РЕГУЛИРУЕМОЕ УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в целях защиты радиоприемных устройств от влияния электромагнитных колебаний большой мощности в СВЧ диапазоне.
Известно устройство-аналог, описанное в статье: А.Б. Козырев. Эффект быстрого переключения сверхпроводящих пленок и возможности его использования в СВЧ-микроэлектронике // Соросовский образовательный журнал. 2004. - Т. 8. - №1. - С. 93-100. Данное устройство-аналог содержит диэлектрическую подложку, электромагнитные взаимосвязанные полосковые резонаторы, сверхпроводящий элемент, однако оно не позволяет осуществить регулировку порога срабатывания в процессе эксплуатации. Также недостатками устройства-аналога являются малая предельно допустимая мощность СВЧ колебания, при которой устройство способно осуществлять свою работу, без отключения и выхода из строя, что обусловлено относительно малым значением поверхностного сопротивления тонкопленочных сверхпроводящих элементов. Другим недостатком устройства-аналога являются высокие критические токи, обусловленные использованием тонкопленочного сверхпроводящего элемента.
Известно устройство-аналог, наиболее близкое к технической сущности и являющееся прототипом к предлагаемой полезной модели, описанное в статье: Андреев Р.Н., Касаткина Т.И. Модель микрополоскового иттриевого высокотемпературного сверхпроводящего защитного СВЧ устройства // Вестник Воронежского института ФСИН России. 2017. - №3. - С. 6-15. Устройство-аналог содержит диэлектрическую подложку, электромагнитные взаимосвязанные полосковые резонаторы, сверхпроводящий элемент, выполненный из иттриевого монокристалла в форме круга. Недостатками устройства-аналога являются невозможность регулировки порога срабатывания при эксплуатации и невозможность варьирования размеров чувствительного элемента, в том числе в сторону его увеличения, а также небольшие значения критического тока.
Предлагаемое техническое решение направлено на устранение указанных недостатков, а также на обеспечение возможности регулирования порога срабатывания устройства. Технический результат достигается тем, что в устройство вводится регулируемый источник постоянного магнитного поля. А также тем, что резонаторы расположены над сверхпроводящим элементом с возможностью взаимной компенсации магнитной и электрической связи друг друга при центральной частоте рабочего диапазона частот устройства.
На фиг. 1 представлена схема регулируемого устройства защиты от электромагнитных помех. На фиг. 2 представлен принцип работы регулируемого устройства защиты от электромагнитных помех. Устройство содержит: диэлектрическую подложку 1; основание 2; резонаторы 3; сверхпроводящий элемент 4; регулируемый источник постоянного магнитного поля - соленоид 5.
Устройство работает следующим образом. В Мейснеровском S-состоянии значение тока в сверхпроводящем элементе 4, величина электромагнитного поля и температура меньше критических значений для данного сверхпроводящего поликристалла. В таком состоянии сверхпроводящий элемент 4 осуществляет связь между резонаторами 3, приводя к тому, что происходит нарушение компенсации индуктивного (магнитного) и емкостного (электрического) взаимодействий двух резонаторов 3. Вследствие этого между резонаторами возникает связь, с коэффициентом связи, отличным от нуля на величину, определяющуюся характеристическими параметрами сверхпроводящего элемента: геометрическими размерами и форм-фактором. В результате такого взаимодействия резонаторов 3, устройство осуществляет свою работу как полосковый пропускающий фильтр, с малыми по величине, вносимыми потерями. Регулируемый источник постоянного магнитного поля - соленоид 5 обеспечивает регулировку порога срабатывания устройства. Диапазон полосы пропускания устройства определяется взаимодействием, осуществляемом в сверхпроводящем элементе 4, которое, в свою очередь, определяется величиной индукции магнитного поля источника 5. Диэлектрическая подложка 1 устройства заземлена с одной стороны при помощи размещенного на ней основания 2. При этом сверхпроводящий элемент 4 с расположенными над ним резонаторами 3 размещен на диэлектрической подложке 1 в области с максимальным магнитным полем.
Форма и размеры резонаторов 3 подбираются таким образом, чтобы коэффициенты емкостной и индуктивной связи имели равные по модулю значения. Это позволяет обратить в нуль полный коэффициент связи резонаторов. С физической точки зрения соответствует отсутствию взаимодействия резонаторов на частотах первой полосы пропускания. На месте полосы пропускания в этом случае находится полюс затухания, и практический вся мощность СВЧ сигнала на данных частотах отражается от входа устройства.
Устройство обладает плотностью сверхпроводящего тока на входе, имеющей величину большей критического значения для иттриевого сверхпроводника при превышении порогового значения мощности сигнала. Это обеспечивает расширение диапазона рабочих частот и способствует снижению порога срабатывания радиоприемного прибора.
При превышении мощности входного СВЧ сигнала некоторого порогового значения, регулируемого с помощью источника постоянного магнитного поля, состояние сверхпроводимости в сверхпроводящем элементе устройство переходит в N-состояние и прекращает оказывать влияние на взаимодействие резонаторов. Это достигается тем, что обеспечивающийся сверхпроводящим элементом, коэффициент связи становится близок к нулю, вследствие чего, значение коэффициента передачи устройства в диапазоне рабочих частот также стремится к нулю, к тому же практически вся мощность принимаемого СВЧ сигнала отражается от входа устройства.
Преимуществами устройства, которые отличают его от наиболее близкого аналога, являются наличие регулируемого источника постоянного магнитного поля 5, расположенного под сверхпроводящим элементом 4 и расположение резонаторов 3 резонаторы расположены над сверхпроводящим элементом 4, которое позволяет обеспечить взаимную компенсацию магнитной и электрической связи друг друга при центральной частоте рабочего диапазона частот устройства.