sazonov_d_m__antenny_i_ustroistva_svch_1 988 (561328), страница 37
Текст из файла (страница 37)
С обеих сторон круглый волновод оканчивается плавными переходами 2 к прямоугольным волноводам. Внутри перехо- дов параллельно широким У 4 РХ стенкам входного и выходного волноводов установлена ны поглощающие пластины с'::::з — — -— 8. Выходной волновод пою вернут по отношению к входному на угол 45'. Пада! ющая волна и„, поданная на й вход 1, не испытывая ослаб- -„„ИВ- на пения в поглощающей пластине, преобразуется в волну Нп круглого волновода. Диаметр и длина ферритового аа стержня и напряженность подмагничивающего поля выбраны так, что плоскость Рне.
6.1З. Вентнла на аффекте Фарахан в поляризации волны после круглом волноволе прохождения образца ферри- та поворачивается на 45' по часовой стрелке и прошедшая волна без потерь попадает в выходной волновод, узкие стенки которого оказываются параллельными вектору Е (рис. 6.15,б). Для уменьшения отражений концы ферритового стержня и поглощающих пластин имеют скосы.
Отраженная волна ио, поступающая на вход П (рис. 6.15,в), без ослабления преобразуется в волну Нп круглого волновода. После прохождения ферритового образца плоскость поляризации поворачивается по часовой стрелке на 45 (направление поворота плоскости поляризации при эффекте Фарадея не зависит от направления распространения волны и определяется только направлением поля подмагннчивания). На выходе участка с ферритом вектор Е оказывается параллельным широким стенкам волновода на входе 1 и поглощающей пластине 8.
На вход 1 отраженная волна ио не проходит, и вся переносимая ею мощность рассеивается а погло щающей пластине. Таким образом, устройство в идеале обладает свойствами вентиля с матрицей рассеяния 3, приведенной в табл. 6.1. Вентиль, показанный на рис. 6.!5, может быть преобразован в 8-полюсный циркулятор. Для этого следует вместо поглощающих пластин предусмотреть дополнительные выходы мощности в виде боковых Т-ответвлеиий прямоугольных волноводов.
Плоскости Н этих ответвлений должны совпадать с плоскостямн Е входного и выходного волноводов. При реверсировании подмагничивающего поля изменяется направление поворота плоскости поляризации при эффекте Фарадея. Вследствие этого направление прямой передачи в вентиле на эффекте Фарадея н порядок циркуляции в циркуляторе изменяются на противоположные. Следовательно, переключение направления тока в соленоиде превращает вентиль и циркулятор в управляемые выключатель и коммутатор. Важным преимуществом фер- У по рнтовых устройств с эффектом Фа- б радея является сравнительно слабое намагннчивающее поле (несколько тысяч ампер на метр в и л„я х 3-сантиметровом диапазоне вали). т К числу недостатков фарадеевскнх устройств относятся затрудненный теплоотвод от ферритоваго образца и некоторая громоздкость.
Устройства с поперечио-подмагипчеииыми ферритамм. В прямоугольном волноводе с волной Нщ имеюгся две плоскости, параллельные узким стенкам волновода, в которых магнитное поле распространяющейся бегущей волны имеет круговую поляризацию. Действительно, составляющие магнитного поля волны Нщ записываются в виде Рис. 6Л6. К объяснению эффекта ира щения магнитного поля в прямоуголь ном волноводе: а — расиреаелеиия компонентов И и и„: б — установка феронтокон нластииы в область вращанакетося вектора И Н,= г' — з)п ( — )е — гзл, Н,=Н„соз ~ — ~е — ~~, где 6=2п(Х,— коэффициент фазы.
Равенство амплитуд составляющих Н„и Н, и круговое вращение вектора Н суммарного магнитного поля, вокруг направлений, параллельных оси у, получаются в продольных плоскостях при х=хо и хена — хо, где хо —— =(п/п)агс(й(1~,/(2а)1 На рнс. 6.16, а плоскости круговой поляризации вектора Н отмечены пунктирными линиями.
Направления вращения вектора Н зависят от направления распространения волны в волноводе и противоположны на участках, лежащих по разные стороны ат средней линии иолновода. Если в прямоугольном волноводе на участке с вращающимся полем Н поместить продольную ферритавую пластину и создать поперечное поле подмагничивання Но (рис. 6.16 б), то феррит будет оказывать на волны в волноводе такое же влияние, какое оказывает образец изотропного магнитодиэлектрика, магнитная проницаемость которого различна для волн, распространяющихся в противоположных направлениях (см.
графики для р+ и р на рис. 6.14, б). 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 денствует вектор Н с левым вращением относительно поля подмагничнвания и волна распространяется с небольшим затуханием.
Прн прохождении отраженной волны на феррит действует правовращающийся вектор Н и волна интенсивно затухает из-за больших потерь и феррите при гиромагнитном резонансе. Существуег два ва- с) л/ рианта расположения ферритоаых пластин в резонансных вентилях.
При размещении в плоскости Е (рис. 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 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
