[发明专利]频率传感器

说明书

提供了一种频率传感器。频率传感器可以包括：磁阻纳米振荡器，其包括至少磁性自由层、磁性参考层和布置在所述磁性自由层和所述磁性参考层之间的非磁性中间层的磁性异质结构；耦合装置，其用于将输入信号耦合到磁性自由层的至少一个磁模式；和频率估计器。频率估计器可以被配置为：随着时间执行所述磁阻纳米振荡器两端的多个电压测量；基于所述多个电压测量，计算所述磁阻纳米振荡器两端的时间平均电压；在有限的频率范围内、基于所计算的时间平均电压来估计所述输入信号的频率，并且输出表示所估计的频率的信号。还提供了一种估计输入信号的频率的方法。

技术领域

本公开涉及一种频率传感器。具体地，本公开涉及包括磁阻纳米振荡器的频率传感器。

背景技术

在各种电信应用中发现频率在50MHz到1GHz范围内的信号，包括例如美国低频带VHF(49-108MHz)、高频带VHF(169-216MHz)、低频带UHF(450-806MHz)和高频带UHF(900-952MHz)。在一个或多个这些频带中工作的装置的非穷举列表包括：对讲机、无线麦克风、无绳电话、无线电控制的玩具、广播电视、FM无线电、陆地移动无线电/寻呼机、无线电导航设备、空中交通控制、VHF全向范围(VOR)信标、仪表着陆系统(ILS)和3G移动网络。这些无线电频带由私人、商业和政府机构使用。在SHF频带(3-30GHz)中，潜在的应用包括WiFi、4G和5G移动电信和数字电视广播。

对于与这些应用和装置相关的频率检测和感测，常规的频率传感器可以利用肖特基二极管和滤波器组，或者依赖于耦合在一起的多个频率检测器，以便在有限间隔上测量频率。

为了满足在频率感测能力、体积尺寸和生产成本几方面的日益增长的需求，需要改进的频率传感器。

发明内容

为了至少部分地满足上述需要，本公开寻求提供至少一种改进的频率传感器和频率估计的改进方法。

为了实现这一点，提供了如独立权利要求中所限定的频率传感器和估计输入信号(incoming signal)的频率的方法。在从属权利要求中提供了频率传感器和方法的进一步实施例。

根据第一方面，提供了一种频率传感器。频率传感器可以包括磁阻纳米振荡器。磁阻纳米振荡器可以包括至少磁性自由层、磁性参考层和布置在磁性自由层和磁性参考层之间的非磁性中间层的磁性异质结构。

如在此所使用的，磁阻纳米振荡器可以包括一系列层叠的磁性层。这些层中的至少一个可以充当磁性参考层，而至少另一个层可以充当磁性自由层。如果使用耦合，则一个以上的层可以充当例如磁性参考层(作为示例，利用RKKY金属间耦合而生成的合成SAF可用作参考层)。

磁性自由层的磁化方向可以根据时间改变(例如通过直接电DC激励或高频激励)。系统(即各个层的层叠)的总电阻可以是磁性自由层中的磁化方向相对于磁性参考层中的磁化方向的相对方向的函数。这可以例如经由巨磁阻(GMR)效应(在例如自旋阀中)或者经由隧穿磁阻(TMR)效应(在例如磁隧道结中)来实现。

作为示例，绝缘层上的电子隧穿的概率可以取决于磁性自由层中的磁化强度相对于磁性参考层中的磁化方向的相对方向。如果两个磁化方向平行，则电子隧穿概率会增加。如果两个磁化方向不平行，则电子隧穿概率会降低。通过控制磁性自由层和磁性参考层中的磁化强度的相对方向，可以控制穿过磁阻纳米振荡器的隧穿电流(和电阻)。这可以使用例如一个或多个施加的外部磁场来实现。

频率传感器还可以包括耦合装置。耦合装置可以被布置成将输入信号耦合到磁性自由层的至少一个磁模式。例如，磁模式可以是空间模式(即，在磁性自由层的一个或多个边缘处和/或在磁性自由层的中间存在的模式)。