Случай продольной волны в поперечно намагниченном феррите

Решение при поперечном намагничивании есть суперпозиция двух волн – одна плоская, которая распространяется в диэлектрике с параметрами . Другая волна имеет Н составляющую, направленную вдоль направления распространения, то бишь волна Н типа.

Для неё магнитная проницаемость феррита, где и - для продольно намагниченного.

На частоте для волны Н типа фазовая скорость в феррите стремится к нулю, а так как диэлектрические потери в феррите достаточно велики, то эта волна быстро затухает – гиромагнитный резонанс.

Для гиромагнитного резонанса требуется меньшая протяженность, чем для ферромагнитного резонанса.

В поперечно намагниченном феррите явление смещения поля также имеется.

Рассмотрим работу циркуляторов, исследуемых в лабораторных работах

Циркуляторы – это развязывающие многоканальные устройства, в которых ЭМВ распространяются из одного плеча в другое только в определённой последовательности. (Рассказать про волноводно-щелевой мост).

2

1 3

4 1 2 3 4 1

При работе передатчика энергия в плечо 3 не поступает благодаря волноводно-щелевому мосту.

После прохождения моста волна в верхнем канале отстаёт от волны в нижнем.

Затем, после секции фазовращателей, волна в нижнем канале получит дополнительный набег фазы. В результате на выходе секции волны в верхнем и нижнем канале в противофазе.

Фазовращатель в верхнем канале не влияет на волну при распространении слева на право, т.к. намагничивание ферритов осуществляется общим постоянным магнитом.

3Пр ПМ

Прд СН

1 А 4

2

3 4

1 2

В фазосдвигающей секции верхний волновод длиннее на (рассказать про фазовую секцию), получается дополнительный набег фазы для волны в верхнем канале. После волнового моста диаграмма указана:

3 4

1 2

В режиме приёма работает верхняя часть фазовращателя.

В этом циркуляре потери в прямом направлении 1 2, а развязка между Передачей и Приёмом.

В волноводно-ферритовом коммутаторе чаще используют продольно– намагниченный феррит в прямоугольном волноводе (квадратном).

Входные и выходные секции развёрнуты на 45 .

Феррит расположен по оси квадратного волновода.

Две катушки намотаны в разные стороны, а так как волны Н и Н в квадратном волноводе идентичны, то ориентация суммарного вектора Е в поперечной плоскости - произвольна.

Если теперь в феррите за счет эффекта Фарадея обеспечить угол 45 гр. , то волна пройдёт во второе плечо.

Особенность – в квадратном волноводе эффект Фарадея даёт перераспределения между Н и Н . Рассказать про коммутатор с продольно намагниченным ферритом в круглом волноводе.

На том же принципе, что и секция ДФС (дифференциальный фазовый сдвиг) можно делать резонансные вентили и вентили со смещением поля.

В волноводно-щелевом мосте энергия, поданная в плечо 1, поровну делиться между плечами 3 и 4 и не поступает во 2-е, а волны в 3 и 4 сдвинуты по фазе на .

l

1 3

2 4

Принцип:

а – выбирают так, чтобы могла существовать только волна Н .

В области щели могут существовать волны Н , Н , Н ….

Н и Н эти волны затем распространяются вправо, а все остальные быстро затухает, образуя вблизи неоднородности реактивное поле.

В сечении :

в плече 2 они в противофазе, т.е. волна не поступает.

В сечении металлическая стенка не влияет на волну Н и она возбуждает противофазные волны в плечах 3 и 4.

Волна Н за счет стенки существовать не может появляется волна типа Н и другие волны более высокого порядка.

За счет сложения полей Н и Н возбуждаются синфазные Н в 3 и 4.

Если обеспечить равенство , то угол и между ними будет : = .

При равенстве : , = .

и в расширенном волноводе.

Чтобы улучшать согласование развязка между плечами 1 и 2 достигает 30-35 дБ.

Слегка сужают и штырь в щели волновода.

Рассказать про метод противофазного возбуждения.

Необратимый фазовый сдвиг при поперечном намагничивании получают в тонких ферритовых пластинках, которые располагают между серединой волновода и стенкой, а затем подмагничевают слабым полем.

y

z

x

d

Z

Hz

Hx

H

Hx

H

Hz

Структура волны из-за тонкой пластины почти не нарушается.

Магнитное поле волны Н имеет вращающуюся поляризацию во всех точках, кроме Х=а/2.

Н и Н отличаются по фазе на /2.

И чисто круговая поляризация в точке (из условия Н = Н ): d= .

Результирующий вектор вращается в сторону отстающей по фазе компоненты.

При распространении волн в сторону – Z справа волна будет вращаться против часовой стрелки, т.е. если смотреть вдоль Н - левая поляризация ( ).

Если волна распространяется вдоль +Z , то .

Если пластина феррита конечных размеров, то пользуются понятием дифференциального фазового сдвига (т.е. в одном направлении принимают , а в другом обычно - запаздывания по фазе).

Максимальное значение ДФС можно получить при .

Но с увеличением толщины пластины для получения наибольшего ДФС, её надо сдвигать к боковой стенке.

При заданной Н и параметрах феррита, добиться максимального ДФС можно, расположив пластину у самой стенки и подобрав её толщину.