Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Это продояжаекя до тех поР, пока вектаРы Нс и М не станут парылельными. При дальнейшем росте величины Нэ пРоисходит ориентация во полю несориентированных электронов в даменах. После чего наступаю насыщение ферритж С уменьшением и происходит уменьшение магнитной инлукпии. При этом закан убывания магнитной индукции не совпадает с законом ее нарастания. Это называется ященнем гнсмереэнса (рис. 8.2). Петля гистерезиса характеризуется индукцией насыщения В„ остаточной намагниченностью В, н коэрци- 4--2035 тинной силой Н,.
Остатачнал намагниченность находит применение в фазоарашателях с пряыоугольной петлей гистерезнса (ППГ) для обеспечения внутренней магнитной памяти (см. п. 9.2). При отклонении осн вращения электрона, находящегося в постоянном магнитном поле, какой-либо внешней силой она начинает прецессировать (вращаться) вокруг на- правления устойчивого равновесия. Прецессиа всегда происходит по часовой стрелке, если смотреть в направлении Не. При наличии потерь прецессия происходит по спи- рали, сходашейся к направлению Н (см.
Рис. 8.!). Роль внешней силы, отклоняющей ось вращения электрона при распространении в феррате радиоволны, играет перемен- ное магнитное поле этой волны. Таким образом, все многообразие свойств феррита при распространении в нем радиоволн определяется величиной и взаимной ориентацией постояннога подмагничиваюшего Не н высокочастотного Н полей. Из электродина- мики известно, что в феррите, намагниченном полем Нь, которое ориентировано вдоль оси г,магнитная индукция В и магнитное поле Н связаны соотношением и — гй О В='8й)'н, )н)!= н д О О О д, В развернутом виде это соотношение имеет вид В„= дН„- ГДН„, В, = гДН„+ НН„ В: =)гьН- где д, Д вЂ” комплексные элементы тензора магнитной прон ищюмости, зависящие от Н, и частоты м; Гм = лк! О ' Гн)м — абсолютная магнитная проницаемость.
Отсюда следует, что если вектор Н высокочастотного поля параллелен оси г, т.е. Н, = Н = О, Н, = Н, то вектор магнитной индукции имеет единственную компоненту В, = ГмН и гиромагнитные свойства в фсрритс не прояалаютса. Если же вектор маг- нитного поля Н имеет круговую поляризацию н плоскость врашекил перпендикулярна подмагничиваюшему полю, то вектор магнитной индукции также имеет круговую по- ляризацию, по направлению совпадающую с вектором Н. Действительно, положим Н = *аН йгуоН, где хе,уа — единичные орты прямоугольной системы координат; верх- ний знак соответствует круговой поляризации правого вращения (по часовой стрелке, если смотреть в направлении Н,), а нижний — левого вращения (против часовой стрел- ки, если смотреть в направлении Н ).
Найдем „ и В,: *' У лля правого врашенна В, = Н.Н, Вг =-(Н,Н, В, = О, д. = „-Д; Лля левого вращения В„=тг Н, В„=тд Н, В. =О, л Г Дь к. Здесь д, и д — комплексные магнитные проницаемости феррнта юш волн круговой поляризации правого и левого вращения соответственно. Рис. 8ли Ориеитаиня еектсрое Н, и Н прн пслеречпои ферромагнитном резонансе Итак, зная направление и величину подмагничиваюшего постоянного пою Н, вычислив действительную и мнимую части (т и д и представив высокочастотное поле Н в виделииейной комбинации полей с круговой поляризацией правого и левого враюения, можно найти значения В„и В и установить происходяшие в феррите гиромагнитные эффекты. На рис, 8.3 представлены зависимости д =(г,'юд' и д от величины Рис.
8.3. Зависимость магнитной Э ~ ф Ф д до е е г ~ х о т ц и и Р и о с т и ф ' Р Р и а л Я Я во и с круговой пояяризацией иагнитияиз иояя просгранении е феррите электромагнитной линейно полярюованной волны в направлении подмагничиваюшего поля (см. Рис. 9.!7). Он проявляется а повороте плоскости поляризации этой волны на некоторый угол И при прохождении через продольно подмагниченный феррит. При этом величина подмагничиваюшего поля Н должна соответствовать точке ! на рис. 8.3.
В этой точке значения действительных частей магнитных прошпшемостсй феррита рюличны для волн круговой поляризации правого д'„и левого д врашений, причем д > (г,'. Линейно поляризованная волка может быть представлена в виде комбинации равно-амплитудных волн правого и левого арашсний. Из-за различия магнитных проницаеиостей феррита для этих волн они имеют а феррите различные фюовые скорости ек ч ккт и приобретают различные фюовые набеги при Распространении иа одинаковое расстояние.
