Процессоры сигналов на МСВ

Переспективными процессами обработки сигналов в гигагерцевом диапазоне являются линии задержки на магнитостатических волнах. Эти устройства напоминают процессоры на ПАВ.

Конструктивно линия задержки на МСВ реализуется на многослойной структуре, состоящей из прочной подложки (Al₂O₃), тонкопленочной континуальной среды из железо-иттриевого граната (ЖИГ) и галлий-гадолннневого граната (ГГГ) (рис. 5.10).

Такой «сэндвич» является эффективной континуальной средой. Следует отметить, что тонкопленочная технология производства сред для устройств на МСВ совместима с технологией интегральных схем. В зависимости от свойств среды магнитостатические волны распространяются с дисперсией или бездисперсионно, время задержки на всех частотах одинаково. На рис. 5.10, а представлена бездисперсионная линия задержки. На входной детектирующий микрополосковый преобразователь поступает сигнал, который возбуждает МСВ, несущие с задержкой информацию на выходной генерирующий микрополосковый преобразователь. МСВ с частотой линейно не связаны, поэтому в линиях задержки наблюдается зависимость времени задержки от частоты (рис. 5.10, б). Для компенсации такой зависимости прикладывают магнитное поле, перпендикулярно направленное к пленке железо-итгриевого граната (ЖИГ). Используя также две заземленные обкладки, можно изменить параметры распространения МСВ и обеспечить постоянное время задержки в заданном частотном интервале.

В зависимости от направления приложенного поля можно возбудить различные типы волн. При направлении поля по оси z, приложенного перпендикулярно слою ЖИГ, возбуждается прямая объемная волна. Задержка сигнала возрастает с частотой.

Рис. 5.10. Линия задержки на МСБ (а) и ее характеристика (б)

При приложении поля вдоль оси х генерируется обратная объемная волна с убывающей зависимостью задержки от частоты. И наконец, при направлении магнитного поля вдоль оси у генерируются поверхностные волны, аналогичные ПАВ.

Линия задержки, использующая прямую волну, имеет возрастающую линейно-частотную модуляцию (ЛЧМ), а с обратной волной - убывающую. Если спектр сигнала, поступающего в линию задержки, соответствует полосе пропускания этой линии задержки, но имеет противоположный закон изменения задержки с частотой, например, убывающей, то выходной сигнал будет иметь форму узкого пика. Коэффициент сжатия может составлять несколько порядков.

Линия задержки может быть использована в качестве трансверсального фильтра. Известно, что требуемую характеристику фильтра получают путем суммирования и взвешивания выходных сигналов с ряда слабо связанных отводов. С их помощью снимают сигналы, распространяющиеся в линии задержки. Для приборов на магнитостатических поверхностных волнах существует возможность легкого ветвления волны в любых точках тракта распространения.

Заметим, что в зависимости от типа используемых входных и выходных преобразователей, соответственно генераторов и детекторов МСВ, можно получить различные амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) преобразования. Преобразователь меандрового типа генерирует АЧХ, описываемую функцией (sinx)/x. Преобразователь с параллельными полосками работает в длинноволновой части спектра и генерирует вдвое больше гармоник, чем меандровая структура. Эти преобразователи легли в основу конструкции трансверсальных фильтров на МСВ, полосковых фильтров.

Устройство преобразования спектра СВЧ-сигналов - серродин представлен на рис. 5.11.

Основой конструкции является линия задержки, в которую встроена катушка подмагничивания для модуляции магнитного поля. В качестве континуальной среды использовалась пленка ЖИГ толщиной 10 мкм на подложке из ГГГ. Серродин работает в диапазоне частот 2 - 5 ГГц. Для динамической перестройки серродина необходимо изменить магнитное поле на несколько эрстед. Это можно реализовать с помощью малоиндукционных катушек, входящих в устройство управления серроднном. Динамический диапазон по входному сигналу составляет 30 - 50 дБ, величина управляемого сдвига частот от сотых долей до десяткакилогерц при искажении спектра частот порядка 5 %. Расширение функциональных возможностей приборов на магнитостатических волнах будет обеспечено благодаря использованию эффектов взаимодействия этого типа динамических неоднородностей с акустическими, оптическими и другими типами волн.

Рис. 5.11. Конструкция серродина на МСВ: 1 - пленка ЖИГ;

2 - подложка из ГГГ; 3 - поликоровая пластина;

4 -микрополосковые преобразователи;

5 - модулирующие катушки;

6 - самарий-кобальтовые постоянные магниты

Поиск по сайту: