[發(fā)明專利]頻率傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880077051.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN111417858B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 亞歷克斯·詹金斯;里卡多·費(fèi)雷拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: INL-國際伊比利亞納米技術(shù)實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): G01R23/06
• 分類號(hào): G01R23/06;H03B15/00
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 張娜;顧麗波

提供了一種頻率傳感器。頻率傳感器可以包括：磁阻納米振蕩器，其包括至少磁性自由層、磁性參考層和布置在所述磁性自由層和所述磁性參考層之間的非磁性中間層的磁性異質(zhì)結(jié)構(gòu)；耦合裝置，其用于將輸入信號(hào)耦合到磁性自由層的至少一個(gè)磁模式；和頻率估計(jì)器。頻率估計(jì)器可以被配置為：隨著時(shí)間執(zhí)行所述磁阻納米振蕩器兩端的多個(gè)電壓測(cè)量；基于所述多個(gè)電壓測(cè)量，計(jì)算所述磁阻納米振蕩器兩端的時(shí)間平均電壓；在有限的頻率范圍內(nèi)、基于所計(jì)算的時(shí)間平均電壓來估計(jì)所述輸入信號(hào)的頻率，并且輸出表示所估計(jì)的頻率的信號(hào)。還提供了一種估計(jì)輸入信號(hào)的頻率的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種頻率傳感器。具體地，本公開涉及包括磁阻納米振蕩器的頻率傳感器。

背景技術(shù)

在各種電信應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)頻率在50MHz到1GHz范圍內(nèi)的信號(hào)，包括例如美國低頻帶VHF(49-108MHz)、高頻帶VHF(169-216MHz)、低頻帶UHF(450-806MHz)和高頻帶UHF(900-952MHz)。在一個(gè)或多個(gè)這些頻帶中工作的裝置的非窮舉列表包括：對(duì)講機(jī)、無線麥克風(fēng)、無繩電話、無線電控制的玩具、廣播電視、FM無線電、陸地移動(dòng)無線電/尋呼機(jī)、無線電導(dǎo)航設(shè)備、空中交通控制、VHF全向范圍(VOR)信標(biāo)、儀表著陸系統(tǒng)(ILS)和3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。這些無線電頻帶由私人、商業(yè)和政府機(jī)構(gòu)使用。在SHF頻帶(3-30GHz)中，潛在的應(yīng)用包括WiFi、4G和5G移動(dòng)電信和數(shù)字電視廣播。

對(duì)于與這些應(yīng)用和裝置相關(guān)的頻率檢測(cè)和感測(cè)，常規(guī)的頻率傳感器可以利用肖特基二極管和濾波器組，或者依賴于耦合在一起的多個(gè)頻率檢測(cè)器，以便在有限間隔上測(cè)量頻率。

為了滿足在頻率感測(cè)能力、體積尺寸和生產(chǎn)成本幾方面的日益增長(zhǎng)的需求，需要改進(jìn)的頻率傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

為了至少部分地滿足上述需要，本公開尋求提供至少一種改進(jìn)的頻率傳感器和頻率估計(jì)的改進(jìn)方法。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，提供了如獨(dú)立權(quán)利要求中所限定的頻率傳感器和估計(jì)輸入信號(hào)(incoming signal)的頻率的方法。在從屬權(quán)利要求中提供了頻率傳感器和方法的進(jìn)一步實(shí)施例。

根據(jù)第一方面，提供了一種頻率傳感器。頻率傳感器可以包括磁阻納米振蕩器。磁阻納米振蕩器可以包括至少磁性自由層、磁性參考層和布置在磁性自由層和磁性參考層之間的非磁性中間層的磁性異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

如在此所使用的，磁阻納米振蕩器可以包括一系列層疊的磁性層。這些層中的至少一個(gè)可以充當(dāng)磁性參考層，而至少另一個(gè)層可以充當(dāng)磁性自由層。如果使用耦合，則一個(gè)以上的層可以充當(dāng)例如磁性參考層(作為示例，利用RKKY金屬間耦合而生成的合成SAF可用作參考層)。

磁性自由層的磁化方向可以根據(jù)時(shí)間改變(例如通過直接電DC激勵(lì)或高頻激勵(lì))。系統(tǒng)(即各個(gè)層的層疊)的總電阻可以是磁性自由層中的磁化方向相對(duì)于磁性參考層中的磁化方向的相對(duì)方向的函數(shù)。這可以例如經(jīng)由巨磁阻(GMR)效應(yīng)(在例如自旋閥中)或者經(jīng)由隧穿磁阻(TMR)效應(yīng)(在例如磁隧道結(jié)中)來實(shí)現(xiàn)。

作為示例，絕緣層上的電子隧穿的概率可以取決于磁性自由層中的磁化強(qiáng)度相對(duì)于磁性參考層中的磁化方向的相對(duì)方向。如果兩個(gè)磁化方向平行，則電子隧穿概率會(huì)增加。如果兩個(gè)磁化方向不平行，則電子隧穿概率會(huì)降低。通過控制磁性自由層和磁性參考層中的磁化強(qiáng)度的相對(duì)方向，可以控制穿過磁阻納米振蕩器的隧穿電流(和電阻)。這可以使用例如一個(gè)或多個(gè)施加的外部磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)。

頻率傳感器還可以包括耦合裝置。耦合裝置可以被布置成將輸入信號(hào)耦合到磁性自由層的至少一個(gè)磁模式。例如，磁模式可以是空間模式(即，在磁性自由層的一個(gè)或多個(gè)邊緣處和/或在磁性自由層的中間存在的模式)。