Електромагнiтнi хвилi в планарних хвилеведучих структурах з багатошаровим ферит-дiелектричним заповненням тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

КИГВСЬКИЙ УН1ВЕРСИТЕТIMEHIТАРАСА ШЕВЧЕНКА

Р г в од

2 ? llîO'.l та

КУЛ1К ПРОКОФ1Й ЛЕОН1ДОВИЧ

ЕЛЕКТРОМАГН1ТН1 ХВИЛ1 В ПЛАНАРНИХ ХВИЛЕВЕДУЧИХ СТРУКТУРАХ 3 БАГАТОШАРОВИМ ФЕРИТ-Д1ЕЛЕКТРИЧНИМ

ЗАПОВНЕННЯМ

Qi ÙLL Ù3

Khïb — 1994

КИГВСЬКИЙ УШБЕРСКТЕТ ¡МЕШ ТАРАСА ИЕБЧЕНКА

На правах рукспису

ГСУЛ1К ПР0К0Ф1Я ЛЕОШДОБИЧ

£.ЕНХР0МАГп1Г:-:.- В .^ЧАРНЫХ ХВИЛЕБЕЛУЧИХ СТРУКТУРАХ

3 БАГАТОШАРОВИМ ФЕРИТ-Д1ЕЛЕКТРИЧНКМ ЗАГЮБКЕгШЯМ

01.04.03 - Рад!оф1зх2сэ

АВТОРЕФЕРАТ дксергац!I на здобуття зченего ступеня кандидата ф1зико-матекатичнгаг наук

кнгь - гез4

Дя.г.зрташ еъ в рукотглс.

-■.оспа ьйкиаааа в КкТвсьшну уа'ьзрсшу'П !нза1 Тараса Шевченка

Наукав«:£ кер!ькик: доктор ф! зико-натэиаггичнкх пар;, профэсор ДАНИЛОВ Вадим ВасильоБяч

0$1ц12п1 опонснта: доктор к>?шчюп; наук, профэсор

ФI ЛЛ1{0ВСЬКИй: Огкжсандр ТеронПЯович ка^ш^'Г Ф!гу^кз-МгТе.мчтачних нар, ст.наук.сп. ДУКСНСШ1Й Василъ ТЬтрпыга

Провгзг орган!э£ц!я: ишПойг;1нетагут

ахчиот в!лгЗудаться "ТЬ" ы+с;<ь 1934 р. о год. в ауд. на зас1дака! СизЩал!»..:..-Рада К 028.18.01 в КШвськом] ушверс.ггиП 1юа[ Тараса Еахлонка (25Л127, Ки1в-127, ьул, Коаадэасько!, I, радЮф^гггйа факультет).

3 диссертацию мсктна азнайомитиаь у б!бл1атац1 Ки1нсъкап р1Еврс«ггвту !ыэа! Тараса Шэвченка (252017, КиГв-17, аул Володкжрська, 62)

Автореферат роз1сланиа -а- сд-ои^ 1994 р.

Вчезив. сахрзтар

спец! ал1 савана! вчоно I Рада

ЗАГАЛЬНА >1Д1'АКТЬ1,ЙС1И!СА РОГ-ЗТй

Актуальшсть тени. Досл!лження коливальних та хвл.еаю: гтроцэс!» з р!знсмаштних структурах з р'.знитга катер ¡з/инжк сереловищами вяз.' мзкггь бзгэту Iсторно тз я зараз с илк:-м з фундаментальна роздиив рал:оф!зики [12. Вивчення цих провес.-в. " одного баку, дозволяе отримзти «нформзшю про Еластивосгп тъердо: т!лз, а з . [ншого боку, призвели до створення шлогс клзсу пржггроГв, тсI залняли ст!тсе м(сцз в олемзктнт баз! еучзско! радюелектрон1ки [21,

3 ШсТ. точки зору особлив© м! сцр заимають лосл!джзеня 1троцзс1в розпсвскдження електромапмтяих хвкль в планзряих хвилеводних структурах ¡цо ябляють 1нтерес як для освоения нових тип! в Л1Н1И тредач , так 1 для створення 1 нтегральних фушщюнальних вузл1в НВЧ електпон1ки в межах концепт I об'емнкх ттегральких схем НВЧ. Усшхи в технологи виробкицгвз форитових шПвок зал1зо-1тр!евого гранату (31Г) на шдклаякзх з гзл!й-гадол!Н!свого гранату (ГГГ) дозволясть стзеити питания про застосування ун!кальних властивостеи таких шивок при використаян!

IX ЯК П1ЛКЛЗЛ0К ДЛЯ р!ЗНОМЗН!ТКИХ клас!в СМУЖОБИХ ХБИЛЭБСДНЮГ структур - смужков!, копланарн! та !нш! тили Л1н!а 131.

