RU538U1 - Microwave Delay Line - Google Patents

Abstract

Линия задержки СВЧ-сигнала, содержащая звукопровод в виде плоскопараллельной пластины, ферритовую пленку, нанесенную на одну поверхность пластины, по крайней мере, один преобразователь магнитостатических волн, расположенный на поверхности ферритовой пленки, и источник магнитного поля, направление которого параллельно поверхности ферритовой пленки, отличающаяся тем, что она снабжена проводящим полоском, расположенным на другой поверхности пластины, и управляемым источником тока, подключенным к концам проводящего полоска.A microwave signal delay line containing a sound guide in the form of a plane-parallel plate, a ferrite film deposited on one surface of the plate, at least one magnetostatic wave transducer located on the surface of the ferrite film, and a magnetic field source whose direction is parallel to the surface of the ferrite film, different the fact that it is equipped with a conductive strip located on another surface of the plate, and controlled by a current source connected to the ends of the conductive strip.

Description

ЛЙНШ ЗАДЕРЖКИ СВЧ (ЖГНА.ЯАMICROWAVE DELAY LINE

Предложенное устройство относится к радиотехнике СВЧ и может использоваться для задержки сигналов в антенно-фидерных системах и системах аналоговой обработки сигналов.The proposed device relates to microwave radio engineering and can be used to delay signals in antenna-feeder systems and analog signal processing systems.

Известна линия задержки СВЧ сигнала (а.с.I152078, кл.НОЗ Н 7/30, опубл.23,04.85 г.), содержащая звукопровод, ферритовую пленку, нанесенную на поверхность звукопровода, преобразователь магнитостатических волн, расположенный на поверхности (ерритовой пленки, и магнитную систему для создания в области размещения ферритовой пленки касательного к ее поверхности насыщающего однородного магнитного поля. Звукопровод выполнен в виде пластины, поверхность которой, противолежащая ферритовой пленке, выполнена в виде двух полированных плоскостей, пересекающихся под тупым углом а. Линия пересечения этих плоскостей параллельна продольной оси преобразователя магнитостатических - волн и расположена с ней в одной плоскости, делящей угол а пополам.A known microwave signal delay line (A.S. I152078, class NOZ N 7/30, publ. 23.04.85 g), comprising a sound duct, a ferrite film deposited on the surface of the sound duct, a magnetostatic wave transducer located on the surface (erritic film , and a magnetic system for creating a saturating uniform magnetic field tangential to its surface in the area of the ferrite film. The sound pipe is made in the form of a plate, the surface of which is opposite the ferrite film, made in the form of two polished planes, intersecting . Hsya obtuse angle and the intersection line of the planes parallel to the longitudinal axis of the magnetostatic transducer - waves and it is in the same plane, which divides in half the angle a.

Недостатками известной линии задержки являются невозможность оперативного управления временем задержки СВЧ сигнала, технологические сложности, связанные G получением двух полированных поверхностей звукопровода,пересекающихся под углом а, и относительно низкий уровень выходного сигнала.The disadvantages of the known delay line are the inability to quickly control the delay time of the microwave signal, technological difficulties associated with G obtaining two polished surfaces of the sound duct intersecting at an angle a, and the relatively low level of the output signal.

Прототипом предложенной конструкции является линия задержки СВЧ сигнала (Андреев А. С., Зильберман П.Е. и др. Эффекты взаимодействия магнитостатических и упругих волн в структурах с касательно намагниченной пленкой железоиттриевого гранатаThe prototype of the proposed design is the microwave signal delay line (Andreev A.S., Zilberman P.E. et al. Effects of the interaction of magnetostatic and elastic waves in structures with a relatively magnetized film of yttrium iron garnet

93-0В1 4/,э 93-0B1 4 /, e

J1J1

НОЗ Н 7/30 NOZ N 7/30

оубмикронной толщины.Письма в ЖРШ. 1Ш4 г. т. 10, № 2 стр.90-94), содержащая звукопровод, выполненный в виде плоско-параллельной пластины, ||)ерритовую пленку, нанесенну}6 на поверхность пластины, по крайней мере, один преобразователь магнитостатических волн, расположенный на поверхности пленки, и магнитную систему для создания в области размещения ферритовой пленки касательного к ее поверхности насщающего однородного магнитного поля.oubmicron thickness. Letters in ZhRSh. 1Sh4, vol. 10, No. 2, pages 90-94), containing a sound duct made in the form of a plane-parallel plate, ||) an erite film deposited} 6 on the surface of the plate, at least one magnetostatic wave transducer located on the surface of the film, and a magnetic system for creating a saturating uniform magnetic field tangential to its surface in the area of the placement of the ferrite film.

Недостатками данной линии задержки являются невозможность оперативного управления временем задержки сигнала и относительно низкий уровень его на выходе.The disadvantages of this delay line are the inability to quickly control the delay time of the signal and its relatively low output level.

