Гиромагнитный резонатор

Частотно-избирательный твердотельный элемент СВЧ устройств, работа которого основана на явлении ферромагнитного резонанса (ФМР). Для работы гиромагнитного резонатора необходимо внешнее намагничивающее поле, напряжённость которого определяет его резонансную частоту, перестраивающуюся изменением поля в исключительно широком диапазоне частот (декада и более). В отличие от полых и диэлектрических СВЧ резонаторов или резонаторов из отрезков линий передачи для Гиромагнитного резонатора величина не связана с его размерами. Резонаторы могут использоваться во всём диапазоне СВЧ (0,1-300 ГГц), но основную область применений относится к диапазону сантиметровых волн. 

Гиромагнитный резонатор выполняется из феррита с малыми магнитными и диэлектрическими потерями, чаще всего из монокристаллов железоиттриевого граната. Типичный Резонатор представляет собой оптически полированный шарик или диск с размерами, много меньшими длины волны (диаметром 0,3-1,5 мм в диапазоне сантиметровых волн). Высокая добротность резонатора сохраняется в широком диапазоне перестройки.

Диапазон перестройки Гиромагнитного резонатора ограничен снизу условием магнитного насыщения ферритового образца, а сверху - или частотой объёмного резонанса в образце, определяемой диэлектрической проницаемостью феррита и размерами резонатора, или практически достижимой напряжённостью поля магнитной системы. В диапазоне миллиметровых волн для снижения массы и габаритных размеров магнитной системы в качестве материала резонатора используют высокоанизотропные гексаферриты.

Благодаря малым размерам гиромагнитных резонаторов для связи с ним могут использоваться СВЧ цепи как с распределёнными (волноводы, полые резонаторы), так и с сосредоточенными параметрами. Системы с бегущей волной, содержащие резонаторы, в случае круговой или эллиптической поляризации СВЧ магнитного поля, невзаимны: коэффициент передачи волн для противоположных направлений в них различны. Этот эффект используется в вентилях и фильтрах-циркуляторах. Резонаторы применяют в приборах низкого уровня мощности (менее 100 мВт), поскольку зависимость свойств феррита от температуры и малый объём резонатора не позволяют рассеять в нём значительную мощность. В интервале частот нижняя граничная частота настройки резонатора уровень допустимой мощности особенно мал (1-10 мкВт) из-за низкого значения порогового СВЧ магнитного поля, при котором происходит переход от линейного ФМР к нелинейному. В нелинейном режиме добротность и связь резонатора с цепями СВЧ падают по мере увеличения уровня сигнала. Этот режим нашёл применение в ограничителях мощности.

Применение приборов с гиромагнитным резонатором дало возможность создать широкодиапазонную автоматизированую СВЧ аппаратуру, в том числе многооктавные свип-генераторы, широкополосные панорамные приёмники, спектр-анализаторы. Внедрение приборов на основе гиромагнитных резонаторов способствует снижению габаритных размеров и массы радиоэлектронной аппаратуры, повышению её быстродействия, увеличению коэффициента перекрытия частотного диапазона.

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.