×
26.08.2017
217.015.d9f3

ТРЕХКАНАЛЬНЫЙ НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ СВЧ СИГНАЛА НА МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Использование: для создания частотно-избирательного ответвителя мощности. Сущность изобретения заключается в том, что направленный ответвитель на магнитостатических волнах содержит размещенную на подложке из галлий-гадолиниевого граната микроволноводную структуру из пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ), антенны для возбуждения магнитостатических волн, дополнительно введен слой пьезоэлектрического материала, снабженный металлическими электродами для подачи электрического напряжения, размещенный на поверхности микроволноводной структуры с возможностью пьезомагнитного взаимодействия, при этом микроволноводная структура образована тремя параллельными микроволноводами равной ширины, каждый из которых имеет прямоугольную форму и установлен с зазором друг относительно друга с обеспечением режима многомодовой связи, а антенны расположены на концах микроволноводов таким образом, что входная антенна размещена на одном конце срединного волновода, одна выходная антенна размещена на противоположном конце срединного волновода, а две других - на смежных с ним концах периферийных волноводов. Технический результат: создание трехканального микроволнового ответвителя мощности СВЧ сигнала с управлением частотным диапазоном ответвления и шириной полосы частот. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к приборам на магнитостатических волнах, и может быть использовано в качестве частотно-избирательного ответвителя мощности.

Известен направленный ответвитель, выполненный на диэлектрической подложке с нанесенной топологией направленного ответвителя, состоящей из четырех отрезков подводящих полосковых линий и области связанных однородных полосковых линий, при этом в область связанных однородных полосковых линий введены два одинаковых участка дополнительных связанных полосковых линий, расположенных по краям области связанных однородных полосковых линий симметрично относительно ее центра, при этом суммарная длина области связанных полосковых линий L=(0.2÷0.3)λсв, где λсв - длина волны области связанных полосковых линий на центральной частоте (RU 2571302 С1, АО ЦКБА, 20.12.2015). Недостатком данного устройства является невозможность расширения полосы частот работы ответвителя.

Известен направленный ответвитель, состоящий из двух связанных линий передачи, сформированных параллельно друг другу, располагающихся на диэлектрической подложке. Обратная сторона подложки полностью металлизирована. Замкнутый кольцевой проводник сформирован вокруг линии передачи и электромагнитно связан с ними, что обеспечивает более технологичные размеры тонкопленочной структуры на серийно выпускаемых керамических подложках при большей широкополосности ответвителя, достигающей 70% (RU 2101808 C1, Новосибирский ГТУ, 10.01.1998). Недостатком данного устройства является необходимость точного согласования элемента, что обуславливает сложность в интеграции ответвителя для планарной топологии интегральных микросхем.

Известен микрополосковый направленный ответвитель на нерегулярных связанных линиях (RU 107644 U1, ТУСУР, 20.08.2011). Он содержит основную диэлектрическую подложку, на которой расположены связанные микрополосковые линии, в зазор которых перпендикулярно основной подложке установлена дополнительная диэлектрическая подложка. На нижней части боковых поверхностей дополнительной подложки нанесены микрополосковые линии, причем электрический контакт с линиями на основной и дополнительной подложке расположен вдоль линии касания подложек. Микрополосковые линии выполнены в виде ступенчато-нерегулярных линий.

Недостатками данного устройства являются сложная трехмерная конструкция из двух перпендикулярных подложек, а также отсутствие возможности управления частотными характеристиками ответвителя (перестройка частотного диапазона) и невозможность использования широкой полосы частот.

Также известны устройства на основе мультиферроидных слоистых структур (US 8615150 (В2), CHOWDHURY AREF и др., 24.12.2013) и представляющие собой ферритовые слои на подложке, нагруженные со стороны феррита слоем сегнетоэлектрического материала, что позволяет управлять их характеристиками как при помощи изменения внешнего магнитного, так и электрического полей. Недостатками данного класса устройств являются низкая пропускная способность, вызванная одномодовым режимом работы, и невозможность управления спектральными характеристиками различных поперечных мод волн.

