Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Он состоит из прямоугольного волноаода, внутри которОго размещены три тороидальных Рнс. 9 12. Неазаьмимп проходной фаюьрашатсвь на фсррите с ППГ. а — ксиегаукшм фшеьрмкашзя. е — петля гк«ген:зиса к управлявшие ьи ул и тока ферритоаых элемента, имеющих кпрямоугольную» летаю гисгерсзиса 1ППГ), показанную на рис.
9 12,б. Полмагничиаание феррита создается импульсами тока, протекающего по проводам, проходящим черщ тороиды. Амплшуда импульсов Т„ч выбирается бакой, чтобы феррит достиг состояния насыщения по величине магнитной индукции б Значение фазового сдвига, вносимого одним ферритовым тороилом, определяется аедичиной остаточной магнитной индукции зН .
Основным преимушеством таких фаЪовращателей ля~жется наличие внутренней магнитной памяти. Она проявляется в том, что ферриты с ППГ сохраняют состояние намагниченности неограниченно долго, а управляющий ток протекает лигпь при перемагничивании феррита. Причем импульсы 'тока имеют длительность порядка 1О с и амплитуду 20 — 30 А. Такие фазовращатели 'имеют широкое практическое применение и работают в полосе частот 5-10Уч внося )тополнительные тепловые потери около 1 дб при lг на входе примерно 1,2.
Уровень о)юлией мощности СВЧ-колебаний, подводимых ко входу фазовращателя, может дос. емгать 0,5 кВт. Следует отметить, что рассмотренный ферритоаый фазовращатель явЛяется невзаимным устройством, т.е величина вносимого фазового спвига изменяется 1при изменении направления распространения волны в аалноволе.
Сохранение фазового ,Рдаигл для волны с противоположным направлением распространения достигается изменением направления управляющего така в проводах. Неазаимность фюоврашателя дбъясняется тем, что феррит, подмагниченный поперечио относительно распростране*пня волны СВЧ, имеет риные значения магнитной пронипасмости для волн с противо.цоложным направлением вращения вектора магнитного поля.
Участки фсрритоаых тоРоидов, параллельные узким стенкам волновода, расположены в областях, в которых зшктор магнитного поля волны Н~е в каждой фиксированной точке вращается паралРакьно широкой стенке волновода. Направление вращения задается направлением расПространения волны. При изменении направления распространения волны в волноводе заеняется направление вращения вектора н этой волны относительно направления пол,Магничиваюшего поля Н грие. 9.13). Поэтому изменяется магнитная пронипаемость феррита и величина вносимого фщового сдвига. Рис. 9.13.
Поперечные ссченк» фаюеращателя на феррюе с ППГ Пример электромеханнческого фазоврашателя показан на рис. 9.14,а. Прицшгп его работы основан на использовании электрострикционного эффекта, который состоит в деформации некоторых диэлектрических материалов, называемых льезощекмрикашо пол действием прияоженного к ним электрического напряжения. Наиболее сильно этот эффект выражен у диэлектрических образцов, выполненных из керамики на основе йшрконат-ттзтанат свинца. Нз этой керамики делают тонкие пластинки и склеивают ик 115 аднополярными сторонами (рнс.
9.14,6). Такие двухслойные пластинки называются биморфпыми. Под действием электрического напряжения, приложенного к металлизированным сторонам бпморфной пластинки, она выгибается в направлении, определяемом полярностью приложенного напряжения. Величина прогиба зависит от значения приложенного напряжения. В электромеханическом фазоврашателе, показанном иа рис.
9.14,а, прогиб биморфной пластины приводит к уменьшеиюа размера широкой стенки прямоугольного волновода. Из-за изменения фазовой скорости волны на участке расположения бимарфной пластины изменяется фаза проходящей волны. Такие и аналогичные фюовращатели находят применение в мюзлнметровом диапазоне волн.
Напряжение, приложенное к биморфной пластине, составгщет приблизительно сотни вольт. Рис. 9.14. Электромеханический стрикцпаппмй фазапращатепь: 9З. Поляризаторы СВЧ Поляризаторы СВЧ предназначены для изменения поляризации проходящей волны в тракте На эквивалентной схеме онн отображаются в виде восьмнпалюсника. имеющего по две пары входных и выходных клемм.
Каждая пара клемм на входе нли выходе такога восьмипощосника соответсщует волнам в волноводе с ортогоныьными поляризаггиями. Такие устройства выполняют обычно на круглом валноводе нли на валноводе квадРатного попеРечного сечениЯ с волнами Нп и Нп. ПРостейший полЯРизатор иа круглом волноводе показан на рис. 9.15,а. Он представляет собой отрезок кРУглаго волновода длиной 1с единспзенной РаспРостРанающейсЯ волной Нц, внУтРи которого под углом и к вертикальной оси расположена диэлектрическая пластина.
На рис. 9.15,б представлен эквивалентный аосьмиполюсник. Клеммы 1 и 3 этагомногополюсника соатветстаУют волне Нц кРУглога волновала, аектоР Е котоРой, пРохапаший через центр окружности поперечного сечения, перпендикулярен пластине. Назовем згу волну пплиой перпеидипулприай пцтярюавии Клеммы 2 и 4 соответствуют волне Нц, вектоР Е котоРой параллелен пластине. Такую волну назовем еалпай параляельиай папяйщэаиии. Наличие диэлектрической пластины в волноводе обусловливает различнью фазовые скорости волн параллельной и„1 и перпендикулярной ип поляризаций. ик < иез. Поэтому фазовые сдвиги, вносимые этой пластиной дпя волн царылсльной и перпендикулярной поляризаций, оказываются различными. При этом величина разности фзз Р = Р,.
