Устройства и методы функциональной магнитоэлектроники (187,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

УДК 621.38 (075.8) ББК 32. 845я73 К289 Печатается по решению кафедры радиотехнических и телекоммуникационных систем Института радиотехнических систем и управления Южного федерального университета (протокол № 6 от 12 февраля 2020 г.) Рецензенты: доктор технических наук, доцент, профессор кафедры радиоэлектроники Донского государственного технического университета А. В. Елисеев доктор технических наук, доцент, профессор кафедры информатики и информационных таможенных технологий Ростовского филиала Российской таможенной академии П. Н. Башлы Касьянов, А. О. К289 Устройства и методы функциональной магнитоэлектроники : учебное пособие / А. О. Касьянов, А. Н. Касьянова ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2021. – 125 с. ISBN 978-5-9275-3793-8 Излагаются физические основы такого современного бурно развивающегося направления науки и техники, как функциональная микроэлектроника в части магнитоэлектроники и обработка сигналов с помощью спиновых волн, распространяющихся в магнитодиэлектрических кристаллах. Показано, что развитие магнито-электроники связано с разработкой сверхминиатюрных устройств, предназначенных для формирования, фильтрации и аналоговой математической обработки сигналов. Несмотря на то, что возможность и целесообразность использования спиновых волн для обработки сигналов обусловлено их низкой скоростью по сравнению со скоростью света, большинство вопросов, подробно рассмотренных в данном пособии, ранее в учебной литературе не рассматривались и освещались лишь в периодических изданиях и трудах научных конференций, которые были практически недоступны студентам. Целесообразность издания настоящего пособия, имеющего междисциплинарный характер, обусловлена необходимостью обеспечения учебного процесса по образовательным программам бакалавриата и специалитета по дисциплинам: «Электроника» и «Специальные радиоэлектронные устройства». Пособие предназначено для студентов специальности 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы» и студентов направления подготовки 11.05.02 «Инфокоммуникационные технологии». УДК 621.38 (075.8) ББК 32. 845я73 ISBN 978-5-9275-3793-8 © Южный федеральный университет, 2021 © Касьянов А. О., Касьянова А. Н., 2021 © Оформление. Макет. Издательство Южного федерального университета, 2021

Стр.3

СОДЕРЖАНИЕ СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ ...................... 5 ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................... 6 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ УСТРОЙСТВ СВЧ НА ОБЪЁМНЫХ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ (ОМСВ) ........ 8 1.1. Свойства магнитостатических волн в СВЧ-диапазоне........................ 8 1.2. Основы электродинамики ферромагнитных диэлектриков ................ 8 1.2.1. Основные понятия и уравнения ..................................................... 8 1.2.2. Электромагнитные волны в безграничной магнитогиротропной среде .......................................................... 12 1.2.3. Безобменное магнитостатическое приближение и пределы его применимости ......................................................................... 18 1.3. Магнитостатические волны в изолированном ферритовом слое ..... 20 1.3.1. Магнитостатические волны в касательно намагниченном слое 20 1.3.2. Магнитостатические волны в нормально намагниченном слое 32 1.3.3. МСВ в наклонно намагниченном слое ........................................ 37 1.4. Волны и колебания в ферромагнитных пластинах и пленках конечных размеров .............................................................................. 41 1.5. Учет влияния магнитной кристаллографической анизотропии ........ 47 1.5.1. МСВ в касательно намагниченном анизотропном слое ............. 52 1.5.2. МСВ в касательно намагниченном анизотропном слое ............. 57 1.5.3. Основные результаты ................................................................... 59 1.6. Магнитостатические волны в многослойных структурах ................. 60 1.6.1. Дисперсионное соотношение для МСВ в структуре металлдиэлектрик-феррит-диэлектрик-феррит-диэлектрик-металл ..... 60 1.6.2. МСВ в структуре металл-диэлектрик-феррит-диэлектрикметалл ............................................................................................ 67 1.7. Затухание магнитостатических волн .................................................. 68 1.7.1. Феноменологическая теория затухания магнитостатических возбуждений ............................................... 68 1.7.2. Элементарные процессы, приводящие к релаксации спиновых волн ................................................................................... 70 1.7.3. Описание процесса затухания МСВ ............................................ 74 1.8. Возбуждение магнитостатических волн ............................................ 76 1.8.1. Возбуждение МСВ-током ............................................................ 76 3

Стр.4

Содержание 1.8.2. Соотношение ортогональности для магнитостатических мод ... 77 1.8.3. Возбуждение магнитостатических колебаний заданным СВЧ-полем ........................................................................................ 80 2. УСТРОЙСТВА СВЧ НА МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ ......... 82 2.1. Ферритовый вентиль на магнитостатической волне.......................... 82 2.1.1. Модель феррита в приближении слабого сигнала ...................... 82 2.1.2. Магнитостатические волны .......................................................... 85 2.1.3. Возбуждение магнитостатических волн ...................................... 87 2.1.4. Расчет характеристик вентиля ...................................................... 88 2.1.5. Конструкция вентиля .................................................................... 90 2.1.6. Измерение характеристик вентиля ............................................... 92 2.2. Ферритовый резонатор ........................................................................ 95 2.2.1. Принцип работы ферритового резонатора .................................. 95 2.2.2. Принципы построения ферритовых фильтров ............................ 97 2.2.3. Элементы связи с ферритовым резонатором ............................. 102 2.2.4. Конструкции ферритовых фильтров .......................................... 106 2.2.5. Параметры фильтров................................................................... 112 2.2.6. Области технического применения фильтров на ферритовых резонаторах ........................................................ 116 2.2.7. Описание конструкции фильтра................................................. 117 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................. 120 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................ 122

Стр.5