Исследование ферритовых СВЧ-устройств. Под ред. Н.А.Бея (2007) (1095428)
Текст из файла
Исследовавие ферритовых СНЧ-устройств: Метод. указай ЗИ9 имя я лабораторйой работе С.Г1. Друкарейво, Р.В. Юмятйв, В.й.Митрохив и др.; йод рел. В.А. Бея, — Мс йзуово МГГУ йм, й.З. Баумайа, 2007. — 24 сл вл. ДВИО Оойсаиие кОйструкиви й Орйвиипа действйя феррйтовия СВЧ-устройств, укааайа иетоийва Вксвсрйк1ейталквото и расчесвОГО (ИО реаулктатаи косвеаиых итмерейий) Оврслсленйя ййтрий рассеяййя Вевтйля, Ииркуляторз, Ваайийото й нсвзавмното фавовра1иателей, 1В.В студеитов спедиальйости араииоалеквройвые систе- '.Д" б21.29Уб7Р ББК 32,845 й Мт РУ вв '1Р В 1йоиала, 2ОО." Дюьрабаигы — исследование ферритовых СВЧ-устройств; вентиля„'1'-цнркулятора, Взаимного и невзанмггого фвзовра1цагелей; Ознакомление с тнновымн конструкцияыи устроЙ~~~ и лаоорато11- ными стендамк для их исследОвания; измергн1не злемснтОВ матриц рассеяния устройств.
Порп)ок В1кгкьтнення риботы. 1. Изучить теоретнческу1о асть. 2. Ознакомит~с~ с конегрукцняын Ч1еррнтовых устроЙСТВ н стендами для исследования их характеристик. 3. Вьшолнить необходимые расчеты. 4. Провести зксиернментальные исследования устройств. 5. Обработать результаты зкспернментов. 6. Составить отчет по выиолненнОЙ работе. СВОЙства феррита, намВГничсннОГО Внеизним полем Нв В каком- либо направлении, в диапазоне СВЧ Определя1отся дизлектрн 1ескОЙ проницаемосзыо с .= В + 1с и тензОрОм маГнгггнОЙ прО- ницаемости 11 гг1. Элементы тензора р11 В 001цем случае явля1Отся комплехспыми числами и зависят иг марки и состава ферритовой среды, частоты колебаний„амнлитуды СВЧ-сигнала, темперагуры, нанравления и значения напряженности НВ внешнего поля подмагничнвания.
3 СБЧ-устройстве с намагниченной ферритовой средой МОГУТ ИМЕТЬ МЕСТО СЛЕДУГО1ЩНЕ ЯВЛЕНИЯ: — изменение Постоянной раснрострапення волны в линии передачи с продольно или поперечно намагниченным феррнтом; — ферромагнитный резонанс иа частоте у =- уоа, где у -- по ромагиитное отиошенис„. — эффект Фарадея -- явление поворота плоскости поляризации лицейио поляризоваииой вопим при продольиом отиосительио иаправлеиия распростраиеиия волны иамагиичивании феррита; --- эффект ксмещекия поляк заключаюгцийся в измеиении распределения СВЧ-поля в волноводиой сгрук1уре с иамагничекиой ферритовой средой.
С использоваиием перечислениых выше явлений создают СВЧ- устройства для управлепия амплитудой, фазой, поляризацией электромагиитных волн. Устройства могут бьнь взаимиые и иевзаимные, диссипативные и иедиссипативные, регулируемые и с фиксированными параметрами, К числу взаимиых относятся усгройствж удовлетворяющие требованиям теоремы взаимности относительио двух любых входов при произвольио установлеиных режимах иа остальных входах. Устройство называют иедиссипагивиым, если в кем измеиеиие амплитуды злектромагиитной волиы осугцествляется не за счет потерь СВЧ-энергии.
