Исследование ферритовых СВЧ-устройств. Под ред. Н.А.Бея (2007) (1095428), страница 2
Текст из файла (страница 2)
1)лас>нна рас>>олвтае>ся на расстояннн Й> - Й/4 От )якой с>енкн волновояа в Областн, тле маГннтное > ВЧ-Ноле нмеет кря>ов)'>о Полярна>Й>нк>. Байря>кенность Поля Йояматннчнвания Г>в вь>бнрак>т так, побы лля Йряь>ой волям В месте располОження ЙОГловяанмцен Пленка >'+>" напрЯ>кенность злектрическо>О пОлЯ Е, ря>) О>яяа блнвка к н)лкь В втт>м слянае прямая ~овна Йроьолнт нерея вентнль с мнннмальнь>м ослабленнеь>, Для Волн>я .бя, расйространякяне)> я В ОораГ- ном ЙВГЦ>ввлсннн, (Й>) Ф >), и Пленка Внооя>т больп>ве Ослабленне. Длнн~ )>настка феррнта с Йленкон > >я вь>бнракя>' так чтОбь> Обесйе янвалось треб>уеь»>е ослаоленне обратной Волн> ь ВолнОВОдные ферритОВые Вентили, серийно Выпускаемые промышленностью, В трехсантимет)зОВОМ диапазоне ВОли имеют следующие типовые характеристики: КСВ < 1,2; Хы = 0,1...0.3дБ; Х ы =-- 20...
30ДБ. Рабочая полоса частот составляет Я,1... 0.,2) Х„„, Феррнтовымп циркуляторами называют ХХ-пленные невзаимные устройства, обеспечнвакнцие в идеальном случае передачу энергии между плечамн по схеме 1 — 2 — ~ 3 — +... — ~ Ф вЂ” ~ 1. На рис. 3 показаны принятые обозначения 1рнс. 3,а), схема Хрис.3,6) и эскиз 1рнс.3,в) фсрритового трехплечного циркуля- тора (.У = 3. Унц1ркулятор).
Конструктивно его выполняют в анде ХХ-плоскостного сочленения трех прямОугольных волноводОВ Х, 2, 3„развернутых один относит~льно другого на 120 . В центре Волноводного сочленения 4 ращюлагается феррнтовый диск 1нли стержень) 5, намагниченнььй перпепдикуляоно плоскости некто)~а ХХ СВЧ-поля постоянным магнитом 6. Принцип действия У-циркулятора качественно можно объяснить с помощью теории длинных лини13. Прн падсннн на вход устройстВВ Волны типа ХХ1С Внутри цнркулятора возбуждаются две волны равной амплигуды бе~ущне вокру1 диска 6 В прогнвоположных направлениях.
В резуэптнте нх интерференции образуется стоячая волна, положение узлов н пучностей коъзрой зависит от фазовых гюстоянных волн У 1и Р' '. Последние., в свою очередь, зависят от размеров волноводов, длины волны„размеров диска, парамегров феррита и значения Не поля подмагничивання, Указанные параметры могут быть подобраны так, чтобы аучность стоячей волны располагалась у выхода плеча 2, а узел — у выхода плеча 3.
Благодаря атому тсловню кциркуляцинв знергия волны из плеча 1 почги полносгью передается в плечо 2 и практически не поступает в плечо 3, Малая часть знергнн теряется в феррнте, При згом плечи 1 и 3 оказываюгся кразвязанныма». У-цнркулятор представляет собой гпестиполюсник. У реального устройства входы плеч хороню согласованы 115 п1 «1; ',5зз1 «1; 15зз1 «1); вносимые потери малы 135з~1 = 1; ~5зз1 = 1: 15 ы1 = 1): связь возбуждаемого и кразвязанногов плеч мала 65ы1 «15з~1; 15ы1«15га1 15ы1«15|з1).