В предложенной конструкции решается задача оперативного управления временем задержки СВЧ сигнала и повышение его уровня на выходе. Для этого известная .линия задержки снабжена устройством для создания в области размещения ферритовой пленки импульсов управляющего магнитного поля, направление которого совпадает или противоположно направлению насыщающего магнитного поля.The proposed design solves the problem of operational control of the delay time of the microwave signal and increasing its level at the output. To this end, the well-known delay line is equipped with a device for generating pulses of a control magnetic field in the region where the ferrite film is placed, the direction of which coincides with or opposite to the direction of the saturating magnetic field.

На фиг.1 приведена конструкция предложенной .шетии задержки, на фиг. 2-4 поясняется ее работЪ.In Fig.1 shows the design of the proposed. Delay network, in Fig. 2-4, her work is explained.

Линия задержки содержит звукопровод (фиг.1), выполненный в виде плоскопараллельной пластины 1; ферритовую пленку 2, нанесенную на поверхность пластины I, входной 3 и выходной 4 щ:)еобразователи магнитостатических водш, расположенные на поверхности г|)ерритовой пленки 2. Противоположная поверхность 5 пластины Т выполнена-ПОлрфованнои, а торцевые поверхности б ее выпoJшeны шероховатьми. Линия задержки содержит магнитную систему (на фиг.Т не показана) для создания в области размещения (|)ерритовой пленки 2 насыщающего однородного магнитного поля Н, касательного к ее поверхности, а также устройство для создания вThe delay line contains a sound pipe (figure 1), made in the form of a plane-parallel plate 1; ferrite film 2 deposited on the surface of plate I, input 3 and output 4 u:) magnetostatic water formers located on the surface of d) erythritic film 2. The opposite surface 5 of plate T is polished, and the end surfaces are roughened. The delay line contains a magnetic system (not shown in FIG. T) for creating a saturating uniform magnetic field H tangent to its surface in the area of the placement (|) of the errite film 2, as well as a device for creating

930/3/ -ьобласти размещения ферритовой пленки 2 импульсов управляющего магнитного поля, направление которого совпадает или противоположно направлению поля Н. В простейшем случае такое устройство может быть выполнено в виде проводящего полоска 7, примыкающего к поверхности 5 пластины I и имеющего на концах токовые контакты 8, соединенные с управляемым источником 9 тока.930/3 / -regions of the placement of the ferrite film of 2 pulses of the control magnetic field, the direction of which coincides or opposite to the direction of the field N. In the simplest case, such a device can be made in the form of a conductive strip 7 adjacent to the surface 5 of the plate I and having current contacts at the ends 8 connected to a controlled current source 9.

В другом варианте линия задержки может иметь один преобразователь магнитостатических волн, который одновременно является входным и выходным.In another embodiment, the delay line may have one transducer of magnetostatic waves, which is both input and output.

Линия задержки работает следующим образом. При подаче на входной преобразователь 3 радиоимпульса с частотой (о и длительностью t в ферритовой пленке 2 возбуждается импульс магнитостатической волны (МСВ) с частотой со и величиной импульса q Вследствие )екта магнитострикции импульс МСВ возбуждает в пластине I импульс ультразвуковой волны с тем же частотным запо.шением m и продольной составляющей т-адпульса, равной q.. При этом полшый во.)шовой вектор К ультразвуковой волнь равен |К (V - скорость поперечного звука в материале пластины 1)иThe delay line works as follows. When a radio pulse is applied to the input transducer 3 with a frequency (o and a duration t in a ferrite film 2, a magnetostatic wave (MSW) pulse is excited with a frequency ω and a pulse magnitude q As a result of the magnetostriction, the MSW pulse excites an ultrasonic wave pulse in plate I with the same frequency by the solution of m and the longitudinal component of the t-pulse equal to q .. The half-wave.) ultrasound wave vector K is equal to | K (V is the velocity of the transverse sound in the plate material 1) and

направлен под углом 9 к нормали ферритовой пленки 2 (е ). Распространяясь в пластине I, импульс ультразвуковой волны испытывает отражение на полированной плоскости 5 и через времяdirected at an angle of 9 to the normal of the ferrite film 2 (e). Propagating in plate I, the pulse of the ultrasonic wave is reflected on the polished plane 5 and after a while

21 v толщина пластины I) после возникновения вновь возвращается к плоскости, где расположена ферритовая пленка 2. Поскольку обе плоскости пластины I параллельны между собой, составляющая q волнового вектора ультразвуковой волны не меняется. Поэтому при возвращении в ферритовую пленку 2 импульс ультразвуковой волны возбуждает в ней вторичный импульс МСВ. Далее21 v the thickness of the plate I) after occurrence again returns to the plane where the ferrite film 2 is located. Since both planes of the plate I are parallel to each other, the component q of the wave vector of the ultrasonic wave does not change. Therefore, upon returning to the ferrite film 2, an ultrasonic wave pulse excites a secondary MSW pulse in it. Further

