленты на основе магнитотвердого материала с коэрцитивной силой, превышающей величину напряженности однородного магнитного поля, при этом на магнитном носителе записи выполнены области с распреде987720

1-0 лением намагниченности, определяемым заданным законом обработки электромагнитного сигнала. У

2. Устройство по п.l, о т л и ч аю щ е e c я тем, что магнитный носитель записи установлен с возмож- 5 ностью перемещения относительно гиро« магнитного вкладыша.

3 Устройство пс пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е .с я тем, что упомянутые области распределения намагниченности выполнены в виде одной или нескольких параллельных дорожек, расположеннык вдоль продольной оси магнитного:носителя эапиои и образованных участками с одинаковым или проти воположным направлением вектора намагниченности, которые периодически нли кваэипериодичеаки расположены вдоль дорожки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Патент СШВ В 4152676, кл. 333-24.1, опублик. 1979 (прототип, 987720

Фы l

Составитель Н.Волдырева

Редактор Н.Гришанова Техред О. Неце Корректор Н.Король

Закаэ 10318/42 Тираж 588 Подписное

ВНИИПИ Государственногокоьжтета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д.4/5 филиал.ППП Патент, r.Óærîðîä, ул.Проектная,4