Поэтому линейно полярюованный вектор, образованный суммированием полей волн правого и левого арашений, повернется на некоторый угол дщ пропорциональный рвзиости коэффициентов фазы этих волн. Поворот плоскости поляризации всегда происходит по часовой трепке, если смотреть в направлении вектора подмагничиваюшсго поля Н, и не зависит от направления Распространения асаны, т.е эффект Фарадея является невзаимным. Эффект смещения наш происходит при распространении волны поперек подмагиичиваюшего поля Ня, Направление распространения причем вектор Н распространяющейся волны имеет круговую поляризацию правого врашения в ~ьтоскости, пер- Н пенликулярной Н (рис.
8д). При этом величина полмагничивюоюего полЯ Ня Должна соответствовать точке 2 на рис 8.3. В этой точке значение действительной части магнитной проницаемости феррита для волны правого врашения отрицательно. Это соответствует мнимому зилчению коэффициента фазы волны. Поэтому такая волна в феррите не распространяется, и поле вытесняется из феррита. При 99 этом волна левого вращения распроеграняется в таком феррите как в обычном диэлектрике с повышенными значениями диэлектрической и магнитной проницаемостей. При изменении направления распространения волны на противоположное, изменяется и направление вращения вектора Н, поэтому эффект смещения поля является невзаимным. Эффекм ферромагнитного резонанса происходит при тех же усдовиях, что и эффект смешения поля.
Отличие состоит лишь в величине подмагничивающего поля, котораа должна соответствовать точке 3 на рис. 8Э. В этой точке мнимая часть магнитной проницаемости феррита лля волны правого вращения имеет резонансное значение, определяющее большие тепловые потери. Эти потери обусловлены тем, что энергия высокочастотного поля волны расхолуется на поддержание прецессии электронов а ферритс, так как направление вращения вектора Н этой аолнь1 совпадает с направлением прецессии, а частота электромагнитных колебаний совпадает с частотой прецессии электронов.
Кяк и эффект смещения поля, поперечный ферромагнитный резонанс является невзанмным эффектом. 8.2. Вентили СВЧ Вентиль представляет собой устройство СВЧ, пропускающее без потерь мощность в прямом направлении со входа на выход и полностью поглощающее мощность СВЧ, подведенную к его выходу. На эквивалентной схеме вентиль отображается в виде невзаимного четырсхполюсника (рис. 8.5) и имеет матрицу рассеяния аида ! 2 2[ьге О ~ где р — фазовый сдвиг, вносимый вентилем при прохождении волны со входа ! на выход 2. Видно, что матрица рассеяния вентиля — несимметрическая и не унитарная. Следовательно, вентиль является невзаимным устройством СВЧ с потерями.
Наиболее широкое распространение на практике получили резонансные вентили, вентили со смещением поля и поляризацнонные вентили. Резонансный вентиль на прямоугольном волноводе с волной Н,е грис. 8 б) состоит из ферритовой пластинки 1, размещенной параччсльно продольной оси волновода на таком расстоянии от его узкой стенки, где амплигуды продольной и поперечной состашщющих магнитного поля равны В этом сечении вектор магнитного поля вращается а плоскости Н в направлении, задаваемом направлением распространения волны.
Поперечное подмагничивающее пале Не создается постоянным магнитом 2. В основу работы такого вентиля положен эффект ферромагнитного резонанса. Для падающей волны в месте расположения феррита вектор магнитного поля ара1пается против часовой стрелки, что соответствует Рне. 8.5. Условное обозначение аегпиля СВЧ Рис.
в.б. Венпыь на прячоупмьном вояновсде: 1 — феррет. г — есетевккыа ыагакт, 3 — лаьтекшечмкм югмтчаз (юж резонансного вентиля) ю~к ~юглеюью кач пленка рзм ееноеы се еыеюе «еы поля) фаянс левого вращения. Такая волна распространяется по волноводу с феррнтои пракРушески без потерь. Отраженная волна в месте расположения феррита имеет вектор ущгнитного поля правого вращения н интенсивно поглоцыстся фсрригом. Диээсктри'феская пластина 3 предназначена для расширения рабочей полосы частот вентиля. Нс4гаствтком резонансного вентиля является большая напряженность подмагпичиваю- Палаюмм волна щсго поля Нс и, следовательно, большой вес постоду янного магнита и самого вентиля. Зтот недостаток а значительной степени устраняется в вентилях, построенных на основе эффекта смешения поги. Конст- I руктивна он выполняется так же, как и резонансный вентиль Отличие состоит в там, чта вместо диэлектрической пластины 3 (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
