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: 96

Скачиваний: 0

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

Л т = 1 ) обусловлены принятой моделью однородной плен­ ки. В реальных пленках максимальное значение индук­ тивного параметра незначительно превышает его на­ чальное значение из-за процессов,' вызванных неоднородностями. Влияние неоднородностей пленки на индук­ тивные параметры эквивалентной схемы будет рассмот­ рено в конце этой главы.

Зависимости дифференциальных индуктивностей экви­ валентной схемы от внешних полей имеют гистерезисный характер . Физическая сущность гистерезиса в дан­ ном случае та же , что и у гистерезиса зависимости от­ носительного потока Ф = ф ( Л л , /гт ) [16]. Связь м е ж д у с о с т а в л я ю щ и м и относительного потока Ф л , Ф т (рис. 1.3)

Ри с . 1.9

идифференциальными индуктивностямп имеет следую­ щий вид:

 

 

1

^•Л2

 

дкл

 

 

 

 

(1.39)

 

 

9

 

 

 

( Л л , A T )=const '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

L 7

2

Z.Tu

 

 

 

 

 

 

(1.40)

 

 

2~

 

 

 

 

 

(1гл' AT) = c o n s t '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Ф л = з т 0 , O T

= cos0— относительные

составляющие

потокосцеплення. В

качестве

 

иллюстрации

выполнения

этих

условий воспользуемся

теоретическими

зависимо ­

стями Ф п — /гл , приведенными

на рис. 1.3

(верхний р я д ) .

И з

них видно,

что

функциональная

 

зависимость

<Эфл /<?йл от Лт

(при / 1 л = 0) совпадает

с

кривыми, изо­

б р а ж е н н ы м и на рис. 1.8,6.

 

 

 

 

 

 

 

Н а рис. 1.9 приведена

зависимость

(1.39)

дл я /гл = 0,5

и

/гт = уагу. Зависимость

имеет

гистерезисный

характер .

В

рассматриваемом

примере

гистерезис при неизменном

27

Л л

будет наблюдаться только в течение одного

цикла

пе-

ремагничивания пленки. Процесс перемагннчивания

бу­

дет иметь

место в к а ж д о м

цикле,

если

насыщение

плен­

ки

в к а ж д о м цикле осуществляется в

направлении,

диа­

метрально

противоположном полю

/ 1 Л , используемому

как параметр .

 

 

 

 

 

дфг/д11т

 

 

 

 

Н а

рис.

 

1.10 приведены

зависимости

от

поля

/ц

д л я

двух

значений

/гл

и

соответствующие

им зависи­

мости дифференциальных

индуктивностей,

определяемых

выражением

(1.40).

Используя

выражени я

(1.39)

и

 

 

 

 

 

 

 

(1.40),

не

представляет

 

 

 

 

 

 

 

труда

совершить

пере­

 

 

 

 

 

 

 

ход

от

зависимостей

 

 

 

 

 

 

 

Фл,т — /г л , т

к

зависимо -

 

 

 

 

 

 

 

с

т я м

 

ж

^

-

^ .

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основными

п а р а ­

 

 

 

 

 

 

 

метрами контуров с со­

 

 

 

 

 

 

 

средоточенными

пара ­

 

 

 

 

 

 

 

метрами

являются

ин­

 

 

 

 

 

 

 

дуктивность,

емкость и

 

 

 

 

 

 

 

активное

 

сопротивле­

 

 

 

 

 

 

 

ние. Все прочие пара ­

 

 

 

 

 

 

 

метры

—

 

резонансная

 

 

 

 

 

 

 

круговая

частота

 

или

 

 

 

 

 

 

 

резонансная длина

вол­

 

 

 

 

 

 

 

ны,

добротность,

резо­

 

 

 

 

 

 

 

нансное

сопротивление

и

другие — величины

производные

и

в ы р а ж а ю т с я

через

основные параметры . Выбор индуктивности, емкости и сопротивления в качестве основных параметров контуров оправдан простотой и удобством их измерения.

Эквивалентные параметр ы схемы замещения, соот­ ветствующие основным параметра м контуров, т а к ж е мо­ гут быть измерены. Однако они зависят от характеристик внешних цепей, магнитосвязанных с пленкой. Практиче ­ ски удобней пользоваться эквивалентными параметрами , которые характеризуют только пленку и могут быть из­ мерены. Поскольку измерение сопротивлений и проводимостей, а т а к ж е измерение резонансной длины волны или частоты контура вполне доступно, то основными эквивалентными параметрами, характеризующими толь­ ко пленку, к а к и в технике С В Ч для резонаторов, можно принять резонансную длину волны К (или резонансную

28

круговую частоту

со), собственную или

непагружеиную

добротность

 

Q

и

зависимую

от внешних

цепей

величи­

н у — активную

проводимость

G или активное сопротив­

ление при резонансе, являющиеся мерой

активных

по­

терь

в резонаторе. П а р а м е т р ы л, G и Q однозначно

свя­

заны с параметрами L , С и R контуров с сосредоточен­

ными постоянными.

