Преобразователь поверхностных акустических волн

СОЮЗ СОВЕТСНИХааиЛСПНИСНРЕСПУБЛИК ЯО 13756 аг " ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Т ОСУДАРСТВЕННЫЙ ЯОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН, содержащий подложку с расположенной на ее рабочей поверхности тонкой ферромаг нитной одноосной пленкой, источник магнитного поля, размещенный около 4(51) Н 03 Н 9/00; Н 03 рабочей поверхности подложки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения вносимых потерь на преобразование и повышения точности воспроизведения заданной амплитудно- частотной характеристики, в ферромагнитной пленке выполнена регулярная1 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 направленияраспространения поверхностных акустических волн.Изобретение относится к акустоэлектронике и может быть использовано в устройствах обработки сигналовна поверхностных акустических волнах (ПАВ). 5Известен магнитострикционный преобразователь ПАВ, содержащий источник магнитного поля и размещенныйв зоне его действия звукопровод срегулярной системой электродов, система электродов в котором выполненаиз проводящего материала и имеетФорму, например, меандра Я ,Недостаток известного преобразователя - низкая эффектеивность преобразования,Наиболее близким по техническойсущности является преобразовательПАВ, содержащий подложку с расположенной на ее рабочей поверхности 20тонкой ферромагнитной однооснойпленкой, источник магнитного поля.размещенный около рабочей поверхности подложки 2.25Данный преобразователь характеризуется бопьшими вносимыми потерямина преобразование и низкой точностьювоспроизведения заданной амплитудночастотной характеристики.ЗОЦель изобретения - уменьшениевносимых потерь на преобразованиеи повышение точности воспроизведениязаданной амплитудно-частотной характеристики.Поставленная цель достигается 35 тем, что в преобразователе ПАВ, со" держащем подложку с расположенной на ее рабочей поверхности тонкой Ферромагнитной одноосной пленкой, источник магнитного поля, размещен О ный около рабочей поверхносги подложки, ь Ферромагнитной пленке выполнена регулярная полосовая система низкокоэрцитивных каналов,ориентированньк параллельно оси легкого намагничивания ферромагнитной пленки и перпендикулярно направлению распрост" ранения повегхностных акустических волн, причемййзкокоэрцитивные каналы выполнены с постоянным певиодом и 50 монотонно изменяющейся шириной вдоль направления распространения поверхностных акустических волн.На чертеже представлена схема преобразователя ПАВ. 55Преобразователь ПАВ содержит подложку 1, ферромагнитную пленку (например на основе Ге- %-Со) 2 с выполненнои в ней регулярной полосовой системой низкокоэрцитивных канае -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 Опо закону где О - ширина низкокоэрцитивногоканала;61 - постоянный коэффициент:8 - номер канала, начиная открайнего слева,.Преобразователь работает следующим образом.В исходном состоянии в отсутствиивнешнего магнитного поля магнитоодноосная пленка 2 однородно намагниченадо насыщения (как в областях низкокоэрцитивных каналов 3, так и в окру-.жающем их высокоэрцитивном массиве).При приложении внешнего магнитногополя, направленного параллельно осилегкого намагничивания (ОЛН)пленки ипревышающего по значению напряженности порогового поля Н, происходитперемагничивание низкокозрцитивных,каналов 3, Величина напряженностипорогового поля Н опреДеляется вы- ражением где Н, - коэрцитивная сила доменныхстенок;6 л - плотность энергии доменнойстенки;е 11- - намагниченность насыщенияпленки;О - ширина низкокоэрцитивного "канала.Перемагничивание низкокоэрцитивныхканалов начнется пои наппяженности внешнего поляее,"еее - .л 5 омах и закончится при6 лНФ6т 1 П При напояженности внешнего магнитного поля Н перемагнитятся каналы, шивина котооых превышает вепичиееут.е, каналы по1 м,.-ч 1137567В случае периодического расположения каналов= соп 51 при наложении переменного магнитного поля возбуждается ПАВ с центральной частотойТаким обоазом в тонкой ферромаг 7нитной одноосной пленке создаетсярегулярная доменная структура. Приснятии постоянного магнитного полясозданная доменная конфигурация сохраняется, При наложении внешнегопеременного магнитного поля регуляр- Гная доменная структура становится 15источником ПАВ. Возбуждение ПАВ врассматриваемом преобразователе обусловлено тем, что в переменном магнитном поле благодаря магнитострикцион-.ным свойствам материала пленки каждый 20домен является источником акустических волн. При этом наличие доменов, ,лишь в тонкой магнитной;пленке наповерхности подложки определяет тотфакт, что среди возбуждаемых акустических волн превалирующую роль играют,именно поверхностные волны. Поскольку мгновенная фаза ПАВ, генерируемая отдельным доменом, определяется знаком магнитострикционного . 30коэффициента материала для данногодомена, очевидно, что для соседнихдоменов (с противоположным направлением намагниченности) фазы генерируемых ими ПАВ противоположны. у 5Регулярность расположения доменоводного знака в магнитной пленкеявляется следствием соответствующей геометрииниэкокоэрцитивныхканалов. Наличие регулярной домен Оной системы позволяет повыситьэффективность преобразования посравнению с прототипом на 15-20 дБ,причем максимальная эффективностьвозбуждения ПАВ соответствует тойчастоте переменного возбуждающегомагнитного поля, длина волны ПАВдля которой соответствует пространственному перчоду распоцожения низкокоэрцитивных каналов. 50Таким образом, в случае расположения низкокоэрцитивных каналовпространственным периодомпри наложении переменного магнитного полявозбуждается ПАВ с частотой 557 = - р/где -скорость ПАВ в подложке,где М - скорость ПАВ в подложке,и с шириной полосыгле Н - количество элементов в периопической неолнооопности 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 количествоканалов, в которых сформированы домены обратной намагниченности, мыможем изменять ширину полосы преобразователя.Средует отметить, что все сказанное в равной мере относится к работепреобразователя как в режиме генерации ПАВ, так и в режиме детектирования ПАВ. В последнем случае ПАВ,распространяется по подложке, проходяв области расположения магнитоодноосной пленки а регулярной доменнойконфигурацией, благодаря магнитострикционным свойствам материалапленки сопровождается появлениемпеременной составляющей магнитнотополя, которое детектируется катушкойицдуктивности, охватывающей изображенную на чертеже структуру. Длявозвращения устройства в исходноесостояние необходимо пРиложить магнитное поле в направлении первона"чальной намагниченности магнитострикционной пленки, по величине,превышающее коэрцитивную силу вЪ.магнитной пленке в ниэкокоэрцитивномканалеТаким образом, предлагаемыйпреобразователь ПАВ обеспечивает .уменьшение потерь, вносимых на преобразование, и повышение точностивоспроизведения заданной амплитудночастотной характеристики,