Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ (1988) (1095425), страница 38
Текст из файла (страница 38)
6.17, б) требуется менее сильное магнитное поле, чем при размещении в плоскости Н (рис. 6.17„в), которое применяют в вентилях повышенной мощности, так как здесь обеспечивается лучший теплоотвод и снижается опасность электрического пробоя. Поле подмагннчивания, обеспечивающее гнромагнитный резонанс, и требуемое положение ферритовой пластины зависят от частоты, что ограничивает рабочую полосу частот вентиля. Расширить полосу частот резонансного вентиля удается, используя диэлектрическую пластину 3, скрепленную с образцом феррита. Диэлектрик способствует сохранению в полосе частот условий вращения вектора Н в зоне расположения феррита. В полосковой конструкции резонансного вентиля (рис.
6.18) вращающееся магнитное поле в области ферритового образца создается с помощью двух поперечных шлейфов длиной Хе/8 н ЗХ /8. В проводниках этих шлейфов проходит ток, равный току в основном тракте и сдвинутый по фазе по отношению к нему на 90'. В результате прохождения токов через плечи крестообразного разветвления образуется вращающееся магнитное поле с левым вращением относительно поля подмагничивания для падающей волны н с правым вращением для отраженной волны, которая поглощается в ферритовых дисках прн гиромагнитном резонансе.
Суммарный ток, ответвляющийся в шлейфы, равен нулю, и шлейфы не нарушают согласования вентиля. Рис. 6.17. Вентиль с резонансным погло щеиием на прямоугольном иолноиоде В вентиле с резонансным поглощением на прямоугольном волноводе (рнс. 6.17, а) используется поперечно-намагниченная ферритовая вставка /, расположенная в области волновода с вращающимся вектором Н. Поперечное поле подмагничиваиия создают постоянным магнитом 2, причем напряженность поля подбирают равной напряженности поля гиромагнитного резонанса для правополяризованной волны. При прохождении через вентиль падающей волны по волноводу на феррит Общим недостатком вентилей с резонансным поглощением является большая масса постоянного магнита, который должен соз,давать магнитное поле напряженностью в сотни тысяч ампер на метр для 3-см диапазона волн.
В вентиле со слгещемием поля на прямоугольном волноноде (рнс. 6.191 ферритовую пластину 1 размещают в области волново- н Рнс. 6.18. Реаоиансный аентиль на полосковой линни передачи с короткоаамкнутыми шлейфамн Рис. 6.19. Вентиль со смепгеннем поля на прямоугольном аолноаоде да с вращающимся магнитным полем н напряженность ппперечного поля подмагннчивания выбирают такой, чтобы магнитная проницаемость для падающей правовращающейся волны была отрицательной (см.
точку Ь на рис. 6.14„6). В этом случае коэффициент распространения в феррнте оказывается мнимым н поле вытесняется из феррита. При распространении отраженной волны с левой круговой поляризацией 1г >О и вследствие повышенных значений диэлектрической проницаемости феррита поле отраженной СВЧ волны концентрируется у его поверхности.
Распределения поля Е для падающей н отраженной волн в поперечном сечении волновода с ферритом показаны на рис. 6.19. На понерхность ферритовой пластины ! наносят поглощающую металлическую пленку 2, поэтому отраженная волна, концентрируюшаяся у поверхности феррита, испытывает значительное поглощение. На падающую волну поглощающая пленка практически не влияет. Вентили со смещением поля по сравнению с резонансными имеют существенно облегченную магнитную систему, более 'широкополосны„однако могут работать прн сравнительно небольших уровнях мощностей.
Фазовые циркуляторы. Обратимся к рис. 6.!6, б, на котором показана ферритовая пластина в области круговой поляризации магнитного поли в прямоугольном волноводе. При напряженности поля подмагничивания, отличной от резонансного значения (например, соответствующей точке а на рис. 6 14, б), поглощение в феррите незначительно, однако ферритовая вставка создает различное замедление для волн, распространяющихся в противоположных на- правлениях. Обозначим соот- гдд Ф"г л ЛЮ ветствующие коэффициенты Х л фазы р+ и 6 . Если длина феррнговой вставки равна 1, то фазы коэффициентов передачи для волн, движущихся во Ю +Ф~ У з встречных направлениях и про- Л йу ходящих отрезок с подмагнн- ченным ферритом, отличаются Щ на величину иввзаимиого фа- 1 Ю 1 гогого сдвига йр= ((1- — 6+)1 В частности, длина ферритовой вставки может быть выбрана 1 Щс такой, что йр= 180', н тогда г 1р секция прямоугольного волно- вода с ферритом обладает 4 свойствами гиратора (см. табл Рнс.