При определении

этих

п а р а м е т р о в

резонатор

эквивалент­

 

 

 

 

 

 

ной

схемы

 

предпола ­

 

 

 

 

 

 

гается

изолированным

 

 

 

 

 

 

от внешних

 

влияний.

 

 

 

 

 

 

Колебательные

свой­

 

 

 

 

 

 

ства

пленки,

о т р а ж а е ­

 

 

 

 

 

 

мые эквивалентной

схе­

 

 

 

 

 

 

мой,

подтверждаются

 

 

 

 

 

 

экспериментальными

 

 

 

 

 

 

исследованиями

 

 

как

 

 

 

 

 

 

при

помощи

радиочас­

 

 

 

 

 

 

тотных

[11], та к и при

 

 

 

 

 

 

помощи

 

импульсных

 

 

 

 

 

 

[15]

сигналов.

При

 

 

 

 

 

 

экспериментальном

ис­

 

 

 

 

 

 

следовании

 

ферромаг­

 

 

 

 

 

 

нитного

резонанса

в

 

 

 

 

 

 

пленках из

однородных

 

 

 

 

 

 

материалов

обычно

на­

 

 

 

 

 

 

блюдается

одна

резо­

 

 

 

 

 

 

нансная

частота.

Этот

 

 

 

 

 

 

случай

 

называется

 

 

 

 

 

 

«простым

резонансом»

Ofi 0,8 1,2

1,6 2

Zfi

2,8

Лт;

хотя в отдельных слу­

 

 

 

 

 

 

чаях в связи с неодно­

Р и с .

1.11

 

 

 

родностью

пленок

мо­

 

 

 

 

 

 

жет

н а б л ю д а т ь с я

несколько

резонансных

пиков.

 

 

Д л я

малого

сигнала частотные свойства

колебатель ­

ной

системы

эквивалентной

схемы определяются в ы р а ­

жением

(1.22). Н а

рис. 1.11

показана

зависимость

из ­

менения относительной резонансной частоты под воздей­

ствием

внешних полей. Резонансная частота в

точке

(/1л = 0,

/гт = 1) равна нулю. Д л я реальной пленки

из-за

различного рода несовершенств она имеет конечное зна­

чение.

И з

выражения

(1.22) и графиков рис.

1.11 сле ­

дует,

что

резонансная

частота колебательной

системы

эквивалентной схемы

в зависимости от направления и

29

величины

смещающего поля h или его компонент /гл и

Л т может

меняться в довольно широких пределах. Это

обстоятельство необходимо учитывать при исследовании различных устройств на основе Т Ф П , работающих со •смещающими и управляющими внешними полями раз ­ личной величины и направления .

Д л я

больших амплитуд колебаний

необходимо учи­

т ы в а т ь

д а ж е малые

нелинейности, так

как на

большом

интервале времени

по сравнению с периодом

колебаний

п р о я в л я ю т с я влияния малых отклонений системы от ли­ нейной. М а л ы е нелинейные члены оказывают коммуля - тивное действие. Из - за нелинейности нарушается прин­ цип суперпозиции, и отдельные гармоник? колебаний вступают во взаимодействие м е ж д у собой, вследствие чего становится невозможным индивидуальное рассмот­

рение поведения к а ж д о й гармонической

составляющей

колебаний в отдельности.

 

 

Так как модель пленки, связанной

с внешними цепя­

ми, о т р а ж а е т с я эквивалентной схемой с

сосредоточен­

ными параметрами, то, очевидно, она

будет

справедлива

только в той области частотного диапазона, где геомет­ рические размеры пленки много меньше длимы волны колебаний, взаимодействующих с пленкой.

По определению, добротность есть умноженное на 2л отношение колебательной энергии резонатора к энергии, теряемой за период колебаний. Величина, обратная доб­

ротности, называется затуханием . Оба эти

понятия, ха­

рактеризующие

колебательные свойства

контура, будут

в случае малого

сигнала использованы

и

для эквива­

лентной схемы ТФП . Добротность является важной ха­ рактеристикой пленки. В ы р а ж е н и е дл я добротности ко­ лебательной системы эквивалентной схемы имеет сле­ дующий вид:

 

 

Q =

 

1

pGT

% ( 1 + а * ) / -

1/2

(1.41)

 

 

 

От м/.дТ

 

М

 

 

 

 

где

р = VLXT/Ct.

 

Как

у ж е

отмечалось

выше,

доброт­

ность

является параметром,

независимым от

характери­

стик

 

внешних

цепей.

 

 

 

 

 

 

 

В

физической

литературе

потери

в

пленке

характе ­

ризуют или параметром

затухания Л

[11—13]

 

 

 

 

 

 

 

 

Л =

а т М

 

 

 

(1.42)

или

шириной

линии резонансного

поглощения

 

 

 

 

 

 

 

А Я =

2<ш/т =

2 Л / Т

2 М ,

 

 

(1.43)

30

Смотрите также файлы