РЕЗОНАТОРЫ ММ-ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ БАРИЕВОГО ФЕРРИТА С ДОМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

April 16, 2012 by admin Комментировать »

Зависляк И. В., Загородний В. В., Костенко В. И., Чамор Т. Г., Чевнюк Л. В. Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко просп. Глушкова, 2/5, Киев – 03127, Украина Тел.: +38(044) 2669237; e-mail: mailto:zav@univ.kiev.ua

Рис. 1.

Fig. 1

Собственная добротность резонатора, рассчитанная по приведенной зависимости, составила 360. Измерения на других образцах дали близкие результаты.

Заметим, что при использовании резонатора в щелевой линии передачи для реализации критической связи достаточно, чтобы его размеры были порядка 1x1x0,06 мм3.

Обладая малыми размерами, рассматриваемый ферритовый резонатор является достаточно добротным для мм-диапазона. Этот резонатор по параметру, характеризующему габаритные размеры [5]:

значительно выигрывает у диэлектрических резонаторов (здесь VR – объем резонатора, Я – рабочая длина волны). Это может быть одним из важных

факторов при использовании магнитостатических резонаторов в интегральных схемах мм-диапазона. Резонансная частота в данном случае не определяется непосредственно геометрическими размерами резонатора, а зависит от анизотропных свойств и намагниченности материала и может также перестраиваться в небольших пределах с помощью дополнительного внешнего магнитного поля.

На основе бариевого феррита созданы замещенные ферриты с варьируемой величиной поля магнитной анизотропии, например BaFel2_2xIrxCoxOl9 [6].

Использование замещенных ферритов позволяет получать доменные резонансы в диапазоне 30 – 90 ГГц.

Помимо пластинок бариевого феррита, т.е. объемных монокристаллов, для практических применений можно использовать и пленочные материалы, получаемые в настоящее время с помощью лазерного осаждения [7].

I.     Заключение

Таким образом, предложено использовать в качестве резонаторов мм-диапазона тонкие пластинки бариевого гексаферрита, в которых сформирована регулярная доменная структура. Экспериментально измеренная собственная добротность таких резонаторов в 6-мм диапазоне находится в интервале 300-500.

Указано, что благодаря достаточно высоким характеристикам и малым размерам такие резонаторы могут применяться в качестве элементов интегральных схем мм-диапазона.

Обсуждены возможности использования пленочных гексаферритовых материалов.

II.   Список литературы

[1]  Sigal М. A., Kostenko V. I. Magnetostatic Modes in Thin Uniaxial Platelet with Bubble Lattice at Normal Magnetization // Phys.Stat.Sol.(a) – 1991. V.128, No.1. p.p. 219-234.

[2]  Kostenko V. I., Sigal M. A. Magnetostatic Waves in Thin Uniaxial Platelet with Stripe Domains Magnetized along the Easy Axis// Phys.Stat.Sol.(b) – 1992. V.170, No.2. p.p. 569-584.

[3]  Гуревич А. Г., Мелков Г. А. Магнитные колебания и волны. – М.: Наука, 1994.

[4]  Гинзтон Э. П. Измерения на сантиметровых волнах. – М., 1960.

[5]  Диэлектрические резонаторы/М.Е. Ильченко, В.Ф. Взя- тышев, Л.Г. Гассанов и др.; Под ред. М.Е. Ильченко. – М.: Радио и Связь, 1989.

[6]  Kreisel J., Vincent Н., TassetF., Wolfers P. The magnetic anisotropy change of BaFe12-2xlrxCox019: a single-crystal neutron di fraction study of the accompanying atomic and magnetic structures // Journ. Magn. Magn. Mater. – 2000.

III.   213. p.p. 262-270.

[7]  Lebedev S. V., Patton С. E., Wittenauer M. A. et. al. Frequency and temperature dependence of the ferromagnetic resonance linewidth in single crystal platelets and pulsed laser deposited films of barium ferrite // J. Appl. Phys. – 2002. V. 91, No. 7. p.p. 4426-4431.

MILLIMETER-WAVE RANGE RESONATORS UTILIZING BARIUM FERRITE WITH DOMAIN STRUCTURE

Zavislyak I. V., Zagorodnii V. V., Kostenko V. I., ChamorT. H., Chevnjuk L. V.

