Введение к работе
Актуальность проблемы
Современные тенденции в развитии технических средств управления и контроля выдвигают на первый план поиск новых принципов физической реализации элементов и устройств, которые смогут обеспечить дальнейшее увеличение быстродействия, обработку больших массивов информации и гибкость в управлении в сочетании с интегральной технологией изготовления и уменьшением массогаба-ритных параметров для эффективной компоновки с вычислительными комплексами.
Проведенные в последние годы исследования показали перспективность создания и применения широкого спектра различных по назначению элементов и устройств на магнитостатических волнах ( МСВ ).
Высокие рабочие частоты и эффективная зависимость основных параметров и характеристик магнитостатических волн, распространяющихся в тонких пленках феррита железо-иттриевого граната от внешнего магнитного поля в таких элементах и устройствах, позволяет увеличить быстродействие, расширить функциональные возможности и уменьшить массогабаригные показатели автоматизированных .систем управления, измерения и контроля "параметров уда-леннных или нестационарных объектов.
Поэтому, разработка управляемых адаптивных элементов и устройств на МСВ, обладающих уникальной совокупностью свойств является в настоящее время актуальной задачей.
Причем, наиболее эффективным представляется разработка устройств, управление характеристиками МСВ в которых осуществляется при распространении волн в нестационарной среде. Так как появляется возможность оперативного (в реальном масштабе времени) управления и контроля за основными параметрами сигналов в широком диапазоне частот для адекватного быстрого реагирования на изменение условий -функционирования или положения контролируемых объектов.
Одним из перспективных методов создания нестационарной среды является применение дополнительного внешнего переменного намагничивающего поля. Поскольку оно достаточно легко реализуется в устройствах, эффективно воздействует на основные характеристики МСВ, и может Сыть адаптировано под конкретное применение.
Актуальным в таких устройствах на МСВ является также возможность реализации управления несколькими характеристиками сигналов одновременно, например, длительностью и частотой.
Целью работы является разработка и исследование управляемых элементов и устройств обработки и формирования сигналов на основе распространения и взаимодействия магнитостатических волн в тонкопленочных структурах феррит-гранатов в условиях нестационарного внешнего магнитного поля.
Научная новязна работы.
-
Предложен способ модуляции частоты сигнала в МСВ-элементе в условиях внешнего нестационарного магнитного поля, изменяющегося по закону, обеспечивающему заданное изменение частоты.
-
Обнаружен и исследован эффект согласованной фильтрации (сжатия) немодулированных радиоимпульсов при импульсном изменении во времени напряженности внешнего магнитного поля.
-
Экспериментально обнаружен и исследован эффект преобразования частоты сигналов в наклонно намагниченном МСВ-элементе при параметрическом взаимодействии двух магнитостатических волн в условиях фазового синхронизма в однородном нестационарном магнитном поле.
-
Экспериментально получен и изучен процесс активной синхронизации мод в МСВ линиях передачи при гармонической модуляции по-дмагничивавдего поля.
-
Предложен способ получения коротких когерентных радиоимпульсов в управляемых генераторах на магнитостатических волнах.
Практическая ценность работы
-
Установлена принципиальная возможность создания нового класса управляемых элементов и устройств формирования и обработки сигналов на основе эффектов распространения и взаимодействия магнитостатических волн в тонкопленочных ферритовых структурах с нестационарным внешним магнитным полем.
-
Создан модулятор частоты сигналов на базе управляемого МСВ-элемента, позволяющий оперативно реализовать заданные законы модуляции.
-
Разработаны МСВ-фильтры для согласованной фильтрации(сжатия) частотно-модулированных радиоимпульсов и немодулированных ради-
оимпульсов в условиях нестационарного магнитного поля.
-
Разработан управляемый преобразователь частоты на МСВ, функционирующий в широком диапазоне частот и обеспечивающий, также, частотную фильтрацию сигналов с добротностью 100-300.
-
Предложена методика расчета спектральных и амплитудных характеристик перестраиваемых МСВ-генераторов.
-
Исследованы спектральные плотности фазовых шумов управляемых генераторов с МСВ линиями задержки, работающими в линейном и нелинейном режимах распространения волн, и искажения спектров генерации при нелинейном режиме.
-
Разработаны конструкции малошумящих электронно перестраиваемых МСВ-генераторов, работающих в различных режимах: многомодо-вом, одномодовом, режиме генерации коротких когерентных радиоимпульсов и перекрывающих широкий диапазон частот (0.5-10 ГГц).
Публикации и апробация
Основные положения диссертации изложены в 18 печатных работах. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных семинарах и конференциях:III и IV Всесоюзных школах "Спин-волновые явления электроники СВЧ"(Львов 1989, Звенигород 1991), Всесоюзной школе "Стабилизация частоты"(Канев 1989), Всесоюзном семинаре "Магнитоэлектронные устройства СВЧ" ( Киев 1989 ), XVI Всесоюзном семинаре "Гиромагнитная электроника и электродинамика" (Куйбышев 1990), 10-th International Conference on Microwave Ferrites(ICMF)(Poland 1990), Всесоюзной научно-технической конференции "Функциональная электроника"(Ленинград 1990),22-nd European Microwave Conference (Finland 1992), 6-th International Conference on Jerrites (Tokyo,Japan 1992), International Conference on magnetism - INTERMAG(Sweden 1993), 24-th European Microwave Conference (Prance 1994).
Кроме того, вошедшие в диссертацию работы докладывались на научных семинарах и конференциях в Московском Институте Радиотехники, Электроники и Автоматики, на секции "Спинволновая электроника СВЧ в Институте Радиотехники и Электроники РАН.
Положения, выносимые на защиту: 1. В управляемом МСВ-элементе осуществляется модуляция частоты сигнала по заданному закону при обеспечении соответствующего закона модуляции напряженности внешнего намагничивающего поля.
-
При импульсном изменении во времени напряженности внешнего намагничивающего поля в момент возбуждения волн радиоимпульсным сигналом в МСВ линии передачи происходит сжатие (согласованная фильтрация) немодулированных радиоимпульсов.
-
В тонкопленочных структурах феррита железо-иттриевого граната наблюдается эффект параметрического преобразования частоты сигнала при взаимодействии двух МСВ, распространяющихся в условиях фазового синхронизма в пространственно однородном нестационарном магнитном поле. Эффект имеет резонансный характер, что обеспечивает частотную фильтрацию сигнала с эквивалентными добротностями 1GO-300.
-
При модуляции напряженности внешнего магнитного поля по гармоническому закону с частотой межмодового интервала в ЫСВ линии передачи происходит процесс активной синхронизации мод магнито-статических волн.
-
Активная синхронизация мод МСВ генератора в многомодовом режиме приводит к генерации коротких когерентных радиоимпульсов. Длительность генерируемых импульсов определяется числом синхронизированных мод, частота повторения обратно пропорциональна времени задержки сигнала в МСВ линии передачи,а форма огибающей радиоимпульса определяется фазовым сдвигом между собственными модами генератора ( нелинейностью дисперсии МСВ ).
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем работы 155 страниц, в том числе 50 рисунков, таблица и библиография 110 наименований.
