2.2.5. Плоские волны в поперечно намагниченной среде.

Рассмотрим случай, когда направление распространения однородных плоских волн в гиромагнитной среде перпендикулярно направлению постоянного намагничивания. Направление распространения совпадает тогда с осью y .

При этом . Тогда система (28) распадается на две независимые системы

Условием совместности системы (38) является выражение

, (40)

а системы (39 )

(41)

Волна, которой соответствует уравнение (38) и постоянная распро­странения может быть задана и названа поперечно-электрической ТЕ (Н-волна). Для нее электрическое поле является поперечным (относительно направления распространения) и линейно поляризовано в направлении постоянного намагничивания. Магнитная индукция также является поперечной и линейно поляризована в направлении осиX. Однако магнитное поле волны ТЕ в поперечно намагниченной гиромагнитной среде лежит в плоскости ХУ, перпендикулярной направлению постоянного намагничивания, и является эллиптически поляризованным (рис.7). Эллиптичность его

Вторая волна, которой соответствует система (39) и постоянная распространения может быть названа поперечной волной (Т-волна), Постоянная распространенияволны Т не испытывает резонансного изменения в зависимости отили, т.к.не проходит через резонанс и вообще изменяется мало. При полях, достаточных для насыщения. Это дает основание по аналогии с оптикой назвать данную волну в поперечно намагниченном феррите обыкновенной-

Волна Н может быть в этом случае названа необыкновенной волной. Ее постоянная распространения будет определяться величиной . Точка, гдеобращается в нуль, является точной поперечного ферро­магнитного резонанса_ и, следовательно, и.

Произвольная однородная плоская волна может быть представлена в виде суммы рассмотренных волн Н и Т. Эти волны можно считать нормальными волнами в поперечно намагниченной гиромагнитной среде. Различие постоянные распространения этих волн приведет к тому, что поляризация любой волны не совпадающей с одной из нормальных, будет изменяться по мере распространения.

2.2.6. Прямоугольный волновод, заполненный поперечно намагниченным ферритом.

Рассмотрим распространение электромагнитных волн в волноводах, содержащих поперечно намагниченный (по отношению к оси волновода) феррит. Остановимся на широко используемом в технике прямоугольном волноводе с постоянным магнитным полем, перпендикулярным его широкой стенке (рис.8). Феррит полностью заполняет волновод. Граничное условие на стенках волновода. Комплексные амплитуды поля запишем в виде:

( 42)

Рис. 8

Подставим эти амплитуды в уравнение Максвелла при =0 и спроектируем полученные уравнения на оси координат, предполагая, что параметры среды, заполняющий волновод имеет вид:

Тогда для составляющих комплексных амплитуд иполучим (опуская индексы) следующую систему уравнений:

(43)

Из системы (43) следует, что волны в прямоугольном волноводе с поперчено намагниченным ферритом не будут волнами типа Н или Е.

Рассмотрим важные с практической точки зрения типы полей, характеризующиеся независимостью поля от координаты Z, т.е. примем . При этом условии система (43) распадается на две независимые системы:

одну - для составляющих ,,и другую - для составляющих,,.

Так как граничные условия для всех составляющих поля независимы, то две системы на которые распадается система (43), соответствует двум независимым классам полей. Поля с составляющими ,и-, и поля составляющими,,-. Поляне удовлетворяют, однако, граничным условиям рассматриваемой задачи и не могут существовать, так как все составляющие вектора Е обращаются в нуль приz=0 и .Нои следовательно, поле Е везде равно нулю.

Система уравнений для составляющих полей Н запишется следующим образом:

(44)

Из этой системы легко выразить ичерез:

(45)

а для получить следующие уравнение :

(46)

(47)

Решение уравнения (46) с учетом граничных условий при запишется:

(48)

Из граничного условия при Х=а следует

.где m=1,2,3... (49)

С учетом этого соотношения из (47) получим окончательное выражение для постоянной распространения волн в прямоугольном волноводе, заполненном поперечно намагниченным ферритом:

(50)

При комплексных параметрах среды постоянная распространения также является комплексной:

(51)

Распределение электрического поля в рассматриваемом волноводе не отличается от случая волновода заполненного изотропной средой. Выражения же для магнитного поля (45) существенно отличаются от случая изотропной среды.

Во первых отнесение поперечных составляющих электрического и магнитного полей зависит от координаты. Во-вторых, распределение магнитного поля изменяется при изменении знака , т.е. направления распространения, и знака, т.е. направления постоянного намагничивания. В этом проявляется независимость данной системы.

Отрезок прямоугольного волновода целиком заполненного поперечно намагниченным ферритом может быть использован для управления внешнего поля. Однако такие устройства будут иметь большие потери согласование их вследствие больших отражений на границе фер­рита будет сложными, а параметры окажутся весьма узкополосными, так как при заполнении волновода ферритом может распространяться несколько типов волн -,,и т.д.

Все эти недостатки могут быть устранены при частичном заполнении волновода ферритом.