Наиболее близким к заявляемому устройству является ответвитель на МСВ (DE 4204299 (A1), Non-reciprocal waveguide coupler using magnetostatic surface waves -whose direction of propagation on epitaxial garnet film is at right angles to fundamental magnetic field, SIEMENS AG, 18.09.1993 - прототип). Он содержит подложку из галлий-гадолиниевого граната, выращенную на данной подложке пленку из железо-иттриевого граната и располагающиеся на данной пленке микрополосковые антенны, обеспечивающие возбуждение спиновых волн в пленке железо-иттриевого граната. Устройство может быть использовано в качестве n-портового направленного ответвителя на частотах по меньшей мере нескольких ГГц, а также фазовращателя.

Недостатком устройства является отсутствие средств регулирования характеристик распространения МСВ в широком диапазоне частот.

Патентуемый направленный ответвитель на магнитостатических волнах содержит размещенную на подложке из галлий-гадолиниевого граната микроволноводную структуру из пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ), антенны для возбуждения магнитостатических волн.

Отличие состоит в том, что дополнительно введен слой пьезоэлектрического материала, снабженный металлическими электродами для подачи электрического напряжения, размещенный на поверхности микроволноводной структуры с возможностью пьезомагнитного взаимодействия, при этом микроволноводная структура образована тремя параллельными микроволноводами равной ширины, каждый из которых имеет прямоугольную форму и установлен с зазором друг относительно друга с обеспечением режима многомодовой связи, а антенны расположены на концах микроволноводов таким образом, что входная антенна размещена на одном конце срединного волновода, одна выходная антенна размещена на противоположном конце срединного волновода, а две других - на смежных с ним концах периферийных волноводов.

Ответвитель может характеризоваться тем, что пленка ЖИГ имеет длину в диапазоне от 4000 до 6000 мкм, толщину в диапазоне от 8 до 12 мкм и намагниченность М насыщения в диапазоне от 130 до 150 Гс, а также тем, что ширина микроволноводов составляет от 150 до 250 мкм, преимущественно 200 мкм.

Ответвитель может характеризоваться и тем, что ширина h микроволноводов и зазор s между ними удовлетворяет условию: s меньше или равно 0,25 h.

Ответвитель может характеризоваться также тем, что слой пьезоэлектрического материала представляет собой лантангаллиевый танталат, имеет толщину в диапазоне от 350 до 450 мкм, ширину - от 600 до 800 мкм, а длину от 2800 до 3200 мкм, а металлические пленочные электроды выполнены из хрома.

Ответвитель может характеризоваться, кроме того, тем, что пленка ЖИГ имеет длину 5000 мкм, ширину 200 мкм, толщину 10 мкм и намагниченность насыщения М=139 Гс, а слой пьезоэлектрического материала представляет собой лантангаллиевый танталат, имеет толщину 400 мкм, ширину - 680 мкм, а длину 3000 мкм.

Технический результат - создание трехканального микроволнового ответвителя мощности СВЧ сигнала с управлением частотным диапазоном ответвления и шириной полосы частот посредством воздействия статическим электрическим и магнитным полями при уменьшении размеров до микроразмерной области и упрощении конструкции.

Изобретение поясняется чертежами, где:

фиг. 1 представлена конструкция устройства;

фиг. 2 - конструкция устройства, вид сверху;

фиг. 3, 4, 5 - результат численного моделирования процесса перекачки мощности;

фиг. 6 - таблица режимов работы трехканального ответвителя.

Позициями на чертежах обозначены:

1 - входная микрополосковая антенна;

2, 3, 4 - микроволноводы из пленки ЖИГ;

5 - металлические электроды;

6 - подложка из пленки галлий гадолиниевого граната (ГГГ);

7 - пьезоэлектрический слой (ЛТ);

8 - выходная микрополосковая антенна 1;

9 - выходная микрополосковая антенна 2;

10 - выходная микрополосковая антенна 3.