описанный процесс повторяется. В результате в ферритовой пленке 2 возникает серия вторичных импульсов MGB с временами задержки относительно исходного импульса г номер вторичногоthe described process is repeated. As a result, a series of secondary MGB pulses with a delay time relative to the initial pulse r secondary number appears in the ferrite film 2

импульса. При п 1 время задержки т .г, Р поступлении на выходной преобразователь 4 происходит их щэеобразование в серию радиоимпульсов с соответствующими временами задержки относительно входного импульса. Амплитуды этих импульсов зависят от степени затухания ультразвуковой волны по мере црохождения пластины I и возбуждения ею импульсов МСВ. Максимальное время задержки можноmomentum. When n 1, the delay time tg, P arriving at the output transducer 4 is their formation in a series of radio pulses with the corresponding delay times relative to the input pulse. The amplitudes of these pulses depend on the degree of attenuation of the ultrasonic wave with the passage of plate I and its excitation of MSW pulses. The maximum delay time can be

опреде.шть, как т п т. где номер задержанного импульса с уровнем амплитуды, не ниже предельно допустимой. Для получения одного или нескольких импульсов СВЧ с заданнымиdefine how t p t. where the number of the delayed pulse with an amplitude level not lower than the maximum permissible. To obtain one or more microwave pulses with specified

временами зaдepжJCИ в области размещения ферритовой пленки 2 возбуждаются импульсы управляющего магнитного поля. Для этого через полосок 7 пропускается один или несколько импульсов тока, которые возбуждают в ферритовой пленке 2 импульсы магнитного поля с натфавлением, совпадающим с направлением поля Н. Амплитуду h импульсов управляющего магнитного поля выбирают такой, чтобы нарушалось условие возбуждения МСВ отраженной ультразвуковой волной. Эта амплитуда определяется из выраженияfrom time to time, in the region where the ferrite film 2 is placed, pulses of a control magnetic field are excited. To do this, one or several current pulses are passed through strips 7, which excite magnetic field pulses in the ferrite film 2 with the naming concurrent with the direction of the field N. The amplitude h of the pulses of the control magnetic field is chosen so that the condition of excitation of the MSW by the reflected ultrasonic wave is violated. This amplitude is determined from the expression

и (Оand about

п - P -

Y М vt УИ-4() , гдеY M vt UI-4 (), where

со - круговая частота СВЧ сигнала, сs0 is the circular frequency of the microwave signal, s

Y - гщзомагнитное отношение, ГГц/кГсY - magnetic ratio, GHz / kG

Мд - намагниченность насыщения ферритовой пленки, ГсMD - saturation magnetization of a ferrite film, G

t - длительность импульса входного СВЧ сигнала, сt is the pulse duration of the input microwave signal, s

н - напряжершость насыщающего однородного магнитного поля, Гс.n - tension saturating a uniform magnetic field, G.

Длительность и число импульсов управляющего магнитного поляDuration and number of pulses of the control magnetic field

определяются числом задержанных импульсов, которые хотят получить в ответ на один входной импульс, и требуемым временем их задержки. На фиг.2 иллюстрируется случай, когда необходимо получить один задержанный импульс СВЧ с максимальным временем задержки. В этом случае в ферритовой пленке 2 возбуждают импульс управляющего магнитного поля с длительностью t, где t t + 26t, 6t (0,02 - 0,05) t. Передний фронт импульса имеет задержку относительно переднего фронта импульса MGB с амлидутой А, возбуждаемого входным СВЧ импульсом, равную t-fet. Во время действия управляющего магнитного поля ультразвуковая волна не возбуждает в ферритовой пленке вторичных импульсов МСВ (показаныdetermined by the number of delayed pulses that they want to receive in response to one input pulse, and the required time delay. Figure 2 illustrates the case when it is necessary to obtain one delayed microwave pulse with a maximum delay time. In this case, a pulse of a control magnetic field with a duration t is excited in a ferrite film 2, where t t + 26t, 6t (0.02 - 0.05) t. The leading edge of the pulse has a delay relative to the leading edge of the pulse MGB with amlidut A, excited by the input microwave pulse, equal to t-fet. During the action of the control magnetic field, the ultrasonic wave does not excite secondary MSW pulses in the ferrite film (shown

пунктиром А, А,, А) и ее энергия сох1: аняется. На выходнойthe dashed line A, A, A, A) and its energy is saved1: disappears. On the day off

преобразователь 4 поступает лишь импульс МСВ (в данном случае под номером п 7), возбуждаемый в ферритовой пленке ультразвуковой волной по окончании действия импульса управляющего магнитного поля. Причем величина А,, амплитуды выходного импульса СВЧ достаточно велика, благодаря упомянотому выше сохранению энергии ультразвуковой волны.transducer 4 receives only an MSW pulse (in this case, numbered n 7), excited in a ferrite film by an ultrasonic wave at the end of the action of the control magnetic field pulse. Moreover, the quantity A ,, of the amplitude of the microwave output pulse is quite large, due to the conservation of the energy of the ultrasonic wave mentioned above.