Волноводные У-циркуляторы, серийно выпускаемые промыпзлснностьк, в трехсантиметровом диапазоне волн имеют следующие характеристики: КСВ < 1,2; вносимые потери Бз~ «1),бди: развязка Ез~ > '"О... 30дБ. Фазоврапзателями назывыот устройства., изменяю~иве злектрическую длпну отрезка линии передачи. Их применяют, например„ Лля управления фазамн радиосигналов в излучаюп1нх Элементах фазированных антенных регпеток„в фазовых циркуляторах и других злеменгах тракта. Принятое обозначение фазовращателей показано на )знс.4. Они могут быль нерегулнрусмььмн фнс. 4, о, в) и регулируемыми грнс. 4„б,е), взаимнь.*мн «рнс. 4, а„б) н невзанмными грие.4.в, г), Рис, 4 В рабоге исследуюгся взаимный и невзанмиыв вогпптводные ферритовые фазовращагели 1ВФФ), управляемыа внегпннм полем подмаГннчивапия Нс, При ВоздейстВии эГОГО поля измснякхГся значения компонент тензора и, феррита и.
следовательно, фазовая постоянная волны р. При этом фаза электромагнитной волны на выходе ВФФ определяется выражениями ~р„„= Чэ„„+ ~р„„'- М; ЛЧ = ЛР1.~, (17) где ~р„„— фаза волны на входе; ф „— начальная фаза; Л~р = = ЯНС) -- вносимый фазовый сдвиг; Л(э = 1з(ХХВ) — изменение фаЗОВОй ПОСтОяННОЙ ВОЛНЫ; 1 ь — Эффсхтнаная дпниа ВФФ. Ос~овными параметрами фазоврагпагеля явля,отея; рабочий Диапазон частот ~лнь 1,„П и; КСВ; вносимые потеРи Г,ДБ, максимальный фазовый сдвиг Лу„м„град; время переключения из однОГО фазоВОГО состОяния Б друГОс т, мкс. энсрГия, затрачиваемая на переключение с,мкДж; активность Г, град1М: добротность Ы град1ДБ.
Активность н доброэ ность ВФФ рассчитывают по формз лам " = лФтвх~1~е. 'Р = л~Р .м11-. Фазовращатель, показанный на рис. 5, выполнен иа основе круглого волновода 1, ану грп которого расположена феррнтовая В1улка 2. Феррит намагннчнвасгся попереч1ю в азнмутальном направлении импульсами тока, подаваемыми От систем управления Б линейный проводник ч расположенный вдоль осн втулки, Фазовразнатель даннопэ типа может работать на волнах с любой поляризацией погя 'знп поляризапии определяегся эстройствами возоуждения фа зоаращатсля.
В исследуемом фазовращсяеле на входе и выходе сп ят прямоугольные волноводы 7 и 5 с волной типа 11~с. Онн согласуются с ВолноводОм 1 сэупснчагымн диэлектрическими трансформаторами б и 4. В фазоврагнателе используется феррит с прямоугольноЙ петлей гистерезиса, что обеспечивает магнитнук> память устройства. Вносимый фазовь1й Сдвиг Лф определяется амплитудой.
Длительностью и полярностью управляющих импульсов тОка, Фазовращатслн с поперечным намагничиванием характеризу~отся нысоким быстродеистаием. Время их перекчкзчения из одного фазового состояния в другое может составлять доли лли единипы микросекунд.
Однако для итого неооходима оолыная амплитуда им пульсон тока т' и упраилщощеы проноднике «порядка нескольких ампер), Наиболее простгам в конструктивном отношении взаимным ВФФ яиляется фазовран«атель, выполненный на основе прямоуголыгого аолновода с расположенным вдоль его оси продольно намагинчиааемым ферритоаым стержнем. Однако и соиременных фазироваиных антенных ринетках «ФАР) обычно используют взаимные ВФФ, более сложные по реализации, но пмекнпне лучгиие параметры. 11а рис, 6 показан зскиз тамзго ВФФ, построенного на осиоае нсвзанмного фазируюгдего устройства.
