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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.07.2024

Просмотров: 114

Скачиваний: 0

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

/

Р и с . 2.11

ности. С определенного значения Рвх эффективность на­ чинает падать, что вызвано в основном влиянием гисте­ резиса (ростом потерь за счет частичного переключения пленки) . Пленки с меньшей величиной Gr имеют более крутой начальный участок зависимости (для оптималь ­ ного значения управляющего поля Ну).

82

В импульсном р е ж и м е в качестве управляющего (мо­ дулирующего) сигнала используется импульсное поле, которое формируется управляющей обмоткой (рис. 2.12). Ф о р м а ' в ы х о д н о г о радиоимпульса обмоточного варианта модулятора определяется в основном у п р а в л я ю щ е й цепью, так как постоянные времени лленки, входной и выходной цепей гораздо меньше постоянной времени управляющей цепи.

| импульсов

Осцилло­

граф

Р и с . 2.12

На рис. 2.13 показаны осциллограммы работы моду­

лятора в

импульсном р е ж и м е (несущая

частота порядка

20 М Г ц )

. Верхний луч соответствует

н а п р я ж е н и ю на

управляющей обмотке. Как можно видеть из осцилло­ грамм, форма огибающей выходного сигнала полностью определяется формой управляющего поля. Н а осцилло­ грамме рис. 2.13, а показаны управляющий (вверху) и выходной (внизу) сигналы при отсутствии входного вы­ сокочастотного сигнала и отключенных компенсирующих обмотках 2' и 3'. Пр и подаче входного сигнала без ком­ пенсирующих обмоток выходной сигнал будет иметь вид,

приведенный на

рис. 2.13, б,

а с включенной

компенси­

рующей

системой — н а рис. 2.13, е.

 

Д л я

описания

поведения

модулятора во

время дей­

ствия плоской части импульсного управляющего поля

можно использовать

уравнения (2.19) — (2.21),

получен­

ные ранее. Как у ж е

отмечалось, переходные

процессы

выходного радиоимпульса определяются в основном

па­

раметрами управляющей цепи. К управляющей

цепи

мо-

83

Влияние управляющей цепи на выходную цепь можно уменьшить в основном за счет увеличения ее постоянной времени. Это возможно "в тех случаях, когда параметр быстродействия несуществен. В противном случае необ­ ходимо прибегать к компенсирующим обмоткам .

Результаты теоретического исследования модуляцион­ ного устройства с достаточной д л я инженерной практики точностью совпадают с экспериментами . Полученные количественные характеристики позволяют выработать требования как к используемым в модуляторе пленкам, так и к внешним цепям. Рассмотренное модуляционное устройство может применяться в качестве амплитудного модулятора, балансного модулятора, а т а к ж е ключевого устройства.

2.2.2. Параметром

Использование в качестве нелинейного управляемо - • го элемента тонкой ферромагнитной пленки позволяет

повысить

быстродействие

и

надежность параметрона .

Однако

для его успешного

осуществления

необходима

работа

по

усовершенствованию технологии

изготовления

пленок.

Первостепенной

задачей в этом

направлении

является разработка способов создания пленок с неизме­ няющимися со временем параметрами, с малыми потеря­ ми, обусловленными различными эффектами, и с задан ­ ными нелинейными характеристиками .

Теоретическое исследование параметронов на Т Ф П — достаточно трудоемкая задача . С целью иллюстрации применения эквивалентной схемы Т Ф П для количествен­ ного исследования тонкопленочного параметрона вос­ пользуемся методом гармонического баланса, применен­

ного ранее д л я тех ж е целей

[28].

Схема параметрона, так

ж е как и модулятора, со­

стоит из сигнальной цепи (выходная цепь), цепи подкач­

ки

и нелинейного

управляемого

элемента — пленки

(рис.

2 . 14,а) . Цепь подкачки р а з в я з а н а

с сигнальной

за

счет

ортогонального

расположения

или

обмоток, или

по­

лосковых линий — в зависимости от рабочей частоты. В отличие от схемы модуляционного устройства, сигналь­ ный контур параметрона настроен на частоту, вдвое меньшую частоты входного сигнала (подкачки) . П о л е подкачки и поле смещения действуют вдоль легкого на­ правления пленки, а сигнальное поле — вдоль трудного.

85

Основные соотношения, характеризующие работоспо­ собность параметрона м о ж е м получить, исследуя стацио­

нарный режим . Поведение пленки в параметроне

описы­

в а е т с я - у р а в н е н и е м

(1.15). Введя

следующие

 

 

обозначе­

ния:

 

hn(t) = # p cos2oj £ — поле

подкачки;

/гт

(t) = / у т —

искомое

поле

субгармоники

(сигнальное);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г = ( 1 + а Ч / М - г 2 ( Я к

+ Я 0 л ) ;

 

 

 

 

 

 

 

•S = Я , . / ( / /к

+ Я о.,,);

В = Я 0 л / ( Я к +

Я

 

0 л ) ;

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

ни

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р и с .

