Borovik-ES-Eremenko-VV-Milner-AS-Lektsii-po-magnetizmu (1239152), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Эффекты Фарадея и Коттона — Мутона широко используются в технике сантиметровых волн. ф 24.4. Некоторые применения высокочастотных ферромагнетиков Ферриты используются в высокочастотной технике в качестве сердечников катушек индуктивности и трансформаторов, в которых металлы невыгодно применять из-за больших потерь на токи Фуко. Из ферритовых стержней с намотанными на них катушками индуктивности делают магнитные антенны. Ферритовые антенны по своим свойствам близки к рамочным, служащим длн направленного приема на коротких волнах. Ферритовые антенны меньше по габаритам, так как их сердечники, в отличие от рамочных, обладают сравнительно большой магнитной проницаемостью. Ферритовые антенны могут иметь диаметр 1 —:2 см и длину 20 —:30 см.
Очень важное применение получило явление Фарадея. Как уже указывалось в 9 24.3, направление вращения плоскости поляризации электромагнитной волны при прохождении феррита зависит от направления намагниченности образца, а не от направления распространения волны. Данное свойство является необратимым. Его используют для построения волноводных вентилей сантиметровых волн, т.е.
устройств, которые пропускают волну только в одном направлении. Волноводный вентиль представляет собой два прямоугольные волновода А и С (рис. 24,8, а), располо- с женные по обе стороны круглого волновода В. Сечения прямоугольных вол- О д новодов повернуты друг относительно друга на 45'. Внутри круглого волновода расположен феррит.
Продольное ' П Я магнитное поле, намагннчиваюшее феррит, создается соленоидом, окружаю- Рис. 24.8. Волноводный веня|им кРУглый Волновод ° В ПРЯМОУГОль тиль дня сантиметровых волн ном волноводе при определенных размерах его сечения (например, при короткой стороне прямоугольного сечения, равной половине длины волны) может распространяться только плоскополяризованная волна, у которой вектор электрического поля расположен параллельно короткой стороне прямоугольного волновода.
Если такая плоскополяризованная волна распространяется слева направо (рис. 24.8, б), т. е. от А к С, то при соответствую|цнх размерах феррита, напряженности и направлении внешнего магнитного |5 Е.С. Боровик н яр. 450 Гл 24 Высокочастотные магнитные материалы и их нрименение поля плоскость поляризации поворачивается на 45' по часовой стрелке (стрелки напряженности электрического поля показаны на рис. 24.8, б) и волна свободно проходит через правую прямоугольную часть волновода С. Если та же отраженная или другая плоскополяризованная волна распространяется справа налево (рис. 24.8, е), плоскость ее поляризации также поворачивается на 45' по часовой стрелке к направлению намагниченности и выходит из феррита с плоскостью поляризации, повернутой относительно левой прямоугольной части волновода А на 90'. Такая волна не может пройти через вентиль, она отразится или будет отведена в сторону специальным устройством.
Вентиль сантиметровых волн можно построить также, используя явление ферромагнитного резонанса. Принцип действия подобного вентиля основан на том, что в волновод вставлен феррит, помещенный в такое внешнее постоянное магнитное поле, что резонансная частота феррита совпадает с частотой проходящей электромагнитной волны. Напомним Я 24.3), что при прохождении через феррит волны резонансной частоты волна, поляризованная по кругу по часовой стрелке вдоль направления намагниченности феррита, почти полностью поглощается, в то время как поляризованная по кругу против часовой стрелки — свободно проходит. Поэтому если вдоль волновода распространяется волна, поляризованная по кругу, например налево вдоль направления ее распространения, то в одном направлении она проходит свободно, а в противоположном поглощается.
Вентиль первого типа (основанный на эффекте Фарадея) можно использовать в качестве модулятора сантиметровых волн. При включении тока в намагничивающей феррит катушке (рис. 24.8,а) плоскость поляризации поворачивается на 90', и волна проходит через правую часть волновода. Если намагничивание феррита отсутствует, плоскость поляризации не поворачивается; в результате волна не может пройти через левую часть волновода, а отводится специальным устройством в сторону. Современное развитие радиоэлектроники, автоматики и телемеханики немыслимо без применения ферритов.
Ферриты выполняют важную роль в целом ряде схем: управляющих и коммутаторных, преобразователях частоты и многих других. Ферриты, обладающие прямоугольной петлей гистерезиса, получили очень важное применение в электроннорешающих и запоминающих схемах, в бесконтактных реле и т.д. ф 24.5. Основные типы ферритов, применяемых в технике высоких частот Соответствующим подбором компонент и технологии можно изготовить смешанные ферриты с самыми разнообразными свойствами, удовлетворяющими предъявляемым к ним требованиям. Остановимся только на некоторых из этих свойств. 24 5.
