Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 54
Текст из файла (страница 54)
6 приведен типовой график зависимости вносимых потерь от импульсной мощности для фазовращателя дпапазова 8. Ограничение по импульсной мощности для этого фазовращателя наступает при уровве 1б кВт. ф /5 В /,0 Ф В /[5 0 5 0/ йт 20 25 //мпрньснан мпЩнагшьу нбпт Рис.
6. Зивисииость виосиимв потерь от импульсной иощиости иеоэритииото лисиретиото эееоврлщителп. Прп разработке фазовращателя, рассчитанного па высокую импульсную мощность, особое внимание следует уделить выбору материала с точки зрения обеспечения соответствяя величин отношения ю,/ю и требуемой мощности.
Эго можно наглядно видеть по кривой зависимости критического уровня напряженности высокочастотного магнитного поля (уровевь напряженности магнитного поля в пороговой точке), приведенной на рис. 7 [!8]. Из этого графика видно, что зяа- фь~ чительяое увеличение поминальной мощности можно ожидать при ф - 50 вс/ы < О,б. Повышение импульс. пцо ной мощвостя может быть также достигнуто путем использования ьчй мелкозернистых кристаллов [20] и йп ~Е, материалов, легированных редко. земельными алемевтамп [21]. вщ Поскольку сливовые волны не могут распространяться через ВВ грапяпц зерен, снижение разме- йв 20 ров зерен обусловливает сужение Пяй спектра частот магяояов, а следовательно, и увеличение порогового уровня.
Легировавие редко- йов земельными элементами паклю- Ф 0 дг 40 /0 и,'ы ту чается в замещении некоторой части пттрия в гранатах такими Рис. 7. Зивисииость иритиеесвото уровив ивматериаламп, как гольмий иля примеииости вмсовоевстотиото митиитиото подпспрозпй. Примеси редкоземель- лп от ме/и 1191. ного элемента обусловливают сдерживание нарастания амплитуды спяяовых волн засчет демпфирования.
Как снижение зернистости структуры кристаллов, так и легвровавяе редкоземельными элемептамп обычно вызывает возрастание вносимых потерь пря слабых сигналах, я потому следует учитывать враямозаввсимость вносимых потерь и максимзльвой допустимой импульсной мощности. Факторы, обусловливающие вносимые потери. Основной причиной появления вносимых потерь в фазовращателях являются магнитные потери, присущие ферромагпятвому материалу. Втв магяятвые потери зависят от 217 Гл. Б. Фазовраятатели фазированных антенных решеток естественной ширины резонансных линий различных материалов. В феррит- гранатах легированне редкоземельными элементами, такими как гадолиний, гольмий и диспрозий, обусловливает увеличение ширины линий и, следовательно, повышение потерь при всех значениях намагниченности насыщения.
Ввиду зависимости магнитных потерь от концентрации примесей редкоземельных элементов вносимые потери фазовращателя часто определяются другими параметрами и характеристиками, на которые рассчитывается фазовра- Рис. З. двулстермневой фааоврашатель с ферроматннтнмм тороидальимм сердечником внутри волноводной ссадин.
щатель. Это можно видеть при сравненян значений вносимых потерь в необра- тимом дискретном фазовращателе, предназначенном для работы в диапазоне С и удовлетворяющем следующим требованиям: Вносимые по~ори, дп Требование нри равработке Тин материала Свойства тороидальных сердечников. Как видно из рис. 8, конструкция фазовращателя, имеющего значительный практический интерес, включает тороидальную секцию из ферромагнитного материала.
Тороидальная форма создает замкнутый магнитопровод и обеспечивает самонамагничивание при остаточной магнитной индукции. Подобное свойство самонамагничивания исключает реобходимость в подмагничивающем поле и обеспечивает снижение 218 Низкая мощность без термостабилизации Низкая моптность с термостабилиззцией Высокая импульсная и средняя мощности Феррит-гранат с замещением алюминием Феррит-гранат с замещением гадолинием Феррит-граиат с замещением гадолинием и гольмием 0,5 — 0,8 О,? — 0,8 0,9 — 1,1 82 Свойства фгрромагн. материалов, нримгнягмыл в фгрриговыл фазавр. управляющей мощности, а также размеров, массы н времени переключения «разоврашателя. График зависимости магнитной индукции от внешнего магнитного поля тороидальной секции материала показан на рис. 9, где 4пгИл — намагниченность насыщениЯ; Н, — коэРцитивнаЯ сила", Вй — остаточная магнитная нндукция; Вм — величина магнитной индукции прн напряженности управляющего поля !О Н;! а — конечная точка петли гистерезиса.
