Устройство для обработки электромагнитного сигнала

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(511 М. Кл з1/218Н 01 Р 1/32 Н 01 Р 9/00 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СИГНАЛА ного магнитного поля выполнено в виде магнитного носителя записи, преимущественно ленты на основе магннтотвердого материала с коэрцитивной силой,превышающей величину напряженностиоднородногомагнитного лоля, при этомна магнитном носителе записи выполне"ны области с распределением намагни"ченности, определяемым заданным законом обработки электромагнитногосигнала.Магнитный носитель записи можетбыть установлен с возможностью перемещения относительно гиромагнитноговкладыша,упомянутые области с заданнымраспределением намагниченности могутбыть выполнены в виде одной или нескольких параллельных дорожек, расположенных вдоль продольной оси магнитного носителя записи и образованныхучастками с одинаковым или противоположным направлением вектора намагниченности, которые периодически иликвазипериодически расположены вдольдорожки.На фиг.1 изображено устройстводля обработки электромагнитного сигнала; на Фиг.2 - то же, в качествеЗО фильтра (2 о - с одинаковым размером Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в системах обработки электромагнитного сигнала в качестве филь" тра, линии з адержк и, модулятора, нев заимного устройства,а также их комбинаций,Известно устройство для обработки электромагнитного сигнала, содержащее гиромагнитный вкладыш, на котором расположены входной и выходной преобразователи, магнитную систему для создания однородного магнитного поля и средство для создания неоднородного магнитного поля, расположенное над поверхностью гиромагнитного.вкладыша. Известное устройство используется в качестве фильтра, линии задержки и невзаимного элемента 113.Однако известное устройство для обработки электромагнитного сигнала ,характеризуется значительными потерямн на преобразование и низкой точностью воспроизведения заданного закона обработки сигнала.Цель изобретения - снижение потерь на преобразование и повышение точности воспроизведения заданного закона обработки сигнала.Поставленная цель достигается тем что, средство для создания неоднородОрдена Трудового Красного Знамени ин т радиотехникии электроники АН СССучастков 1 2 Б - с разным размеромучастков); на фиг.3 - то же, в качвстве модулятора; на фиг. 4 - то жв, в качестве многоотводяой лияии задержки 1 на фиг.5 - то же в качестве невэаимного элемента.Устройство для обработки электромагнитного сигнала (фиг.1) содержит гиромагнитный вкладыш 1, входной 2 и выходной 3 преобразователи, магнит, , ную систему 4 для создания однород-ного магнитного поля, средство для соз-, дания неоднородного магнитного поля, выполненное в виде магнитного носителя 5 записи, преимущественно ленты на основе магнитотвердого, материала с коэрцитивной силой,15 превышающей величину однородного магнитного поля, создаваемого маг" нитной системой 4, и расположенноенад поверхностью гиромагнитного вкла 20дыша 1, механизм б для перемещениямагнитного носителя 5 записи относительно гиромагнитного вкладыша 1,головки 7 и 8 для соэдаяия и уничто-жения в магнитном носителе 5 записиобластей с распрвдвлвнием намагниченности, определяемым заданным закономобработки электромагнитного сигнала, источник 9 обрабатываемого электромагнитного сигнала. Гиромагнитныйвкладыш 1 выполняется э виде пластины 30иэ гиромагнитного материала или в виде пленки иэ гиромагнитного материала, нанесенной на подложку из не- магнитного материала. В качестве гиромагнитного материала могут быть З 5 использованы иттриевый,фвррогранат, висмут-кальций-ванадиввый фвррогранат, литиевая ферро-шпинель . Области с распределением намагниченности, определяемым законом обработки электромагнитного сигнала, создаются на магнитном носителе 5 записи методами магнитной, тврмомагнитной или тврмооптичвской записи с пврегруппировкой яаполнитвля записи, В случае магнитной записи в качествемагнит ного носителя 5 записи используются стандартные магнитные ленты, а механизм б и головки 7 и 8 являются уэ" лами стандартного магнитофона.Устройство для обработки электро магнитного сигнала работает следующим образом.