Преобразователь поверхностных акустических волн

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН, содержащий подложку с расположенной на ее рабочей поверхности тонкой ферромагнитной одноосной пленкой, источник магнитного поля, размещенный около / рабочей поверхности 1Трдложки1 о т личающийся тем, что, с целью уменьшения вносимых потерь на преобразование и повышения .точности воспроизведения заданной амшштудночастотной характеристики, в ферромагнитной пленке выполнена регулярная полосовая система низкокоэрцитивных каналов, ориентированных параллельно оси легкого намагничивания ферромагнитной пленки и перпендикулярно направлению распространения поверхностных акустических волн, причем . низкокоэрцитивные каналы выполнены с постоянным периодом и монотонно изменяющейся шириной вдоль направления распространения поверхностных акустических волн. I 00. 1 СДО vj па

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

«В

РЕСПУБЛИК

ГОсудАРстВенный кОмитет сссР

ПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕтЕНИй И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3581141/40-23 (22) 05.03.83 (46) 30.01.85. Бюл. N- 4 (72) А.Н.Алексеев, В.А.Ермолов, В.М.Плужников, В.Н.Каразеев и В.А.Теряев(53) 621.374.55:621.372.54(088.8) (56) 1. IEEE uctrason Symp. Proc., 1978, с. 693 696

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 720693, кл. Н 03. FI 3/08, 1978 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОВЕРХH0CTHbIX АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН, содержащий подложку с расположенной на ее рабочей поверхности тонкой ферромагнитной одноосной пленкой, источник магнитного поля, размещенный около,SU„„1137567 А

4(51) Н 03 Н 9/00; Н 03 Н 9 64 . рабочей поверхности подложки, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения вносимых потерь на преобразование и повышения точности воспроизведения заданной амплитудночастотной характеристики, в ферромагнитной пленке выполнена регулярная

1 полосовая система низкокоэрцитивных каналов, ориентированных параллельно оси легкого намагничивания ферромагнитной пленки и перпендикулярно направлению распространения поверхностных акустических волн, причем низкокоэрцитивные каналы выполнены с постоянным периодом и монотонно изменяющейся шириной вдоль направления Е распространения поверхностных акустических волн.

1137567 о=о ;,» ьЪ N, Изобретение относится к акустоэлектронике и может быть использовано в устройствах обработки сигналов на поверхностных акустических волнах (ПАВ). 5

Известен магнитострикционный преобразователь ПАВ, содержащий источник магнитного поля и размещенный в зоне его действия звукопровод с регулярной системой электродов, система электродов в котором выполнена из проводящего материала и имеет форму, например, меандра Я .

Недостаток известного преобразователя — низкая эффективность преобразования.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь

ПАВ, содержащий подложку с расположенной на ее рабочей поверхности 20 тонкой ферромагнитной одноосной пленкой, источник магнитного поля. размещенный около рабочей поверхности подложки (2) .

Данный преобразователь характеризуется бопьшими вносимыми потерями на преобразование и низкой точностью воспроизведения заданной амплитудночастотной характеристики.

ЗО

Цель изобретения — уменьшение вносимых потерь на преобразование и повышение точности воспроизведения

=,àäàííoé амплитудно-частотной характеристики.

Поставленная цель достигается 35 тем, что в преобразователе ПАВ, содержащем подложку с расположенной на ==a рабочей поверхности тонкой ферромагнитной одноосной пленкой, источник магнитного поля, размещен- <6 ный около рабочей поверхносги подложки, ь ферромагнитной пленке выполнена регулярная полосовая система низкокоэрцитивных каналов,ориентированньп параллельно оси легкого намаг- 5 ничивания ферромагнитной пленки и перпендикулярно направлению распространения повегхностных акустических волн, причем ййзкокоэрцитивные каналы выполнены с постоянным певиодом и 50 монотонно изменяющейся шириной вдоль направления распространения поверхностных акустических волн.

На чертеже представлена схема преобразователя ПАВ. 55

Преобразователь ПАВ содержит подложку I ферромагнитную пленку (например, на основе Ге- %-Со) 2 с выполненнои в ней регулярной полосовой системой низкокоэрцитивных кана<— лов 3, расположенных параллельно оси легкого намагничивания пленки, причем, низкокоэрцитивные каналы вдоль направ. ления распространения ПАВ выполнены переменной ширины. В частности, в преобразователе ПАВ, представленном на чертеже, ширина каналов изменяется в пределах от а,„;„ до а,„ „ по закону где 0 — ширина низкокоэрцитивного канала;

hL — постоянный коэффициент;

N - номер канала, начиная от крайнего слева

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии в отсутствии внешнего магнитного поля магнитоодноосная пленка 2 однородно намагничена до насыщения (как в областях низко коэрцитивных каналов 3, так и в окру-. жающем их высокоэрцитивном массиве).

