. 221 Mô hình mạch LC ứng với cấu trúc cặp đĩa
3.1. Nghiên cứu mở rộng vùng có độ từ thẩm âm sử dụng cấu trúc đĩa ha
lớp.
Theo các kết quả nghiên cứu trong tài liệu [6] cấu trúc đĩa có tính chất đối xứng nên các tính chất điện từ sẽ không thay đổi khi quay góc phân cực vì vậyluận văn sẽ sử dụng cấu trúc đĩa hai lớp để mở rộng vùng có độ từ thẩm âm dựa trên mô hình lai hóa bậc hai.
Hình 3.1.(a)Ô cơ sở của cấu trúc đĩa hai lớp các tham số cấu trúc ax =8 mm, ay = 7.5 mm, td = 0.4 mm, tm = 0.036 mm, R=3 mm, (b) mô hình lai hóa bậc hai
đề xuất với cấu trúc đĩa hai lớp.
Hình 3.1(a)mô tả ô cơ sở đĩa hai lớp và các tham số cấu trúc: ax= 8 mm, ay = 7.5mm, R = 3 mm, bề dày lớp đồng là 0.036 µm, lớp điện môi
td = 0.4 mm, d khoảng cách giữa hai lớp đĩa của cấu trúc đĩa hai lớp. Trong một lớp cấu trúc: hai bên là kim loại có hình đĩa tròn, giữa là lớp điện môi. Mô hình lai hóa bậc hai đề xuất với cấu trúc đĩa hai lớp như hình 3.1(b). Mô hình này hoàn toàn tương tự như mô hình lai hóa bậc hai ứng với cấu trúc CWP [22] vì như giới thiệu ở trên cấu trúc cặp đĩa là cấu trúc biến đổi của cấu trúc CWP.
(b) (a)
Theo như các nghiên cứu trước đây [6], sự mở rộng của vùng có độ từ thẩm âm dựa trên mô hình lai hóa quyết định bởi tương tác nội (tương tác hai thanh kim loại trong một lớp cấu trúc) và tương tác ngoại (tương tác giữa hai lớp cấu trúc). Điều này có nghĩa là cường độ lai hóa phụ thuộc rất mạnh vào khoảng cách giữa hai thanh (chiều dày lớp điện môi) td và khoảng cách giữa hai lớp cấu trúc d. Chính vì vậy luận văn sẽ đi khảo sát ảnh hưởng củad và tdlên độ mở rộng của cấu trúc đĩa hai lớp.
(a) (b)
Hình 3.2. Phổ truyền qua (a) mô phỏng d thay đổi từ 0.4 mm đến 3.2 mm (b)sự phụ thuộc của phần thực độ từ thẩm vào d, td được giữ cố định ở 0.4
mm. Tất cả các tham số khác không thay đổi.
Đầu tiên, luận văn trình bày kết quả mở rộng vùng có độ từ thẩm âm phụ thuộc vào d được đưa ra trên hình 3.2 khi giữ nguyên td = 0.4 mm. Kết quả cho thấy, khi giảm khoảng cáchd thì vùng không truyền quanh tần số 13.8 GHz ngày càng được mở rộng trên phổ truyền qua (hình 3.2(a)). Khi d nhỏ (d = 0.4mm) quan sát có hai đỉnh không truyền qua tại tần số tương ứng là 13.7 GHz và 14.1 GHz. Để hiểu rõ nguyên nhân của hai mode cho hai đỉnh không truyền qua này, luận văn tính toán (theo thuật toán của Chen) độ từ thẩm trên vùng tần số tương ứng trên hình 3.2(b). Kết quả tính toán cho thấy khi giảm d thì vùng có từ thẩm âm ngày càng được mở rộng. Kết quả này hoàn toàntương tự như
cấu trúc CWP ở các nghiên cứu trước và phù hợp với mô hình lai hóa bậc hai cho hai lớp cấu trúc đã đề xuất trên hình 3.1.
Tiếp theo, luận văn sẽ nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp điện môi
td đến sự mở rộng vùng có độ từ thẩm âm. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng này được đưa ra trên hình 3.3. Kết quả cho thấy, khi td tăng vùng có độ từ thẩm âm được mở rộng quan sát trên phổ truyền mô phỏng ở hình 3.3(a), và tính toán của Chen ở hình 3.3(b). Ngoài ra, quan sát trên hình 3.3 còn cho thấy khi td tăng đỉnh cộng hưởng từdịch về phía tần số cao, sự dịch chuyển này có được giải thích dựa theo công thức (2.10).
Hình 3.3. Phổ truyền qua (a) mô phỏng td thay đổi từ 0.1 mm đến 1.0 mm, (b) Sự phụ thuộc của phần thực độ từ thẩm vào d,giữ cố định d = 1.6 mm
trong khi td biến đổi. Tất cả các tham số khác không thay đổi.
Theo công thức(2.10) tần số cộng hưởng từ tỷ lệ thuận với căn bậc hai của chiều dày td, như vậy khi td tăng tần số cộng hưởng từ sẽ tăng, tuy nhiên sự tăng này sẽ không mạnh do tỷ lệ ở đây là căn bậc hai. Điều này hoàn toàn phù hợp với các quan sát trên hình 3.3.
Để thấy rõ ưu điểm khi sử dụng cấu trúc cặp đĩa so với cấu trúc CWP trước đây, các nghiên cứu sự phụ thuộc độ mở rộng vùng từ thẩm âm vào góc phân cực của sóng điện từ (giữ nguyên véc tơ truyền sóng k, quay véc tơEvà
H) được thực hiện và đưa ra trên hình 3.4. Kết quả nghiên cứu trên hình 3.4 cho thấy vùng có độ từ thẩm âm không những vẫn được mở rộng mà còn không phụ thuộc vào phân cực. Điều này cho thấy ưu điểm của cấu trúc cặp đĩa mà luận văn sử dụng.
Hình 3.4. Phổ truyền qua vật liệu cấu trúc đĩa hai lớp khi góc phân cực của sóng điện từ thay đổi từ 00 tới 300.