Введение к работе
Актуальность темы. В результате теоретических и экспериментальных исследований волновых процессов в тонкихферритовых пленках в диапа-" зоне частот 1-60 ГГц [1], разработано большое количество управляемых магнитоэлектронных устройств (фильтров, линий задержки, и т.д.) на основе монокристаллических пленок ЖИГ. С целью уменьшения требуемых величин подмагничивающих полей и продвижения в более коротковолновой диапазон радиоволн перспективно использование магнитных материалов с большими величинами полей анизотропии. В настоящее время самым распространенным снлыюанизотропным ферритом является гексаферрит бария (ГФБ) - BaFenOw. Обладающие высокой величиной намагниченности (4яМ0 ж 4500ч-5000 Гс) и большими полями одноосной кристаллографической анизотропии (На и 5+50 кЭ), монокристаллы ГФБ используются в магнитоэлектронных устройствах, работающих в миллиметровом диапазоне радиоволн при малых подмагничивающих полях.
Появление монокристаллических пленок ГФБ открывает перспективу их использования для создания планарньгх управляемых магнитоэлектронных устройств КВЧ-диапазона. Возможность распространения медленных электромагнитных волн при малых магнитных полях, сильные зависимости дисперсионных характеристик от направления распространения волн и ориентации внешнего магнитного поля, открывают широкие возможности для разработки приборов с уникальными характеристиками.
Интерес к изучению волновых процессов в пленках сильноанизотропных одноосных ферритов и необходимость исследования возникающих при этом эффектов, перспективы создания на их основе управляемых пла-нарных магнитоэлектронных устройств КВЧ-диапазона и определили актуальность темы диссертационной работы.
Основная цель работы состоит в исследовании спектра, дисперсионных характеристик и условий возбуждения электромагнитных волн в экранированных планарных структурах, содержащих слои моно - или многодоменного одноосного сильноанизотропного феррита, в зависимости от направления распространения воли, величины и ориентации внешнего магнитного поля. Основное внимание уделено электромагнитным волнам, у которых характеристики распространения определяются, в первую очередь, высокочастотными свойствами ферритового слоя (тензором магнитной проницаемости феррита). Далее в работе такие электромагнитные волны будут называться магнитодвнамическими волнами [2].
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Впервые получено выражение для усредненного тензора высокочастотной магнитной проницаемости произвольно намагниченного слоя одноосного сильноанизотропного феррита с полосовой доменной структурой.
-
Впервые теоретически исследованы влияние величины и ориентации внешнего магнитного поля на спектр, дисперсионные характеристики магнитодинамических волн в экранированной структуре, содержащей слой одноосного сильноанизотропного феррита с полосовой доменной структурой.
-
Впервые проведено исследование особенностей возбуждения магнитодинамических волн в слое феррита с полосовой доменной структурой сторонним поверхностным электрическим током. Исследовано поведение характеристик сопротивления излучения в зависимости от величины и угла намагничивания слоя феррита внешним магнитным полем, направления распространения волн.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
В слое сильноанизотропного одноосного феррита с полосовой доменной структурой, в отличие от случая монодоменного состояния, в зависимости от величины и ориентации внешнего магнитного поля может наблюдаться от одного до четырех частотных интервалов существования магнитодинамических волн.
-
При распространении магнитодинамических волн вдоль доменных границ при касательном намагничивании слоя одноосного сильноанизотропного феррита с полосовой доменной структурой, одновременно могут существовать поверхностные волны с различной дисперсией: нормальной и аномальной.
-
При возбуждении магнитодинамических волн в системе, содержащей слой одноосного сильноанизотропного феррита с полосовой доменной структурой, наблюдаются эффекты, связанные с влиянием величины магнитного поля на характеристики сопротивления излучения. В частности, при увеличении магнитного поля, в зависимости от частотного диапазона распространения магнитодинамических волн, происходит либо расширение, либо сужение частотных характеристик сопротивления излучения.
Практическая ценность работы:
- исследованы возможности управления спектром, дисперсией и характеристиками возбуждения электромагнитных волн внешним магнитным полем и выбором направления их распространения;
- показана возможность создания многоканальных магнитоэлектрон-ных устройств СВЧ- и КВЧ -диапазонов на основе силъноанизозропных ферритов с ПДС;
"""- элемента разработашюґбісоміїлексапрограмм расчета электродинамических характеристик экранированных структур с сильноанизотропным ферритом могут быть использованы в системах автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры.
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались на Всесоюзных школах-семинарах по спин-волновой электронике СВЧ (1985 г., Ашхабад; 1987 г., Краснодар; 1989 г., Львов; 1991 г.,Звенигород, 1993 г., Саратов); XV Всесоюзн. семинаре "Гиромагнитная электроника и электродинамика" (1987 г., Куйбышев); Семинарах по функциональной магнитоэлектронике (1988, 1990 гг., Красноярск); III Всесоюзной школе по распространению миллиметровых и субмиллиметровых волн в атмосфере (1989 г., Харьков); Межгосударственной научно-технической конференции "Радиотехнические системы и устройства мм- диапазона длин волн" (1992 г., Ясная поляна); Республиканских семинарах "Магнитоэлектронные устройства СВЧ" (1991 г., Киев), "Функциональная электроника" (1989 г., Киев); IX Международной конференции по гиромагнитной электронике и электродинамике (1992 г., Алушта); Конференции "Оксидные магнитные материалы" (1992 г., С. Петербург); Международной конференции по магнитной электронике ГСМЕ 92 (1992 г., Красноярск); I Объединенной конференции по магнитоэлектронике (1995 г., Москва); Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (1996 г., Саратои); на научных семинарах кафедры общей физики, кафедры электроники и волновых процессов (СГУ, Саратов).
Публикации. По результатам работы опубликовано 19 печатных работ.
Личный вклад автора в работах, выполненных в соавторстве, состоит в проведении экспериментальных исследований, участии в постановке задач, обсуждении и изложении результатов исследований, разработке программ и проведении численных расчетов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения и списка литературы. Она содержит 129 страниц основного текста, 62 рисунка на 34 страницах, 3 таблицы и список использованных литературных источников из 120 наименований. Общий объем диссертации 163 страницы.
