книги из ГПНТБ / Семенов Н.А. Техническая электродинамика учеб. пособие для электротехн. ин-тов связи

трике увеличивают в одинаковой степени затухание обеих волн и ухудшают вентильное отношение.

Потери прямой и обратной волн примерно одинаково зависят от величины постоянного магнитного поля. Максимум потерь со­

Лучшие результаты дает применение двухслойной пластины из феррита и диэлектрика (рис. 16.17) при высоте феррита порядка

0,6 высоты волновода. Диэлектрик концентрирует поле около фер­ рита и позволяет получить в широкой полосе частот вентильное отношение, близкое к максимальному при большом коэффициенте затухания обратной волны. Здесь сказывается большая широкополосность диэлектрического волновода по сравнению с металли­

Практически вся мощность обратной волны рассеивается в= феррите, поэтому вентили такого типа рассчитаны на мощность обратной волны порядка единиц ватт. Они используются, напри­ мер, в измерительной технике и радиорелейных линиях.

Для увеличения мощности рассеяния ферритовые пластины приклеивают к широким стенкам волновода, располагая их гори­ зонтально, в плоскости Я . Этим уменьшается также опасностьпробоя. Такие вентили с относительно громоздкой магнитной си­ стемой рекомендуется устанавливать в трактах с большим уров­

стержня. Частотные характеристики устройства можно существен­ но выровнить, если создать неоднородное по длине пластины пос­ тоянное магнитное поле Н0 . Тогда каждой частоте рабочего диа­ пазона будет соответствовать максимум поглощения в определен­ ной части пластины.

ЧАСТОТНЫЕ ФИЛЬТРЫ И ОГРАНИЧИТЕЛИ МОЩНОСТИ

используют явление ферромагнитного резонанса. При хорошо от­ полированной поверхности собственная добротность таких элемен­ тов достигает 104, что позволяет получить относительно узкую полосу пропускания фильтра, порядка 10—40 МГц в сантиметро­ вом диапазоне. Рассмотрим ферритовый фильтр, в котором ферритовая сфера осуществляет связь между ортогонально располо­ женными симметричными полосковыми резонаторами (на рис. 16.19 верхняя пластина удалена). Применены полуволновые ре­ зонаторы, разомкнутые на концах; для связи с линией служат емкостные зазоры. Ферритовый шар находится в максимуме маг-

питного поля обоих резонаторов. При отсутствии поля намагни­ чения Н 0 связь между резонаторами отсутствует, так как их оси взаимно перпендикулярны. В намагниченном феррите за счет пре­ цессии поле входного резонатора создает эллиптически поляризо­ ванное магнитное поле, которое, в свою очередь, возбуждает ко­ лебания во втором резонаторе; таким образом, связь между^резонаторами осуществляется за счет недиагонального элемента -х тен-

важный и специфичный класс устройств, использующих нелиней­ ные свойства ферритов. Их действие основано на дополнительном резонансном поглощении в ферритах, которое возникает лишь при значительном уровне мощности волны. При достижении перемен­

тензора магнитной проницаемости. Рассмотренная ранее конст­ рукция (рис. 16Л9) может служить также ограничителем мощно­ сти. После того, как мощность сигнала на входе достигнет порого­

16.6. Устройства со смещением поля

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОЛНЫ

средой, вытесняющей высокочастотное поле, амплитуда поля ос­

прямой волны (распространяющейся от читателя) находится на левой грани пластины, а максимум поля обратной — на правой. Фазовая скорость этих двусторонних поверхностных волн меньше,, чем у обыкновенной волны в сплошном феррите. Аналогов такой волны в случае изотропной диэлектрической пластины не суще­ ствует.

ВОЛНОВОДНЫЙ ВЕНТИЛЬ СО СМЕЩЕНИЕМ ПОЛЯ

Поместим теперь поперечно намагниченный ферритовый брусок асимметрично в прямоугольный волновод (рис. 16.21). Из сравне­ ния с рис. 16.206 видно, что поле обратной волны очень мало у вер­

поэтому в основном она про­ должает распространяться с почти неизменной структурой между поверхностью ферритового бруска и правой вертикальной стенкой. Лишь небольшая часть энергии переходит в поверхностную волну, распространяющуюся вдоль левой грани феррита; ее структура сильно искажена расположенной рядом стенкой волновода. При

определенных положении и толщине бруска суммарная напряжен­ ность поля обеих составляющих прямой волны равна нулю в се­ чении А.

На поверхность феррита 'в сечении А наносится поглощающая пленка. Обратная волна, у которой в этом сечении £ z = m a x , почти полностью поглощается, в то время как потери прямой волны неве­ ликій ( £ 2 « 0 ) . Экспериментально получено значение вентильного отношения 100 при хоріоні ем согласовании волновода и высокой стабильности параметров. Мощность рассеяния в тонкой пленке

ориентировочные относительные размеры устройства.