Удосконалзння можливостея сучасно! обчислввальноГ тэхн!ки дозволило перейти до як!ско нового етапу ,дссл!джень таких структур з точки зору проведения повного анзлгз.у гтзсвзс(в розповсядкеннл електромагн1тних хвиль в них. Розроблен! при цьому математичн: метода дозволявть провести знал!з на електродинзм1чному р1вш точност! 14], а одержан! результата можуть бути эфзкпшно використан! на прагетиц!.■

Застосування в рол! шдкладок смужкових структур

багатошарових шивок дозволило викоркстата нел!н!ин! властивост! фериту для розробки пристро!б, що мають нел1н1йн! динам!чл! характеристики, нзприклад, обмежувэч потужност! тз Еумоподавнкк.

Таким чинок, планарн! хвилеволн! структура з бзгатошарсзим фгр1гг-а1елзктричним ззповкенням з надзвичайно шкавим об' сетом для фгзичних та прикладких досл!джень. Але. проведет® анал!з л.'терзтури лзмонструе, що в кг к нздостатньо повно осв1 тлено офетст юнування смуги частотно! в!дс!чки в дисперс!! смужсвот из

ф5ритоБ1й гилклаш!. Зокрекз, в!дсутн! розрахунки диеггге!! г.

облает! смута в!дс!чки, нема анад!зу рсзпод!лу поток!в зкерг!! в пад!бн!й л!Н!1. Ив из дозасляе товшетю бияскити механ!зм ефекту, лз досл!вкуеться. Наьзюк! в л!твратур1 результата доелдаень •юл!н!йъглх тгс'/стротз типу обквжувач готужносп та шумоподавник, нсповно описувть БШИЗ типу смухково! структур«, ■ Ш,0 зжсориотсзуйтьса, на характеристики под1бних пристро!в. В1дсутн! доел!.с;:оннл прогэс1в шсирекня 1мпульснга НВЧ сигнал в в смужкових структурах з фератсакки пл'.вкаж, як1 мають нелшит! динам!чв! характеристики. Вихадячи з цього, в робот! взято за мбту:

-теоретичпз та вксгаримэктальке досл1даеЕня ефекпв цирокоскугового загореджзння в смужкових структурах з йагатешаровим фзрит 1 злоктрипитч ачповнаввям;

-доелгджзкня кг.'змгчзих харжержп-ик плакарних хвилезолвих структур з бзгаггоаарлаим феряг -д1е;к';-стричшш* заповвевшш на

БНСОКИХ р!ВНЯХ ПОТУ ¡С! ОСТ! , ПрИ-НКИХ ВЙКВЛЯИТЬСЯ НвЛИИйН! эфэкти в шарах.

Наукэвз новизна робота полягае' у наступному: I. Дослжзно вшкз д'.елэктричног проникност1 шаргв, числа кар! в фзркту ь шдкдздц! та конф!гурзЩ1 п! дала дни на характеристики смуги загероджзния м1красмужково1 л!нЧ на бсгзтошароБ!« фзрет-д!елзктрачк! 4 ШдклэдЩ Експаржзктально ш стзардаг;й! результата теоретичного анал!оу.

• ?.. Впо-ыо показана «зализ *,сть -»снування ефекту подвито! а точки у симотркчн1а сму>з-.СБ1й лшп з фзритовими шНвками," що викзристовуклъся у рол! т;! даладки.

3. Вивчано вшив збудауааних смужкою магн1тостатичних хвиль на характеристики загородкання у смужкових структурах з фзрит-дГблэктричкими Шдкладками. Показан! конкретя! можливосп змзнаэння нер[вком!рност! АЧХ тзккх структур.

4. Проведено анал!з розпелглу густили погок!в енергП в' м!кросмужов;а л!н! I з феритовою шпвкою. Впарше виявлено

:снувзння зустрIтаих повздовжнIх шток1 в еаерг11, локалIзованих над ребрами струмозвдучо1 смужки, в облает! частот в!дс!чки. Експзрикзнтально заф!ксовано 1снування таких поток1 в У МСЛ з форитсво» пл!вкою в магштному пол!, що перпендакулярне до плошини пгдкладки.

5. Доел!дкое! динам!чн! характеристики р!зномак!тних т/л!в пмужссЕИз: л!Н'.г передач! (смужова, екрановзна скутазвз.

копланарнз та сиыетрична смужкова) з ферктовими гшзкзми у повздоБншьсму магн!тному пол!. Показано, ш,о парзметри пристро!в, як! мсжуть бути реализован! на основ! використаиня таких структур (обмвжувач потуккост!, шумоподзвник), суттезо залекать е!д типу с'мукково! структури, то ззстосовуеться. Обговорюеться питания виксристувакня офект!в, що доел! джуються, для гкшпшення характеристик таких пристрогв.

6. Показано» що при проходазкн1 прямокутиого рздю!мпульсу" чеоез смужкову л(к1ю на фер7тг-д1елэктричн1л Шдклздц!, спостэр!гаеться спотворенкя форжи виидного !киульсу, що обумовлено ск1нчэнним часом утворення парамзтричних прошс!в в феритових шарах.

