Управление параметрами излучения мультиферроиковой структуры электрическим полем

Содержание

Слайд 2

Цель исследования

Нахождение математического решения, способного связать волновые характеристики исследуемой магнитоэлектрической антенны с

Цель исследования Нахождение математического решения, способного связать волновые характеристики исследуемой магнитоэлектрической антенны
величиной прикладываемого электрического поля.

Рис.1. Структура исследуемой магнитоэлектрической антенны:
а) конструкция; б) структура подложки

Слайд 3

Микрополосковая антенна

Диаграмма направленности (kb ≈ π) в плоскости H (z0x):

Модифицированный резонаторный метод

Микрополосковая антенна Диаграмма направленности (kb ≈ π) в плоскости H (z0x): Модифицированный
[4]:

 

в плоскости E (z0y):

 

где:

 

(1)

(2)

Дисперсионное уравнение ЭМВ в подложке [5]:

 

 

(3)

Слайд 4

Магнитоэлектрическая подложка

Приближенное дисперсионное уравнение для гибридной электромагнитно-спиновой волны [7]:

(4)

 

 

 

(5)

1. Влияние МЭ-эффекта на

Магнитоэлектрическая подложка Приближенное дисперсионное уравнение для гибридной электромагнитно-спиновой волны [7]: (4) (5)
дисперсионную характеристику [8]:

 

(6)

для композита ЦТС - ИЖГ:

 

2. Влияние постоянного электрического поля на свойства сегнетоэлектрика

(модель мультиполяризационного механизма [9])

 

 

 

(7)

для слоя ЦТС:

 

Слайд 5

Дисперсионная характеристика гибридной волны

Параметры для расчета:
слой a – ЦТС: a = 100

Дисперсионная характеристика гибридной волны Параметры для расчета: слой a – ЦТС: a
мкм, εa(0) = 1870;
слой b – ГГГ: b = 500 мкм, εb = 11.6;
слой L – ИЖГ: L = 5 мкм, εL = 14,
M0 = 1750 Гс; He0 = 4113 Э.
Угол ϕ = 0°.
Размеры МПА: 50 × 50 (мм),
d = a + L + b = 605 мкм.

(а)

(б)

(в)

Рис.2. а) дисперсионная характеристика;
зависимости от величины электрического поля
(б) – постоянной распространения,
(в) – резонансной частоты исследуемой антенны

f = 18,92 ГГц

kζ = 63

Слайд 6

Диаграммы направленности исследуемой антенны

(а)

(б)

Рис.3. Расчетные диаграммы направленности, исследуемой МПА: (а) в плоскости

Диаграммы направленности исследуемой антенны (а) (б) Рис.3. Расчетные диаграммы направленности, исследуемой МПА:
H (z0x); (б) в плоскости E (z0y).

Увеличение прикладываемого постоянного электрического поля к сегнетоэлектрическому слою приводит к сужению диаграммы направленности в связи с уменьшением отношения резонансной длины волны к геометрическим размерам МПА.

Слайд 7

Выводы

В работе получено единое волновое решение, которое в полной мере способно учесть

Выводы В работе получено единое волновое решение, которое в полной мере способно
процессы, происходящие в исследуемой магнитоэлектрической композитной структуре при приложении к сегнетоэлектрической компоненте внешнего постоянного электрического поля.
Увеличение постоянного электрического поля приводит почти к линейному росту резонансной частоты структуры. Это происходит за счет двух механизмов: МЭ-эффекта – через изменение эффективного магнитного поля феррита, а также за счет зависимости диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрического слоя от прикладываемого постоянного электрического поля. Суммарный эффект дает изменение резонансной частоты около 2 ГГц при изменении постоянного электрического поля на 40 кВ/см.
При постоянной частоте колебания изменение приложенного электрического поля может привести к образованию стоячих волн в слоистой структуре.

Слайд 8

Литература

М.И. Бичурин, В.М. Петров, Д.А. Филипов, Г. Сринивасан Магнитоэлектрический эффект в композиционных

Литература М.И. Бичурин, В.М. Петров, Д.А. Филипов, Г. Сринивасан Магнитоэлектрический эффект в
материалах / НовГУ им. Ярослава Мудрого. Великий Новгород, 2005. - 226 с
Р.В. Петров, Г.Сринивасан Проектирование магнитоэлектрической фазированной антенной решётки // Вестн. Новг. гос. ун-та. Сер.: Техн. науки. 2009. № 50, - С. 61-65.
M.I. Bichurin, V.M. Petrov, R.V. Petrov, A.S. Tatarenko Magnetoelectric microwave devices // Ferroelectrics, 2011, 280(1):211-218 pp.
Б.А. Панченко, Е.И. Нефедев Микрополосковые антенны. – М.: Радио и связь, 1986. – 144 с.
Калиникос Б.А. Спиновый волны в ферромагнитных пленках // Соровский образовательный журнал, №5, 1996. – С. 93-100.
Н.Ю. Григорьева, Б.А. Калиникос Теория спиновых волн в пленочных ферромагнитных многослойных структурах : Монография. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2008. 176 с.
В.Е. Демидов, Б.А. Калиникос Особенности спектра дипольно-обменных электромагнитно-спиновых волн в несимметричных структурах металл-диэлектрик-ферромагнетик-диэлектрик-металл // ЖТФ, 2001, том71, вып.2: С. 89-93.
M. I. Bichurin, V. M. Petrov, and Yu. V. Kiliba Magnetic and magnetoelectric susceptibilities of a ferroelectric-ferromagnetic composite at microwave frequencies // PHYSICAL REVIEW B 66, 134404 (2002): 1-10pp.
Ang Ch., Yu Zh. DC electric-field dependence of the dielectric constant in polar dielectrics: Multipolarization mechanism model // Physical review B 69, 174109, 2004, 1-8 pp.

Слайд 9

Приложение

 

(П.1)

 

 

 

 

(П.2)

 

(П.3)

 

(П.4)

 

(П.5)

 

(П.6)

 

(П.7)

Приближенное дисперсионное уравнение для гибридной электромагнитно-спиновой волны

где:

Приложение (П.1) (П.2) (П.3) (П.4) (П.5) (П.6) (П.7) Приближенное дисперсионное уравнение для гибридной электромагнитно-спиновой волны где:

Слайд 10

Приложение

(П.8)

 

 

 

 

(П.9)

 

 

(П.10)

 

 

(П.11)

 

(П.12)

 

 

(П.13)

 

 

(П.14)

 

 

(П.15)

Приложение (П.8) (П.9) (П.10) (П.11) (П.12) (П.13) (П.14) (П.15)