Магниттік фильтрлер және резонаторлар: Иттрий-темір гранаты сфералары
YIG sphere
Магниттік құрылғылар: YIG сфералары микротолқынды сүзгілер ретінде қолданылады. Жоғары Q факторы, кең жиілік диапазоны, магниттік өріспен реттеу мүмкіндігі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Магниттік құрылғы
Magnetic device
Иттрий темір гранат сфералары (YIG сфералары) микротолқындық жиіліктер үшін магниттік реттелетін сүзгілер және резонаторлар болып табылады. YIG сүзгілері жоғары Q коэффициенттері үшін қолданылады, әдетте 100 мен 200 аралығында. Синтетикалық итрий темір гранаттың бір кристалынан жасалған сфера резонатор қызметін атқарады. Электромагниттің өрісі сфераның резонанстық жиілігін өзгертеді, осылайша ол қандай жиілікті өткізеді. Бұл типтегі сүзгінің артықшылығы – гранатты магнит өрісінің күшін өзгерту арқылы өте кең жиілік диапазонында реттеуге болады. Кейбір сүзгілерді 3 ГГц-тен 50 ГГц-ке дейін реттеуге болады.
Yttrium iron garnet spheres (YIG spheres) serve as magnetically tunable filters and resonators for microwave frequencies. YIG filters are used for their high Q factors, typically between 100 and 200. A sphere made from a single crystal of synthetic yttrium iron garnet acts as a resonator. The field from an electromagnet changes the resonance frequency of the sphere and hence the frequency it will allow to pass. The advantage of this type of filter is that the garnet can be tuned over a very wide frequency range by varying the strength of the magnetic field. Some filters can be tuned from 3 GHz up to 50 GHz.
Құрылыс
YIG шарларының диаметрі шамамен 0,5 мм-ге жетеді және олар зергерлік бұйымдар жасау сияқты, алдымен шақылған материалдан жасалған сәл үлкен кубтарды домалатып өңдеу арқылы шығарылады. Гранат керамикалық таяқшаға бекітіледі, ал шардың айналасындағы екі кішкентай контурлар шарға өрістерді енгізіп, одан шығарады; контурлар жартылай айналымды, бір-біріне тік бұрышпен орналастырылған, осылайша олардың арасында тікелей электромагниттік байланысын болдырмайды және әрқайсысы бір ұшынан жерге қосылған. Кіріс және шығыс катушкалары YIG кристаллының айналасында бір-біріне тік бұрышпен орналасқан. Олар электромагнит арқылы тудырылған сыртқы магнит өрісіне байланысты ферромагниттік резонанс жиілігімен қозғанда өзара байланысады. YIG сүзгілері әдетте бірнеше біріктірілген сатылардан тұрады, әр саты бір шардан және контурлар жұбынан құралады.
The YIG spheres themselves are on the order of 0.5 mm in diameter and are manufactured from slightly larger cubes of diced material by tumbling, as is done in the manufacture of jewelry. The garnet is mounted on a ceramic rod, and a pair of small loops around the sphere couple fields into and out of the sphere; the loops are half turns, positioned at right angles to each other to prevent direct electromagnetic coupling between them and each is grounded at one end. The input and output coils are oriented at right angles to one another around the YIG crystal. They are cross coupled when energized by the ferrimagnetic resonance frequency, which depends on the external magnetic field supplied by an electromagnet. YIG filters usually consist of several coupled stages, each stage consisting of a sphere and a pair of loops.
Қолданбалар
YIG сүзгілері көбінесе алдын таңдаушылар ретінде қолданылады. Суару тогы арқылы реттелетін YIG сүзгілері спектр анализаторларында қолданылады. YIG-тің тағы бір қолданысы – YIG осцилляторлары, онда шар жиілікті анықтайтын өзгермелі элемент ретінде қызмет етеді. Ол осцилляция үшін қажетті кері байланысты қамтамасыз ететін күшейткішке жалғанады.
YIG filters are often used as preselectors. YIG filters tuned by a sweep current are used in spectrum analyzers. Another YIG application is YIG oscillators, where the sphere acts as a tunable frequency determining element. It is coupled to an amplifier which provides the required feedback for oscillation.