Дсстсв!ш;сть стриманкх результата гпдтЕедауеться

над!йн!ста екслзриу.оятальних дан:«, отриманкх р!зномзн!Тнпхи методами, результата ягасх добра погоджуються один з одним, а також з висноБкаки теорп; коректшетю математичного апарзту, шо використовусться.

Практична т тлеть робота

Виконаш в дисертацп доелгджяня тюно пов'яззн! з практичными задачами НВЧ елсктрон!ки. 3 робот! теоретично I экспериментально досл!джено ряд пристроIв обробки ! ф!льтрац!1 НБЧ сигнал!в. ЗзпропоноБзко конструкц!I 1 створено д|юч! макети режзкторкого ф'льтру та ос'мз»увача потужност! в л!зпззон( чзстот 2-4 ГГц, як! мснуть бути вккпристзн! для захнету вх!даих тракт!в НВЧ пр;гймач!Е.

Основк! полезная, то випосятьея на ззхпет.

1. Мохзн'з» гакрокссмугового загородаэння НВЧ сигнал!» у плзнарних хбилэбодних структурах з оагатсазронжи ферит-д!електричним ззповкенням, як;® полягзз у одночзсов:а присутност! в!дйктта енс-рг! I в!д структури тз втрзт енерпI. ао обумовлен! зЗудаэнняк магнитостзтичних хболь скужкою.

2. Прксутнють двох ЗусТр1ЧНИХ поток!в енэрги у .смужксвог л! н! I на Фзрит-д1елзкпр;:чной гплклздц! в перпендикулярному до

ПЛООИНИ П1ДКЛЗДКИ «ЗГН1ТН0КУ ЛСЛ!.

3. Оссбливост! нел!к!?.них явил в смужкових структурах 3 багатошзроБдгл ферит-д) елвктричними п1 дкладкзки.

АпробзШя робота,

ОСКСЕЯ; положелня пссст^ лспсз! л злись на IX М!ЖКЗрОДН1К

хспференц! г "Ферэти на НВЧ" Алушта 1992 р., Всесоюзна ковф^дзнц! I "Со"емн1 ттегралън! схеми НВЧ та КВЧ" Тула 1991 р., конфёренЩ I "ф;зяка магн1тних явиа" Славтогорск 1993 р., Всесоюзних сем 1 капах "Мапптоолэктрон! пристроГ НВЧ" Ки1в 1991 та 1993 рр.

Публ1каШ1

За матер!алами робота опубл Названо 9 друкованих праць.

Структура та обсяг роботи

Дисертацгя складзсться !з вступу, трьох розд(л!в, закгнчення, 107 сторкпок машинописного тексту, 32 малшкт, 3 тзблиць, 89 посшань ка л!тературн! джврела, та додатку. -

ЗМ1СТ РОБОТИ

У пзгшому Р03Д1Л| Д0СЛ1 ДЖОН I бфЗКТИ ШИрОХОСМУГОВОГО загорокг.хгсшя б м!кросй?яжзв!й л1н! I на бзгатошзров1й форит-дIоло1сгрхчи1а шд'.'ладш в пог-гх-дд:куларкому до . площини Шдалздса зовдШкьоку иагштному пол!. Для розрахунк!в д1сперсП такие структур був•вкхсркстангй метод спэктральних областей I 51. Загшсуачи р1внякпя Максвзлла для просторов;« гармэн!к компонент електричного та мапитного поля у кожному, ¡пар! з визначскняк кого особливостей та застосовувчк гранкчн! умовк для дотичнкх компокэнт полой на границах розд!лу шар)в, задачу межлива звости по розв'язку пари !ктагральк;;х р1ьнянь, як! макггъ вкгляд

а.'2 .

| [1х(х)С11(х,П)+1у<х)С13(х,Ь)]с1х=0,

-а/2

I [1ж<х)Сл<х,Ь)+1у(х)Св(х,Ь)]с1х=0,

дэ компон8нтй поверхневого струму на смужц1, с. - функшя

Гр!на, ¡1 - повздоен'лз пост!йна розповсюдазння. Дал! розв'язок проводиться методом Гальоркта. В якост! базисних функц!й резкладу компонент поБорхкового струну на смужц! викоряетан! фуккц!! тр'лгонометрйчного ряду з ваговими коеф!ц!ентами, що " враховуоть умови на ребрI.