6.20. Фазовый цнркулятор нз орн- 6.1). ыоугольноы волнояоле Невзаимные фаэосдвигатели в сочетании с аолноводными мостами позволяют строить так называемые фазовые циркуляторы по схеме рис. 6.20, а. Два моста СВЧ с равным делением мощности соединяются каскадно, причем в одном или двух соединительных каналах размещаются невзанмные фазосдвигатели. Невзанмные фазовые сдвиги должны быть подобраны в зависимости от типа применяемых мостов (квадратурные или сиифазко-прогивофазные) и направления циркуляции. В циркуляторе, показанном на рис. 6.20,б, применены щелевой мост 1 и двойной Т-мост 2, а в соединительных каналах включены невзаимиые фазосдвигателн, образованные одинаковыми ферритовыми пластинамн 8, расположенными вблизи общей узкой стенки волноводных каналов и поперечно намагниченные от общего постоянного магнита.
Фазовые сдвиги в отрезках волноводов с ферритовыми пластинами для волн, распространяющихся в противоположных направлениях, различаются иа п12. При распространении вол~ в одном направлении, например слева направо, в канале А фазовый сдвиг составляет ( — сро+п12), а в канале  — сро. Прн распространении воли в противоположном направлении в канале А фазовый сдвиг равен — Фо и в канале  †(сро+я/2). Отсутствие передачи сигналов между входами 1 и 111, а также между входами 1) н 1)~ обусловлено свойствами развязки мостов.
Поданный на вход 1 сигнал с одинаковыми фазами делится между каналами А и В, и волны, проходящие по этим каналам на вход В, имеют одинаковое запаздывание — (~р0+и/2) и суммируются на этом входе. На вход 1'г' от входа 1 волны по каналам А и В приходят с фазами — (~ра+и) и — ~ра, т.
е. оказываются в противофазе и компенсируются. Сигнал, поданный на вход 11, делится между каналами А и В с фазами О и — и/2 и получает в этих каналах дополнительное запаздывание — р~ и — (гро+я/2) соответственно, так что ко входам двойного Т-моста сигналы приходят в противофазе и суммируются в его Е-ответвлении, т. е. на входе П1 циркулятора. Аналогично осуществляется передача сигнала со входа 111 на вход 1'г' и со входа 1У на вход 1. Преимуществом фазовых циркуляторов перед циркулиторами на эффекте Фарадея является лучшая широкополосность и способность работать при более высоких мощностях. Последнее объясняется тем, что ферритовые пластины наклеивают на широкие стенки волноводов и этим обеспечивают хороший теплоотвод.
Основной недостаток фазовых циркуляторов — увеличенные габариты и масса из-за наличия двух мостов. Рассмотрим более миниатюрные 6-полюсные циркуляторы. Волиоаодный Т-циркулятор выполняют на основе Н-плоскостного тройника, в центре которого помещают поперечно-намагниченный ферритовый цилиндр ! с диэлектрической втулкой 2 (рис. 6.2(, и). Поле подмагничивания создается внешними дисковыми постоянными магнитами 4. Принцип действия У-циркулятора состоит в следующем, Поступающая на вход 1 волна разветвляется на две волны, огибающие феррит с двух сторон. Области существования вращающегося вектора Н для этих волн попадают в ферритовый образец, причем направления вращения вектора Н относительно направления поля подмагничивания оказываются противоположными.
Из-за различия магнитных проницаемостей феррнта р+ и р волны, огибающие феррнтовый образец, имеют различные фазовые скорости. Размеры и параметры ферритовой вставки выбирают таким образом, чтобы зти волны приходили на вход П в фазе, а яа вход 11! — в противофазе. Таким образом, передача колебаний со входа 1 происходит только на вход !1.
Так как У-циркулятор обладает поворотной симметрией, можно утверждать, что будет иметь место передача со входа 11 на вход 11! и со входа П/ на вход ! Диэлектрическая втулка, окружающая ферритовый образец, способствует повышению устойчивости характеристик Т-циркулятора к значению напряженности подмагничивающего поля, а также способствует повышению температурной стабильности. Диэлектрические стержни 8 обеспечивают широкополосное согласование входов.
Наряду с волноводными широко применяются также малогабаритные К-циркулягоры на полосковых линиях передачи (рис. 6.2),б). Принципы действия полосковых и полноводных 1"-цнркуляторов аналогичны. а) П Рвс. 6.26 Волповолвый (о) в полосковый (о) Т-цвркулпторы Среди различных видов циркуляторов именно у-циркуляторы получилн наиболее широкое распространение. Это объясняется их простотой, малымн габаритами и массой. У-циркуляторы весьма шнрокополосны. Рабочая полоса частот волиоводных У-циркуля- торов достигает 30п(, полосковых †окта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