При приближсниом ~инженерном) расчете СВЧ-устройств использукжся методы теории цепей и длнииых лилий. Для СБЧ-устройств с тт плечами ~рис. 1), каждое из которых является одноволновым. строят зквивалентпую схему в виде искоторого 2 У-полюсника. Комплексиые амплитуды ю Ю ю волн падакипих на *го входы, и волк, от- 2 ( ~ ~„:. ражеииых ОГ згих входов, ',оювлетворяют системс яиией~ьж ~еодп~~ждных а~~- 2 Й ', ', брак ческих уравиевий и-1 и",'- ~Ь.„и„'"; =-1,э,...,х, Л~ Рвс. 1 ч= 1 которую более кратко можно записать в матричиоы виде Здесь У„', Ь„, — — комплексные амплитуды падающей и Отраэкенд-) иой воли на вход~ и выходе с номерами и в гл, пронормироваиные таким ооразом, что ~Ь„~ и ~б„~ равны мощностям, переносимым этими волнами; 5„„, — — комплексное число, определщощее Вклад Волны единичной амплитуды, падакзщей иа л-й вход, в волну, уходящую готражеину1О) от .и-го входа; 1ьл ы1 и; юг '1-- матрицы- столбцы падающих н отраженных волн.„15'1 — матрнца рассеяния 2М-полюсннка, Для прииятОЙ Выше ИО1эмирОвки элемент матрицы 5уру при гв =- л представляет собой коэффициент Огражеиня падающей Волны От Входа с ИОме1юм гл п1эи услОвии чтО ко Вс( м остал ьнь и пле чам усгройсгва подключены согласовыгные нагрузки.
При т ~ в элемент 5, „представляет собой коэффициент передачи волны по пап1зягкеннкз из плеча и В плечо кл п1зи том же условии. Матрица рассеяния неднссипагивного 2М-полюсвика обладает следуюгцими сВОйстВами. 1. В4атрица рассеяния взаимного устройства симметрична. т.
с. для нее 151 = 15 1„где 15 $ — матрица, транспониронанная по отношению к матрице 151. 2. Матрица рассеяния как взаимного, так и иевзаимного устройства является унитарной: где " -- знак комплекспщ О сопряжения злемеитОВ. 3. ь'".умма квадрвгов мо;:,1учзей всех элементов ЛЮбого стопова мат1зицы равна единице; 15„,,„1 Ж 1;, в = 1„2,,, зб 4. Для взаимного устройства условие 14) справедливо ив только для элементов ~~олбцов, но и для элементов строк гипрпцы 1$~: Очевидно.
что для днссипагнвного устройства условие баланса моп~носз н 14) не выполняется н для любого л имеет место неравен- СТВО Ф ~" 15.„~-' < 1. 1б) т-.о 'рахим образом. для полного описания невзанмного устройства с .Х плечами и одноволновыми входами плеч необходимо знать Уз параметров. В случае ьхе взаимного устройства с учетом равенства злементов матриц 5,, = 5„число иезавнсимь.х параметров «'меныпается.
Если известны все злемснты матрицы рассеяния «"стройства, то могут бьггь найдены его основные внегпние параметры: козффицнен г стоячей волны 1КСВ) на входе и-~ о гглеча КСВ„.=11+ 15мм1)Я1 —,.'5 1); входное сопротивление гл-го входа с волновым сопротивлени- Р, 7„,, = Р„,~1+5„м)П1 — 5 ')„' 18) переходное зегуханне между плечамн с нОмерами гл и л Х.м, -- 10 1д ,'5 „) ' . Для оп1зедслення адамантов матрицы рассеяния СГзЧ-«стройстве ВыпОлняют ряд прОстых знспериментОВ. Рассмотрим„например.
Задачу нахождения злемектсв 5 и, 5 ы, 5С~ и 5 з п)зоизвольнОТО М-пленного «строиства с ОдноволноВымн входамч (выходами). 1)усть асе плечи с номерамн л > ~ вагр«ьхены на согласованные нагрузхи, а х Выход«' плеча 2 п)знсоедннена на~~фзха с соп)хгтнвленнем хп.
даюгдим хозффициенз от~~®ения Гн. учитывая. что в рассматриваемом случае Ь,' ' =. т п1:, пз системы уравнении 11) находим 1/1, ~ = 5 и Б;,~ + 5 ы ГЗ; Ьч" 1. У„', ' = 5З~ 1.'~;,1+ 5з ГИЬ;''. «)пределив из Второго уравиеаил ОТИОП1еиие «:~, '/«.1 и подста- ВЙВ его В перВое. Получим 5 ы5з1Г, 311+ — ' — "' ' = Г «11» 1-5'К,ГВ1 'де Г; = ВИ1/б3: — зфф1КП Отр .е в; ынавхОде ча 2 при подпкл1очеиии к выходу плеча 2 иагрузки с коэффициеитом отражевил Гл 3 аким образом, измерив иесколько зпачси11Й Гп «1 =- 1,2, 3) длл рада зпачеиий коэффицвеита 1зь моткио из соотио11гепил «11) подув чить систему алгебраических уравиеиий для расчега искомых злемектов матрицы расселпил.