Прозелеш розрахукки дисперс!I для ряду конкретних онуаогових структур. Бд;:алопо, що дасперс'.я елеетромапитно! хвы!, що

розпэвсвдкуеться у тэк1к структурах, мзе смугу частотно: в!дс!чки, в як 12 повздовжня пост!йнз розпэвсюдження мае уявке значения (сез врахування д!елвктричша та магн!тних трат). Ширина сну г/ загородаення заложить в!д сп!вв!дношзння товщип феритових тз Д!елекгричних;';-. шар!в,- ' к!лькост! ыар!в фериту в шдаладц!, д!електричко!'прон'жкост 1 шар!в, койф1гурац1* шдклацки (напржлад у структур! ;'скукка-ферит-д!електрик-кэтал ширина смуги б!льша, н!ж у структур ¡:- смужз-д!електрик-ферйт-кетал). Отриман! розрахунков! дан! шдтверджукггься-вксперинеЕтально.

Проведено' 'анал!з''; сииетричнот смужково! „пни з двоиз феритовики гшвками, шо розташован! над та шд смукжсю. Виявлака, що в тому раз IV ксли характеристики гшвск (наприклад АП1) мають р!зн! значения :У'Дисперс!анг характеристика тако! структури мае дв1 смуги В1ДС1ЧКИ, як! рознесен! по частот!. Так! структури йожуть бути Використан! для створення НВЧ ф!льтр!в -лету "шторки". Експершзнтальяо продемонстрована межливкггь створення такого фиьтру.'

Проведан! результата розрахунку дисгорс!! смужково: л (ни на багатошзров!й фзрит-д!елактричн1й шдаладц! в облает! . смуги в!дс1чки з врахуванням магв!тних та д!електрйчних трат. Розрахунок уявног частини повздовжньог 'послано! розповевдження дозволяе знаати величхшу Трат у л!нп на одишщв довжини. Стримана експеримектально АЧХ л!н!1 добре погоджуеться з розрэхованою. Виявлена при цьому пор1закн1сть АЧХ винккае при збудаьян! смужкою магн!тостатичних хвиль, а деяке зб!льшення ширини смуги загородкепня обумовлено неоднор!дн1стю зовнилнього мзгн!тного поля вздовж смужки.

3 метою вияенэння впливу збудаэних скужкою магн!тостатичних хвиль (у цьому випадку ПОМСХ) на характеристики л!нп було проведано ряд експйримзнт'.в по вим1ренню КСХ структур типу смужка 22 фэр:ггсв!2 пл! вц! у хзилзвод!. Збудаувзнии при цьому спектр ПОМСХ звачно пор!зании, що обумовлено створенням шириняих мод МСХ (зеув частот м!ж двома частотними п!ками дор!внюе 2тп/.а, де а -иерина зразка пл!вкк, п - тле число). Частотний д!апззск збудауваких МСХ суттево залежиггь в!д ширини смуяки. При цьому розрахована у наближзнн! р!вном!рного розпод!лу струму на смувд! ширина ешктру МСХ, добре погодауеться з експврименталъною (похийка б!ля 15-20 %). Отриман! спэктри збуджених МСХ добре

о

ПОГОЛЖУКГТЬСЛ 3 П0р!ЗЗНК1СТЮ АЧХ таких структур, що виксристаШ в лкост1 смужково! л 1 к!1. Всупёреч цьому, сильна залэжн1сть ширини смуги ззгородження ви ширкни смужки не спостер!гаеться, що шдгверджуеться в роботах иглих автор 1 в [Р>1. Приведен! результата викоркстаккя деяких метод!в подавления збуджоних ширинних мод МСХ, як! зкеньшукггь П0р!ЗЗЙН1СТЬ АЧХ.

Використана у робот! теоретична модэль дозволяе провести розрахукок поперечного розподиу компонент полаа в досл!дауем!я структур!. На п1дстав1 та розрахунклв щэоьбдэно анал!з поток1в енергп в структур! при обчиолюваны компонент вектора Пшштинга

Р = с/8х II ж Н*] За кюжзки смуги частотно! з!дс!чки хвиля мае ТЕМ структуру, а повздовжни пот!к енергп эсчгаггр^шо локализовании понад реУрзми смужки (при цьому положения мэксд.чуы(в зм!ню*зться при Переход! в|д частот кгагче смути шд^пк?. до висок1.« частот). В облает! смуги БIДС!чки у структур! ТЮЛЯ ХГГ.Ш з'ивляйться поьздовжн! компонента, ало повзков:кН!й пот!к екерп 1 вл1н!1, в р1зишю в!д звичзииих газамзжних структур, на дор!внюе нулезп Поп цьому 1снукгть два зустр!чних потоки енергп, то локал!зован! понад ребрами смужки, а загзлькнг пот!к енергп через поперечник .пзрер1з л!нп дор!внве кулев!. ¡спуе також I поперечник пот!к енэргп, якии пзрекачуе енерпю пряного потоку в зворопии, що веде до зменшення !нтенсквност1 поток!в зздовж наггрямку розповсюдкення пропори1йно ехр<п г), до й - уявна чзстинз повздоежяьо! постияо! ■ розпозскжэння. г - повздовжня координата. Приведен! також результата ©ксперклзнтального досл!джзння розпод!лу густини поток!в енергп у смужковш л!НП на ферит-д1елзктричн1и п'.дкладц1 кэтидотл в!дгуку на фото!н.дукованз збурення. Отримзно як! сне п: лтворякскал розрзхукк1в. Обговорена можливють застосуьзння пього ефесту для створекня пристрою типу вентиль.

