Файл: Пузырев В.А. Тонкие ферромагнитные пленки в радиотехнических цепях.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.07.2024

Просмотров: 108

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ной частоты. Поскольку измерение реактивной проводи­ мости на С В Ч производится достаточно просто, пред­ ставляется вполне оправданным введение в ы р а ж е н и я

(1.64). Погрешность измерения

С т изложенным способом

не превышает

20%.

 

Блок-схема

измерительной

установки (рис. 1.24, а)

состоит из генератора, измерительной линии и отрезка полосковой линии, в которую вставляется пленка. Поле смещения создается при помощи системы катушек Гельмгольца. Сигнал с детектора измерительной линии подается на микроамперметр . Несимметричная полоско-

вая линия

выполнена печатным способом на фольгиро-

ванном

стеклотекстолите.

Ширина шины 0,5 мм.

З а з о р

м е ж д у верхней шиной и земляной платой равняется

при­

мерно

0,5

мм. Измерения проводятся на частоте 1 ГГц.

Из

рис.

1.24, в

видно,

что

при

минимальной

вели­

чине

к.

с.

в. (G =

р0 ) кривая

Д / т , - „ ,

характеризующая

реактивную проводимость, пересекается с прямой, про­

веденной

на

уровне

&l„lin

к з (условный

конец

полосковой

линии, определяемый при ее коротком

замыкании).

Ток

смещения

J C M

(или

поле

л),

при

котором

к. с. в.

рав­

няется

р0 ,

a

Mmln

= U m i n

к з

будет резонансным

J C M

=

= t7C M

р е з

или, что

то ж е

самое,

л =

л р е з .

Д л я

 

опре­

деления

{йВ1йЦ\~х0

устанавливается

резонансное

 

поле

смещения

кл

р е з и

изменяется

частота.

При

этом

 

заме­

ряются значения к. с. в. и Х0 . Используя

круговые

диаграммы

 

проводимости,

определяем

значение

 

\В\

в относительных единицах при данной

расстройке

 

| ^ = ^ 0 1 -

Величина

G определяется

с учетом

того,-что в

корот-

козамкнутой согласованной полоске без образца коэффи ­ циент отражения Г не равняется единице. З а счет несо­ вершенства конструкции происходит поглощение высоко­

частотной

энергии в

переходах,

соединительных ф и ш к а х

и других

элементах.

Так как

поглощение энергии за

счет несовершенства конструкции отдельных узлов неве­ лико и взаимодействием между ними можно пренебречь, то ошибку при измерении к. с. в. за счет поглощения в от­ дельных конструкциях можно учесть простым суммиро­ ванием частичных эффектов .

Таким образом, схема с пленкой, помещенной в конец короткозамкнутой полосковой линии с волновым сопро­ тивлением W, позволяет определять такие параметры эк­ вивалентной схемы, как С т , С?т, Q и со. Кроме того, з н а я

57


резонансную частоту со и величину

смещающего

поля

Л-лрсз. соответствующего

резонансной

частоте со,

м о ж н о

определить

сок. Пр и

известных со,; и С т не

представляет

труда найти

начальную

индуктивность

L T K

п, наконец, по

известной

величине

частоты сок и поля

анизотропии Нк

оценить

величину

намагниченности

насыщения

пленки

Ms. Результаты измерений основных

параметров

схемы

замещения

пленок приведены в табл .

1. 2.

 

 

Номер пленки

1

О

3

4

о

Толщинапод­ ложки,мм

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

1.2

о < ,

 

 

о

и

* - ^

н а:

 

 

I s

 

 

 

 

со"

Т

Q

 

 

б

и

с

1

о

 

 

 

О и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,32

6000

185

0,0784

0,352

196

37-10

3,64

7,5

0,32

6000

208

0,12

0,266

985

3740

0,725

28,4

0,35

8000

128

0,072

0,287

142

2700

9,65

5,3

0,35

2000

240

0,26

0,233

136

3140

7,67

15,8

0,30

2000

280

0,04

0,246

192

3240

5,05

4,3

При включении участка полосковой линии с пленкой в виде неоднородности его можно рассматривать как эле­

мент, который

вносит в линию некоторую, зависящую от

 

 

 

 

 

частоты

 

неоднородность

1 Ri*

 

хв. 1

 

 

(рис. 1.25). Ка к у ж е отмеча-

 

pL

 

лось выше, активная и реак-

 

 

 

R=W\

 

тивная составляющие

вноси-

 

 

 

 

т

мого пленкой

комплексного

0

 

 

1

 

сопротивления

в этом

слу­

 

 

 

 

 

чае т а к ж е

определяются вы-

Р

и е - 1

, 2 5

 

 

р а ж е н и я м и

(1.61), (1.62).

 

 

 

 

 

Частотная

зависимость

мощности

поглощаемой

 

Т Ф П будет определяться

зави ­

симостью

величины

R-aw от частоты. Пр и подаче высоко­

частотной

мощности в

 

такую линию часть ее будет

о т р а ж а т ь с я , о с т а в ш а я с я

часть будет распределяться меж ­

ду следующими составляющими суммарной мощности: мощностью потерь в линии, мощностью, рассеиваемой на нагрузке RH = W, мощностью потерь в стеклянной под­ ложке, на которую напылена пленка, и, наконец, мощ ­ ностью, поглощаемой ТФП .