На входной првобраэоватвль 2 от источника 9 подают электромагнитный сигнал, который возбуждает в гиромаг 55 нитндм вкладыше 1 магнитные волйй (магнитостатическив, магнитоупругие или спиновые, в зависимости от частоты электромагнитного сигнала, типа входного преобразователя 2 и вели чины магнитного поля, создаваемого системой 4), В гиромагнитном вкла-, дыше 1 существует неоднородное магнитное лоле, которое создается магнитнйми полями рассеяния от участков а одинаковым или противоположным направлением вектора намагниченности, создающих . в магнитном носителе 5 записи области с заданным распределением намагниченности. Указанные области существуют, если магнитный носитель 5 записи выполнен из магнитотвердого материала с коэрцитивной силой, превышающей величину однородного магнитного поля. Поскольку магнитный носитель 5- записи .: расположен йли на поверхности гиромагнитного вкладыша 1, или приподнят яад ней на расстояние, меньшее или порядка длины магнитной волны, то указанные магнитные поля рассеяния проникают в гиромагнитный вкладыш 1. Магнитные волны, распространяясь по гиромагнитному вкладышу 1 в неоднородном магнитном поле, изменяют свою групповую скорость, изменяется также коэффициент их прохождения через гиромагнитный вкладыш 1, Характер изменения Укаэанных параметров магнитный волн определяется величиной намагниченности, продольными размерами учасфков с одинаковым или противопрложным направ" ленияьи вектора намагниченности и расстоянием между ними, т.е. параметрами областей с заданным распределением намагниченности в магнитном носителе 5 записи. Магнитные волны, прошедшие по гиромагнитному вкладышу 1 под магнитным носителем 5 записи, поступают на выходной преобразователь 3 и преобразуются в электромагнитный сигнал. Параметры этого сигнала отличны от параметров электромагнитного сигнала, поступающего на входной преобразователь 2, и зависят от названного выше характера изменений, которые претерпевают магнитные волны при прохождении под магнитным носителем 5 записи.Таким образом, происходит обработка электромагнитного сигнала. Закон обработки можно менять, изменяя распределение намагниченности в магнитном носителе 5 записи. Для этого на чистом участке магнитного носйтеля.5 записи производят с помощью головки 7 запись областей с распределением намагниченности, отвечающим но" вому закону обработки электромагнитного сигнала, затем магнитный носитель 5 записи перемещают и устанавливают участок с записью областей с заданным распределением намагниченности над областью распространения магнитных волн в гиромагнитном вкладыше 1, Первоначальная запись указанных областей может быть стерта с помощью головки 8Запись областей с заданным распредвлением намагниченности на магнитном носителе 5 записи может быть осуществлена до размещения лоследней над гиромагнитным вкладьыем 1, При987720 5этом вдоль магнитного носителя 5 записи может быт образовано множество областей с различными распределениями намагниченности, определяемыми разными заданными законами обработки электромагнитного сигнала. Пере мещая магнитный носитель 5 записи над гиромагнитным вкладыаем 1 и устанавливая его участок с областями с заданным распределением намагниченности над областью гиромагнитного вкладыша 1 заключенной между входным и . выходным преобразователями 2 и З,можно оперативно изменять закон обработки электромагнитного сигнала.Устройство для обработки электромагнитного сигнала многофункционально и может использоваться в качестве фильтра, линии задержки, модулятора ,и невэаимного элемента. При его ис-, пользовании в качестве фильтра (фиг. 2) в магнитном носителе 5 записи Форми руют область с заданным распределением намагниченности в виде нескольких участков 10 (в частности, полос) с противоположным направлением вектора намагниченности, размещенных периодичвски последовательно друг эа. другом и образующих одну дорожку, которая расположена вдоль направления распространения магнитных волн в гиромагнитном вкладьше 1 от входного 2 30 к выходному 3 преобразователю. Размер участка 10 вдоль дорожки может быть одинаковым (фиг,2 а) или меняющимся по некоторому закону (Фиг.2). Распределенное в пространстве маг нитное поле рассеяния от Участков 10 проникает в. гиромагнитный вкладыш 1 и создает в нем периодическое магнитное поле, которое взаимодействует с магнитными волнами, распространяю щимися в гиромагнитном вкладыше 1 таким образом, что под дорожкой могут распространяться лишь волны, с длиной волны, равной или кратной периоду размещения одинаковых по размерам участков 10, т.е. происходит Фильтрация магнитных волн (Фиг.2 а).Частотная характеристика такого Фильтра определяется величиной магнитного поля, создаваемого магнитной системой 4,и периодом размещения участков 10 50 вдоль дорожки. Относительную полосу пропускания частот фильтра мощно увеличить при квазипериодическом размещении участков 10 вдоль дорожки, т,в. при плавно увеличивающемся или 55 уменьшающемся периоде (фиг.25). Взве.шивание импульсного отклика такого фильтра можно получить, изменяя по меньшей мере,.один параметр - величину намагниченности, период расположе-б 0ния,или размер участков 10 вдоль дорожки.Устройство для обработки электромагнитного сигнала может использоваться в качестве модулятора. Для этого ь 5 в магнитном носителе 5 записи Формиру- ют области 11 с определенным распределением намагниченности, например, таким, как показано на фиг.2 а, чередующимися с областями 12, где намаг- в ниченность отсутствует (фиг.З). Длина этих областей равна или больше расстояния между входным 2 и выходным 3 преобразователями на гиромагнитном вкладые 1. При перемещении магнитного носителя 5 записи вдоль направ- ления распространения магнитных. волн в гиромагнитном вкладыше 1 в моменты временикогда над областью их распространения находится область 12 магнитного носителя записи, в которой намагниченность отсутствует, магнитные волны, возбуждаемые в гиромагнитном вкладыше 1, беспрепятственно распространяются в нем и преобразуются выходным преобразователем 3 в электро" 1магнитный сигнал определенной амплитуды. Когда же над областью распространения магнитных волн находится область 11 магнитного носителя записи с заданным распределением намагниченности, лишь часть этих волн может распространяться в гиромагнитном вкладыше 1 под магнитным носителем 5 записи и достигать выходного преобразователя 3. Соответственно, амплитуда электромагнитного сигнала, снимаемого с выходного првобраэова" теля 3 в этот момент времени, будет меньше. Таким образом, происходит амплитудная модуляция электромагнитного сигнала. Частота модуляции зависит от скорости перемещения магнитного носителя 5 записи и периода чередования на нем областей 11 с заданным распределением намагниченности.Устройство для обработки электромагнитного сигнала ожет работать в качестве многоотводной линии. задержки. Для этого в магнитном носителе 5 записи формируют области с заданньм. распределением намагниченности в виде множества участков 10, которые образуют несколько параллельных дорожек, отстоящих друг от друга на расстояние, превьаающее длину магнитной волны (Фиг.4). Направление намагниченности в соседних участках 10 дорожки противоположное, а периоды В( и - номер дорожки) расположения участков 10 в разных дорожках приблизительно кратны друг другу. На гиромагнитном вкладыше 1 имеется один входной преобразователь 2 и несколько выходных преобразователей 3, каждый из которых расположен под соответствукщвй дорожкой.Магнитные волны, возбуждаемые в гиромагнитномвкладыше 1 с помощью входного преобразователя 2, распространяются в нем под каждой дорожкой с разными групповыми скоростями н, следовательно с различным временемзадержки, так как магнитная волна, распространяющаяся под каждой дорожкой, имеет свою зависимость частоты от длины волны вследствие, различных периодов расположения участков 10 в разных дорожках. Таким образом, 5 магнитные волны, распространяющиеся под разными дорожками, приходят на выходные преобразователи 3 с разной задержкой. Меняя периоды расположения участков 10 в дорожках на маг нитном носителе 5 записи и перемещая его вдоль гиромагнитного вкладыша 1, можно менять времена задержки магнитных волн, поступающих на выходные преобразователи 3, и, в частности, задавать любой закон распределения времен задержки по выходным преобразователям 3.Распределение намагниченности в магнитной компоненте, сходное с показанным на фиг.4, можно использовать и в многоканальном фильтре. В этом случае период расположения участков 10 с заданным направлением,вектора намагниченности в каждой дорожке выбирают в соответствии с рабочей полосой частот данного канала и используют один входной преобразователь, возбуждающий магнитные волны в широкой полосе частот, или несколько узкополосных входных 30 преобразователей, каждый иэ которых расположен под соответствующей дорожкой. Фильтрация магнитных волн, распространяющихся в гиромагнитном вкладыше 1 под каждой дорожкой, происхо дит аналогично тому, как зто описано выше.Для взвешивания импульсного от" клика, формируемого в каждом канале, на магнитном носителе 5 записи изме п няют в каждой дорожке вдоль ее длины один из параметров участков 10.Устройство для обработки электромагнитного сигнала может использоваться в качестве невзаимного устройства. 45 В этом случае в магнитном носителе 5 записи формируют распределение намагниченности в виде нескольких участков 10, последовательно и периодически расположенных друг эа другом с ,периодом, меньшим толщины гиромагнитного вкладыша 1. Намагниченность во всех участках 10 направлена одинаково, а сами они выполнены в виде па" раллельных полос и разделены промежутками с шириной, равной ширине этихполос (фиг.5).Поверхностные магнитные волны, возбуждаемые в гиромагнитном вкладыше 1, распространяются по верхней его, поверхности в одном направлении, а 60 по нижней - в противоположном. Поскольку над верхней поверхностью гиромагнитного вкладыша 1 расположен магнитный носитель 5 записи с областями с указанным выше распределением е 65 намагниченности, условия распространения этих волн по верхней и нижней поверхностям неидентичны, что приводит к невзаимности.Таким образом, устройство для обработки электромагнитного сигнала позволяет осуществлять различные виды аналоговой обработки электромагнитного сигнала. При этом используемые методы создания областей с заданным распределением намагниченности на,.магнитном носителе записи позволяют существенно (более чем на 2 поряд 1ка) повысить точность воспроизведения заданного закона обработки сигнала. Конструкций входного и выходного преобразователей, а также расположение Магнитного носителя позволяют снизить с 30-40 дБ до 10-12 дБ потери на преобразование электромагнитного сигнала на магнитные волны. ДополнительнЪгм преимуществом устройства для обработки электромагнитного сиг" нала является возможность оперативного (за время -10с) изменения закона обработки электромагнитного сигнала и возможность использования одной конструкции для выполнения одного или одновременно нескольких различных устройств. Указанными свойствами не об бладает ни одно из известных устройств,Предлагаемое устройство для обработки электромагнитного сигнала может быть реализовано доступными средствами, используемыми в различных областях техники, и не требует специальной разработки новой сложной по конструкции и дорогостоящей аппаратуры, а его изготовление исключает необходимость фотолитографии, которая используется при изготовлении известных устройств.Формула изобретения, 1, Устройство для обработки -лектромагнитного сигнала, содержащее гиромагнитный вкладыш, на котором расположены входной и выходной преобразователи, магнитную систему для создания однородного магнитного поля и средство для создания неоднородного магнитного поля, расположенное над поверхностью гиромагнитного вкладыша, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения потерь на преобразование и повышения точности воспроизведения заданного закона обработки сигнала, средство для создания неоднородного магнитного доля выполнено в виде магнитного носителя записи, преимущественно ленты на основе маг" нитотвердого материала с коэрцитивной силой, превышающей величину напряженности однородного магнитного поля, при этом на магнитном носителе записи выполнены области с распределением намагниченности, определяемым заданным законом обработки электромагнитного сигнала. У2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е .с я тем, что магнитный носитель записи установлен с возмож ностью перемещения относительно гиро магнитного вкладыша.3 Устройство пс пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е .с я тем, что упомянутые области распределения намагни О ченности выполнены в виде одной или нескольких параллельных дорожек, расположеннык вдоль продольной оси магнитного .носителя эапиои и образованных участками с одинаковым или противоположным направлением вектора намагниченности, которые периодическинли кваэипериодичеаки расположенывдоль дорожки.источники информации,принятые во внимание при экспертиэе1. Патент СШВ В 4152676,кл. 333-24.1, опублик. 1979 (прототип,ев ректор Н.Король ед 0318/42 Тираж 588ВНИИПИ Государственногокоьвтетапо делам изобретений н открыт 13035, Москва, Ж"35, Уаушская на Подпис ак д,4/5Э 4 Ю ВЕ Ей филиал.ППП фПатент 1, г.ужгород, ул.Проектная