У другому розд!л! дисертзц!I досл!джен! характеристики смужково« та коплзнарно! л1н!1 з о'агатошаровими

флр-дг-ц!слектр«;чктал подкладками у повздовжньому (по в1даошенню до скупки) зовнпанъоау магн!тному пол!. У якост! лжерелз ,мзгн!ткого поля був викорнстзкиа солоно! д в середин 1 якого розмцдувзлась структура, що доел1джувалзсь. В АЧХ смужково! л!нп з. феритовою пл1Бксю в такому режим! гидмаппчуззнкя спостер1гзлзсь смугз

загородаеняя, ниш частотна грайиця яког дор!ВЕюе

1/2

'JCp.. .= 7<Н, (Н,+4тй!)) . Характеристики загородження, по

mi Г1 ' о о

спгзстер!гались при пьому наступи!:

- р!вань трат зовн! смути загородження 1.5-2 дБ;

- глиЗина загородкзння >40 дБ;

- крут !сть горе днього схилу I дБ/МГц;

- крутють заднього стаду 0.5 дБ/МГц;

- ширила смути загороданяя для двошарозот феритозог шг!вки з товщиною фэриту 13.6 -мкя

по р!вню -Ю дБ близхсо 100 МГц.

Показано, шр роздаггтя задаього схилу загороджаяня, що обумовланэ ЕэодЕгор 1 дп! стю характеристик шибки вздовж катгоямку розшвсюдкэпня хвил1, а також пеодяяр! дн! ста зовнЮТього магштного поля, при дзпему pesííMl п!дкагя!чувзпяя суттево б1лъзе, н!ж при таргоядоку-здраому до площйги Шдяладки пtriara tпувзанí.

Досл1даэн1 також характеристики коплаяарнрт л!нп, п;о навантанона феря±-дf олэктричдоя пл!вкою. 1спуота у цьому пипащсу смуга сагородеэиня зиачно шпрш пи смута загородаонпя схугжзтш л!н! I з подШнохз' шпзкоа, та практично зб!газться з дюиазспя* Юнування магн I тоста-лгчних хвиль, що збудкукггься емужксю (ПМСХ у

1/2

МСХ

цьому випздау) да тШ^Ш^+л-хЧ)) , ыГГ.= т-<Нй+4*М/г).

Ала АЧХ коплааарноI л!н!Г мае значно 6!лье:у пор!занн!сть н!>х АЧХ смужксво1 Л1н11.

Як теоретична иодел! вивчеяня процес!з розповсадаенкя елекгромагн!тних хвиль в год!бнпх структурах був вибраний метод довгих л!н!й, що описания в роботах [7, 81. По а метод базусться на визнзченн! погонних параметр!в л!н!1 та дозввлле визначити вх1дниа сШр л1нп та 11 АЧХ. У результат! з1 ставленая розрэхунковнх АЧХ смужковог л!н!I з фэритовою пл!вкою з экспоримэнтальвими.показано, що розрзховака ширина смуги загородвзння в1др1зняетъся в!д ексгориментальноI, при цьому сильна залежн!сть ширини смуги загородження в!д -аирини смужки ексгориментально не п! дгвердауе-гься (ширина смуги загородження залишаеться практично пост!иною). Цэ св(дчить про те, що загородаення обумовлэно двома процэсами: олэкгродинамичним в1дйиттям енергП в!д структур;* та тратами енерпг на збудаоння магн!тостатичтшх хвиль. Приведен! результата вкм!рюванвя КСХ досл!джуемих структур. Спостер!гэеться добре

1 о

зб!гання Шк!в в частота 1й хз^зктеристшд! КСХ з ямами в облает! смути ззгородаеиня АЧХ.

Приведен! також результата розрахунк!в опору випроьикюванйд ПМСХ смужковою та копланарною л? шею. На шдстав! ефекту невзземного збуджэння . ПМСХ копланарним шретворювачем, що зналдения авторами [8 1, запропановани метод змзеезекя шргзаяяоет! АЧХ коплзнарно; лшг з фзритовою шивкою б облает! смути затороджзнвя. шляхо?л несиметричного розмицення пл!в1си понад шнтральним пров!дником копланарнот лти.