Устройство содержит подложку, представляющую собой пленку 6 галлий гадолиниевого граната (ГГГ) с размерами (Ш×Д×Т) 680 мкм×5000 мкм×500 мкм. На поверхности пленки 6 ГГГ сформирована система латерально связанных микроволноводов 2, 3, 4 на основе пленок железо-иттриевого граната (ЖИГ) толщиной 10 мкм, расстояние между пленками 40 мкм и намагниченностью насыщения М=139 Гс. Назовем «первым каналом» микроволновод 2, «вторым каналом» - микроволновод 3, «третьим каналом» - микроволновод 4. На системе латерально связанных микроволноводов расположены микрополосковые антенны 1, 8, 9, 10 шириной 30 мкм, обеспечивающие возбуждение и прием магнитостатических волн. При этом входная антенна 1 расположена на одном конце второго микроволновода 3, первая выходная антенна 8 расположена на втором конце первого микроволновода 2, вторая выходная антенна 9 расположена на конце второго микроволновода 3 со стороны первой выходной антенны 8, третья выходная антенна 10 расположена на конце третьего микроволновода 4 со стороны первой выходной антенны 8. На поверхности латерально связанных микроволноводов 2, 3 и 4 между входной и выходными антеннами расположен пьезоэлектрический слой 6 лантангаллиевого танталата (ЛТ) (лангатата La3Ga5,5Ta0,5O14) с размерами (Ш×Д×Т) 680 мкм×3000 мкм×400 мкм. Металлические электроды 5 из хрома нанесены на обе поверхности пьезоэлектрического слоя 7, т.е. один электрод расположен на, а другой - под слоем 7 на поверхности микроволноводов 2, 3, 4. Ширина каждого из ЖИГ микроволноводов составляет 200 мкм, длина каждого - 5000 мкм. Внешнее магнитное поле Н0 направлено касательно вдоль оси x (см. фиг. 1).

Принцип работы данного ответвителя заключается в том, что входной микроволновый сигнал, частота которого должна лежать в диапазоне частот, определяемым величиной внешнего постоянного магнитного поля, подается на 1. Далее микроволновый сигнал преобразуется в поверхностную магнитостатическую волну (МСВ), распространяющуюся вдоль микроволновода 3 (второй канал). Электрическая перестройка частоты возможна благодаря магнитоэлектрическому (МЭ) взаимодействию в структуре, которое заключается в следующем. Электрическое поле вызывает деформацию слоя пьезоэлектрика вследствие обратного пьезоэффекта. Деформация передается микроволноводам, которые механически связаны с пьезоэлектрическим слоем. Из-за пьезомагнитного эффекта изменяется внутреннее магнитное поле в микроволноводах, приводящее к изменению дисперсионной характеристики волнового процесса в структуре, что и позволяет реализовать двойное управление свойствами волны и, соответственно, характеристиками устройства. При этом управление осуществляется путем воздействия на материальные характеристики микроволноводов и пьезоэлектрика, при изменении приложенных к ним соответственно внешнего магнитного и электрического полей. По мере распространения волны за счет провисающих в латеральном направлении электромагнитных полей происходит возбуждение микроволноводов 2 и 4 (каналы один и три). Ввиду конечной ширины микроволноводов (2, 3 и 4) при распространении поверхностной магнитостатической волны реализуется многомодовый режим распространения. Поскольку расстояние между микроволноводами 2, 3 и 4 меньше поперечной ширины микроволноводов, то реализуется режим многомодовой связи, при котором каждая из поперечных мод волны связывается с модой такой же четности.

На фиг. 2 показан результат численного моделирования процесса перекачки мощности в рассматриваемой структуре при возбуждении центрального микроволновода. Возбуждалась первая поперечная мода микроволновода 3 (второй канал). Если прикладывать напряжение только к центральному второму каналу, то в области центрального канала величина внутреннего магнитного поля уменьшится, следовательно, изменятся волновые числа собственных мод центральной пленки и она перестанет взаимодействовать с боковыми микроволноводами и сигнал пойдет только по центральному каналу. Это соответствует фиг. 4. Аналогично, если прикладывать напряжение к третьему каналу, то и сигнал на выходе попадет, как показано на фиг. 4, в первый канал. Если прикладывать напряжение к первому каналу, то сигнал на выходе попадет, как показано на фиг. 5, в третий канал.

