1, в. в. славкин1, 2

1Мордовский госуниверситет им. , Саранск

2Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

и Физический институт им. РАН, Москва

Управление формирователем гармоник

В работе предложено устройство на основе поликристаллов YBa2Cu3O7-x для управления амплитудами формируемых гармоник.

Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) благодаря своим уникальным свойствам остаются привлекательными в качестве материалов для применений в различных областях слаботочной прикладной сверхпроводимости [1, 2]. На основе исследований нелинейных магнитных свойств поликристаллов YBa2Cu3O7-x (YBCO) разработан управляемый формирователь гармоник [3-5]. Имеется возможность с помощью постоянного магнитного поля управлять амплитудами гармоник.

Целью данного устройства является расширение спектра формируемых гармоник и управление амплитудами гармоник. Его можно использовать для умножения частоты в радиоизмерительной аппаратуре, в криогенной электронике и в других прикладных областях. Он может также использоваться в сочетании с полупроводниковыми приборами или устройствами, для улучшения параметров последних. На рисунке приведена принципиальная электрическая схема управляемого формирователя гармоник.

Управляемый формирователь гармоник работает следующим образом. На катушку 1 подается синусоидальный сигнал заданной частоты. В результате взаимной индукции во второй 2 и третьей 3 катушках индуктивности, имеющих одинаковое количество витков, индуцируются синусоидальные сигналы, одинаковые по амплитуде. Вторая и третья катушки 2 и 3, кроме того, включены встречно, что компенсирует наведенные в них ЭДС при отсутствии сверхпроводящего сердечника 5. Поэтому сигнала с входной частотой на выходе нет. При введении во вторую катушку индуктивности 2 сердечника 5 из поликристалла YBCO отклик сердечника 5 из-за нелинейности намагниченности будет иметь сложную форму. Так как входной сигнал (в отсутствии сердечника) скомпенсирован и на выходе управляемого формирователя гармоник отсутствует, то при введении сердечника 5 выходной сигнал будет полностью определяться его откликом. На концах катушек 2 и 3 наводится ЭДС ε, пропорциональная

256
 
производной по времени намагниченности:

. (1)

Здесь – намагниченность образца; – ориентированное сечение образца; - вектор намагниченности образца в сечении ; N – число витков приемной катушки; m0 = 4p×10-7 Гн/м – магнитная постоянная, z – координата в направлении . Вследствие подачи на соленоид, которым является четвертая катушка 4, постоянного тока внутри соленоида создается постоянное магнитное поле, которое действует на сердечник 5 и в результате с ростом величины напряженности магнитного поля амплитуды четных гармоник возрастают, а нечетных убывают [3]. Таким образом, из синусоидального сигнала, поданного на вход, формируются как нечетные, так и четные гармоники, амплитуды которых управляются постоянным магнитным полем. Устройство работает в диапазоне температур от 0 до 92 К (область, в которой сердечник является сверхпроводником). Длительная эксплуатация сверхпроводящего сердечника приводит к постепенной деградации его сверхпроводимости и соответственно нелинейных магнитных свойств. В этом случае, можно применить устройство для автоматической подстройки управляемого формирователя гармоник (подстройки амплитуд высших гармоник).

Список литературы

1. //УФН. 2000. Т.170. С. 619.

2. //Вестник РАН. 2001. Т.71. С. 303.

3. , , //ФТТ. 1989. Т.31. С. 233.

4. , , //ФТТ. 1990. Т.32. С. 1374.

5. , //Патент № 000г.