У трвтьому розд1л1 дксвртацП розглянуто нвл|£1йн1 явища в сиужковст структурах з ферит-д1влэктричнши шавками. Як було показано в [91, на Шдстав! використання цих структур можлкве створення пристрогв типу шумоподавник та обмзжувзч потужкост!. Нами Оули доелгджен! смужкова, екранована смужковз та коплзнарна л!нп з фзритовики шпвками у повздовжному зовн!шньому матн(тному пол!. На вх!д л!н! I подавався сигнал з частотою ш,. при цьому досл!даувалась залажн!сть потужносп на виход! л!нп в!д вх!дно! потукност! при р1зноман!тних значениях зовнианього кагн!тного поля. В д!апазон! пол [в, кали частота ш/2 влучзе в спектр ¡снувзкня сшнових хвиль, а частота ш розташована вшце верхньо! границ! пього спектру, при зростанн! вх!дно! потужност! виде дэякого порогового р!вня Р4, спост8р!галась нэл1н!яна залэжнЮть коеф!Шгнта ослабления, яка веде до зб!льшення ■ втрат в л!нп з п!двииенняк бх!дног потужност!.Ней ефект зв'язанкя з паракэтричним збудаанняк сшнових хвиль .на частот! 01/2. Деяк1 характеристики структур, що були доел!дженI, наведено в таблиц!

Паракетр\л1н!я Смужковз Экран.смуж. Копланар. . ■

I.Порсгова потуж.Р,мВт 50-75 ■ 20-25 30-35

2.Втрати , при Р<£ ,дБ 1.5-2 - 1.5-2 3-3.5

З.ДД пси перепад! вих. я 0 ' Т5 1 9

потужкост! в 2 дБ,дБ ' ,

4.Смута роб.частот.МГц 450 400-450 150-200

3 табличних даних видно, що м!н¡кальку парагону поту:«;!стъ мае окрансвана скужкова л!Е!я, со обумовлено, очевидно,

б l льшенням густини.анергп електрсмагн1тного шля в фэрит!. При ьому спостер!галось суттеБв розширення диезмгчного д1апазову.

Для рсзрахушив динам 1чних- характеристик була вккористзна алэжагсть втрат на оданкпю довккни л!н: I ¡но мае еигляд 191

P.U- Р,{ 1 + К/?, - 1><"2- Cb/ZPj*}

■ß L - довжина лШП, С - параметр, якнй характзрэзуе динамичниа ;!авазсн Л1н1 Г. Теоретичн! розрахукхи добре узгодхуоться з ксшримэнгом.

Цри б! лышх валичнзах зознспньаго мггн1тасго шля в структур! ячиааеться збудаення паверхнзвих МСХ та при Рвх> Р2 (да Р2 ¡эякка пороговиа р1вень) вtдйузасться Ix наенчазня. ДинамIчна арактеристика у цьому вкладку мае зворотниз вигляд - змзвдйнвя iTpaT при В61ЛН2ЭНН1 вх!днот потушост! (ргогим При

?ьому екраковяна смужова-л!л!я мае- нзяй!.з&зна wparcstös р1вэнь ' . Таким чином на?.б!лш гаретзэютятою в .план! рсг-тяг/^к^а 3jHSMl4Horo д!зпазопу роййсторного ф!лътру з екраро-^на етуртац-а структура. У прсмП.'гпнх мзгнГсекх полях- дгаахр-та характерноггдса :сжэ мата б!лъи складна характер: при зЗ!лы«2П11! ьх!дпо-1 итужнаст! ослаблэнхш в л! all опечатку зб [ль^ться, а пат 1м меяьауеться.

Приведено такси результата доолдкоезя . 1 ашульсного юзговсюдаэння НВЧ сигнал!в в екрановажа с-духковI а л1йП з ¡ериг-д1влэ1сгричЕою Шдаладкою. При розловсэдкэшП ирямолутного )адЮ1мпульсу, янка мае потунк!сть б 1 лкяу, н!н порогова (Pax>Pt) в itHtl , що мае динам 1чну характеристику типу обмэкувач потужност!, [а пврэдньому фронт! БИХ! ДНОГО 1мпульсу. CTIOGTOp! ГЗВСЯ п!к [росочування. Спостер!галось також обмекення ампл!туди п!ку гросочування при значких шревишзннях вх!дно1 потужност! юрогового р1вня, що обумовлэно В1ДХИЛЭНЕЯМ форми ! ипулъсу в1д грлуо^кутног. Експеримевтально Шдгвэрдаена л!н1йн!стъ залвшост 1 './% в!д Р^2, де т - тризал!сть Шку просочування. На задньому ¡роят! вих!дного !мпулъсу - спостор!гався вузъкиа п!к, амшитуда ксого значно мзнша, н!а амшмтуца п!ку проссчування. Попва цього пку пов'язана з даревипром!шованням екоргп !з фериту Шсля ювШшньго впливу при перетворенн! енерг! I параметрично збудкзких :п!нових хвиль в едерПю електромагн!тних хвилъ.

При розповсюдаенн! прямокутного рад!о!мпульсу в лгнИ, що мае

динам!чну характеристику типу шукоподэвник, тривал!сть вих!дяого 1кпульсу скорочувалась, що обумовлзно, очевидно, ск!нчен!стю часу виникнення парамзтричноI нестаб1льност! нагн!тостатичних хвилъ.

