Фазовый шум кольцевого генератора на основе линии задержки из железо-иттриевого граната

DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-4-7-12

Скачать текст статьи в формате PDF

Скачать JATS xml

Аннотация: В условиях нарастания требований к стабильности, низкому фазовому шуму и компактности СВЧ-источников генераторы на основе плёнок железо-иттриевого граната (ЖИГ) сохраняют уникальные преимущества как единственные устройства, способные сочетать высокую добротность и магнитную плавную перестройку в широком диапазоне частот. В исследуемой конструкции в качестве резонатора используется тонкопленочный ЖИГ, установленный на печатную плату с массивом сквозных металлизированных заземленных отверстий, что позволяет подавлять паразитные излучения и улучшать согласование пленки с печатной платой. Поверхностные магнитостатические волны (ПМСВ), возбуждаемые в такой резонансной ячейке, обеспечивают минимальные потери и эффективное взаимодействие с микрополосковыми возбуждающими и приемными структурами. Такая реализация помогает достигать высокой стабильности частоты, низких потерь при компактных габаритах, что делает систему пригодной для применения в прецизионных радиолокационных и измерительных устройствах. Созданный и измеренный автогенератор имеет фазовый шум минус 100,16 дБн/Гц на отстройке 100 кГц. Разработка новых устройств, использующих экранированные линии задержки с плёнками ЖИГ, представляет собой актуальное и востребованное направление в современной СВЧ-электронике.

Ключевые слова: жиггенератор, экранирование, подложка, добротность, компьютерное моделирование, тонкие пленки, спин-волновая линия задержки, магнитостатические волны, железо-иттриевый гранат

Авторы и правообладатели:

  • Максимов Н. С. , Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва, Россия)
  • Сафин А. Р. , Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, (Москва, Россия), Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва, Россия)
  • Феоктистов А. Д. , ООО «Радиокомп» (Москва, Россия), Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва, Россия)

  • 1. Арсенид-галлиевые октавные СВЧ-генераторы, управляемые напряжением, с дискретными варикапами / М.Г. Дурканаев, Д.И. Иващенко, С.И. Толстолуцкий, Ю.И. Тихов // Успехи современной радиоэлектроники. – 2024. – T. 78, № 7. – С. 60–67.
  • 2. A Ka and V band Voltage-Controlled Oscillator for Terahertz Application in GaAs with Start-Up Relaxation / X. Wu, Y. Li, Z. Huang, X. Kuang, X. Yu // IEEE MTT-S International Wireless Symposium (IWS). – Harbin, China: IEEE, 2022. – P. 1–3. DOI: 10.1109/IWS55252.2022.9977945.
  • 3. A low-noise transmission-type yttrium iron garnet tuned oscilla-tor based on a SiGe MMIC and bond coupling operating up to 48 GHz / M. Van Delden, N. Pohl, K. Aufinger, C. Baer, T. Musch // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 2019. – Vol. 67. – P. 3973–3982.
  • 4. Chenakin A. Frequency synthesis: Current status and future projections // Microwave Journal. – 2017. – Vol. 60. – P. 22–36.
  • 5. Microwave Oscillator Based on Two Optimally Tuned YIG Filters / R.C. Crew, E.N. Ivanov, G. Flower, M.E. Tobar, M. Goryachev // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 2025. – Vol. 73, No. 12. – Р. 10897–10903.
  • 6. Micromachined tunable magnetostatic forward volume wave bandstop filter / Y. Feng, S. Tiwari, S.A. Bhave, R. Wang // IEEE Microwave and Wireless Technology Letters. – 2023. – Vol. 33, No. 6. – P. 807–810.
  • 7. Du X. Frequency tunable magnetostatic wave filters with zero static power magnetic biasing circuitry / X. Du, M.H. Idjadi, Y. Ding, T. Zhang, A.J. Geers, Sh. Yao, J.B. Pyo, F. Aflatouni, M. Allen, R.H. Olsson // Nature Communications. – 2024. – Vol. 15. – Art. 3582. DOI: 10.1038/s41467-024-47822-3.
  • 8. Microwave magnonic micro-oscillator based on a nm-thick YIG film / A.A. Nikitin, I.Y. Tatsenko, M.P. Kostylev, A.B. Ustinov // Journal of Applied Physics. – 2024. – Vol. 135. – P. 123906.
  • 9. Максимов Н.С. Генераторы на основе железо-иттриевого граната: проблемы и перспективы / Н.С. Максимов, А.Р. Сафин // Радиотехника. – 2025. – Т. 89, № 11. – С. 106−114.
  • 10. Watt S. Implementing a magnonic reservoir computer model based on time-delay multiplexing / S. Watt, M. Kostylev, A.B. Ustinov, B.A. Kalinikos // Physical Review Applied. – 2021. – Vol. 15, No. 6. – P. 064060. DOI: 10.1103/PhysRevApplied.15.064060.
  • 11. Tunable magnetostatic wave oscillators using pure and doped YIG films / W. Ishak, E. Reese, R. Baer, M. Fowler // IEEE Trans. Magn. – 1984. – Vol. 20. – P. 1229–1231.
  • 12. Aoki I. A 2–5 GHz tunable magnetostatic wave oscillator. – Boston, MA, USA: Yokogawa Electric Corporation, Corporate R&D, 1991. – 504 p.
  • 13. Barak J. Study of the excitation of magnetostatic modes in yttrium-iron-garnet films by a microstrip line / J. Barak, U. Lachish // Journal of Applied Physics. – 1989. – Vol. 65, No. 4. – P. 1652–1658.
  • 14. Калиникос Б.А. Спин-волновые устройства и эхопроцессоры: моног., под ред. В.Н. Ушакова / Б.А. Калиникос, А.Б. Устинов, С.А. Баруздин. – М.: Радиотехника, 2013. – 216 с.
  • 15. Sedra A.S. Microelectronic Circuits / A.S. Sedra, K.C. Smith. – New York: Oxford University Press, 2015. – 7th.ed. –1489 p.

Сведения о финансировании: Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда № 25-79-20053.

Библиография статьи:
Максимов Н. С. Фазовый шум кольцевого генератора на основе линии задержки из железо-иттриевого граната / Н. С. Максимов, А. Р. Сафин, А. Д. Феоктистов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2025. – Т. 28, № 4. – С. 7–12. DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-4-7-12

Адрес редакции

  634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, МК, каб. 310/2

  (3822) 701-582, внутр.: 1456

  journal@tusur.ru