sazonov_d_m__antenny_i_ustroistva_svch_1 988 (561328), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Фазовые циркуляторы. Обратимся к рис. 6.!6, б, на котором показана ферритовая пластина в области круговой поляризации магнитного поли в прямоугольном волноводе. При напряженности поля подмагничивания, отличной от резонансного значения (например, соответствующей точке а на рис. 6 14, б), поглощение в феррите незначительно, однако ферритовая вставка создает различное замедление для волн, распространяющихся в противоположных на- правлениях.
Обозначим соот- гдд Ф"г л ЛЮ ветствующие коэффициенты Х л фазы р+ и 6 . Если длина феррнговой вставки равна 1, то фазы коэффициентов передачи для волн, движущихся во Ю +Ф~ У з встречных направлениях и про- Л йу ходящих отрезок с подмагнн- ченным ферритом, отличаются Щ на величину иввзаимиого фа- 1 Ю 1 гогого сдвига йр= ((1- — 6+)1 В частности, длина ферритовой вставки может быть выбрана 1 Щс такой, что йр= 180', н тогда г 1р секция прямоугольного волно- вода с ферритом обладает 4 свойствами гиратора (см.
табл Рнс. 6.20. Фазовый цнркулятор нз орн- 6.1). ыоугольноы волнояоле Невзаимные фаэосдвигатели в сочетании с аолноводными мостами позволяют строить так называемые фазовые циркуляторы по схеме рис. 6.20, а. Два моста СВЧ с равным делением мощности соединяются каскадно, причем в одном или двух соединительных каналах размещаются невзанмные фазосдвигатели. Невзанмные фазовые сдвиги должны быть подобраны в зависимости от типа применяемых мостов (квадратурные или сиифазко-прогивофазные) и направления циркуляции. В циркуляторе, показанном на рис. 6.20,б, применены щелевой мост 1 и двойной Т-мост 2, а в соединительных каналах включены невзаимиые фазосдвигателн, образованные одинаковыми ферритовыми пластинамн 8, расположенными вблизи общей узкой стенки волноводных каналов и поперечно намагниченные от общего постоянного магнита. Фазовые сдвиги в отрезках волноводов с ферритовыми пластинами для волн, распространяющихся в противоположных направлениях, различаются иа п12.
При распространении волн в одном направлении, например слева направо, в канале А фазовый сдвиг составляет ( — сро+п12), а в канале  — сро. Прн распространении воли в противоположном направлении в канале А фазовый сдвиг равен — Фо и в канале  †(сро+я/2). Отсутствие передачи сигналов между входами 1 и 111, а также между входами 1) н 1)~ обусловлено свойствами развязки мостов. Поданный на вход 1 сигнал с одинаковыми фазами делится между каналами А и В, и волны, проходящие по этим каналам на вход В, имеют одинаковое запаздывание — (~р0+и/2) и суммируются на этом входе. На вход 1'г' от входа 1 волны по каналам А и В приходят с фазами — (~ра+и) и — ~ра, т.
е. оказываются в противофазе и компенсируются. Сигнал, поданный на вход 11, делится между каналами А и В с фазами О и — и/2 и получает в этих каналах дополнительное запаздывание — р~ и — (гро+я/2) соответственно, так что ко входам двойного Т-моста сигналы приходят в противофазе и суммируются в его Е-ответвлении, т. е. на входе П1 циркулятора.
Аналогично осуществляется передача сигнала со входа 111 на вход 1'г' и со входа 1У на вход 1. Преимуществом фазовых циркуляторов перед циркулиторами на эффекте Фарадея является лучшая широкополосность и способность работать при более высоких мощностях. Последнее объясняется тем, что ферритовые пластины наклеивают на широкие стенки волноводов и этим обеспечивают хороший теплоотвод. Основной недостаток фазовых циркуляторов — увеличенные габариты и масса из-за наличия двух мостов. Рассмотрим более миниатюрные 6-полюсные циркуляторы. Волиоаодный Т-циркулятор выполняют на основе Н-плоскостного тройника, в центре которого помещают поперечно-намагниченный ферритовый цилиндр 1 с диэлектрической втулкой 2 (рис.
6.2(, и). Поле подмагничивания создается внешними дисковыми постоянными магнитами 4. Принцип действия У-циркулятора состоит в следующем, Поступающая на вход 1 волна разветвляется на две волны, огибающие феррит с двух сторон. Области существования вращающегося вектора Н для этих волн попадают в ферритовый образец, причем направления вращения вектора Н относительно направления поля подмагничивания оказываются противоположными. Из-за различия магнитных проницаемостей феррнта и+ и р волны, огибающие феррнтовый образец, имеют различные фазовые скорости. Размеры и параметры ферритовой вставки выбирают таким образом, чтобы зти волны приходили на вход П в фазе, а яа вход /П вЂ” в противофазе. Таким образом, передача колебаний со входа 1 происходит только на вход 11.
Так как У-циркулятор обладает поворотной симметрией, можно утверждать, что будет иметь место передача со входа 11 на вход 111 и со входа П/ на вход 1 Диэлектрическая втулка, окружающая ферритовый образец, способствует повышению устойчивости характеристик Т-циркулятора к значению напряженности подмагничивающего поля, а также способствует повышению температурной стабильности.
Диэлектрические стержни 8 обеспечивают широкополосное согласование входов. Наряду с волноводными широко применяются также малогабаритные К-циркулягоры на полосковых линиях передачи (рис. 6.2),б). Принципы действия полосковых и полноводных 1"-цнркуляторов аналогичны. а) П Рвс. 6.26 Волповолвый (о) в полосковый (о) Т-цвркулпторы Среди различных видов циркуляторов именно у-циркуляторы получилн наиболее широкое распространение. Это объясняется их простотой, малымн габаритами и массой. У-циркуляторы весьма шнрокополосны. Рабочая полоса частот волиоводных У-циркуля- торов достигает 30п(, полосковых †окта. $ 6.9. ФеРРитОВые ФлзОВРлщлтели Феррнтовые фазоврашатели СВЧ успешно конкурируют с фазовращателями на р4-и-диодах и на сантиметровых волнах позволяют управлять более высокими мошностями, хотя и обладают несколько меньшим быстродействием.
Простейший фазовращатель на прямоугольном волноводе с продольно-намагииченным феррнтом (так называемый фазовращатель Реджиа — Спенсера) представляет собой ферритовый стержень 1, расположенный на оси прямоугольного волновода и намагничиваемый в продольном направлении обмоткой 2, расположенной снаружи (рис. 6.22). Волновод с ферритом является запредельным для волны с вектором Е, параллельным широким стенкам, и вследствие этого эффект Фарадея не проявляется. Управляющее магнитное поле изменяет магнитную проницаемость феррнта и коэффициент фазы основной волны в волноводе с ферритом. Фазовращатель Реджиа — Спенсера взаимный и может быть создан на любую рабочую частоту в диапазоне 8 — 70 ГГц.
Его достоинством являются простота и возможность регулировки фазы в пределах 0 †3' при сравнительно слабых управляющих магнитных полях и вносимом ослаблении мощности СВЧ 0,5 — 1,0 дБ. Однако фазовращатель пригоден для использования в сравнительно узкой полосе частот при уровнях средней мощности не более 0,5 кВт. Более распространены ферритовые фазовращатели с поперечным полем подмагниыиваиия, В них используются существование в волноводах областей с вращающимся вектором Н и зависимости магнитных пРониЦаемостей феРРитов Ре и н от напРЯженности подмагннчивающего поля. Поэтому вместо постоянных магнитов в фазовращателях применяются электромагниты. Фазовращатели с 'Ф Рис.
6.23. Нолноводный (а) и иоаисиальиый (б) невааинные ферритовые фааовращатели с поперечным подыагннчн- ваниен Рис. 6.22. Ферритовый фааовращатель Редиса а — Спенсера поперечным полем подмагничивания невзаимнае, так как направление вращения вектора Н в области ферритовых вставок оказывается различным для волн, распространяющихся в противоположных направлениях. В фазовращателе на прямоугольном волноводе для увеличения фазового сдвига и уменьшения общей длины обычно используюг две ферритовые пластины 1, расположенные по обе стороны от средней плоскости волновода, намагничиваемые в противоположных направлениях (рис.
6.23, а). Возможен коаксиальный вариант фазовращателя, где вращающееся поле Н в ферритовых образцах обеспечивается частичным заполнением диэлектриком 2 поперечного сечения линии передачи (рис. 6.23, б). Общим недостатком фазовращателей с плавным изменением фазы (аналоговых фазовращателей) является необходимость непрерывной подачи тока в управляющие обмотки. Этот недостаток устранен в дискретных фазовращателях на ферритах с прямоугольной петлей гистерезиса, Такие ферриты, будучи намагниченными, сохраняют это состояние неограниченно долго и требуют затрат энергии на управление лишь при перемагннчиванин. При реализации управляемых устройств на ферритах с прямоугольной петлей гистерезиса необходимо обеспечивать замыкание управляющего магнитного потока внутри феррита.
Наиболее распространенный волноводный фазовращатель на ферритах с прямоугольной петлей гистерезнса, называемый гороидальиоьм фазовращагелелс, показан на рис. 6.24.. Он состоит из нескольких двухпозиционных секций, обеспечивающих бинарный набор фазовых состояний и управляемых переключением направлений максимальной намагниченности феррнта. Три секции, обла- ! Т,г Рнс.
й.й4. Дискретный тороняааьный Пннарный фааонращатеаь с магнитной понятью дающие переключаемыми фазовыми сдвигами 180, 90 и 45', позволяют перекрыть интервал изменения фазы 0 — 360' с дискретом 45'. Феррнтовые вставки 1 имеют форму прямоугольных тороидов, перемагннчиваемых пропусканием импульсов тока в противоположных направлениях через проводники 3, пропущенные внутри тороидов. Тороидальный фазовращатель невзанмный, принцип его действия аналогичен принципу действия фазовращателя с поперечнонамагниченными пластинками феррита.
На концах тороидального фазовращателя устанавливают согласующие диэлектрические вставки 2. Тороидальные фазовращатели имеют время переключения 0,5 — 2,0 мкс. В полосе частот +-5оь торондальные фазовращатели с полным перекрытием фазы 0 — 360' имеют уровень вносимого ослабления 0,8 — 1,2 дБ н характеризуются входным КСВ не более 1,2 во всех фазовых состояниях. Допустимый уровень средней мощности колебаний СВЧ может достигать 0,2 — 0,4 кВт, а энергия, требуемая для перевода фазовращателя из одного состояния в другое, составляет 3.10-' — 3 10-а Дж.
й Гь10. ПЕРЕСТРЛИВЛЕМЫЕ ФЕРРИТОВЫЕ ФИЛЬТРЫ Принцип действия перестраиваемых фильтров основан на явлении ферромагнитного резонанса в монокристаллах феррита. Главным элементом перестранваемого фильтра является связанный с электромагнитным полем линии передачи ферритовый резонатор — подмагниченный образец феррита СВЧ, обладающего малой шириной линии гиромагннтного резонанса. Ферритовые резонато- ры выполняют обычно в виде хорошо отполированных сфер из монокрнсталлов железоиттрыевого граната.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