У додатку приведено р1вняння, як! використовуютъся для обчислоння функц1й Гр1ка, що застосоваш у першому розд1л! робота.

У зак!нченк! сформульовзв 1 основн! висновки дисерггац!!

1. Застосовуючи метод спектральних областей проведано теорэтичний анал!з мIкросмужковоI л!н!1 на багатошаровIв фэрит-д!ел91стричн1й шдкладц! у перпендикулярному до площини шдкладки зовн1шньому магн!тному пол!. В результат! досл!дшенъ показано, що хвшш, яка розповсюдаусться у год!бн!й структур! мае частотну смуту в!дс!чки, в як! а повздошкна пост!йна розповсюдаення (у в!дсутност! трат) уявна. Ширина смути в!дс!чки монэ зм!нюватися в!д 50 до 300 МГц та зале жить в!д товщини шар! в фзриту та д1електрика, конф!гурац! I Шдкладки, числа шар!в фериту у Шдкладц!. Ширина смужки при цьму слабо вщизас на ширину смути в!дс!чки. Теорэтичн! розрахунки добре узгодауються з ексшриментом.

2. Теоретично та експеримэнтальЕО показано, що симетрична смужкова л!н!я, яка мае понад та Шд скужкою фэритов! пл!вки з р1зноман!тними характеристиками, мае дв!» рознесенн! по частот!, смути в!дс!чки.

3. Показано, що магн!тостатичн! хвил!, що збуджусться смужкою в фэрктов!й пл!вц!, кр!м того, що ведуть до по яви додаткового каналу дисипац!I енергИ в л1н!Т, пог!риуклъ характеристики л!н!1, що проявляеться у появ! пор!заност! схил!в та дна смути загородке ння. В ¡дом! метода подавления ширвдих мод МСХ дозволяють ефективно змэнышгги пор!зан!сть АЧХ.

4. Проведано анал!з розпод!лу густини поток!в енерПГ у смужков!й л!н! I на феритов!й шдкладц! у гордандикухчрноку до площини Шдкладки зовн!шньому магн!тному пол!. Показано, що зовк! частотнкх границь смуги в!дс!чки розпод!л поток1в енергИ мае р!зн! по амплитуд! максимуми, що локал!зован! понад ребрами смужки. Положения максимум1 в зм!нюеться при переход! в!д частот

ш < ш*р до а; > шкр . В облает! частот шкр < ш <шкр (смута

mt n тах mi ri max

в!дс1чки) в структур! !снують зустр1чн! повздовжн 1 потоки енерг!1, що локал!зован! понад ребрами смужки. Сумарний пот!к енерг! I через

■з

шперечнш шрзр1з лшп доршнюе ну лав; - струтура мае позамежниа характер. ¡снування подЮяих потоков енвргп ззф!ксовано експврикгнтально, з допомогою методу в!дгуку яа фото!вдуковане збуредня.

5. Методом довгкх л!н!й проведено анал1з смужковот та кошганзрко! л1н!1 . на феритоз!й п!дкладц! у повздсвжному зовн1шньсму магн!тнону пол!. Показано, то у по д1 бите структурах таксж спостер.гаеться загороджэння, при цьому ширина смути загородення копланарног л!нп значно ширае ! б!льш пор1 зава, н!ж у смужковог л:н!т. Приведено розрахунки оШру вяпромлнюзання магн!тостатачЕих хвидь (ПМСХ у цьому випадку) та АЧХ л!Н1й. Отриманэ при цьсму сильна заэзжн!сть шксини смути- загородкэтшя в!д ширини смужки не Шдгвердкуеться експери*езталг?нс, що обновлено. подв5йеоо пртардоо юнуванкя. ефекту загородяекия: псзэчвжн! сто годШещ структур та передачею енкрг! I в матаггостатичш хвал!, що збудауються смужков.

в. На п!дстав1 використання снугжових структур з багатощаровими ферит- дгелэктритсимим п! догадками можлива реал!зац!я нел!н!йних пристрогв обробки ПВЧ сигнал!в - сб.чежувач потужност! та шумоподавни?. Приведено дошзм!чн! характеркс.*гаки р!зномзн!тних тип1в смужкових структур з феритов'лми гШвками у повздовжному зовнипньому мапНтному пол!. Показано, що р!внем пороговог потужност! у под!бних пристроях мржливо ефэктивао карувати, розм!щуючи мвталевиа екрак на р1зких в!дстанях в!д структури. Найб!льш ефектизним талом л!н!Г для створення обмвжувача потужност! е екраиовзна сыужкова л1н!я, а для пристрогв типу шумоподавник - копланарна дшя.