На фиг. 6 показана таблица режимов работы трехканального предлагаемого ответвителя мощности. Названия столбцов соответствуют режиму работы, при приложении напряжения к соответствующему каналу. Например, столбец «001» - соответствует случаю приложения напряжения к первому каналу; столбец «011» - случаю приложения напряжения к первому и второму каналу и т.д. Название строки соответствует режимам работы ответвителя, при которых сигнал выходит из соответствующего канала. Так, строка с названием «100» соответствует режиму, при котором сигнал выходит из третьего канала; строка с названием «101» - режиму, при котором сигнал выходит из первого и третьего каналов, при этом мощность сигнала разделяется поровну между каналами. Знаком «X» показано, что при соответствующем режиме приложения напряжения к одному из каналов, отмеченных в заголовке столбцов таблицы, сигнал на выходе попадает в соответствующий канал (каналы), отмеченный в заголовке строк таблицы. Так, например, в случае приложения напряжения к первому каналу (столбец с заголовком «001») сигнал на выходе может попасть во второй канал (строка с заголовком «010»), в третий канал (строка с заголовком «100») или мощность сигнала может разделиться пополам между вторым и третьим каналами (строка с заголовком «110»). Конкретный режим работы ответвителя будет в данном случае определяться величиной приложенного магнитного поля. Так, например, если при величине магнитного поля Н0 мощность сигнала разделяется пополам между вторым и третьим каналами, то при уменьшении магнитного поля на величину 0.02 Н0 сигнал на выходе попадет в третий канал, а при увеличении магнитного поля на величину 0.02 Н0 сигнал на выходе попадет во второй канал.

За счет конечной ширины микроволноводов, частотно-избирательный ответвитель мощности на основе латерально связанной структуры работает в многомодовом режиме, что, в свою очередь, позволяет расширить функциональные возможности ответвителя в телекоммуникационных системах с большой плотностью информационного сигнала, в частности использовать его как трехканальный направленный ответвитель с двойным управлением как функциональный элемент магнонной сети.


ТРЕХКАНАЛЬНЫЙ НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ СВЧ СИГНАЛА НА МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ
ТРЕХКАНАЛЬНЫЙ НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ СВЧ СИГНАЛА НА МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ
ТРЕХКАНАЛЬНЫЙ НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ СВЧ СИГНАЛА НА МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 81-90 из 99.
17.10.2019
№219.017.d660

Функциональный компонент магноники на многослойной ферромагнитной структуре

Использование: для конструирования приборов на магнитостатических волнах. Сущность изобретения заключается в том, что функциональный компонент магноники содержит подложку из немагнитного диэлектрика, ферромагнитные слои железоиттриевого граната (ЖИГ), микрополосковые преобразователи для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702915
Дата охранного документа: 14.10.2019
17.10.2019
№219.017.d66d

Устройство на магнитостатических волнах для пространственного разделения свч-сигналов разного уровня мощности

Использование: для пространственного разделения СВЧ-сигналов разного уровня мощности. Сущность изобретения заключается в том, что устройство на магнитостатических волнах включает микроволноводную структуру, содержащую слой железо-иттриевого граната (ЖИГ) на подложке из галлий-гадолиниевого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702916
Дата охранного документа: 14.10.2019
17.10.2019
№219.017.d6be

Способ обнаружения скрытых предметов на терагерцевых изображениях тела человека

Способ обнаружения скрытых предметов на теле человека включает регистрацию собственного теплового излучения (ТИ) человека в терагерцевом диапазоне электромагнитных волн с последующей цифровой обработкой анализируемого ТИ-изображения. Формируют набор эталонов, каждый из которых включает в себя:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702913
Дата охранного документа: 14.10.2019
21.11.2019
№219.017.e44b

Управляемый многоканальный фильтр свч-сигнала на основе магнонного кристалла

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к фильтрам. Многоканальный фильтр СВЧ-сигнала содержит размещенную на подложке ферромагнитную пленочную структуру, сопряженную с входным и выходными преобразователями поверхностных магнитостатических волн (ПМСВ), источники управляющего внешнего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706441
Дата охранного документа: 19.11.2019
29.11.2019
№219.017.e7b3

Реконфигурируемый мультиплексор ввода-вывода на основе кольцевого резонатора

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к приборам на магнитостатических волнах. Технический результат заключается в создании мультиплексора ввода-вывода с возможностью управления режимами работы устройства за счет изменения конфигурации распределения внутреннего магнитного поля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002707391
Дата охранного документа: 26.11.2019
01.12.2019
№219.017.e841

