Вам бонус- начислено 1 монета за дневную активность. Сейчас у вас 1 монета

3.4 Устройства свч с применением ферритов - 3 Элементы тракта

Лекция



Это продолжение увлекательной статьи про элементы тракта свч.

...

радиопоглощающим материалом. Пластинка имеет выпуклый профиль, и чем глубже она погружается в волновод, тем больше вносимое ею затухание. Величину затухания L определяют как отношение мощности Рвх на входе аттенюатора к мощности на выходе Рвых и измеряют в децибелах: 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч . Роль аттенюатора с фиксированным затуханием может выполнять отрезок запредельного волновода, амплитуда колебаний в котором экспоненциально убывает.

Дискретные аттенюаторы могут быть построены в виде каскадно соединенных секций, каждая из которых состоит из Т-образного тройника, диодного выключателя и согласованной нагрузки. Каждая секция вносит фиксированное затухание. От секции к секции величина вносимого затухания изменяется по бинарному закону. Например, аттенюатор, состоящий из каскадно включенных секций, имеющий затухание 1, 2, 4, 8 и 32 дБ, может вносить затухание до 63 дБ с дискретом в 1 дБ.

Ограничители мощности СВЧ предназначены для передачи со входа на выход колебаний СВЧ малой амплитуды без затуханий и ограничений амплитуды колебаний, которая превышает заданное пороговое значение. На эквивалентной схеме они всегда изображаются в виде нелинейного четырехполюсника, характеристики которого зависят от величины подводимой мощности. Типичными представителями рассматриваемых устройств являются антенные переключатели СВЧ. Они дают возможность использовать одну и ту же радиолокационную антенну для передачи мощных импульсов и для приема слабых отраженных от целей сигналов. Во время излучения мощных импульсов необходимо отключить приемник от тракта, а в промежутках между импульсами от антенны отключается передатчик и подключается приемник.

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

Рис. 3.22 Разрядник защиты приемника

Наиболее часто на практике в качестве антенного переключателя используется газовый разрядник, являющийся волноводным электровакуумным прибором (рис. 3.22). Он представляет собой отрезок прямоугольного волновода длиной 3λл/4, входы которого закрыты резонансными диафрагмами, герметизированными высококачественным диэлектриком. Между резонансными диафрагмами на расстоянии λл/4 друг от друга на оси волновода расположены две пары конусных электродов, которые в отсутствии разряда эквивалентны емкости. Для согласования этих емкостей здесь же включены индуктивные диафрагмы, образующие вместе с ними резонансные контуры. Таким образом, при отсутствии разряда устройство представляет собой полосно-пропускной фильтр, состоящий из четырех связанных резонансных контуров с полосой пропускания 5÷10%. Возникновение разряда между электродами происходит автоматически во время прохождения мощного импульса. Порог срабатывания разрядника устанавливается поджигающим электродом, который подключен к источнику постоянного тока, поддерживающего в этом электроде тлеющий разряд. Поддержание тлеющего разряда происходит за счет частичной ионизации газа, заполняющего разрядник. При прохождении со стороны входа мощного импульса СВЧ, возникает разряд в поджигающем электроде. После этого пробивается вторая пара электродов, которая находится в максимуме электрического поля. Затем наступает пробой входной резонансной диафрагмы, отключающей приемник от антенны. Основными характеристиками таких разрядников являются потери в дуге, время срабатывания и восстановления. Правильно выполненные разрядник должен вносить малые потери как при приеме, так и при передаче сигналов. Время срабатывания разрядника составляет 10-8 с, а время восстановления – 10-6 с. Подобные устройства устанавливаются непосредственно на входе приемника и называются разрядниками защиты приемника. Они имеют низкий порог срабатывания за счет использования поджигающего электрода. В трактах локационных станций используются также разрядники блокировки передатчика, порог срабатывания которых значительно выше, чем у разрядников защиты приемника из-за отсутствия поджигающего электрода. На рис. 3.23 показана балансная схема такого антенного переключателя.

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

Рис. 3.23 Схема балансного антенного переключателя

При работе передатчика мощность СВЧ с помощью моста делится поровну между разрядниками и поджигает их. Отразившись от разрядников, мощность СВЧ проходит через этот же мост в антенну. Незначительная часть мощности, прошедшая через разрядники, проходит через второй мост в согласованную нагрузку. В период между импульсами колебания СВЧ, принятые антенной, пройдя первый мост, незажженные разрядники и второй мост, проходят на вход приемника. Для повышения качества работы такого переключателя необходима идентичность характеристик входящих в него разрядников.

Фазовращатели СВЧ. Фазовращатели СВЧ предназначены для изменения фазы отраженной или проходящей волны на требуемую величину. Различные конструкции таких устройств широко используются в трактах СВЧ, особенно в трактах фазированных АР. Различают отражательные и проходящие фазовращатели СВЧ. Отражательные фазовращатели отображаются на эквивалентной схеме как двухполюсники, а проходные – как четырехполюсники. Существуют фазовращатели механические, электрические и электромеханические. Различают также фазовращатели с плавным и дискретным изменениями фазы.

Простейший отражательный механический фазовращатель представляет собой отрезок линии передачи с короткозамыкающим поршнем. Такое устройство характеризуется матрицей рассеяния, вырождающейся в одно число – коэффициент отражения от входа фазовращателя. При изменении положения поршня в линии изменяется и фаза коэффициента отражения.

Дискретный отражательный фазовращатель строится на основе полупроводниковых выключателей. Волноводный вариант такого фазовращателя показан на рис. 3.24, где 1 – прямоугольный волновод; 2 – диафрагма; 3 – n-i-p-i-n-диод.

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

Рис. 3.24 Отражательный фазовращатель

Расстояние l между диафрагмами выбирается в зависимости от требуемого дискрета изменения фазы Δφ:

Δφ = – 2kzl,

где kz – продольная постоянная распространения волны в волноводе. Наличие двойки обусловлено двойным прохождением волной расстояния l. Например, l = λв/8 при Δφ = – π/2.

Простейший фазовращатель проходного типа представляет собой отрезок линии передачи длиной l, который имеет матрицу рассеяния вида:

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч .

Входы фазовращателя согласованы, т.е. диагональные элементы его матрицы рассеяния равны нулю. Потери, вносимые такими фазовращателями, минимальны, т.е. модуль коэффициентов передачи матрицы рассеяния равен единице. Величина фазового сдвига, вносимого простейшим фазовращателем, опредеделяется соотношением:

φ = – kzl.

Отсюда следует, что φ зависит от длины линии l и постоянной распространения kz. Изменяя одну из этих величин, можно изменять фазу φ. Общее выражение для kz имеет вид:

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч .

Видно, что величина kz может изменяться за счет изменения параметров среды ε или μ, заполняющей линию передачи, или за счет изменения размеров поперечного сечения линии, при котором изменяется λкр.

Простейшим механическим проходным фазовращателем с изменяющееся длиной является тромбонный фазовращатель, показанный на рис. 3.25.

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

Рис. 3.25 Волноводный тромбонный фазовращатель

На этом принципе строят волноводные коаксиальные фазовращатели. Максимальная величина вносимого фазового сдвига определяется величиной 2Δl – удвоенным ходом подвижной части фазовращателя.

На рис. 3.26 показан механический проходной волноводный фазовращатель, фаза в котором изменяется за счет поперечного перемещения в волноводе диэлектрической пластины. Если пластина прижата к узкой стенке волновода, где напряженность поперечных составляющих поля мала, то фазовая скорость волны в волноводе изменяется незначительно по сравнению с пустым волноводом. При перемещении пластины к середине волновода напряженность поперечных составляющих поля растет, уменьшается фазовая скорость волны в волноводе, и поэтому растет величина вносимого диэлектрической пластиной фазового сдвига.

На рис. 3.27 показан механический проходной волноводный фазовращатель сжимного типа. Он состоит из прямоугольного волновода с волной Н10, по оси широких стенок которого прорезаны длинные излучающие щели. При сжатии такого волновода со стороны узких стенок уменьшается его размер а, поэтому изменяется λкр = 2а, и, следовательно, фазовая скорость волны в волноводе 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч .

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

Рис. 3.26 Механический фазовращатель

Рис. 3.27 Механический сжимной фазовращатель с подвижной диэлектрической пластинкой

Это приводит к изменению величины фазового сдвига, вносимого таким фазовращателем.

Механические фазовращатели находят применение в лабораторных и измерительных установках. Они имеют низкое быстродействие, т.е. малую скорость изменения фазы.

На рис. 3.28 представлен проходной волноводный ферритовый фазовращатель. Он состоит из отрезка прямоугольного волновода, внутри которого помещен продольно подмагниченный ферритовый стержень.

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

Рис. 3.28 Взаимный ферритовый фазовращатель

Продольное магнитное поле в стержне создает соленоид, намотанный непосредственно на волновод. Величина фазового сдвига такого фазовращателя зависит от величины подмагничивающего поля, которое определяется величиной тока, протекающего через соленоид. При изменении тока в соленоиде изменяется и подмагничивающее поле, которое приводит к изменению магнитной проницаемости стержня и, следовательно, фазовой скорости проходящей волны.

Фазовращатели с плавным изменением фазы называются аналоговыми. Недостатком ферритового аналогового фазовращателя является низкая точность установки фазы и необходимость постоянного протекания управляющего тока через соленоид для поддержания требуемого фазового сдвига.

Наибольшее распространение на практике получили дискретные фазовращатели, которые по сравнению с плавными фазовращателями имеют высокое быстродействие, большую точность установки фазы и большую повторяемость характеристик при серийном производстве. Волноводный вариант дискретного полупроводникового фазовращателя с дискретом фазы Δφ = – π/2 показан на рис. 3.29. Он состоит из Н-плоскостного волноводно-щелевого моста, в два соседних плеча которого включены отражательные фазовращатели (см. рис. 3.24), имеющие по три полупроводниковых выключателя каждый.

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

Рис. 3.29 Проходной волноводный фазовращатель

Колебания СВЧ, подведенные к одному из входов такого фазовращателя, пройдя через мост и отразившись от полупроводниковых выключателей, находящихся в режиме запирания, вторично пройдя мост, проходят на выход фазовращателя. Величина вносимого фазового сдвига зависит от номера замкнутого выключателя верхнего и нижнего отражательных фазовращателей, работающих синхронно, и от расстояния l между выключателями. Аналогично может быть выполнен полосковый проходной коммутационный фазовращатель на основе квадратного моста.

На рис. 3.30, а) показан дискретный ферритовый фазовращатель с Δφ = – π/4. Он состоит из прямоугольного волновода, внутри которого размещены три тороидальных ферритовых элемента, имеющих «прямоугольную» петлю гистерезиса (ППГ), показанную на рис. 3.30, б). Подмагничивание феррита создается импульсами тока, протекающего по проводам, проходящим через тороиды. Амплитуда импульсов Iупр выбирается такой, чтобы феррит достиг состояния насыщения по величине магнитной индукции В. Значение фазового сдвига, вносимого одним ферритовым тороидом, определяется величиной магнитной индукции ±Br.

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

а) б)

Рис. 3.30 Невзаимный проходной фазовращатель на феррите с ППГ:

а – конструкция фазовращателя; б – петля гистерезиса и управляющие импульсы тока

Основным преимуществом таких фазовращателей является наличие внутренней магнитной памяти. Она проявляется в том, что ферриты с ППГ сохраняют состояние намагниченности неограниченно долго, а управляющий ток протекает лишь при перемагничивании феррита. Причем импульсы тока имеют длительность порядка 10-6 с и амплитуду 20…30 А. Такие фазовращатели имеют широкое практическое применение и работают в полосе частот 5…10% от средней частоты, внося дополнительные тепловые потери примерно 1 дБ при kсв на входе порядка 1,2. Уровень средней мощности СВЧ-колебаний, подводимых к входу фазовращателя, может достигать 0,5 кВт. Следует отметить, что рассмотренный ферритовый фазовращатель является невзаимным устройством, т.е. величина вносимого фазового сдвига изменяется при изменении направления распространения волны в волноводе. Сохранение фазового сдвига для волны с противоположным направлением распространения достигается изменением направления управляющего тока в проводах. Невзаимность фазовращателя объясняется тем, что феррит, подмагниченный поперечно относительно распространения волны СВЧ, имеет разные значения магнитной проницаемости для волн с противоположным направлением вращения вектора магнитного поля. Участки ферритовых тороидов, параллельные узким стенкам волновода, расположены в областях, в которых вектор магнитного поля волны Н10 в каждой фиксированной точке вращается параллельно широкой стенке волновода. Направление вращения задается направлением распространения волны. При изменении направления распространения волны в волноводе меняется направление вращения вектора Н этой волны относительно направления подмагничивающего поля Н0 (рис. 3.31). Поэтому изменяется магнитная проницаемость феррита и величина вносимого фазового сдвига.

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

Рис. 3.31 Поперечные сечения фазовращателя на верите с ППГ

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

а – конструкция фазовращателя;

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

б – сечение биморфной пластины

Рис. 3.32 Электромеханический стрикционный фазовращатель:

Пример электромеханического фазовращателя показан на рис. 3.32, а). Принцип его работы основан на использовании электрострикционного эффекта, который состоит в деформации некоторых диэлектрических материалов, называемых пьезоэлектриками, под действием приложенного к ним электрического напряжения. Наиболее сильно этот эффект выражен у диэлектрических образцов, выполненных из керамики на основе цирконат-титанат свинца. Из этой керамики делают тонкие пластинки и склеивают их однополярными сторонами (рис. 3.32, б). Такие двухслойные пластинки называются биморфными. Под действием электрического напряжения, приложенного к металлизированным сторонам биморфной пластинки, оно выгибается в направлении, определяемом полярностью приложенного напряжения. Величина прогиба зависит от величины приложенного напряжения. В электромеханическом фазовращателе, показанном на рис. 3.32, а), прогиб биморфной пластины приводит к уменьшению размера широкой стенки прямоугольного волновода. Из-за изменения скорости волны на участке расположения биморфной пластины изменяется фаза прохождения волны. Такие и аналогичные фазовращатели находят применение в миллиметровом диапазоне волн. Величина приложенного напряжения к биморфной пластине составляет приблизительно сотни вольт.

Поляризаторы СВЧ. Поляризаторы СВЧ предназначены для изменения поляризации проходящей волны в тракте. На эквивалентной схеме они отображаются в виде восьмиполюсника, имеющего по две пары входных и выходных клемм. Каждая пара клемм на входе или выходе такого востимполюсника соответствует волнам в волноводе с ортогональными поляризациями. Такие устройства выполняют обычно на круглом волноводе или на волноводе квадратного поперечного сечения с волнами Н10 и Н01. Простейший поляризатор на круглом волноводе показан на рис. 3.33, а).

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

а) б)

Рис. 3.33 Поляризатор на круглом волноводе и его эквивалентная схема

Он представляет собой отрезок круглого волновода длиной l с единственной распространяющейся волной Н11, внутри которого под углом Ψ к вертикальной оси расположена диэлектрическая пластина. На рис. 3.33, б) представлен эквивалентный восьмиполюсник. Клеммы 1 и 3 этого многополюсника соответствуют волне Н11 круглого волновода, вектор Е которой, проходящий через центр окружности поперечного сечения, перпендикулярен пластине. Назовем эту волну волной перпендикулярной поляризации. Клеммы 2 и 4 соответствуют волне Н11, вектор Е которой параллелен пластине. Такую волну назовем волной параллельной поляризации. Наличие диэлектрической пластины в волноводе обуславливает различные фазовые скорости волн параллельной 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч и перпендикулярной 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч поляризации 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч . Поэтому величина фазовых сдвигов, вносимых этой пластиной для волн параллельной и перпендикулярной поляризаций, оказываются различными. При этом разности фаз 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч определяются длиной пластины и размерами ее поперечного сечения. Положив для простоты 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч , запишем матрицу рассеяния поляризатора относительно волн параллельной и перпендикулярной поляризаций:

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч .

Отсюда следует, что входные и выходные пары клемм восьмиполюсника согласованы и развязаны. Кроме того, s41 = s32 = s23 = s14 = 0, так как волны ортогональной поляризации распространяются по волноводу независимо друг от друга, т.е. в процессе распространения этих волн не происходит обмена энергиями между ними.

Рассмотрим прохождение через такой поляризатор волны Н11, вектор Е которой направлен по оси у. Эту волну можно представить в виде линейной комбинации волн перпендикулярной и параллельной поляризации с амплитудами а и а|| соответственно. Положив амплитуду волны Н11 единичной, используя рис. 3.33, а), получим а = cosΨ; a|| = sinΨ. Тогда столбец падающих волн а можно записать в виде 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч . Используя соотношение b = Sa, получаем для столбца отраженных волн 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч . Отсюда следует, что на выходе поляризатора изменилась фаза волны параллельной поляризации. Подобрав размеры пластины так, чтобы φ = 90°, и расположив ее под углом Ψ = 45°, получим на выходе такого поляризатора волну с круговой поляризацией. Действительно, на выходе поляризатора 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч , , т.е. волна имеет ортогональные равные по амплитуде составляющие, сдвинутые по фазе друг относительно друга на – 90°. Вектор Е такой волны вращается против часовой стрелки, если смотреть в направлении распространения волны. Рассуждая аналогично, можно показать, что при возбуждении поляризатора волной Н11, вектор Е которой параллелен оси х, на выходе получим волну Н11 с круговой поляризацией противоположного вращения. Следует отметить, что вместо диэлектрической пластины на стенках круглого волновода могут быть выполнены два металлических ребра, располагаемых в той же плоскости, что и пластина. Действие этих ребер эквивалентно действию пластины.

Поляризаторы СВЧ могут быть выполнены также на основе использования эффекта Фарадея в продольно подмагниченном феррите (рис. 3.34). Он состоит из круглого волновода с волной Н11, на оси которого расположен ферритовый стержень. Постоянное подмагничивающее поле создается соленоидом, намотанным непосредственно на волновод. Величина этого поля выбирается такой, чтобы магнитные проницаемости феррита для волн круговой поляризации правого и левого вращений были бы различными. Известно, что линейно поляризованная волна может быть представлена в виде суммы волн круговой поляризации противоположного вращения. Тогда, возбуждая вход рассматриваемого поляризатора волной Н11, вектор Е которой параллелен оси у (рис. 3.35) раскладываем ее на две волны правого и левого вращений.

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

Рис. 3.34 Ферритовый поляризатор на эффекте Фарадея Рис. 3.35 Поворот плоскости поляризации волны Н11 в круглом волноводе с продольно подмагниченным ферритом

Из-за различия магнитных проницаемостей феррита для этих волн они имеют разные фазовые скорости в волноводе с ферритом. Поэтому при распространении волн вдоль волновода между ними образуется сдвиг по фазе, величина которого определяется длиной стержня. Этот фазовый сдвиг определяет поворот на угол Ψ плоскости поляризации волны Н11, образованной сложением этих двух волн круговой поляризации на выходе поляризатора. Рассмотренные поляризаторы СВЧ используются как самостоятельно для изменения поляризации проходящей волны, так и в качестве элемента сложных устройств СВЧ.

3.4 Устройства свч с применением ферритов

Использование ферритов на СВЧ обусловлено спецификой распространения в них радиоволн. Теоретически аспекты этого вопроса рассмотрены в дисциплине «Электродинамика и распространение радиоволн». Рассмотрим кратко эффекты, происходящие в подмагниченных ферритах при распространении в них электромагнитных волн СВЧ-диапазона.

Основные свойства ферритов на СВЧ. Феррит представляет собой разновидность магнитной керамики с εr = 8…16 и tgδ = 10-2…10-3. Магнитная проницаемость феррита в СВЧ-диапазоне определяется гиромагнитными свойствами электронов. При вращении вокруг своей оси электрон, имеющий массу и заряд, создает механический Rэ и магнитный Mэ моменты, направленные в противоположные стороны (рис. 3.36). Области феррита, в которых магнитные моменты большей части электронов ориентированы одинаково, называются доменами. Объем одного домена примерно 10-12 см3. Из-за их произвольной ориентации в феррите результирующий магнитный момент равен нулю.

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

Рис. 3.36 Электрон в магнитном поле Рис. 3.37 Петля гистерезиса

В постоянном магнитном поле Н0 ось вращения электрона ориентируется по направлению этого поля. Поэтому магнитные моменты отдельных доменов ориентируются одинаково и образуют результирующий магнитный момент подмагниченного феррита. Подмагниченный феррит характеризуется: вектором намагниченности М, определяемый как предел отношения результирующего магнитного момента феррита к его объему при стремлении последнего к нулю; тензором магнитной проницаемости ||μ|| и вектором магнитной индукции B = μ0(H + M) = ||μ||H. С ростом напряженности постоянного магнитного поля Н0 происходит переориентация доменов, растут результирующий магнитный момент и магнитная индукция феррита. Это продолжается до тех пор, пока векторы Н0 и M не станут параллельными. При дальнейшем росте Н0 происходит ориентация по полю не сориентированных в доменах электронов, после чего наступает насыщение феррита. С уменьшением Н0 происходит уменьшение магнитной индукции. При этом закон убывания магнитной индукции не совпадает с законом ее нарастания. Это называется явлением гистерезиса (рис. 3.37). Петля гистерезиса характеризуется индукцией насыщения Bs, остаточной намагниченностью Br и коэрцитивной силой Hc. Остаточная намагниченность находит применение в фазовращателях на ППГ для обеспечения внутренней памяти.

При отклонении оси вращения электрона, находящегося в постоянном магнитном поле, какой-либо внешней силой, она начинает прецессировать (вращаться) вокруг направления устойчивого равновесия. Прецессия всегда происходит по часовой стрелке, если смотреть в направлении Н0. При наличии потерь прецессия происходит по спирали, сходящейся к направлению Н0 (см. рис. 3.36). Роль внешней силы, отклоняющей вращение электрона при распространении в феррите радиоволны, играет переменное магнитное поле этой волны. Таким образом, все многообразие свойств феррита при распространении в нем радиоволн определяется величиной и взаимной ориентацией постоянного подмагничивающего поля Н0 и высокочастотного поля Н. Из электродинамики известно, что в феррите, намагниченном полем Н0, которое ориентировано вдоль оси z, магнитная индукция B и магнитное поле Н связаны соотношением:

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч .

В развернутом виде это соотношение имеет вид:

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч ,

где μ, k – комплексные элементы тензора магнитной проницаемости, зависящие от Н0 и частоты ω; μ0 = 4π10-7 Г/м – абсолютная магнитная проницаемость. Отсюда следует, что если вектор Н высокочастотного поля параллелен оси z, т.е. Hx = Hy = 0, Hz = H, то вектор магнитной индукции имеет единственную компоненту Bz = μ0H, и гиромагнитные свойства в феррите не проявляются. Если же вектор магнитного поля Н имеет круговую поляризацию, и плоскость вращения перпендикулярна подмагничивающему полю, то вектор магнитной индукции также имеет круговую поляризацию, по направлению совпадающую с вектором Н. Действительно, положим H = x0H ± iy0H, где x0, y0 – единичные орты прямоугольной системы координат; нижний знак соответствует круговой поляризации правого вращения (по часовой стрелке, если смотреть в направлении Н0), а верхний – левого вращения (против часовой стрелки, если смотреть в направлении Н0). Найдем Bx , By и Bz:

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч – для правого вращения;

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч – для левого вращения;

В этих выражениях μ+ и μ–комплексные магнитные проницаемости феррита для волн круговой поляризации правого и левого вращений соответственно. Итак, зная направление и величину погмагничивающего постоянного поля Н0,вычислив действительную и мнимую части μ+ и μ,представив высокочастотное поле Н в виде линейной комбинации полей с круговой поляризацией правого и левого вращений, можно найти значения Bx и By и установить происходящие в феррите гиромагнитные эффекты. На рис. 3.38 представлены зависимости 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч и μ от величины подмагничивающего поля при совпадении частоты ω с частотой прецессии электронов.

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

Рис. 3.38 Зависимость магнитной проницаемости феррита для волн с круговой поляризацией магнитного поля от величины подмагничивающего поля

Эффект Фарадея происходит при распространении в феррите электромагнитной линейно поляризованной волны в направлении подмагничивающего поля (см. рис. 3.35). Он проявляется в повороте плоскости поляризации этой волны на некоторый угол Ψ при прохождении через продольно подмагниченный феррит. При этом величина подмагничивающего поля Н0 должна соответствовать точке 1 на рис. 3.38. В этой точке значения действительных частей магнитных проницаемостей феррита для волн круговой поляризации правого 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч и левого 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч вращений, причем 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч . Линейно поляризованная волна может быть представлена в виде комбинации равно амплитудных волн правого и левого вращений. Из-за различия магнитных проницаемостей этих волн они имеют в феррите различные фазовые скорости 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч и приобретают различные фазовые набеги при распространении на одинаковое расстояние. Поэтому линейно поляризованный вектор, образованный суммированием полей волн правого и левого вращений, повернется на некоторый угол Ψ, пропорциональный разности коэффициентов фазы этих волн. Поворот плоскости поляризации всегда происходит по часовой стрелке, если смотреть в направлении вектора подмагничивающего поля Н0 и не зависит от направления распространения волны, т.е. эффект Фарадея является невзаимным эффектом.

Эффект смещения поля происходит при распространении волн поперек подмагничивающего поля Н0, причем вектор Н распространяющейся волны имеет круговую поляризацию правого вращения в плоскости, перпендикулярной Н0 (рис. 3.39).

3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч

Рис. 3.39 Ориентация векторов Н0 и Н при поперечном ферромагнитном резонансе

При этом величина подмагничивающего поля Н0 должна соответствовать точке 2 на рис. 3.38. В этой точке значение действительной части магнитной проницаемости феррита для волн правого вращения отрицательно, что соответствует мнимому значению

продолжение следует...

Продолжение:


Часть 1 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители мощности свч
Часть 2 3.4 Устройства свч с применением ферритов - 3 Элементы тракта
Часть 3 Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря! - 3 Элементы тракта свч, Нагрузки свч, Делители

См.также

Исследование, описанное в статье про элементы тракта свч, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое элементы тракта свч, нагрузки свч, делители мощности свч, управляющие устройства свч и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Материаловедение и материалы электронных аппаратов

создано: 2023-07-20
обновлено: 2024-11-14
81



Рейтиг 9 of 10. count vote: 2
Вы довольны ?:


Поделиться:

Найди готовое или заработай

С нашими удобными сервисами без комиссии*

Как это работает? | Узнать цену?

Найти исполнителя
$0 / весь год.
  • У вас есть задание, но нет времени его делать
  • Вы хотите найти профессионала для выплнения задания
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • Приорететная поддержка
  • идеально подходит для студентов, у которых нет времени для решения заданий
Готовое решение
$0 / весь год.
  • Вы можите продать(исполнителем) или купить(заказчиком) готовое решение
  • Вам предоставят готовое решение
  • Будет предоставлено в минимальные сроки т.к. задание уже готовое
  • Вы получите базовую гарантию 8 дней
  • Вы можете заработать на материалах
  • подходит как для студентов так и для преподавателей
Я исполнитель
$0 / весь год.
  • Вы профессионал своего дела
  • У вас есть опыт и желание зарабатывать
  • Вы хотите помочь в решении задач или написании работ
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • подходит для опытных студентов так и для преподавателей

Комментарии


Оставить комментарий
Если у вас есть какое-либо предложение, идея, благодарность или комментарий, не стесняйтесь писать. Мы очень ценим отзывы и рады услышать ваше мнение.
To reply

Материаловедение и материалы электронных аппаратов

Термины: Материаловедение и материалы электронных аппаратов