Файл: Семенов Н.А. Техническая электродинамика учеб. пособие для электротехн. ин-тов связи.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 153
Скачиваний: 3
фильтр, отражающий волну # и , поляризованную параллельно плоскости металлической пластины; Р — разветвление; Г — гира- гор с неизменным полем Я 0 , обеспечивающим поворот плоскости поляризации на 45°.
Вектор Е волны, входящей в плечо 1, поляризован в направле нии А; поэтому волна беспрепятственно проходит через фильтр Фь При повороте в боковое плечо Р вектор Е оказался бы парал лельным широкой стенке волновода 3, однако для такой поляриза ции прямоугольный волновод является запредельным, поэтому
волна проходит разветвление Р\, не ответвляясь. Гиратор Г пово рачивает плоскость поляризации в положение В и волна через элементы Ръ Фг, Пг проходит в плечо 2. Аналогично из плеча 2
волна с поляризацией |
В проходит до гиратора |
Г, где |
направление |
||||
электрического |
вектора |
меняется на |
С, |
параллельное |
узкой стен |
||
ке волновода в |
плече |
3. |
От фильтра |
Фі |
эта |
волна отражается « |
полностью проходит в плечо 3. Точно так же осуществляется пере ход волны из плеча 3 в плечо 4 и из 4 ъ 1. Следовательно, устрой
ство реализует матрицу |
((16.37). |
выше устройство, но без пле |
П е р е к л ю ч а т е л ь . |
Описанное |
|
ча 3 может служить электрически |
управляемым переключателем. |
Если направление тока в соленоиде гиратора изменить на обрат
ное, .не меняя его величины, то волна |
в нем |
будет поворачиваться |
||
на 45° по |
часовой стрелке. При этом |
волна |
из плеча 1 |
попадает |
в плечо 4. |
Быстродействие переключателя ограничивается |
коэффи |
циентом самоиндукции обмотки и токами Фуко, возникающими в стенках волновода при перемагничении. Величина этих токов огра ничивается двумя способами. Либо металлические стенки волново да заменяются диэлектрическими, покрытыми изнутри слоем се-
ребра толщиной в несколько микрометров, либо в волноводе про
резается |
продольная щель |
(разрывающая путь вихревых |
токов), |
||||
которая |
может |
быть заклеена очень тонкой металлической |
плен |
||||
кой (порядка |
0,01 |
мкм). Применение |
любого из этих |
способов |
|||
позволяет достичь быстродействия 10-4-100 мкс. |
|
|
|||||
В е н т и л ь |
конструируется на основе схемы циркулятора |
рис. |
|||||
16.11, если из |
него |
изъять |
секции Р2 |
и Фг и поместить |
в |
плечо |
3 поглощающую нагрузку. Тогда прямая волна полностью прохо
дит |
из плеча 1 в плечо |
2, а обратная — из плеча 2 в плечо 3, |
где |
она |
поглощается. |
|
|
|
Более компактное устройство с меньшей мощностью поглоще |
||
ния |
можно получить, |
изъяв из циркулятора, изображенного |
на |
рис. 16.11, секции Рі, Рг и Ф2 . Фильтр Фі выполняют в виде пла стины из поглощающего материала. Прямая волна (1-+2), поля ризованная перпендикулярно этой пластине, проходит почти без потерь. Электрический вектор обратной волны (2-+1) после про хождения ею гиратора находится в положении С, параллельно пластине, поэтому волна поглощается.
