14.3. Устройства с поперечно-подмагниченными ферритами.

В прямоугольном волноводе с волной Н₁₀ имеются две плоскости, параллельные узким стенкам волновода, в которых магнитное поле распространяющейся бегущей волны имеет круговую поляризацию.

Действительно, составляющие магнитного поля волны записываются в виде

где β=2π/λ_в — коэффициент фазы, A – амплитудный множитель.

Рис.14.5 а) поле волны Н₁₀ в прямоугольном волноводе; б) расположение феррита в волноводе

Равенство амплитуд составляющих Hх и Hz получается в продольных плоскостях при x=x₀ и x=a-x₀, где x₀=(a/π)arctg[λ_в/(2a)]. При этом в соответствии с приведенными выше формулами для составляющих поля Н мы имеем круговое вращение вектора Н суммарного магнитного поля вокруг направлений, параллельных оси у. На рис.14.5а, плоскости круговой поляризации вектора Н отмечены пунктирными линиями. Направления вращения вектора Н противоположны в одной и той же точке волновода при противоположных направлениях распространения волны в волноводе, а также противоположны на участках, лежащих по разные стороны от средней линии волновода при распространении волны в одну сторону.

Если в прямоугольном волноводе на участке с вращающимся полем Н поместить продольную ферритовую пластину и создать поперечное поле подмагничивания Н₀ (рис. 14.5б), то феррит будет оказывать на волны в волноводе такое же влияние, какое оказывает образец изотропного магнитодиэлектрика, магнитная проницаемость которого различна для волн, распространяющихся в противоположных направлениях (см. графики для на рис. 14.1).

1 4.3.1. Вентиль с резонансным поглощением.

Рис. 14.6 а) вентиль с резонансным поглощением на прямоугольном волноводе;

б) расположение феррита в волноводе

В вентиле с резонансным поглощением на прямоугольном волноводе (рис. 14.6, а) используется поперечно-намагниченная ферритовая вставка 1, расположенная в области волновода с вектором Н, вращающемся в плоскости широкой стенки волновода. Поперечное поле подмагничивания создаётся постоянным магнитом 2, причем напряженность поля подбирают равной напряженности поля гиромагнитного резонанса для правополяризованной волны. При прохождении через вентиль падающей волны на феррит действует вектор Н с левым вращением относительно поля подмагничивания и волна распространяется с небольшим затуханием. При прохождении отраженной волны на феррит действует правовращающийся вектор Н и волна интенсивно затухает из-за больших потерь в феррите при гиромагнитном резонансе.

Общим недостатком вентилей с резонансным поглощением является большая масса постоянного магнита, необходимая для создания постоянного подмагничивания в районе резонанса.

14.3.2. Вентиль со смещением поля.

В вентиле со смещением поля на прямоугольном волноводе ферритовую пластину 1 размещают в области волновода с вращающимся магнитным полем и напряжённость поперечного поля подмагничивания выбирают такой, чтобы магнитная проницаемость для падающей правовращающейся волны была отрицательной (район точки b на рис. 14.1).

Рис. 14.7 Вентиль со смещением поля на прямоугольном волноводе

В этом случае коэффициент распространения в феррите оказывается мнимым и поле вытесняется из феррита. При распространении отраженной волны с левой круговой поляризацией μ_->0 и вследствие повышенных значений диэлектрической проницаемости феррита поле отраженной СВЧ волны концентрируется у его поверхности. Распределения поля Е для падающей и отраженной волн в поперечном сечении волновода с ферритом показаны на рис. 14.7. На поверхность ферритовой пластины 1 наносят поглощающую пленку 2, поэтому отраженная волна, концентрирующаяся у поверхности феррита, испытывает значительное поглощение. На падающую волну поглощающая пленка практически не влияет, поскольку она вытесняется из феррита. Вентили со смещением поля по сравнению с резонансными имеют существенно облегченную магнитную систему и более широкополосны, однако могут работать при сравнительно небольших уровнях мощностей.