2.14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2Я = Я „ / ( Я К + Я 0 л ) ;

 

 

 

 

 

 

 

Я 0 л

— поле смещения;

Я р — поле

подкачки;

 

 

перепишем

(1.15)

в

таком

виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ст ¥т + сдт + у-

ф 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 — Ф2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 ( 1 - Ф т ) + ( 5 - Ь 2 Я cos 2u>0 0

- Ф+т )

1

'

2

X

 

 

 

 

 

 

Х Ч ' > ( 1 - Ф ? ) / Т 1

 

 

(2.23)

где

1 0

т

= f y ^ 0

J ( H K

+

Я й л ) ,

а

¥ , ¥ — первая

 

и

вторая

производные потокосцепления

по времени

соответственно.

Л е г к а я ось пленки

совпадает

с

направлением

X.

Осуществляя переход к безразмерному времени

х = coz!v

имее м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( о 2 С Д т + « ) С 7 Д . г +

 

1

7со2

Ф2

+

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

5 (1 -

Ф;) +

(В +

2Р cos 2х) (1 -

Ф2 .)!/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

( 1 - Ф ? ) / т .

 

 

 

 

 

 

(2.24)

86

У р а в н е н ие (2.24), характеризующее состояние

плен­

ки,

содержит два неизвестных Ч г т

и iy,

которые

связаны

е щ е

одним уравнением — уравнением

внешней цепи сиг­

нального контура, рис. 2.14,6. Используя

закон

Кирхго­

ф а ,

получаем

 

 

 

 

 

 

1T = ^(4FT+L%)-C(VT

 

+ L£jf).

 

(2.25)

Переходя к

безразмерному времени и группируя

 

слагае­

мые,

имеем

 

 

 

 

 

 

<*>CWT +

со ± ЧГТ + CZcp.2 ^

+ со \

^ 7 + ^

-

°- ( 2 - 2 6 )

Решение системы уравнений (2.24) и (2.26) в стацио­ нарном режиме будем искать в виде суммы гармоник ря­ да Фурье:

« • т = 2 * т „ ( 0 . / т = 2 ' ' « ( О .

 

где

а„ cos /icotf + bn

 

 

 

WT „ (t) =

sin лшг!;

(2.27)

/т„ (£) =

сп

cos /гсо^ -f- dn

sin /ш£

 

или

 

 

 

 

 

 

 

=

A , cos ( л ш * - < р я ) ;

\

 

«те ( 0

=

£ я c ° s

(ЛА>* -

ч п ) ,

J

3 j

г д е

 

 

 

 

 

 

ср„ = arc t g (att/b„)\

т\п =

arc t g

(c„/rf„).

 

Необходимо найти

условие

устойчивых

параметрических

колебаний и выразить

эти условия

к а к соотношения, ха­

рактеризующие связь м е ж д у эквивалентной схемой плен­ ки и сигнального контура.

Амплитуду тока t T сигнального

контура параметрона

д л я упрощения анализа р а з л о ж и м

на квадратурные

ком­

поненты, сдвинутые относительно

потокосцепления

на я

и я/ 2 (рис. 2.15):

 

 

 

 

 

Bn*u=

Вп sin (с?„ — ц„),

J

 

где

 

 

 

 

 

гп

т> ^-^ ЯГГ-tn

-b

/

"

(2.29)

 

^ ^ a r c t g ^ " -

 

87

Подставляя (2.29) в (2.28), после несложных преобразо­ ваний получаем

В„„ = - а л + bndn

 

 

 

 

(2.30)

 

0Пт.\1 = '

А„

 

 

 

 

 

 

В результате

проделанных преобразований решение

системы (2.24), (2.26) будем искать в виде

 

Утп (О =

Л COS (л<0*-<ри ),

 

 

i ( 0 = _ ancn + bndn c o s ( / Ы

_ } +

(2.31)

 

 

 

 

+ ~ & " с " sin (лш* - <?,,).

An

Р и с . 2.15

Согласно принципу гармонического баланса осуществим подстановку (2.31) в уравнение (2.26). После того как сгруппируем и приравняем нулю коэффициенты при си­ нусной и косинусной составляющих, будем иметь

Вак

+

пВ„%,2

-

nWCLB„

-

л W

А

п

= 0,

Вп.,2

+

nBav

-

nWCLB„Tl9

~

^

А

п =

0.

Решая эти уравнения относительно квадратурных компо­ нент сигнального тока, получаем

- £от (

« Л

+

b„dn)

=

A2nF (л<о),

j

^от (a„d„

-

6 я

с я ) =

A\G

( Л Ш ) ,

J

88

Смотрите также файлы