Прн определении Влг в точке 10Н, следует иметь в виду, что не для всех материалов для определения магнитной индукции Вп при отсутствии магнитного поля обязательно необходима напряженность управляющего магнитного поля Гй,. Для полынин ства магнитных материалов эта напряженность управляющего магнитного поля составляет всего 5Н„а для некоторых достаточно и 3Н,. Остаточная магнитная индукция. Поскольку фазовращатель с самонамагничиванием работает при двух крайних значениях ~В , целесообразно использовать материалы с петлей гистерезиса, близкой к прямоугольной.
Прямоугольность петли гистерезиса определяется от- ношением В =В„]Вдь (8) Величина 5 обычно составляет 0,9 для магниево-марганцевых ферритов и 0,8 для железоиттриевых гранатов. При расчете фазовращателя с само- намагничиванием и высокой температурной стабильностью материал следует подбирать с учетом характеристики зависимости остаточной магнитной индукции от температуры. Температурная чувствительность материала характеризуется отношением рис. В. Зависимость магнитной иннлиини от внешнего магнитного паля в тороннвльмой сеянии ферромагнитного мвтериллв. ЛВ Вп(при 20'С! — Вя(при 70'С) (9) Вп (при 20' С) которое должно быть меньше примерно 2% [!4], Квврцитивная сила.
В фазовращателе с самонамагничнванием управляющая энергия на цикл переключения зависит от козрцитивиой силы материала. Для снижения управляющей энергии обычно выбирают материал с коэрцитивной силой менее 2 Э. За исключением материалов с мелкозернистой кристаллической структурой, большинство СВЧ ферромагнитных материалов имеют величину Н, ! Э. У материалов с мелкозернистой кристаллической структурой, используемых при высоких уровнях импульсной мощности, козрцитивная сила велика, и поэтому они обычно не применяются в фазовращателях с самонамагничиванием.
У всех ферромагнитных материалов коэрцитивная сила в некоторой степени зависит от температуры с тенденцией сни. женин при увеличении температуры. Энергия переключения. Одним из важных параметров фазовращателя с самонамагиичиванием является величина энергии переключения, требующейся длн перевода фазовращателя в лругое состояние. Энергин ]Дж], требуемая для переключения тороидального сердечника, показанного на 219 Гд б. Фазовращатслы фазированных антенных .решеток 5! нм-2!нею) ~ь й ууа ф' ге бы. ~ ~ям, ген ббд кф ура брр бар йаарузкп, фунт 1г уюйнИ 22Е Рвс.
1о. параметры горовдальвого серлеенякв, используемого врн расчете екергкк вереключеявя. 1 и 2 Э Р В 1Р браня пнрснпютсния, ннг Рве, 11. Звввсвмость Сг ог времеви вереклмчевкя. Ркс. 1Э. Зависимость остаточной магнитной ввдукКв» ог механической ввгрузкя для мелезовгтрневого грвввгв. рис. !О, нз состояния — ВП в состояние + В , определяется уравнением о !О 'Сз АЬ Р Е = В15Н, (!ОУ 4н где Сс, А и С вЂ” соответственно постоянные, зависящие от времени переключения, площади и длины магнитопровода.
Постоянная Сс обычно равна единице прн времени переключения более !О мкс н возрастает с уменьшением времени переключения. График зависимости Сс от времени переключения различен для разных материалов, но имеет типичную форму, показанную на рис. !!. Физический смысл постоянной состоит в том, что с уменьшением времени переклгоче.
ння вращение доменов в материале становится определяющим фактором прв изменении направления магнитных диполей. Зто приводит к увеличению энергии переключения, пос!гальку на вращение доменов требуется значительно больше энергии, чем на нормальное движение границ доменов. За длину магнитопроводо обычно принимают среднюю длину. Однако практика показывает, что более близкое соответствие между расчетными и экспериментальнымн данными достигается при исполь. зовании максимальной длины магнитопрозода.
Величина о ! В15Н представляет собой плоо щадь петли гистерезнса справа от точки Н = О и может быть получена путем графического интегрирования гистерезнсной петли, найденной эксперимен. тально. Магнитострикнионныв свойства. Прн разработке фазовращателей с самонамагни- 3.3. Необрагиныа (невэаимные) ферриговые фазоэращигели чиванием было установлено, что чрезмерные механические нагрузки на ферромагнитный материал могут вызвать изменение остаточной магнитной индукции.
Это приводит к соответствующему изменению как вносимого, так и разностного фазового сдвига. Поскольку обычно не представляется, возможным точно контролировать механические нагрузки, изменения фазовых параметров будут происходить в номинально идентичных фазовращателях. Изменения остаточной магнитной индукции обусловливаются явлением магнитострнкцни, причем степень этого влияния зависит от кристаллических свойств материала. Материалы с высокой прямоугольностью петли гистерезиса обладают слабыми магиитострикцноннымн свойствами [23). Магнитострикционные свойства магниево-маргаацевых феррнтов (Я = 0,9) пренебрежимо малы, тогда как у железоиттриевых гранатов они весьма существенны [24].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
