2.2.7. Волновод с поперечно намагниченными ферритовыми пластинами.

Большой практический интерес представляет случай частичного заполнения прямоугольного волновода, поперечно намагниченными ферритовыми пластинами.

Рис. 9

Если высота пластин совпадает с высотой волновода, тогда можно применить метод частичных областей.

Рассмотрим прежде всего регулярный прямоугольный волновод с одной ферритовой пластиной, произвольным образом расположенной в волноводе (рис.9). Как и в предыдущем случае, ограничимся рассмотрением волн, для которых.

Найдем выражения для составляющих электромагнитного поля в областях 1,2,3. Используя результаты предыдущего раздела для области I имеем следующие соотношения:

(52)

( 53)

( 54)

(55)

Для областей 2 и 3

(56)

(57)

( 58)

(59)

Электрические поля в изотропных областях 2 и 3, которые удовлетворяют уравнению (56) и граничным условиям при X = 0 и X=а могут быть записаны следующим образом:

(60)

(61)

Электрическое поле в пластине, которое удовлетворяет уравнению (52) можно записать в виде:

(62)

Коэффициенты A, B, СД найдем из условия непрерывности тангенциальных составляющих электромагнитных полей на границах:

(63),(64)

Подставив составляющие полей в (63) и (64), получаем следующую систему однородных линейных уравнений для неизвестных А, В, СД.

(65)

Здесь использованы обозначения:

Равенство нулю определителя системы (65) дает уравнение

(66)

Из этого уравнения с учетом соотношений (53) и (57) можно определить постоянную распространения .

Уравнение (66) имеет бесконечное количество корней, соответствующих различным типам поля в рассматриваемом волноводе. Те из полей, для которых корни уравнения (66) при вещественных параметрах сред окажутся вещественными, будут иметь характер распространяющихся волн, а остальные - ближних полей с экспоненциально убывающей амплитудой. Уравнение (66) содержит последний член, в который , а такжевходят в первой степени. Таким образом, корни этого уравнения будут различным для разных направлений постоянного намагничивания и разных направлениях распространения. Как видно из уравнения (66) заменат.е. перенос пластины в симметричное относительно оси волновода положение, приведет к изменению знака последнего члена уравнения и, следовательно, вызовет такое же изменение корней уравнения, как изменение знакана. Корни уравнения (66), соответствующие различным знакам последнего члена этого уравнения, мы будем обозначатьи. Величинудля распространяющихся волн можно назвать невзаимной разностью постоянных распространения.

Метод, аналогичный использованному при выводе уравнения (66), может быть применен для решения задач о прямоугольном волноводе, содержащем несколько пластин с различными гиротропными или изотропными параметрами.

Известный практический интерес представляет, например, задача о волноводе с ферритовой и прилегающей к ней диэлектрической пластинами. Наличие диэлектрической пластины приводит при данной толщине ферритовой пластины к значительному увеличению . Это может быть качественно объяснено эффектом диэлектрического волновода, т.е. концентрацией энергии в пластинах.

Интересен случай, применения двух ферритовых пластин, симметрично расположенных в волноводе (рис.10)

Рис. 10

действие двух пластин, намагниченных в противоположных направлениях, является "согласным", и можно ожидать увеличения при введении второй пластины.