На фиг.З иллюстрируется случай, когда необходимо получить один задержанный импульс с временем задержки t. В этом случае возбуждают два импульса управляющего магнитного поля. Длительность первого равна Т t, а длительность второго z тах причем второй импульс возбуждают через время t по окончании действия первого импульса управляющего магнитного поля. По окончании действия первого импульса магнитного поля вFIG. 3 illustrates the case when it is necessary to obtain one delayed pulse with a delay time t. In this case, two pulses of the control magnetic field are excited. The duration of the first is T t, and the duration of the second z max and the second pulse is excited after time t at the end of the first pulse of the control magnetic field. At the end of the first pulse of the magnetic field in

ферритовой пленке возбуждается импульс МСВ под номером п 4 с задержкой Тд т. 4 и амплитудой А. Второй импульс магнитного поля пр)едотвращает возбуждение вторичных импульсов МСВ А и А,a ferrite film an MSW pulse is excited at number n 4 with a delay of TD t. 4 and amplitude A. The second magnetic field pulse pr) prevents the excitation of secondary MSW pulses A and A,

На фиг.4 иллюстрируется случай, когда необходимо в ответ на один входной СВЧ Ийпульс получить два задержанных импульса с временами задержки т и т. В ферритовой пленке последовательно с интервалом t возбуждают три импульса управляющего магнитного поля: первый длительностью Т второй длительностью Т„ т - (Т + 2t ). и третий длительностью Т - г -(Т-iT 42t ).Figure 4 illustrates the case when it is necessary to receive two delayed pulses with delay times t and t in response to one input microwave Iypulse. Three pulses of a control magnetic field are excited sequentially with an interval t in a ferrite film: the first one with duration T and the second one with duration T „t - (T + 2t). and the third lasting T - g - (T-iT 42t).

А Лл, X rndx 1 1A LL, X rndx 1 1

По окончании действия первого импульса управляющего магнитного поля ультразвуковая волна возбуждает в ферритовой пленке импульс под номером п 3 с задержкой Тз т 3 и амплитудой А. Второй импульс управлявдего магнитного поля предотвращает возбуждение вторичных импульсов МСВ А и А,.. По окончанию его ультразвуковая волна возбуждает импульс МСВ под номером п б с задержкой т t 6 и амплитудой А. Третий импульс управляющего магнитного поля предотвращает возбуждение в ферритовой пленке импульса МСВ А,,,At the end of the action of the first pulse of the control magnetic field, the ultrasonic wave in the ferrite film excites a pulse numbered n 3 with a delay T3 t 3 and amplitude A. The second pulse of the control magnetic field prevents the excitation of secondary pulses MSW A and A .. At the end, its ultrasonic wave excites MSW pulse numbered n b with a delay of t t 6 and amplitude A. The third pulse of the control magnetic field prevents the MSW A pulse from being excited in the ferrite film,

Таким образом предложенная линия задержки позволяет оперативно управлять временем задержки СВЧ импульсов и получать один или несколько задержанных импульсов о заданными временами задержки относительно одного входного импульса.Thus, the proposed delay line allows you to quickly control the delay time of the microwave pulses and to receive one or more delayed pulses of the specified delay times relative to one input pulse.

/ Зав .патентньям отд. ИРЭ РАН (В.Г.Тестов)/ Head of Patent Dep. IRE RAS (V.G. Testov)

-. в ---. at --

)s) s

lyly

Claims (1)

Линия задержки СВЧ-сигнала, содержащая звукопровод в виде плоскопараллельной пластины, ферритовую пленку, нанесенную на одну поверхность пластины, по крайней мере, один преобразователь магнитостатических волн, расположенный на поверхности ферритовой пленки, и источник магнитного поля, направление которого параллельно поверхности ферритовой пленки, отличающаяся тем, что она снабжена проводящим полоском, расположенным на другой поверхности пластины, и управляемым источником тока, подключенным к концам проводящего полоска.A microwave signal delay line containing a sound guide in the form of a plane-parallel plate, a ferrite film deposited on one surface of the plate, at least one magnetostatic wave transducer located on the surface of the ferrite film, and a magnetic field source whose direction is parallel to the surface of the ferrite film, different the fact that it is equipped with a conductive strip located on another surface of the plate, and controlled by a current source connected to the ends of the conductive strip.