58


 

П ри

небольших расстройках от частоты Ф М Р

можно

получить уравнение

для определения

добротности:

 

 

 

PjPH

=

K(l-\p\*)~(l+d),

 

 

(1.65)

где

К =

Ядад/Рц коэффициент

передачи линии;

\р\

модуль

коэффициента отражения; Рпая

— мощность

па­

д а ю щ е й

волны;

Рпл

мощность,

поглощаемая пленкой;

Ри

мощность, рассеиваемая на

сопротивлении

нагруз­

ки. Величина d учитывает потери в линии и стеклянной

подложке, на которую напылена ТФП, для

определенной

частоты

Ф М Р .

 

 

 

 

 

Коаксиальный

Катушки

Кааксиальнь>с

 

разъем .

"^^ Гельмеольиа ~~~~~~

/

разъемь!

 

Выносная

Полосновая линии

Выносная

[-L

 

 

головка

Согласо­

головка

 

 

 

 

 

 

дпя измере -

ванная

Эля измере­

 

 

ни я

затуха­

\нагрузка

ния КСВ

Измеряемый

 

ния в

линии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

образеи ТФП

 

 

 

 

А втомагпи чес •

 

Стаби ли зирован-

кий

измеритель

мЮ<*

 

ный источник

 

КСВ

 

 

питания

 

 

 

Р и с . 1.26

 

 

 

 

Таким образом, на основании измерений коэффициен­ та передачи К и коэффициента отражения \р\ линии, при небольших расстройках относительно частоты Ф М Р , можно рассчитать и построить резонансную кривую по­ глощения высокочастотной энергии тонкой ферромагнит­ ной пленкой. Значение Q определяется по ширине резо­ нансной кривой на уровне 0,5 от максимального .

Блок-схема установки для измерения добротности Q

пленки

по

вышеизложенной

методике

приведена

на

рис. 1.

26.

Она

состоит

из автоматического

измерителя

к. с. в., позволяющего измерять

коэффициент

стоячей

вол­

ны и коэффициент передачи в линии К

в диапазоне

ча­

стот от

900

до

1500 М Г ц , системы катушек

Гельмгольца

и отрезка

полосковой

линии,

снабженного

переходами

ккоаксиальной линии.

Дл я определения добротности пленки снимается за­ висимость к . с . в . и коэффициента передачи линии от ча­ стоты или, что то ж е самое, от величины напряженности

59



постоянно-смещающего поля, так как частота и напря ­ женность постоянного поля дл я рассматриваемого случая связаны между собой соотношением

 

 

со = (ок 1/1

+ /^,

где

л = Я л / Я к ,

 

Ня

— напряженность

 

смещающего

поля

вдоль

направле­

ния легкой оси, а Нк

— поле анизотропии.

 

 

 

Д л я

расчета

по

 

результатам

измерений

резонансной

кривой

поглощения

высокочастотной

энергии

пленкой

на

основании

(1.65)

используется

выражение

 

 

 

 

^

=

4 .

1

0 ^ П 1 ^ ? -

( 1 - М ) ,

(1-66)

где к. с. в.— коэффициент

стоячей

волны

п

Л" — коэффи ­

циент передачи линии определяются по показаниям авто­

матического измерителя к. с. в. Величина

d

определяется

в начале к а ж д о г о

измерения. Д л я этого

в

полосковую

линию вставляется

стеклянная подложка,

идентичная

тон, на которую напылен измеряемый образец ТФП , и на

частоте Ф М Р производится

измерение

величины

к. с. в. и

коэффициента

передачи линии /<, а затем по

результатам

измерений подсчитывается

значение

d.

 

 

 

 

 

 

Величина

добротности

Q определяется

по

экспери­

ментально снятой

резонансной кривой

Рп.ч/Р^

=

 

f{Hn):

 

0 =

 

0

, 5

 

 

 

 

 

(1.67)

 

 

 

1 - у К

+

НМ,,)ЦНК

+

НМ)

 

 

 

'

где

Нк — поле

анизотропии;

Нл0

напряженность

поля,

соответствующего

ФМР ;

Нло,5

— напряженность

поля

на уровне 0,5 от максимума

резонансной

кривой.

 

 

Если поле

Ня

было постоянно, а

изменялась

частота,

то

величина

добротности

определяется

из

выражения

 

 

 

Q = со/2Дсо0>5.

 

 

 

 

 

(1.68)

Согласно оценки величина суммарной погрешности при определении добротности не превышает 30%.

Эта методика позволяет измерять и другие характе ­

ристики

и п а р а м е т р ы

пленки и

ее эквивалентной схемы.

Д л я

определения

величины

# „ пленки замеряются

два значения смещающего поля, создаваемого катушка ­ ми Гельмгольца, при которых наблюдается Ф М Р в плен­ ке на фиксированной частоте: первое значение Я л — при ориентации смещающего поля вдоль легкого направле ­

ния пленки, второе значение

Я т — при ориентации сме­

щ а ю щ е г о поля вдоль трудного

направления пленки.

60