Завісляк І. В., Загородній В. В., Костенко В. І., Чамор Т. Г., Чевнюк Л. В. Київський національний університет імені Тараса Шевченка просп. Глушкова, 2/5, Київ – 03127, Україна Тел.: +38 (044) 2669237; e-mail: mailto:zav@univ.kiev.ua

Рис. 1.

Fig. 1

Власна добротність резонатора, розрахована за наведеною залежності, склала 360. Вимірювання на інших зразках дали близькі результати.

Зауважимо, що при використанні резонатора в щілинної лінії передачі для реалізації критичної зв’язку достатньо, щоб його розміри були порядку 1x1x0, 06 мм3.

Володіючи малими розмірами, розглянутий феритовий резонатор є досить добротним для мм-діапазону. Цей резонатор по параметру, що характеризує габаритні розміри [5]:

значно виграє у діелектричних резонаторів (тут VR – Обсяг резонатора, Я – робоча довжина хвилі). Це може бути одним з важливих

факторів при використанні магнітостатичних резонаторів в інтегральних схемах мм-діапазону. Резонансна частота в даному випадку не визначається безпосередньо геометричними розмірами резонатора, а залежить від анізотропних властивостей і намагніченості матеріалу і може також перебудовуватися в невеликих межах за допомогою додаткового зовнішнього магнітного поля.

На основі барієвого фериту створені заміщені ферити з варьируемой величиною поля магнітної анізотропії, наприклад BaFel2_2xIrxCoxOl9 [6].

Використання заміщених феритів дозволяє отримувати доменні резонанси в діапазоні 30 – 90 Ггц.

Крім пластинок барієвого фериту, тобто об’ємних монокристалів, для практичних застосувань можна використовувати і плівкові матеріали, одержувані в даний час за допомогою лазерного осадження [7].

I. Висновок

Таким чином, запропоновано використовувати як резонаторів мм-діапазону тонкі пластинки барієвого гексаферритов, в яких сформована регулярна доменна структура. Експериментально виміряна власна добротність таких резонаторів в 6-мм діапазоні знаходиться в інтервалі 300-500.

Зазначено, що завдяки досить високим характеристикам і малим розмірам такі резонатори можуть застосовуватися в якості елементів інтегральних схем мм-діапазону.

Обговорено можливості використання плівкових гексаферрітових матеріалів.

II. Список літератури

[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., Крейди Г. А. Магнітні коливання і хвилі. – М.: Наука, 1994.

[4] Гінзтон Е. П. Вимірювання на сантиметрових хвилях. – М., 1960.

[5] Діелектричні резонатори / М.О. Ільченко, В.Ф. Взя-тишев, Л.Г. Гассанов та ін; Під ред. М.Є. Ільченко. – М.: Радіо та зв’язок, 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.

Анотація – Використовуючи представлення вхідного поля у вигляді спектра поширюються мод або променевих трубок, запропоновані модовая і геометрооптіческая методики для розрахунку коефіцієнта передачі випромінювання в широких порожнистих круглих хвилеводах при їх порушенні лінійно поляризованими гауссових пучками. Знайдено умови оптимального збудження та визначено ступінь поляризації вихідних пучків при їх волноводной передачі.

I. Вступ

Системи каналізації субміліметрового (СММ) випромінювання створюються, як правило, на основі порожнистих багатомодових металевих і діелектричних хвилеводів. В даний час в якості генераторів СММ випромінювання широко поширені лазери з оптичним накачуванням. Представляє практичний інтерес провести дослідження умов оптимального збудження та передачі випромінювання таких лазерів в порожнистих круглих хвилеводах для вироблення рекомендацій з використання даних хвилеводів в СММ лініях передачі.

II. Основна частина

11.1. Модовий підхід (металевий хвилевід).

Розглянемо гауссовой пучок лінійно поляризоване вздовж осі у, що поширюється уздовж

осі хвилеводу z. Компоненти поля даного пучка в циліндричній системі координат на вході хвилеводуде

о – радіальна координата, q> – кутова координата, ®0– Радіус перетяжки пучка, де поле спадає в е1 разів. Уявімо вхідний пучок у вигляді розкладання в ряд по системі ортогональних функцій полого круглого металевого хвилеводу. Тоді, враховуючи особливості вхідного випромінювання (збуджуються TMi “v \ TEin моди), потужність пучка на виході визначається як:

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»