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

щения и проницаемости. П л о с к а я геометрия

пленок

удачно сочетается

с геометрией

высокочастотных по-

лосковых

линий

и

позволяет

осуществлять

изготовление

устройств

СВЧ,

с о д е р ж а щ и х

Т Ф П ,

за единый технологи­

ческий цикл путем напыления.

Стационарный

режим пленки в области

Ф М Р

обычно

цаемости

или восприимчивости. Однако

при

создании

различных

устройств интерес

представляют

эффектив ­

ные значения параметров . Поэтому, если

длина волны

электромагнитных

колебаний,

взаимодействующих с

пленкой,

много

меньше её

геометрических

р а з м е р о в ,

потерь.

П р и сильной

связи пленки с

внешними

цепями

потери

на проход в

ней д о л ж н ы быть

невелики.

В § 1.7

ческими п а р а м е т р а м и

пленки, характеризующими поте­

ри в ней — шириной

резонансной линии поглощения и

ментов и, во-вторых, магнитной нестабильностью пленки

при воздействии на нее С В Ч поля большой

интенсивно­

сти, когда прецессия спинов приобретает

нелинейный

характер . Влияние нагрева очевидно. Нельзя

допускать

ни зависеть от качества закорачивания . Система

ортого­

нальных

внешних цепей,

взаимодействие

которых

осу­

ществляется за счет пленок, д о л ж н а

удовлетворять

сле­

д у ю щ и м требованиям:

создавать

в объеме,

занятом

пленкой,

равномерные

поля плоской

конфигурации;

иметь меньшую паразитную связь м е ж д у

собой;

обеспе­

поля,

создаваемого с помощью внешних цепей, к

ампли­

т у д е

протекающего по ним тока; иметь м а л ы е значения

рассеяния С В Ч поля

и

коэффициента затухания;

обла­

д а т ь

технологичностью

и т. п.

Н и ж е на примере

модулятора,

параметрона и

ключа

С В Ч

показано, к а к

эквивалентная

схема Т Ф П

исполь-

3*

67

2.2.1. М о д у л я т о р

Физические свойства

Т Ф П

позволяют

синтезировать-

на их основе

модуляционное

устройство

[25],

которое

может работать к а к

в режиме

обычного

амплитудного

модулятора,

так

и

в р е ж и м е

балансного

модулятора .

Конструкция

модуляционного

устройства

зависит от ра­

бочего

диапазона

частот

и

определяется

в

основном

внешними цепями.

В

зависимости от частоты

несущего

сигнала,

а т а к ж е

от

скорости

изменения

управляющего

либо комбинированный варианты внешних

цепей.

Н и ж е рассматривается

обмоточный вариант модуля­

тора.

модуляционного

Принципиальная схема

устройства и

рис. 2.2.

Основой

модулятора

является

пермаллоевая

пленка

[ 6 ] . Оси

легкого

и

трудного

намагничивания

пленки на рис. 2.2

обозначены Л и Т соответственно. Об ­

мотка

/

является

входной,

создаваемое

ею

переменное

поле

# л „

должно

совпадать

с

направлением

Л

пленки.

Выходная

обмотка

2 служит для съема

промодулирован -

ного сигнала. Связь между

входной

/

и выходной

2 об­

мотками д о л ж н а осуществляться только

за счет

пленки,

поэтому

обмотки

между

собой

ортогональны.

Д л я

управления связью

между

входом /

и выходом 2

служит

у п р а в л я ю щ а я обмотка 3,

расположенная

под

некоторым

положение обеспечивает более

эффективное управление

связью между обмотками

1 и 2.

Величина угла

|3 зависит

как

от физических свойств

пленок, так и от характери ­

стик

внешних цепей. Д л я

формирования управляющего

поля

могут быть использованы,

с соответствующими раз­

делительными фильтрами,

входная и выходная

обмотки

для устранения

связи между выходной 2 и

управляющей

3 цепями. В случае медленно меняющегося

управляюще ­

го поля необходимость в них отпадает.

Принцип действия модулятора

состоит

в следующем .

П о д действием

суммарного поля,

состоящего из поля

л 5

mm

Ph.

"Вых.

ствием

высокочастотного

поля

Я Л ч .

После

снятия

у п р а в л я ю щ е г о

поля

Ну

в р а щ а ю щ и й

момент

ани­

зотропии

(поле

Я к )

в о з в р а щ а е т

вектор

намагниченно­

сти М в исходное положение. Момент

взаимодействия

его с высокочастотным

полем

//.„, в

этом случае

равен

нулю, п э. д. с. в выходной

цепи не наводится (рис. 2.2, д).

Р а б о т у модуляционного

устройства

поясняют

эпюры

рис. 2.2,6 — импульсная модуляция,

в — простая

ампли ­

тудная модуляция, г — б а л а н с н а я

модуляция .

В случае реальной пленки физические процессы, ха­

рактеризующие

работу

ключа, в

значительной

степени

у с л о ж н я ю т с я

из-за ее

неоднородности.

Н а п р а в л е н и е

поля

#.,,„

в этом

случае

выбирается та­

ким образом,

чтобы области,

легкие

оси которых

распо­

л о ж е н ы

слева

и справа

от направления поля, давали оди­

наковый

в к л а д в э . д . с ,

наводимую в выходной

обмотке,

«правых» и «левых»

областей,

д о л ж н а

быть

равна пулю.

Э т о

достигается простым вращением

пленки до тех пор,

пока

направление поля Я Л у

не совпадает со средней

лег­

кой

осью пленки.

Воздействие на

пленку

управляющего

поля

Я у

под

углом

р облегчает

процесс

формирования

однородной

структуры намагниченности

пленки. Процессы в

пленке

в этом

случае определяются

в основном

когерентным

неоднородностью структуры пленки, будут

возрастать .

Д л я осуществления балансной модуляции

необходимо,

его форме)

один

полупериод

подавалось

под

углом

(3,

а другой — под углом л — ( 3 относительно

трудной

оси.

Д л я исследования модулятора используем

эквива ­

лентную

схему

магнитосвязаннон

пленки

(рис.

1.6

и 2.1,6),

которая

о т р а ж а е т динамику

пленки

в

виде

уравнения

четырехполюсника

(1.21).

Входной

сигнал

(несущая)

имеет частоту порядка 20 МГц, поэтому в ка­

честве внешних цепей могут быть использованы

катушки,

намотанные

непосредственно

на подложку с

пленкой.