КОАКСИАЛЬНЫЕ И ПОЛОСКОВЫЕ ФАЗОВРАЩАТЕЛИ

Эффект смещения поля позволяет строить невзаимные управляемые фазовращатели как с внешними магнитами, так и магнитной па­ мятью. В ленточной линии іс диэлектрической пластиной образует­ ся поверхностная волна с эллиптически поляризованным магнит­ ным полем в горизонтальной плоскости; поперечное распределение напряженности ее электрического поля показано пунктиром на

Рис. 16.22

рис. 16.22а. Поместим с обеих сторон от диэлектрика ферритовые пластины, намагниченные в противоположных направлениях.

В такой системе действуют согласно два невзаимных явления. Во-первых, ферритовая пластина перераспределяет поле в попе­ речном направлении в соответствии с рис. 16.20а. Благодаря этому

магниченным ферритом, меняя его эквивалентную магнитную про­

ты усиливают друг друга и в системе наблюдается невзаимный' фазовый сдвиг Лг|з. Если направление и величина поля Я 0 регули­ руются, то соответственно изменяется сдвиг фазы на участке ли­ нии с ферритом.

На рис. 16.226, в показаны коаксиальная и полосковая линии с ферритовыми и диэлектрическими пластинами, реализующие рассмотренный принцип получения невзаимного фазового сдвига.. Рисунок 16.22а можно считать разверткой полей этих линий.

ФАЗОВРАЩАТЕЛИ С ВНУТРЕННЕЙ МАГНИТНОЙ ПАМЯТЬЮ'

Управляющие устройства с внутренней магнитной памятью со­ держат замкнутую внутри волновода или линии магнитную систе­

имеет быстродействие 0,01 — 1 мкс; для управления требуется энер­ гия порядка 0,1 —10 мДж.

На рис. 16.136 и 16.23 показаны фазовращатели с импульсным управлением, построенные на прямоугольном волноводе, коаксиаль­ ной и полосковой линиях. Очевидна их аналогия с рассмотренны­ ми перед этим системами (рис. 16.14 и 16.22), если учесть, что го­ ризонтальные части замкнутых магнитных систем в создании уп­ равляемого фазового сдвига не участвуют.

16.7. Y-циркуляторы

Трехплечее симметричное соединение полосковых линий или по­ лых волноводов в плоскости Я является основой для построениянаиболее удобных и компактных циркуляторов в диапазоне от миллиметровых до метровых волн. Эти циркуляторы получили наибольшее распространение.

Взаимное тройниковое соединение не может быть полностью согласованным. Матрица (15.1) аксиально-симметричного У-сое- динения ТЕМ линий и волноводов (в Я-плоскости) свидетельст­ вует о значительном отражении в каждом из плеч. Введение В' центр соединения ферритового диска, намагниченного вдоль оси, создает асимметрию в распределении энергии между плечами. Из; общей теории невзаимных трехплечих узлов следует, что идеально согласованный узел Sii = S2 2=53 3 = 0 является одновременно

-схемой управления. Одна из 'конструкций управляемого циркулятор а с внутренней магнитной памятью показана на рис. 16.26 (верхняя пластина снята).

Управляющий провод охватывает центральные части ферритовых элементов, расположенных сверху и снизу центральной лен­

ные проницаемости при Я^и:м..'_ =il+2,8/(,10+1,76) = 1,238; ц+=:1—2,8/|((10—,1,76) =

16.3. Определить фазовые скорости обыкновенной -и необыкновенной волн в ^поперечно намагниченном феррите при /=10ГГц; ,є=М; Л*0 =80кА/м; Яо = =-100кА/,м; цг =0,95.

Решение. В задаче (16.1 определены частоты / м и fo- Скорость обыкновен-

.н-ой волны y o 6 = c/]^e(j,z = 300/l^-10-0,96 = 97MM/c. Для -необыкновенной волны по ф-ле (16.28) находим:

Полученный коэффициент затухания меньше, чем в задаче 16.2 при продоль­ ном резона-нсе.

Список литературы

1. А й з е н б е р г Г. іЗ'. Антенны ультракоротких волн. М., Связьиздат, ІІ957.

2.А л ь т м а н Д ж. Л. 'Устройства СВЧ. М., «Мир», ;1968.

3.А н т о А. Математика для электро- и радиоинженеров. Изд. 2., М., «Наука», 1967.

14. З ом м е р ф е л ь д А. Электродинамика. М., ИЛ, 1968.

15. К а це н е л ея'б а ум |Б. 3. Высокочастотная электродинамика. М., «Наука», 1966.

16.'К л on ф е н ш те й н Р. — «Ргос. ШЕ», 1956, 44, № '1, р. Э1.

17.К о в а л е в И. С. Теория и расчет полосковых волноводов. Минск, «Наука и техника», 1967.

18. К о в а л е в И. С, Основы теории и расчета устройств СВЧ. Минск! «Наука

и техника», 1972.

19.К юн Р. Микроволновые антенны. Л., «Судостроение», 1967.

24.М и к а э л я н А. Л. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. М.-Л., ГЭИ, 19(63.