При приложении внешнего магнитного поля, направленного параллельно оси легкого намагничивания (ОЛН)пленки и превышающего по значению напряженности порогового поля Н, происходит перемагничивание низкокозрцитивных . каналов 3. Величина напряженности порогового поля Н опреДеляется выражением где Н,< - коэрцитивная сила доменных стенок; плотность энергии доменной стенки;

У- — намагниченность насыщения пленки;

Q — ширина низкокоэрцитивного " канала.

Перемагничивание низкокоэрцитивных каналов начнется пои напряженности внешнего поля

1 ем. "e+ —.

МЗ l»là Õ и закончится при

6>л

Ц «Я„„» бк. л 9 а „„, При напояженности внешнего магнитнбго поля Н пеоемагнитятся каналы, mHDHHa котаоых превышает вепичину Ì а —, м, н,-н т.е. каналы по

1(бм аЬ M (H - ) 1137567

В случае периодического расположения каналов = со 51 при наложении переменного магнитного поля возбуждается ПАВ с центральной частотой

Таким образом в тонкой ферромаг7 нитной одноосной пленке создается регулярная доменная структура. При снятии постоянного магнитного поля созданная доменная конфигурация сохраняется, При наложении внешнего переменного магнитного поля регулярГ ная доменная структура становится источником ПАВ. Возбуждение ПАВ в рассматриваемом преобразователе обусловлено тем, что в переменном магнитном поле благодаря магнитострикционным свойствам материала пленки каждый20 домен является источником акустических волн. При этом наличие доменов,,лишь в тонкой магнитной;пленке на поверхности подложки определяет тот факт, что среди возбуждаемых акусти- 25 ческих волн превалирующую роль играют,именно поверхностные волны. Поскольку мгновенная фаза ПАВ, генери-. руемая отдельным доменом, определяется знаком магнитострикционного . 30 коэффициента материала для данного домена, очевидно, что для соседних доменов (с противоположным направлением намагниченности} фазы генерируемых ими ПАВ противоположны. у5

Регулярность расположения доменов одного знака в магнитной пленке является следствием соответствующей геометрии ниэкокоэрцитивных каналов. Наличие регулярной домен- Е1 ной системы позволяет повысить эффективность преобразования по сравнению с прототипом на 15-20 дБ, причем максимальная эффективность возбуждения ПАВ соответствует той частоте переменного возбуждающего магнитного поля, длина волны-ПАВ для которой соответствует пространственному перчоду распоцожения низкокоэрцитивных каналов. 50

Таким образом, в случае расположения низкокоэрцитивных каналов пространственным периодом при наложении переменного магнитного поля возбуждается ПАВ с частотой 55

1 = — р(/

L где g-скорость ПАВ в подложке. где — скорость ПАВ в подложке, и с шириной полосы гле Н вЂ” количество элементов в периопической неопнооопности на поверхноети подложки (в нашем случае — количество низкокоэрцитивньж каналов, в которых сформирован домен обратной намагниченности).

Как было показано вышее, число таких каналов можно изменять посредством приложения внешнего постоянного магнитного поля.

Таким образом, изменяя количество каналов, в которых сформированы домены обратной намагниченности, мы можем изменять ширину полосы преобразователя.

Средует отметить, что все сказанное в равной мере относится к работе преобразователя как в режиме генерации ПАВ, так и в режиме детектирования ПАВ. В последнем случае ПАВ, распространяется по подложке, проходя в области расположения магнитоодноосной пленки а регулярной доменной конфигурацией, благодаря магнитострикционным свойствам материала пленки сопровождается появлением переменной составляющей магнитного поля, которое детектируется катушкой индуктивности, охватывающей изображенную на чертеже структуру. Для возвращения устройства в исходное состояние необходимо приложить магнитное поле в направлении первона" чальной намагниченности магнитострикционной пленки, по величине, превышающее коэрцитивную силу в э магнитной пленке в ниэкокоэрцитивном канале °

Таким образом, предлагаемый преобразователь ПАВ обеспечивает . уменьшение потерь, вносимых на преобразование, и повышение точности воспроизведения заданной амплитудночастотной характеристики.