專利名稱：靜磁表面波色散控制結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波及射頻器件領(lǐng)域，特別涉及靜磁波色散控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
靜磁波器件技術(shù)是唯一能在微波頻率下直接進(jìn)行模擬信號處理并成為相控陣?yán)走_(dá)相陣元的關(guān)鍵技術(shù)，靜磁波器件可實(shí)現(xiàn)壓縮接收、同步脈沖分離等功能，而且其具有的寬帶、大動態(tài)、體積小、重量輕具有與微波單片集成電路(MMIC)和前端模塊相兼容的能力等特點(diǎn)，使其有望成為新型寬帶接收技術(shù)的主要關(guān)鍵技術(shù)之一。
靜磁波(MSW)按其激勵及傳輸模式可分為三種靜磁前向體波(MSFVW)、靜磁反向體波(MSBVW)和靜磁表面波(MSSW)。靜磁前向體波和后向體波，其波的傳輸能量主要集中在YIG薄膜內(nèi)，前向體波的群速與相速的傳播傳輸方向一致，后向體波的群速與相速的傳播方向相反；而靜磁表面波的傳輸能量主要集中在表面上，其能量由表面到體內(nèi)呈指數(shù)規(guī)律衰減。靜磁表面波的這種特性決定了這種波的傳播模式易受外界干擾，色散很大且能量損耗較大，但由于其易激發(fā)和易于控制，靜磁表面波仍然是靜磁波中應(yīng)用最多的一種模式。
國內(nèi)外對靜磁表面波器件的研制已有四十多年的歷史，但由于靜磁表面波本身強(qiáng)烈的色散特性，使其器件設(shè)計(jì)復(fù)雜，且器件性能遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)用化的程度，大大制約了此類器件的發(fā)展，因此如何控制靜磁表面波的色散成為靜磁波器件研究的重中之重。
靜磁表面波的色散控制目前主要由以下幾種方式階梯式接地結(jié)構(gòu)和MSBVW-MSSW級聯(lián)的方式，階梯式接地結(jié)構(gòu)計(jì)算復(fù)雜，多采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)完成，且工藝上實(shí)現(xiàn)起來也較困難；MSBVW-MSSW級聯(lián)結(jié)構(gòu)使器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提出一種利用多層膜結(jié)構(gòu)來有效控制靜磁表面波色散特性的方法，以簡化色散控制的設(shè)計(jì)，并使工藝簡單化。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，靜磁表面波色散控制結(jié)構(gòu)，采用多層膜結(jié)構(gòu)，層之間的接觸面為平面。
進(jìn)一步的，最上層為金屬層，其次為襯底材料，再次為磁性結(jié)構(gòu)層。所述磁性結(jié)構(gòu)層由磁性層構(gòu)成；或者所述磁性結(jié)構(gòu)層由磁性層和介質(zhì)層構(gòu)成。
更進(jìn)一步的，所述磁性結(jié)構(gòu)層由磁性層和介質(zhì)層周期間隔排列構(gòu)成。磁性層的材料為YIG系列材料。介質(zhì)層的材料為釓鎵石榴石、釔鋁石榴石或釔鎵石榴石。
本發(fā)明結(jié)合靜磁表面波在YIG膜中的傳輸特性，利用各膜層之間波的耦合作用，減小靜磁表面波的色散，從而更好的控制其傳播特性及其在器件中的應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1為多層結(jié)構(gòu)模型示意圖。圖中m為金屬，其它參數(shù)含義為t厚度；k波數(shù)；H外加偏置磁場強(qiáng)度；w膜層寬度；2n層數(shù)。
圖2為軟件輸入界面截圖。
圖3為軟件輸出界面截圖。
圖4為層數(shù)變化對靜磁表面波色散抑制的影響示意圖。
圖5為膜層厚度對靜磁表面波色散抑制的影響示意圖。
圖6為外加磁場變化對靜磁表面波色散抑制的影響示意圖。
圖7為YIG薄膜飽和磁化強(qiáng)度對靜磁表面波色散抑制的影響示意圖。
具體實(shí)施例方式
靜磁表面波色散控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，采用多層膜結(jié)構(gòu)，層之間的接觸面為平面?；蛘哒f，每一層與相鄰層接觸的面為一個平面。
本發(fā)明的介質(zhì)層材料除了GGG(釓鎵石榴石)以外，還可以采用釔鋁石榴石或釔鎵石榴石。
如圖1所示，介質(zhì)基板一面金屬化，另一面與YIG/GGG這種循環(huán)結(jié)構(gòu)相接，且在實(shí)際應(yīng)用中YIG(釔鐵石榴石)的寬度是有限的，因此在模型中也將此尺寸設(shè)為有限值。根據(jù)靜磁近似和Walker’s方程及表面磁導(dǎo)率的定義μs=-jByHx,]]>得到第i層膜上下界面的表面磁導(dǎo)率關(guān)系
