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
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 |
/гл), |
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, |
/гл = |
/гл 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 |
/гл = 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 {НК |
+ |
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