National Taras Shevchenko University of Kyiv 2/5, Glushkov avenue, Kyiv-03127, Ukraine Tel.: +38 (044) 2669237 e-mail: zav@univ.kiev.ua

Abstract – Characteristics of millimeter-wave range resonators made of thin platelets of barium ferrite with bubble and stripe domains are considered.

I.  Introduction

Ferrite resonators are rather commonly used in tuneable filters and oscillators in microwave range. The barest necessity to bias the resonator and so to apply cumbersome magnetic gear is the matter of principle especially in miniaturization of millimeter- wave devices. The use of magnetostatic resonances in thin hexaferrite platelets with domain structure gives an opportunity to rid of biasing field and magnetic gear. This enables potentialities of ferrite resonators in millimeter-wave range integrated circuits.

II.  Main part

It is known that regular domain structures are in existence in hexaferrite platelets without resort to biasing magnetic field. Bubble and stripe domain structures as well as both concurrently may be observed. Either of the two species of domain structure is characterized by two resonant frequencies [1, 2]: o\ = jHA, w2=rjHA(HA + 4лМ) – for stripe domains;

o\ = jHA, w2= Гу1наа + 2лМ) ~ for bubble domains. r is the gyromagnetic ratio module, нA – the field of magnetic crystalline anisotropy, M – the saturation magnetization. The first resonance (^«47GHz under ha~ 17000Oe for BaFel2Ol9

ferrite) is characterized by higher quality factor. The basic quality factor is determined mainly by magnetic losses in ferrite material [3] and for barium ferrite can be estimated of 500. In present work the basic quality factor of magnetostatic resonators of monocrystalline barium ferrite with domain structure is investigated in 6-mm range. The VSWR method for the determination of unloaded Q-factor [4] is utilized by scalar network analyzer P2-68. Three variants of measuring circuits using rectangular waveguide and slotline with different coupling with resonator are used. The example of frequency dependence of reflection coefficient for magnetostatic resonator of overall dimensions of 2.5 x 2 x 0.06 mm3 with stripe domains is shown on Fig. 1. The calculated unloaded Q-factor is 360 and other measurements with different specimens yield similar results. The resonant frequency of concerned resonator is not determined directly by its geometry but can be changed by alteration of anisotropy characteristics, magnetization, and subsidiary biasing magnetic field. Ferrites with substitution-induced magnetic anisotropy change (BaFel2_2xIrxCoxOl9 [6]) and pulsed laser deposited films of barium ferrite [7] can be used for various frequency ranges and different applications.

III.  Conclusion

In conclusion, thin platelets of barium hexaferrite with regular domain structure are proposed to use as resonators in milli- meter-wave range. Experimentally determined in 6-mm range basic Q-factor of concerned resonators fall within the range of 300 – 500. Such resonators can be utilized in millimeter-wave integrated circuits due to small dimensions and proper parameters. The scope of hexaferrite films use is discussed.

Аннотация – Используя представление входного поля в виде спектра распространяющихся мод или лучевых трубок, предложены модовая и геометрооптическая методики для расчета коэффициента передачи излучения в широких полых круглых волноводах при их возбуждении линейно поляризованными гауссовыми пучками. Найдены условия оптимального возбуждения и определена степень поляризации выходных пучков при их волноводной передаче.

I.  Введение

Системы канализации субмиллиметрового (СММ) излучения создаются, как правило, на основе полых многомодовых металлических и диэлектрических волноводов. В настоящее время в качестве генераторов СММ излучения широко распространены лазеры с оптической накачкой. Представляет практический интерес провести исследования условий оптимального возбуждения и передачи излучения таких лазеров в полых круглых волноводах для выработки рекомендаций по использованию данных волноводов в СММ линиях передачи.

II.  Основная часть

11.1.                Модовый подход (металлический волновод).

Рассмотрим гауссовый пучок линейно поляризованный вдоль оси у, распространяющийся вдоль

оси волновода z . Компоненты поля данного пучка в цилиндрической системе координат на входе волноводагде

о – радиальная координата, q> – угловая координата, ®0– радиус перетяжки пучка, где поле спадает в е1 раз. Представим входной пучок в виде разложения в ряд по системе ортогональных функций полого круглого металлического волновода. Тогда, учитывая особенности входного излучения (возбуждаются TMi„v\ TEin моды), мощность пучка на выходе определяется как:

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты