Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (Сколник М.И. Справочник по радиолокации в 4-х книгах (1976-1978)), страница 7

Рис. !9 иллюстрирует принцип действия вентиля с использованием эффекта Фарадея. Электромагнитная волна с линейной поляризацией распространяется по круглому волноводу, в котором вдоль оси расположен ферритовый стержень. Внешнее продольное магнитное поле, приложенное к стержню, вызывает вращение плоскости полиризации. Величина угла поворота зависит от длины и диаметра стержня и от напряженности приложенного магнитного поля. Вектор входного электрического поли направлен перпендикулярно поглощающей резистивной вставке на входе, так что волна попадает без искажений на феррит, который поворачивает вектор Е полн на 45'. Резистивная вставка на выходе также повернута на 45' относительно входной платы, поэтому сигнал проходит через все устройство без ослабления. Отраженный сигнал на выходном'плече поступает иа ферритовый стержень и также поворачивается на дополнительный угол 45' в том же направлении и вследствие этого поглощается входной резистивной вставкой.

Средняя рабочая мощность такого устройства ограничена допустимой мощностью для резистивных вставок и не превышает 5 Вт. Это устройство широко используется в маломощных Установках, так как прн сравнительно малых габаритах и массе обладает хорошими характеристиками. Промышленность выпускает такие вентили для диапазона 5 — 25 ГГц. Максимальная развязка равна 20 дБ, а минимальные вносимые потери составляют 0,5 дБ. Максимальное значение Кон равно [,25 в пределах полосы 5 — [бого от номинальной частоты. Промышленностью выпущены также вентили с вращением плоскости поляризации для миллиметрового диапазона волн [49[ на частоты до !40 ГГц с ввосимыми потерями 0,7 — 2 дБ и развязкой 15 — 20 дБ.

29 Гл. 1. Линии передачи, их основные элементы и узлы Принцип работы цвркуляторав с использованием эффекта Фарадея (рнс. 20) аналогичен описанному выше (см. рис. 19). Однако резястнвяые вставки не применяются,а на входе н выходе феррнтовой секция подключаются два дополнительных боковых плеча в виде круглых мостовых соединений [5[ нлн трансформаторов [40[, Входной сигнал прямоугольного волновода с волной типа ТЕог в плече 1 возбуждает волну ТЕ„в круглом волнаводе, которая, не возбуждая плечо 3, поворачивается по поляризации в феррнтовой секции на 46' н затем поступает на плечо 2.

Аналогична входной снгнал нз плеча 2 в результате вращения плоскости поляризации попадает в плечо 3, нз плеча 3 — в плечо 4, а нз плеча 4 — в плечо 1. Если включить в плечи 3 в 4 со. Ркс. эо. циркглктор, к которве ксиолкзокак кййект Фарадея 1461. гласаванные поглощающие нагрузки, получается вентиль, который может нропустнть более высокую мощность, чем его аналог с резйстнвнымн вставками. Средняя рабочая мощность в цнркуляторах с вращеннем плоскостн поляризация н а вентилях такого же типа ограявчена температурой Кюри феррнта н допусткмыма вносимыми потерямн п составляет 1Π— 100 Вт. Феррнтоаая пластннна, введенная в волнавад, неодинаково изменяет фазовый козффицнент для двух направлений распространения.

Прн увелнченин внешнего прнложенного магнитного поля от нуля (когда соблюдается взаимность фазового ко. зффнцяентз) до насыщенна фазовый коэффнцвент увелнчнваегся нрн одном направлении распространения н уменьшается при другом. Кроме зависящего от направления распространенна волн сдвига фаз феррнтовая пластннка вносит раэлнчне н в распределение электрического паля пря двух противо.

положных направлениях распространения. Такое изменение полей копоть. зуется в вентиле, образованном введением резнстнвной пластины, обеспечнвактщей ноглащенне обратной волны (ряс. 21) [46, 50[. Часто для увеличения рабочей полосы частот в такнх вентилях устанавливаются феррнтовые пластины вдоль каждой нз узких стенок клн в виде гребня в волноводе. По предельным значениям рабочей частоты, средней н импульсной мощности вентили со сменгеннем налей аналогичны вентилям с вращением плоскаств поляризация.

Другнм типом вентилей является резонансный вентнль. В одной нз его разновидностей феррнтавая пластина укреплена на некотором расатоянни от узкой стенки прямоугольного валновода, поэтому она попадает в пло. 30 !б. Элементы и уэпы пиниг! передачи скость, в которой переменное магнитное поле высокой частоты поляризовано по кругу. При некоторой величине внешнего приложенного магнитного поля возникает ферромагнитный резоианс, сопровождаемый интенсивным поглощением при обратном направлении распространения волны. Обычно средняя допустимая мощность колебаний в волноводном резонансном вентиле ограничена 10 Вт из-за плохой теплопроводности феррита и трудностей, свя.

ванных с отводом тепла. Рабочая частота в низкочастотной части диапазона СВЧ порядка 2 ГГц, так как на втой частоте магнитное поле уже недостаточно дзя насыщения феррита и выполнения условий для ферромагнитного резоианса. Типичным значением затухания при обратном направлении распространения является величина 23 дБ в 5 †!0% -ной полосе частот в диапазоне ! Проложенное 3-10 ГГц Для работы в широком диа- ~ нпгнолгнпе пазоне частот ферритовый узел может 'у пплп быть заполнен диэлектриком и помещен в профилированиый (например, Н-образный) волновод. Для повышения средней допустимой мощности резонансного вентиля ферритовые пластины, которые могут нагреваться до высоких температур, размещаются по широкой стенке прямогольного волновода, благодаря чему они Поре орн огромном ноороонении оогреемра- енингонм Поре ори орннен ннорогоеноо рпипммрпненон гором фпрлопг Регоомоднпн ппглпогпмогал плпопшнп " Расшифровка буквенных обозначений диапазонов частот дана в гл.

1, т. 1. (77рим. ред.). 31 могут хорошо охлаждаться. При этом для получения условий ферромагнитного резонанса требуется довольно сильный магнит. Сильное магнитное эио. ы. иентинь ео смешением пооеа !з1!. поле дает возможность работать вентилю иа более низких частотах. Такие резонансцые вентили были разработаны на среднюю мощность порядка не скольких киловатт в дециметровом диапазоне и в диапазоне йо, причем была использована специальная система охлаждения.

Верхняя рабочая частота таких устройств ограничивается размерами и массой магнита и не превышает 40 ГГц. Типичным значением затухания в обратном наппавлении для волноводных устройств средней мощности является 19 дБ в 10,е-ной полосе частот в диапазоне 1,25 — 17 ГГц. В коаксиальных и полосковых линиях передачи с волной типа ТЕМ ферромагнитный резонанс не может возникать, так как круговая поляризация магнитного поля не существует. Тем не менее в результате применения простой методики искажения типа волны могут появиться области с круговой поляризацией магнитного поля. Как для коанснальных, так и для полосковых линий было разработано много типов широнополосных резонансных вентилей с небольшими потерями. Полосковые резонансные вентили разработаны для диапазона 200 — 1000 МГц и имеют следующие типичные параметры: развязка 15 дБ, вносимые потери 1 дБ, средняя мощность 5 Вт и К = 1,2 в'10ой-ной полосе'частот.

Длн коаксиальных резонансных вентилейтипичным является диапазон 700 МГц — 12 ГГц при средней допустимой мощности 5 †3 Вт. Затухание при обратном направлении распространения составляет в зависимости от ширины полосы 10 — 33 дБ. Для коаксиальных вентилей требуются более сильные магниты, чем для волноводных, так как воздушный зазор между магвитом и ферритом больше. Однако при этом рабочая частота может быть ниже, так как феррит насыщается раньше, чем возникает ферритомагнитный резонанс. Га 1. Линии передачи, пх основные элементы и узлы Можно получить разные варианты циркуляторов путем сочетания на. правленных и взаимных фазовращателей с двойными Т-образными мостами или квадратурными направленными 3-дБ ответвителямн. Так, например, на рис.

22 сигнал, поступающий в плечо 1, делится на две равные синфазные составляющие в свернутых плечах двойного Т-образного моста. Составляющие сигнала сдвигаются по фазе на 90' на выходных плечах фазовращателя и суммируются в фазе в плече 2 направленного ответвителя благодаря квадратур- ному сдвигу сигналов по фазе в ответвителе.

Аналогично находим, что сигнал, поданный в плечо 2, поступает на выход плеча 8, сигнал, поданный в плечо д, — на выход плеча 4 и сигнал, поданный в плечо 4, — на выход плеча 1. Этот тип циркулятора широко используется в устройствах средней и большой мощности в диапазонах 5 †. Обычно раавязка между парами плеч в таком 1 0бернугэогн ддгпнэа Т-рдунзнагй маглг Рие. зт, цираулитор е испОльзованием хиягягереиииальиого фазовраматеии !зц. циркуляторе составляет 25 дБ, вносимые потери 0,5 дБ н Ков = 1,2 при номинальной мощности порядка половины мощности, допустимой для однородного волновода.

Следует отметить, что циркулятор с дифференциальным фазоврашателем и циркулятор с использованием эффекта Фарадея имеют по четыре плеча. Цнркулятор с тремя плечами можно получить, закоротнв одно из плеч, в то время как для образонания вентиля следует включить в два плеча согласованные поглощающие нагрузки. Для создания циркулятора с тремя или четырь. мя плечами можно использовать также аффект поперечного смещения поля ферритом в сочетании с применением направленного ответвнтеля с полной передачей мощности. Разработаны относительно простые, небольшие и легкие коаксиальные, полосковые и волноводные циркуляторы на малую и большую мощность, в которых использованы сочленения с тремя и четырьлтя плечами с поперечно.

намагниченным феррнтовым стержнем, расположенным в центре сочленения (5! — 53!. Коакснальный и полосковый варианты обычно работают в диапазо. не 1 — 10 ГГц с развязкой до 20 дБ, вносимыми между плечами потерями 0,3 дБ, и К и = 1,15 при номинальной мощности в режиме непрерывных колебаний до 2000 Вт в !5%-ной полосе частот. Промышленность выпускает волноводные варианты на диапазон 3 — 35 ГГц, с развязкой 25дБ, вносимыми потерями 0,3 дБ, Кои = 1,1О и номинальной средней мощностью от 2 до 60 Вт в 5%-ной полосе частот.