Рассмотрим ряд наиболее просто реализуемых нагрузок плеча 2. 1. К выходу плеча 2, име1О1пему волиовое сопротивление р,. подхзпочеиа согаасоваипал иа1р)зиа, Т.е. УВ1 = рз. ТВК КВК В этом случае ГЛ1 = О, *О из 1'11) следует п11 '= Гы. 2. Выход пле а 2 закорочен, т. е. 7зз = «». При этом Гз =. — 1 и из уравиениа «11) получим 31, — — -" ' =Гпь Ь'1ЛЯВ1 «13) 1 ч-Язз 3. Выход плеча 2 разомкйут. Этот Вид иагрузки реализуетсл подкл1очеиием к Выходу плеча 2 Отрезка линии передачи с Волновым соиротивлепием рз длииой )з =- ).и „'4, закорочеиио1О Ва копие.
В этом случае Е.з -+ ж; Гзз =- 1, и из соотпоп1еиил «11) находим третье уравиеиие системы Ь'11+ =' = Ггп Д 1ДЛЗ1 «14) 1 — Яр 1'овместио регпив систему уравнеиий «12), «13) и «14), получим форм~Хм для расчета злемептов матрицы рассекиил Ь'*,1 =- Г11,' Г11+)ы — 2ГЫ 52- = ГЫ вЂ” 1и 2«Г11 — Г1Л)«Г11 — Г11'1 51ЛУВ1 =- Г11 — ГО Как видно из уравнений (15), рассматриваемая методика позволяет рассч11зать лишь произведение злементов 5гд и 5з1.
Если Ж-нлечное устройство взаимное О51з = 5з1), то по формулам (15) определя1отся Оба элемента. Если жс устройство невзаимное, то неооходнмо один нз злеыегггов (51зили 5-1) Определить независимо„например экспериментально, а другой рассчитать по последней формуле (15). Очевидно, что для нахождения значений других злеыентов матрицы рассеяния 11"-плечного устройства необходимо реализовать описанную выше процедуру измерений и расчетов не1ависнмо для каждой пары е1.о плеч. Ои представляет собой иевзаимное развязываю1цее устройство, используемое для устранения влияния рассогласОвания трак1а на работу генератора СВЧ-колебаний (рнс. 2).
Назначение вентнля-- зффек1нвно поглогцать Отраженную волиь*, прог1уская 1тадпОщу1О волну с минимальными потерями. Вентиль — ого невзаимный чстырехполюсннк с матрпцей рассеяния (~У = 2) -("' "*) 5з1 5зз Если вход 1 и выход 2 вентиля согласованы (см, рис. 2, а), то для здементов матрицы справедливы соотношения ~511~ «1; ,'5зз! «1: 151з1 «1; 15з1! =- 1. Б ферритовых веггп1лях используются явление ферромагнитного резонанса или аффект ксмегцения полян. Б резонансных вентнл11х Отраженная волна поглошается непосредственно ферритом, а в вснтилях, рабогаю1цих 1га зффе1сге ксме1цеиия полая, — - поглоцтаюшей п11енкой, нанесенной на поверхность ферритовой пластины.
На рнс. 2, а показано принятое ооозначение феррнтового вентиля. Здесь неперсчеркну1ая стрелка указывает 1ьа прямое направление распространя1О1цейся волнь1 с виоснмь1мп 1ютеоямн 1:1 = О,2дЬ, а перечеркнутая -- обратное нгизравление с вносимыми гнггеряын 21з =- 2ОЛБ, Вв рис.",б н 2,ч ~о~аз~ны продольное и поперечное сечения ферритового вентиля, работа1ошего на аффекте ясмеп>сння Ноля», а на рнс. 2,е — — распреяелейне Поля Ед>х) ляя прямой н обратно>) волн. Вентиль вь>полнея >та основе Йрямоутольно>О во;>неволя > с волноп тяпа О>с, .солар>кнт феррате>вт>о йластнву 2, ЙОГЯО>на>ой>я>о Йлейк> 3 н»остояннь>й маГнн> 4, наь>а>ннннвак>Й>нй Йластнну 2 в направленнн Осн О;*.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
