Введение
Магнитное устройство
Сферы из иттриевого железного граната (сферы YIG) используются в качестве магнитно-управляемых фильтров и резонаторов для микроволнового диапазона частот. YIG-фильтры применяются благодаря их высокому коэффициенту добротности (Q), который обычно составляет от 100 до 200. Сфера, изготовленная из монокристалла синтетического иттриевого железного граната, функционирует как резонатор. Магнитное поле электромагнита изменяет резонансную частоту сферы и, следовательно, частоту, которую она пропускает. Преимущество данного типа фильтра заключается в том, что гранат можно настраивать на очень широкий частотный диапазон, изменяя напряженность магнитного поля. Некоторые фильтры могут быть настроены в диапазоне от 3 ГГц до 50 ГГц.
Строительство
Сами YIG-сферы имеют диаметр порядка 0,5 мм и изготавливаются из немного больших кубиков материала путем обкатки, как это делается при производстве ювелирных изделий. Гранат монтируется на керамическом стержне, а пара небольших контуров вокруг сферы осуществляет ввод и вывод полей в сферу и из нее; контуры представляют собой полувитки, расположенные под прямым углом друг к другу для предотвращения прямого электромагнитного взаимодействия между ними, и каждый из них заземлен с одного конца. Входные и выходные катушки ориентированы под прямым углом друг к другу вокруг кристалла YIG. Они входят во взаимодействие при возбуждении ферримагнитной резонансной частотой, которая зависит от внешнего магнитного поля, создаваемого электромагнитом. YIG-фильтры обычно состоят из нескольких последовательно соединенных каскадов, каждый из которых включает в себя сферу и пару контуров.
Приложения
Фильтры YIG часто используются в качестве предварительных селекторов. Фильтры YIG с настройкой сканирующим током применяются в анализаторах спектра. Другое применение YIG – это YIG-генераторы, в которых сфера выступает в роли настраиваемого элемента, определяющего частоту. Она связана с усилителем, который обеспечивает необходимую обратную связь для генерации колебаний.