— Р определяется длиной пластины и размерами ее поперечного сечения. Положив лля простоты Р = О, запишем матрицу рассеяния поляризатора относительно волн параллельной и перпендикулярной полвризадий; 114 г 2 Е Отсюда следует, что входные и выходные пары клемм васьыиполюсника сагласоцщины л рювязаны. Кроме того, зм = зы = ам =зы = О, так как волны ортогональной по- ляризации распространяются по аолноводу независимо друг от друга, т.е. в процессе , жюпространения этих волн не происходит обмена энергией между ними. Рассмотрим прохождение через такой поляризатор ватны Нц, вектор Е которой на- правлен по оспу. Зчу волну можно прелставить в виде линейной комбинации волн перпен.
: дикулярной и параллельной поляризаций с лчпянтудами а„и а( соответственно. Положив лмплнтулу волны Н,~ единичной и используя рис. 9.15,а, получим а, = созуг, аз — — аль . Тогда столбец падающих волн а можно записать в виде а = ~ созуг, жл р, О, 0 ],. Используя соотношение ь = бж получим для столбца отраженных аалн ь='( О, (( авеь ил 9 е ' ( . "Отсюда следует, что на выходе поляризатора изменилась фаза волны паразлезьной поляризапии. Подобрав размеры пластины так, чтобы 9=90', и расположив ее под углам Р =45; получим иа выходе такого поляризатора волну с круювой поляризацией. Действи'тельно на выходе поляризатора О, = /2(2, б =-! /2(2, те волна имеет две оргогоначьные равные по амплитуде составляющие, слвюбчыс по фазе друг относительно прута на -90', Вектор Е такай волны вращается против часовой стрелки.:„если смотреть в направлении распространения волны.
Рассуждая аналогично, можно показать, что при возбуждении поляризатора волной Н~ ь вектор Е которой параллелен оси х, на выходе получим волну Нц с круговой поляризацией противоположного вращения, Следует отметить, что вме, сто диэлектрической пластины на стенках круглого волиовода могут быть выполнены даа (яеталлнческих ребра, располагаемых в той же плоскости, что и пластина. действие этих ребер эквивалентно дсйствщо пластины. Рис. 9.15. Поляризатор иа круглом волноводе (а) и его эквивалентна» схема (ез 110 дящей волны, так и а качесгве элемент Рис. 9.16.
Ферритавый поляризатор на эффеюе Фарааея Рис. 9.17. Поворот плоскости поляризации волны По в круглом еолноводе с продольно лодмегначенггым ферратом Поляризаторы СВЧ могут быть выполнены также на основе использования эффекта Фарадея а продольно подмагниченном фсррите (рис. 9.16). Он состоит из круглого волновала с волной Н~ь на оси которого расположен ферритовый стержень. Постоянное подмагничивающее поле создается соленоидом, намотанным непосредственно на аолновод Вевичина этого поля выбирается такой, чтобы магнитные проницаемости феррнта лля волн круговой поляризации правого и левого вращений были бы различными.
Известно, что линейно поляризованная волна может быль представлена в виде суммы волн круговой поляризации противоположного вращения. Тогда, возбуждзя вход рассматриваемого поляризатора волной Нн, вектор Е которой параллелен оси у (рис. 9.17), раскладываем ее на две волны правого н левого вращений. Из-за различия магнитных проннцаемостей феррнта для этих волн они ииеют разные фазовые скорости в волноводе с феррщпм. Поэтому при распространении воли вдоль волнавода между ниыи образуется сдвиг па фазе, величина которого определяется длиной стержня. Этот фазовый сдвиг определяет поворот на угол Р плоскости поляризации волны Нн, образованной сложением этих двух волн круговой поляризации на выходе поляризатора Рассмотренвые поляризаторы СВЧ используются как самостоятельно Лля изиенения поляризации прохоа сложных устройств СВЧ.
ИЗЛУЧЕНИЕ АНТЕНН И СИММЕТРИЧНЫЙ ВИБРАТОР Часть! 11 Глава 10 Поле излучения и направленность действия антенн 10.1. Электродииамнческис осыовы теории аытеыы. Поникни дальней, нромсжуточыой н ближней зоы 'эт =()-~ — — комплексные диэлектрическая и магнитная проницаеиости среды; г=гг,— еа1/ 10 ЛиэлектРическаа пРоницасмссть сРсды, Ф)м 1яла вакУУма ге= — Ф)м)1 Д=дсл, Збж магнитнаа пРоницаемость сРеды, 1 игм фша вакУУма дс=ял 1О ' Гн'м); о" — Улель. иые объемные проводимости среды, сигм, Ом)м) л — вектор комплексной амплитуды объемной плотности стороннего электрического тока, А1м', я" — вектор комплексной 2 амплитуды объемной плотности стороннего магнитного тока, В)м Сторонний магнитный ток является фиктивной величиной, поскольку магнитных зарядов в природе не сушествует. Однако введение этого понятия позволяет сравни'тельно легко изучить излучение щелей в проаопяших экранах. 117 Современная теория антенн бпнруется на основных уравнениях элеьтродинамики— уравнениях Максвелла.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