7. При розповсюдканн! прямокутного рад!оI«пульсу, кгаш мае потужн!сть вида деякого порогового р!вня, через смужкову л!н!ю з феркговою шивкою, спостер!гаеться спотворення форми виидного 1кпульсу: у режим! обмежувача потужност! - поява шк1в просочування на передяьему та задньому фронт! !мпульса, у режим! шумоподавника - скорочзння тривалсст! !кпульсу за рахунок зр1зання передньог його частит.

8. На п!дстав! ефекпв, що досл!джувались. запропановано метода пол!пшання характеристик !снуючих елементт та вузл!в спинхеильовот елекгроники, наприклад реяюкторного фильтру,-пристрогв типу обмежувач потужност! та шумоподавник. Дзкк!

u

результата досл!даень можуть бути використани для створення невзаемних пристротв НВЧ елэктроникк.

Основа I результата дисертац! I опубл1кован! у наступим роботах.

1. Данилов В.В., Кулик П.Л,, Письменный A.D. Эффекты заграждения СВЧ сигналов в кикропслосковоС. линии на феррит-диэлектрической подложке // Известия вузов. Радиоэлектроника, 1932, 35, N 10, с. 68-73

2. Давидов В.В., Кулик П.Л., Письменный A.n. Влияние параметров феррцтовых пленок на аффект заграждения СВЧ-сигналов в МШ1 // Тез. докл. всесоюз. семинара "Магнигозлэктронвыэ устройства СВЧ".- Киев. -1991 ыай.-с.5-6

3. Данилов В.В., Кулик П.Л., Письменный A.D., Электромагнитные волны в ИПЛ на феррит-диэлектрической подложке // Тез,докл. Всесовзн. конф. "Обьемные интегральные схемы СВЧ и КВЧ", Тула, 1991, с.91

4. Danilov V.V., Xulik P.I., Piamemily A.Yu. Microstrip line on multilayer substrate with ferrite layers//Proc. оГ XI International Conference on Microwave lerrites, Alushta, 1992, 7.3, pp.33-36.

5. Кулик П.Л., Письменный A.D. Анализ никрополосковой линии на многослойной подложке // УкраТнський Ф13ИЧНИЙ журнал.-1993.-т.38.- N 4.-стр.595-600.

6. Кулик П.Л., Хвастухин М.Ю. Анализ потоков энергии в МПЛ Яа ферритовой подложке при перпендикулярном к подложке намагничивании // Известиях вузов. Радиоэлектроника. -1994. -т. 37.- N 2.-стр.10-16.

7. Кулик П.Л. .Письменный А.Ю. Дычинский A.B. Нэликейные эффекты в полосковых линиях с ферритовыми пленками в продольном подмзгничивающэм полз// Тез.докл. кофэронции.по физике магнитных явлении.-Славяногорск.-1993 май.-с. 16

8. Кулик П.Л. .Бвреславскиа В.М. Анализ полосковых фаррит-диэ-лактрических структур методом длинных линий// Тез.докл семинара "Магнита злакгронные устройства СВЧ".-Киев.-1993 июнь.-с.4.

9. Кулик П.Л. »Береславскиа В.М. Нелинейные зффзкты в

похосковых линиях с фаррит-даэлекгричааасж подлонкаш!// тан г.э. -с. 9-10.

Щггована л!тарзтура

1.Гурэвич А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и анти£эрро-мапютикаг. -Москва: Наука. -1937. -383 с.

2.Мшсаэлян А.Л. Теория и приг.:ононкэ форр:ггов на СВЧ.-M.-jI. : Госзнэргоизцагг.-1833.-SS4 с.

3.Нефедов Е.и..Фиалковский А.Т. Полоскоеыэ липки передачи. -Москва: IiayKa.-IBS3.-3I2 с.

4.Иванов В.А. .Дэрэр A.M. ,Щучдаский А.Г. Электродинамический анализ мжротлосковой линии па форрктовоа подложке.//Радиотехника и электроника.-1034.-т.29.-N 6.-с.1039-1048.

5.Itoh T.,Mitrra R. Spectral domain approach for calculating the dispersion characteristics ol raicrostrip lines.//IEEE Trans, on MTT.-1973.-v.21.-N 7.-pp.496-499.

G.Tsutsumi M.,Satoshi X. Microstrip line filters using YIG ШИ.//1Ш Trans, on MTT.-1992.-v.40.-N 2.-pp.400-402.

7.Вугальтер Г.А., Пашсш И.А. Возбуждение и призм поверхностных магнитостатическизс волн мжроподосковым преобразователем.// ЖТФ.-1385.-т.55.-Я 11 .-с.2250-2253.

8.Вугальтер Г.А., Гусев Б.Н.» Гуревич А.Г. Возбужденна поверхностной МСВ копланарным преобразователем.//ЖТФ.-1988.-Т.58.-Н 4.-с.839-843.

9.S.N.Stitzer, P.Sntage Nonlinear microwave signal-processing devices using thin ferriEHgnetic films.// Circuits Systen Signal Process. -1985.-v.4.- N 1-2.-pp.227-252.