Сфери залізо-ітрієвого гранату ( ЗІГ-сфери ) слугують магнітно регульованими НВЧ фільтрами та резонаторами. Завдяки надзвичайно високій добротності(Q~100–1000 і вище) і лінійній залежності резонансної частоти від магнітного поля, ЗІГ‑сфери забезпечують малий фазовий шум та широке перестроювання. На їх основі будують перестроювані генератори (локальні гетеродини) і фільтри СВЧ-діапазону. Сфера, виготовлена з монокристала синтетичного залізо-ітрієвого граната, діє як резонатор.
Застосування
Тунельні локальні гетеродини (YIG‑генератори): ЗІГ‑сфери використовують у широкозонних налаштованих генераторах (т.зв. ) для отримання плавно перестроюваного СВЧ-сигналу. Такі генератори забезпечують широку смугу перестроювання (наприклад, від 2 до 20 ГГц) та дуже низький фазовий шум, що дозволяє їх застосовувати як локальні гетеродини в приладах високої точності (аналізаторах спектра, тестових генераторах еталонних сигналів тощо). Наприклад, у спектроаналізаторах ЗІГ-генератори слугують стабільним широкодіапазонним джерелом осциляцій для першого гетеродина, поєднуючи здатність до широкої перестройки з низьким рівнем фазових шумів. Налаштовувані СВЧ-фільтри (YIG-фільтри): Сфери ЗІГ застосовують також як резонатори в перестроюваних смугових фільтрах. Зазвичай кілька ЗІГ-резонаторів зв’язуються послідовно (через індуктивні петлі), утворюючи широкозонний вузькосмуговий фільтр із високою вибірковістю (добротністю). Такий фільтр чутливий до частот, близьких до ферромагнітного резонансу сфери, і забезпечує дуже крутий відсічний спектр. Завдяки можливості плавного налаштування за рахунок струму магніту, ЗІГ-фільтри часто використовують у ролі налаштовуваних преселекторів – наперед налаштованих вузькосмугових фільтрів на вході приймача або спектроаналізатора. Використання у спектроаналізаторах і вимірювальній техніці: За сучасною схемою супергетеродину, перед змішувачем часто ставлять налаштовуваний преселектор для відсікання дзеркальних та гармонічних завад. На СВЧ-частотах такі преселектори традиційно ґрунтуються на ЗІГ‑технології: ЗІГ-резонатори створюють вузькополосні прозорі смуги, що затримують небажані іміджі і знижують кількість сторонніх сигналів на першому перетворювачі частоти. Цей підхід широко застосований у класичних спектроаналізаторах: у більшості приладів на ринку використовуються ЗІГ‑фільтри () як вхідні преселектори для забезпечення високої селективності й придушення побічних смуг. Широкосмугові частотні множники і передавальні тракти: ЗІГ‑резонатори можуть входити до складу широкосмугових частотних множників як фільтри на виході підсилювачів-гетеродинів. Наприклад, в частотно-множних синтезаторах застосовують ЗІГ-фільтри як високоякісні фільтри-відсічі на першому чи другому гетеродині, щоб вибрати потрібний гармонік і подавити інші. Застосування ЗІГ‑фільтрів дозволяє будувати високопродуктивні мультиплікативні каскади на десятки ГГц з автоматичним налаштуванням.
Інші застосування: Хоча основна роль ЗІГ-сфер – у СВЧ-генераторах та фільтрах, матеріал ітрій-залізового гранату також широко застосовується в магнітно-оптичних пристроях (ізоляторах, фазових обертових модуляторах тощо). Однак фігурна форма сфери використовуються переважно саме в радіоелектроніці, тоді як для магніто-оптики частіше застосовують плівки або диски ЗІГ.
Усі ці застосування ґрунтуються на тому, що ЗІГ‑сфера працює, як «резонансна котушка», налаштована магнітним полем. Змінюючи силу струму в обмотках електромагніту, можна плавно переносити смугу пропускання фільтра чи частоту власних коливань генератора у потрібний діапазон.
Посилання
Хелзайн Джозеф. Пассивные и активные цепи СВЧ = Passive and Active microwave circuits. — "Радио и связь", 1981. — С. 110—122. — 200 с. — 4500 экз.