гразоираптазель состоит' нз иконного 1 н аыходпого 8 прямоугольных волноводов и квадратного иолновода 2, полностью заполненного ферри1оиой средой й и согласуемого с прямоугольными волноаодами ступенчатыми днзлектрическими трансформаторами ? н 9. Обычно иолновод 2 с ферритом 3 выполнянгг а виде ферритоиого стержня с металлизироаанной поколей поаерхностькх Продольное магнитное поле и стержне создастся катугикон намагннчииания 4. Ва бокоаых грыгях стержня располагаготся чегы- ре П-образных скобы 5 из магнитного материала Гобычно из низкочастотного фсррита), образующие вместе со стержнем замкнутую цепь с малыми полямн рассеяния.
В сочетании с малой толцтиноЙ слоя металлизйцна это позВоляет снизить энерГию»'праВлення В и Время переключения т. Фазнрующая часть ВФФ работает на Волнах с круговой поляризацией СВЧ-поля и Вследствие эффекта Фарадея создает Вевзанмный фазовый сдвиг, Для преобразования Волны й'1В в волну с кр»говей полярцзйцией и обрат1ю, й Также для того, ГГобы фйзоВрйптйтель оыл Взйимцым, межд» прямо»Гольными ВолцоВодамн н фаз нруюп1ей част ью тстацой тень| цевзаимцые феррггпэвые пол ярц.. зйторьь Оци осуществляют преобразование Волн тнпй. Лю с линейной поляризацией В кругополярнзованць1е ВОлны и Волноаоде с ферритом 3, 11евзаимные ферритовые поляризаторы размеп1аются нй коццйх ферричового стерх(пя.
Для это|о нй соковых Гранях у каждого конца стержня устанавливаются четыре плоских постоянных магнита 6, создающих поперечное квадрупольцое поле намагничнВания стержня. Волн ферритовый материал стержня нли скоп имеет олцзкую к прямоугольной петли гистерезиса, то фазоврйщатель обладает магннтпой памятью. Он может рйбогпть кйк и йийлоговом, так ц й дискретном 1х.жиме уГфазлеция. По бь«стрелой«ствюо исследуемый взаимный фазовращатель уступает невзаимному с поперечным намагничиванием. Серийно выпускаемые промышленность«о фазовращатели для трехсантиметрового диапазона волн ««ь«еюг следующие параметры: Л«р„„„> > 360': Е < 1дб; т < 100мкс; с < 100мкДя«', Д > 500град«дБ'„ г > 360=/г..
ЭКСПКРИМКИТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Установка дли измерения коз«йфипнеит а отражения Схема лабораторной установки № 1 для определения модуля 1Г 1 н фазы «р козффицнента отражения от любого входа с номером «л 2Ф-полкзсника приведена на рис. 7. Установка состоит из «.енератора стандартных СВЧ-сигналов 1", феррнтового вентиля, волноводной измерительной линии ИЛ н нндикатора-милливольтметра И, исследуемого устройства ИУ и подключаемых поочередно ссч ласованной нагрузки СН, короткозамыкателя КЗ н короткозамкнутого отрезка волновода длиной Х«4.
Изь«ерительная линия продназ««аче««а для исследования рас««ределения поля злектромагиитной волны вдоль продольной оси волновода. Она вк««юч««ег в себя отрезок прямоу«ольного волиовода с размерами поперечного сечения а и Ь, в середине н«нрокой стенки к~~прог~ прорв~~на узкая продо~ьна~ щель. '-1ерез «««ель в волновол введен зонд — злектрнческий в««брато1х Наведенное на нем злсктромагнитной волной напряжение детектируется СВЧ-диодам и регистрируется милливольтметром.
Специальными механизмами регулируегся глубина пглружения юида и обеспечивается е1о перемещение вдоль щели. Определение модули н фазы козффнииента отражении 1. Присоединить к выходу измерительноЙ линии короткозамыкатель. Перемещая зонд вдоль линии, найти положения двух минимумов с~оячеЙ волны лы, и лвз„ближайщих к середине ц1калы линии, и определить длину Волны В Волноводе Йв = 2( ы — ляз,). 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
