Компланарный вентиль-аттенюатор

Полезная модель относится к области электроники СВЧ, в частности к невзаимным приборам, и позволяет улучшить характеристики вентиля и аттенюатора. Применяется для ослабления мощности сигнала или поглощения мощности отраженных волн в линии передачи, улучшая тем самым согласование различных приборов цепи. Основой конструкции является копланарный волновод на диэлектрической подложке, два прямоугольных магнитоэлектрических резонатора с металлическими электродами, расположенные в щелях волновода с круговой поляризацией электромагнитного СВЧ поля, постоянный магнит и керамическую пластину с высокой диэлектрической проницаемостью. Предложенная конструкция вентиля-аттенюатора позволяет управлять характеристиками устройства посредством электрического поля. Кроме того, предлагаемое устройство выполняет одновременно функции вентиля и аттенюатора, может быть изготовлено в интегральном исполнении, имеет более высокое быстродействие, потребляет меньшую мощность в цепи управления по сравнению с ферритовыми приборами.

Полезная модель относится к области электроники СВЧ, в частности к невзаимным приборам, и позволяет улучшить характеристики вентиля и аттенюатора. Применяется для ослабления мощности сигнала или поглощения мощности отраженных волн в линии передачи, улучшая тем самым согласование различных приборов цепи.

Наиболее близким по техническому решению является невзаимный ферритовый копланарный вентиль, предложенный Веном, содержащий два ферритовых стержня, размещенных в щелях копланарного волновода на рутиловой подложке (см. C.P. Wen. Coplanar waveguide: A surface strip transmission line suitable for nonreciprocal gyromagnetic device application, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-17, pp. 1087-1090, Dec. 1969) - прототип.

Недостатком прототипа является то, что управление магнитной проницаемостью ферритовых стрежней реализуется магнитной управляющей системой, поэтому такие устройства имеют высокое энергопотребление в цепи управления, низкое быстродействие и не могут быть изготовлены в интегральном исполнении.

Отличие данного вентиля-аттенюатора в том, что вместо ферритовых прямоугольных стержней он содержит стержни, состоящие из композиционного магнитострикционно-пьезоэлектрического материала с металлическими электродами для подачи управляющего электрического напряжения.

Задачей полезной модели является увеличение быстродействия и уменьшение мощности, потребляемой в цепи управления.

Поставленная задача достигается тем, что компланарный вентиль-аттенюатор, содержащий копланарный волновод на диэлектрической подложке и резонаторы, расположенные в обеих щелях волновода, дополнительно содержит керамическую пластину и постоянный магнит, имеющие форму прямоугольных пластин, расположенные над резонаторами и полностью покрывающие оба резонатора, причем резонаторы выполнены в виде прямоугольных образцов из композиционного магнитострикционно-пьезоэлектрического материала с металлическими электродами.

Предложен вентиль-аттенюатор свехвысокочастотный магнитоэлектрический, представляющий собой конструкцию, содержащую копланарный волновод на диэлектрической подложке, два магнитоэлектрических резонатора, выполненных из слоистой магнитострикционно-пьезоэлектрической структуры, с нанесенными металлическими электродами, помещенные в щели копланарного волновода, постоянный магнит и керамическую пластину со скошенными краями с высокой диэлектрической проницаемостью.

Предлагаемая полезная модель позволяет получить следующий технический результат:

- одновременную реализацию вентиля и аттенюатора в одном устройстве;

- управление электрическим полем, что дает возможность использования вентиля-аттенюатора в системах автоматического управления и регулирования;

- возможность использования планарной технологии изготовления, а значит и меньшая стоимость устройства;

- более высокое быстродействие благодаря меньшей инерционности управляющей системы и меньшего времени релаксации в материале;

- меньшую мощность, потребляемую в цепи управления, поскольку при управлении электрическим полем энергия потребляется практически только в момент переключения;

- избавление от наводок, неизбежно возникающих при управлении магнитным полем;

- осуществление развязки цепей управления одновременно электрическим и магнитным полями.

Для пояснения предполагаемой полезной модели предложены чертежи.

На фиг. 1 изображена конструкция копланарного вентиля-аттенюатора, где:

1 - диэлектрическая подложка;

2 - магнитоэлектрические резонаторы;

3 - металлические проводники, образующие копланарный волновод;

4 - постоянный магнит;

5 - диэлектрическая пластина с высокой диэлектрической проницаемостью.

На фиг. 2 - изображена конструкция магнитоэлектрического (МЭ) резонатора с металлическими электродами, где:

6 - пьезокерамическая компонента;

7 - магнитострикционная компонента;

8 - металлические электроды.

В основе работы вентиля-аттенюатора лежит явление микроволнового МЭ эффекта. Для существования ферромагнитного резонанса (ФМР) к МЭ резонатору прикладывается внешнее резонансное магнитное поле. Под воздействием управляющего напряжения, прикладываемого к электродам, расположенным на МЭ резонаторе, вследствие микроволнового МЭ эффекта, который заключается в том, что внешнее электрическое поле вызывает деформацию пьезоэлектрической компоненты, приводящую к возникновению механических напряжений в магнитной компоненте, происходит сдвиг линии ФМР и реализуется электрическая перестройка параметров устройства. Для улучшения эллиптичности, увеличивающего вентильное отношение, над МЭ резонаторами устанавливается керамическая пластина с высокой диэлектрической проницаемостью со скошенными краями. Постоянный магнит имеет форму прямоугольной пластины и располагается над керамической пластиной. Размеры магнита и керамической пластины должны быть такими, чтобы они полностью покрывали оба резонатора.

Таким образом, предлагаемая полезная модель выполняет одновременно функции вентиля и аттенюатора; управляется электрическим полем; может быть изготовлена в интегральном исполнении; имеет более высокое быстродействие и потребляет меньшую мощность по сравнению с ферритовыми аттенюаторами; позволяет осуществлять развязку цепей управления одновременно электрическим и магнитным полями.

Компланарный вентиль-аттенюатор, содержащий компланарный волновод на диэлектрической подложке и резонаторы, расположенные в обеих щелях волновода, отличающийся тем, что дополнительно содержит керамическую пластину и постоянный магнит, имеющие форму прямоугольных пластин, расположенные над резонаторами и полностью покрывающие оба резонатора, причем резонаторы выполнены в виде прямоугольных образцов из композиционного магнитострикционно-пьезоэлектрического материала с металлическими электродами.

РИСУНКИ