Управляемый электрическим полем делитель мощности на магнитостатических волнах с функцией фильтрации

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к делителям сигналов. Делитель мощности СВЧ сигнала на магнитостатических волнах содержит размещенную на подложке микроволноводную структуру на основе пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ), входной и два выходных порта, связанных с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002707756
Дата охранного документа: 29.11.2019
04.02.2020
№220.017.fd2f

Акустический мультиканальный анализатор микропроб жидких сред

Использование: для анализа жидких сред, в том числе биологических жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что анализатор содержит пьезоэлектрическую пластину, в центральной части которой расположен излучающий ВШП. По обе стороны пластины по направлению излучения с зазором размещены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712723
Дата охранного документа: 31.01.2020
04.02.2020
№220.017.fd6a

Датчик аэрометрических давлений

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для измерения высоты и скорости полета воздушных судов на основании использования аэрометрического метода. Датчик аэрометрических давлений содержит корпус, в котором выполнены два отверстия, сообщающихся с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712777
Дата охранного документа: 31.01.2020
12.06.2020
№220.018.25e6

Аддитивный способ и устройство внешнего возбуждения механической колебательной системы вибровискозиметра

Изобретение относится к области исследования свойств жидкостей с помощью вибровискозиметров. Сущность: колебательную систему приводят в режим колебаний посредством устройства возбуждения, непрерывно изменяют частоту колебаний устройства возбуждения до достижения собственной частоты ω, которую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002723159
Дата охранного документа: 09.06.2020
06.07.2020
№220.018.2f81

Способ измерения граничной частоты электролюминесценции локальных областей светоизлучающей гетероструктуры

Изобретение относится к технике измерения динамических характеристик светодиодов и полупроводниковых светоизлучающих структур и может быть использовано для диагностики однородности светоизлучающих гетероструктур (СГС) и их характеристики по динамическим свойствам. Способ измерения граничной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725613
Дата охранного документа: 03.07.2020
Показаны записи 71-76 из 76.
15.03.2020
№220.018.0c62

Способ определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь диэлектрической структуры

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для одновременного определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь диэлектрических структур в сверхвысокочастотном диапазоне, и может найти применение для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002716600
Дата охранного документа: 13.03.2020
21.03.2020
№220.018.0e36

Направленный 3d ответвитель на магнитостатических волнах

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к приборам на магнитостатических волнах, и может быть использовано в качестве частотно-избирательного ответвителя мощности. Техническая проблема изобретения заключается в создании 3D ответвителя СВЧ-мощности, обеспечивающего возможность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002717257
Дата охранного документа: 19.03.2020
24.07.2020
№220.018.371e

Оптически управляемый переключатель на магнитостатических волнах

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и касается оптически управляемого переключателя. Переключатель содержит управляющий источник света и волноводную структуру. Волноводная структура выполнена из пленки железо-иттриевого граната, расположенной на подложке галлий-гадолиниевого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727293
Дата охранного документа: 21.07.2020
16.05.2023
№223.018.5df5

Мажоритарный элемент на спиновых волнах

Использование: для построения высоконадежных помехоустойчивых телекоммуникационных систем. Сущность изобретения заключается в том, что мажоритарный элемент на спиновых волнах содержит структуру, выполненную в виде пластины из диэлектрика, с нанесенным на одну сторону слоем магнитоактивной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002758000
Дата охранного документа: 25.10.2021
16.05.2023
№223.018.5df6

Мажоритарный элемент на спиновых волнах

Использование: для построения высоконадежных помехоустойчивых телекоммуникационных систем. Сущность изобретения заключается в том, что мажоритарный элемент на спиновых волнах содержит структуру, выполненную в виде пластины из диэлектрика, с нанесенным на одну сторону слоем магнитоактивной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002758000
Дата охранного документа: 25.10.2021
06.06.2023
№223.018.791e

Осциллятор для генератора терагерцового излучения

Изобретение относится к прикладной физике и может быть использовано в измерительной технике для генерации и приема излучения в диапазоне частот 0.1-5 ТГц. Осциллятор для генератора терагерцового излучения включает гетероструктуру на основе слоев антиферромагнитного диэлектрика и платины,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002742569
Дата охранного документа: 08.02.2021
+ добавить свой РИД