книги из ГПНТБ / Пузырев В.А. Тонкие ферромагнитные пленки в радиотехнических цепях

Р а с ч е ты показали, что на частоте 3 ГГц

у ж е при

до ­

стижении значения постоянной затухания

а » 0 , 0 1

и

фазовой

постоянной

р. С увеличением

коэффициента

заполнения величина р растет. Эффективность

исследуе­

мого ф а з о в р а щ а т е л я

растет с увеличением частоты ге­

нератора со. К недостаткам рассматриваемого

ф а з о в р а ­

щателя,

обычно

присущим

электрическим

у п р а в л я е м ы м

ф а з о в р а щ а т е л я м ,

можно

отнести: нелинейную

зависи­

мость фазового сдвига

от поля смещения;

возникновение

смещения

и уровня

сигнала.

2.3.3.

Э л е м е н т

з а п о м и н а ю щ е г о у с т р о й с т в а

\ПИ. тока,

Генератдр

записи

Отрезок полосковой

у

длинной линии

СВЧ

Широко­

О — d

~

Летектор

полосный

усилитель

Направление

Пленка

„легкой " оси

Г?нератор

импульсов

тока

чтения

Р и с .

2.40

может быть проанализировано с использованием

экви­

валентной ^схемы магнитосвязанной пленки.

Элемент

памяти с н е р а з р у ш а ю щ и м считыванием имеет

вид,

при­

линию, представляет собой неоднородность,

эквивалент ­

ная схема которой показана на рис. 2.1, е.

П о л о с к о в а я

линия возбуждается С В Ч генератором и нагружена

на

детектор. Ось анизотропии пленки, как и в

случае

рас -

смотренного выше плавного

ф а з о в р а щ а т е л я ,

перпендику­

л я р н а составляющей

С В Ч магнитного поля и

п а р а л л е л ь ­

на

о п р а ш и в а ю щ е м у

и

записывающему

полям,

которые

формируются при помощи

обмоток.

Отрезок полосковой

линии,

нагруженный

магнитной

пленкой,

обладает постоянной

затухания

б/,

которая яв­

л я е т с я функцией продольного поля и определяется

соот­

ношениями

(2.93) —(2.95).

В

этих

соотношениях

со0

обозначает

частоту

ферромагнитного

резонанса

пленки.

При воздействии на пленку только

продольных у п р а в л я ю щ и х полей вы­

р а ж е н и е дл я частоты

Ф М Р

прини­

мает следующий вид:

">2

=

< 0 ± А Л

) ,

(2.96)

т д е Л, = Я Л / Я К .

Частота

ларморовой

прецессии

вектора намагниченности сок /2я яв­

ляется функцией

поля

анизотропии

и имеет величину порядка 600 МГц .

П о л о ж и т е л ь н ы й

знак

соответствует

п а р а л л е л ь н о м у

полю,

отрицатель­

н ы й — противоположно

направленно ­

му полю. Эта асимметрия

позволяет

определить

фактическое

направле ­

ние вектора намагниченности плен­

ки.

Переключение

вектора

намагни ­

ченности осуществляется при внеш­

нем поле Я л

,

равном не полю

ани­

зотропии

Я к , как это следует из вы­

р а ж е н и я

(2.96),

а при

напряженно ­

в

сти

внешнего

смещающего

поля,

равного

коэрцитивной

силе

Я с .

Р и £

2 4

1

Выходной

сигнал

детектора

в

зависимости

от приложенного

поля

показан

в относительных

величинах на

рис. 2.41.

Д л я

снятия характеристик

устройства

[4]

использовалась

п е р м а л л о е в а я

пленка

диаметром

2,55

мм

в

35-омной

Рис. 2.41, а

соответствует случаю совпадения

часто­

ты генератора

с частотой Ф М Р пленки

при

с м е щ а ю щ е м

поле,

равном

нулю /гл —О, т. е.

со = сок.

М а к с и м а л ь н о е

поглощение имеет место при /гл =

0. На

рис. 2.41, б

пред­

ставлен случай, когда со=1,2сок . М а к с и м а л ь н о е

поглоще­

ние в этом случае получается при

( 1 - ) - / г л ) ' / 2 = 1,2.

И на­

конец,

на рис. 2.41,0

отображен

случай

CU =

0,8COk с

максимальным

поглощением при

(1 - г - Л л ) 1 / 2

=

0,8. Во всех

перечисленных

случаях

переключение

осуществлялось

при критическом поле Нл — Нс.

Считывание

без разрушения

информации

в о з м о ж н о

лелен

этому

полю. В случае (й<сок будет иметь

место

противоположный эффект. На рис. 2.42 и 2.43

приведены

теоретические

зависимости

относительного

изменения

сопротивления

Rm,/Rm

max и затухания

б/,

рассчитанные

по

ф о р м у л а м

(2.68) и

(2.93)

соответственно.