Основньье типы ферритов, применяехгььх в технике вььсоких частот451 1. Никель-цинковые ферриты — Х| Хп! 1сезОч (НЦ-ферриты). В зависимости от концентрации %0 и ЕпО можно приготавливать НЦ-ферриты с различными величинами начальной магнитной проницаемости ро. Наибольшей начальной магнитной проницаемостью обладает НЦ-феррит со значением х = 0,3 (Х(оз7подЕеаОч). Гго начальная проницаемость — 2500, и поэтому он называется НЦ-2500. Чем выше у НЦ-феррита начальная магнитная проницаемость, тем больше у него тангенс угла потерь, тем больше эти характеристики зависят от частоты прикладываемого поля и тем ниже точка Кюри.
Так, у НЦ-3000 точка Кюри находится около 80 'С, а у НЦ-100— около 340 'С. На рис. 24.9 и в табл. 24.1 приведены характеристики различных НЦ-ферритов. НЦ-250 196 250 0,25 НЦ-2500 и, Гс!Э 2500 1,25 0,15 0,75 !500 !50 0,05 50 0,25 1000 О ! 2 0 1 2 3 г, М1 ц й МГц и, Гс!Э НЦ-1000 1000 0,5 и, Гсьр 1е б 0,10 НЦ-100 100 600 0,3 60 0,06 200 О,! 0,02 20 0 1 У; МГц 0 ! 2 3 /„'МГы р,Г уЭ ~Ц-500 и, ГсГЭ НЦ-40 40 0,04 500 0,25 300 х О 15 !ОО - -~ 0,05 0,02 20 0 1 2 3 у; Мгц 1 б МГц Рнс. 24.9. Частотная зависимость начальной магнитной проницаемости (сплошная линия) н тангенса угла потерь (штрнховая линия) никель-цинковых фер- рнтов 16' 452 Гл 24 Зысоконастотние магнитные материалы и их применение 2. Марганцевые ферриты (МЦ-ферриты).
Марганцевые ферриты можно изготавливать с начальной проницаемостью до 6000 Гс/Э, т.е. большей величины, чем у НЦ-ферритов, правда, при этом максимальная проницаемость меньше, чем у последних. Точка Кюри у МЦ-ферритов при равных начальных магнитных проницаемостях выше, чем у НЦ-ферритов.
Магнитные свойства МЦ-ферритов чувствительнее к составу, чем НЦ-ферриты. 3. Литий-цинковые ферриты (ЛЦ-ферриты). Литий-цинковые ферриты имеют структуру шпинели с формулой ь)ГезОз или ь120(ГеаОз)з. Молекула такого феррита представляет собой как бы двойную молекулу магнетита, в которой двухвалентные ионы железа заменены трехвалентными ионами железа и одновалентными ионами немагнитного лития. Литий-цинковые ферриты так же, как и ферриты на основе двухвалентных металлов, образуют твердый раствор с антиферромагнитным цинковым ферритом. Практический интерес представляют ЛЦ- ферриты с начальной проницаемостью от 10 до 100 Гс/Э, поскольку они могут применяться в схемах со значительно более высокими частотами ( 5 1Оз Гц), чем НЦ-ферриты, благодаря малому тангенсу угла потерь, а именно: 18 д = 0,005 при 10" Гц и 1,84 = 0,05 при 30 . 10з Гц.
При этих частотах обеспечивается высокая добротность катушек индуктивности. Точка Кюри у ЛЦ-ферритов не ниже 300 'С. 4. Полиферриты. Большим разнообразием свойств отличаются многокомпонентные ферриты, в которых вместо двух компонент (1'г10 и ХпО или МпО и ХпО) имеется три и более компоненты: СцО, %0, ХпО или Х10, М80, ХпО. 5. Феррокспланы. Феррокспланы обладают более высокой, чем НЦ-ферриты, начальной магнитной проницаемостью при частотах до 1000 МГц (порядка 18 Гс/Э). На и:Н, рис. 24.10 даны сравнительные !2 ' ! и' частотные характеристики магнитной проницаемости ферроксплана (СозВазГез4041 — (СозХ)) и никелевого феррита (%Гез04). 4 Свойства некоторых феррокс- I Р планов приведены в табл.
24.2. тхпи Прессованием в сильном маг- 10 100 нитном поле мелкого порошка из ферроксплана изготавливают Рис. 24.10. Магнитные спектРы по- магнитно-текстурированные поликристаллического образца СоаХ (1) ликристаллические образцы. н шпинели т1се2 4 Имеется еще много типов высокочастотных фер1зимагнетиков. Например, для сверхвысокочастотной техники (10э —: 10' Гц) применяются: а) ферриты-гранаты на основе иттрия — УзГезОш, б) ферриты-алюминаты — 510(ГеаОз),(А1зОз)1 — *' в) ферриты-хромиты — МО(ГезОз),(СгОз) ~ 24 5. Осноеные типьО ферритое, применяемых е технике еысоких чистот453 Ю Ю О о О О, » $ О О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