μ(i-1)=μMiμsiks+(μ1i2Mi2-k2μ2iμi-μ2i2k2)tanhMitiskμiMi+(μsik2+k2μ2i)tanhMiti···(1)]]>式中s＝k/|k|＝±1，表示靜磁表面波的傳輸方向。這就是任意多層控制、具有任意寬度樣品中靜磁表面波普適色散方程，為了確定這一色散方程，還必須由邊界條件確定出邊界處的表面磁導(dǎo)率，再由表面磁導(dǎo)率的界面連續(xù)性逐一求出各個界面的表面磁導(dǎo)率，并代入任意膜層求出模型結(jié)構(gòu)中靜磁表面波的色散特性。設(shè)第i層為接地介質(zhì)層(μ1＝1，μ2＝0)，上界面是接地金屬層，下界面與第i-1層YIG薄膜接觸。在接地金屬層界面b x＝0，則該界面的表面磁導(dǎo)率μ(i+1)＝0 (2)μ(i-1)＝(N/sk)tanh NtlμS((2n-1)-1)=[μi(2n-1)M(2n-1)μs(2n-1)ks+(μi(2n-1)2M(2n-1)2]]>-k2μ2(2n-1)μs(2n-1)-μ2(2n-1)2k2)tanhM(2n-1)t(2n-1)]···(3)]]>×[skμ1(2n-1)M(2n-1)+(μs(2n-1)k2+k2μ2(2n-1))tanhM(2n-1)t(2n-1)]-1]]>可以根據(jù)(3)式編寫軟件，根據(jù)模型輸入變量參數(shù)，直接得到色散關(guān)系曲線，軟件示例的輸入界面及輸出界面如圖2和圖3所示。
一般說來，YIG/GGG循環(huán)周期結(jié)構(gòu)的層數(shù)越多，其對靜磁表面波的色散抑制效果越好，但這種改善結(jié)果會隨著層數(shù)的增多而減弱，當(dāng)層數(shù)大于20時再增加，這種改善效果就變得很不明顯了。因此，本實(shí)施方式選取的層數(shù)小于20層，取10個周期。YIG薄膜厚度一般為幾μm～幾十μm。GGG基片的厚度可與之比擬，一般為幾十μm～幾百μm。周期數(shù)對靜磁表面波色散的影響見圖4，YIG膜層厚度對色散的影響見圖5，外加磁場及YIG薄膜飽和磁化強(qiáng)度對色散的影響見圖6和圖7所示。從圖4～圖7可以看出隨著薄膜層數(shù)和每層厚度的增加可以改善靜磁表面波的色散，特別是在低頻段。但是這種改善的效果同時會隨和層數(shù)和厚度的增加而減弱，最終趨于零。從圖6可以看出，外加磁場只會改變靜磁表面波激勵的頻率范圍，而幾乎不會影響其色散特性。但是YIG薄膜的飽和磁化強(qiáng)度既可影響靜磁表面波的激勵范圍，同時又會影響其色散，當(dāng)飽和磁化強(qiáng)度Ms增加時，其色散特性得到很大的改善，特別是在高頻部分。
權(quán)利要求
1.靜磁表面波色散控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，采用多層膜結(jié)構(gòu)，層之間的接觸面為平面。
2.如權(quán)利要求1所述的靜磁表面波色散控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，最上層為金屬層，其次為襯底材料，再次為磁性結(jié)構(gòu)層。
3.如權(quán)利要求2所述的靜磁表面波色散控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述磁性結(jié)構(gòu)層由磁性層構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求2所述的靜磁表面波色散控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述磁性結(jié)構(gòu)層由磁性層和介質(zhì)層構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求2所述的靜磁表面波色散控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述磁性結(jié)構(gòu)層由磁性層和介質(zhì)層周期間隔排列構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求3、4或5所述的靜磁表面波色散控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述磁性層的材料為YIG系列材料。
7.如權(quán)利要求4或5所述的靜磁表面波色散控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述介質(zhì)層的材料為釓鎵石榴石、釔鋁石榴石或釔鎵石榴石。
8.如權(quán)利要求5所述的靜磁表面波色散控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述磁性層和介質(zhì)層的周期不大于20個周期。
全文摘要
靜磁表面波色散控制結(jié)構(gòu)，屬于微波及射頻器件領(lǐng)域，特別涉及靜磁波色散控制技術(shù)。本發(fā)明采用多層膜結(jié)構(gòu)，層之間的接觸面為平面。本發(fā)明的有益效果是結(jié)合靜磁表面波在YIG膜中的傳輸特性，利用各膜層之間波的耦合作用，減小靜磁表面波的色散，從而更好的控制其傳播特性及其在器件中的應(yīng)用。
文檔編號G01S7/00GK1976221SQ20061002247
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者劉穎力, 張懷武, 楊青慧, 石玉, 賈利軍 申請人:電子科技大學(xué)