Расчеты

проводились

д л я

тех

ж е

соотношений

частот,

что и

выше,

т. е. дл я

совпадения

частоты генератора

с

часто­

той

Ф М Р пленки и двух

случаев

отклонения

в

обе

сто­

роны.

Момент

переключения

вектора

намагниченности

в уравнении

для соо учитывался

изменением

знака

пе­

ред Л л .

К а к

можно

видеть, характер

теоретических

зависи­

мостей совпадает с зависимостями, полученными

экспе­

риментально

(рис. 2.41)

[ 4 ] . М о ж н о т а к ж е

отметить, что

при расстройке

высокочастотного

генератора

относитель­

но

частоты

Ф М Р

пленки

на

величину

C O = 0 , 8 C U K

(рис. 2.43, б)

амплитудное значение сигнала с выхода

детектора д о л ж н о

быть

больше.

Расчет

зависимостей,

Д л я

испытания этого

метода считывания без разру ­

шения

информации

была

построена экспериментальная

пластина памяти на

7 X 5

слов [ 4 ] . Распределение С В Ч

шивающем

импульсе с амплитудным

значением

поля

# л = 0,8#о

показаны на рис. 2.44.

О п р а ш и в а ю щ и е

им­

пульсы имели длительность 30 ис

и

п р и к л а д ы в а л и с ь с

выхода

детектора

имели

величины

порядка

2—6

мВ при мощности

воз­

б у ж д а ю щ е г о источника радиочасто ­

ты 5—15

мВт и при

опрашивающих

импульсах

длительностью

7

не.

Пленки

опрашивались

с

частотой

повторения

5

М Г ц

в течение

не­

скольких часов без заметного умень­

шения формы считываемого импуль­

са. К а к

полагают

авторы

[4],

этот

метод

считывания

без

разрушения

информаии

с

его

потенциально

не­

высоким временем выборки и хоро­

шим

отношением

сигнал/шум

при

считывании может быть легко при­

меним

к полупостоянным

запомина ­

ющим

устройствам

накопительного типа

средних

р а з ­

меров.

Эквивалентная

схема

магнитосвязанной

Т Ф П

м о ж е т

быть

применена

и

д л я исследования более сложны х

функциональных устройств. В качестве иллюстрации

бу­

дет рассмотрено одно из

них — преобразователь

угол —

напряжение .

ними цепями был использован д л я измерения

основных

параметро в эквивалентной

схемы и

основных

х а р а к т е ­

ристик самой пленки. В

этом п а р

а г р а ф е рассмотрим

нием включения пленки в качестве оконечной

нагрузки .

Хасти и

Пенном был разработа н сверхчувствитель­

ный угловой

преобразователь, использующий

физические

пленки, что

она удаляется от трудной оси. К а к следует

из в ы р а ж е н

и я для RBH (2.97), это приводит к уменьше ­

- ~ sin (т) — (3 + <р) =

cos к) sin т\,

(2.98)

" к

где Я у = Нт — поле модуляции;

ср ^ Н JHK

— измене­

поля

Ил\

у] — угол

м е ж д у

намагниченностью

и

трудной

осью

пленки.

Выражение

для

частоты

Ф М Р

пленки

в этом

случае

может

быть записано

в

виде

ш2, =

ш2 ^

cos (т) -

р ±

<р) -

cos 2TJ1 •

(2.99)

О

к

"к

J

Ну,

Если

известны

величины

# „ , ф и |3, из

уравнения

(2.98)

определяется

значение величины г). Д л я н а х о ж д е ­

ния

соо полученное

значение

г|

подставляется

в

уравне ­

ние

(2.99).

Практический

интерес

представляет

случай,

когда

НУ =

НК,

р ± с р < г ] < 1 . Уравнения

(2.98) и

(2.99)

в этом

случае приводятся

к виду

-П =

[ 2 ( Р ± < р ) ] " 3 ,

(2.100)

о)2

= о)2 (cos [2 (р +

<?)]1/3

-

cos 2 [2 (Р +

с?)]1 '3 },

(2.101)

m

= - ^ c o s [ 2 ( p

+

<p)]"3.

Пренебрегая в знаменателе величиной со/а>к, пере­

пишем

выражение

(2.97)

с

учетом

полученных

соотно­

шений

(2.100), (2.101):

1

1/3

0)2

2В

cos [2 (р +

<р)]

-у-

# „ „

=

^

-

- у - . (2.102)

ик ( c o s Р (Р + т ) ] 1 / 3 - с о з 2 [2 ( Ш ) 1 , 3 ] } 2 + 4В2 - 5 -

И з

уравнения

(2.102)

видно,

что

наибольшее

вноси­

мое

сопротивление

получается

в

случае

выполнения