Вентиль другого типа основан на резонансном поглощении вол ны с круговой поляризацией (рис. 16.12). Линейно поляризован
ная волна переходит из плеча |
1 в круглый волновод, где она пре |
||
образуется |
четвертьволновой |
пластиной (см. параграф 13.6) в |
|
волну с левой (отрицательной) |
круговой поляризацией, |
не испы |
|
тывающей |
поглощения в' ферритовом стержне. Вторая |
четверть |
волновая пластина восстанавливает линейную поляризацию вол ны. Обратная волна оказывается поляризованной по кругу поло жительно (относительно вектора Н0 ) и поглощается ферритовым
стержнем, в котором на заданной |
частоте при Н0 = # р е з |
возни |
кает продольный ферромагнитный |
резонанс. |
|
Узлы, основанные на эффекте Фарадея, используют в диапазо нах сантиметровых и миллиметровых волн. Если волноводный тракт прямоугольный, применение таких узлов неудобно, так как требует переходов на круглый волновод. Этим объясняется огра ниченное применение таких узлов. Разработаны ферритовые узлы с продольным намагничением, построенные на прямоугольном вол новоде, однако их параметры еще значительно уступают другим известным устройствам.
4Ш
распространяется вдоль оси х в положительном направлении, то нужно переименовать все координаты в соотношениях (9.24) для поля волны тина Ню:
Hx = H0costy; Я ° = і А я . 8 І п ^ ; t\ = - і tf„sin\y, (16.39)
где верхний индекс «О» соответствует волноводу без феррита. Исследуем структуру магнитного поля в горизонтальной плос
кости (рис. 16.146). Составляющие Нх и Ну взаимно перпендику лярны, сдвинуты по фазе на 90° и имеют различное распределение по оси у. При у=0 ,и у = а поле поляризовано линейно вдоль оси волновода, три #=0,5 а оно также поляризовано линейно, но перлендикулярно оси, а їв промежуточных положениях — эллиптически. В сечениях вблизи у=0,25 а и у = 0,75 а 'магнитное поле поляризова но по «ругу, причем в левой половине (волновода поляризация поло
жительная |
(относительно |
Но), а в правой |
— отрицательная. Точ |
||||
ное |
положение |
круговой |
поляризации |
определяется |
равенством |
||
\Н°Х |
\ = \Н°\ |
и |
меняется |
с изменением частоты. Волну с линейной |
|||
или эллиптической поляризацией можно |
разложить на две: с кру |
||||||
говой поляризацией и |
противоположным |
вращением векторов |
|||||
(ом. ф-лу (3.54)]. Поэтому только в двух положениях |
магнитное |
поле имеет чисто круговую поляризацию одного направления.
Существенно взаимодействие с ферритом только волны с поло жительным направлением вращения. Поэтому максимально фер рит воздействует на волну в волноводе в сечении А. Наоборот, в
сечении В взаимодействие |
почти отсутствует, так как здесь нет по |
||||||||
ложительно вращающейся |
компоненты. |
|
|
|
|
|
|||
Определим фазовую скорость прямой |
волны |
при слабом |
на |
||||||
магничении |
феррита. |
В дорезонансной |
области |
( Я 0 < 0 , 7 Я р к і ) |
|||||
для необыкновенной волны |
и для волны, поляризованной |
по кругу |
|||||||
с положительным вращением, магнитные |
проницаемости |
0 < р ^ < 1 , |
|||||||
0<р'+<1- |
Следовательно, эквивалентная |
магнитная |
проницаемость |
||||||
феррита в сечении А 0<р,ф < 1 |
и фазовая скорость |
волны в |
вол |
||||||
новоде г?щ>>Уєі (vei |
— фазовая |
скорость волны |
в волноводе |
с ди |
электрической пластиной, имеющей те же размеры и то же значе
ние е, что и ферритовая). При увеличении |
напряженности постоян |
|
ного поля Н0 в определенных пределах уменьшается ц,ф |
(см. рис. |
|
16.7) и увеличивается vnv. Если пластина |
сдвигается из |
положения |
А, амплитуда волны Н с положительной круговой поляризацией
уменьшается и скорость vnp |
приближается к vei- |
положительной |
|||||
Для |
обратной |
волны |
(рис. |
16.14в) поле с |
|||
круговой поляризацией находится |
в сечении В, а в сечении А, где |
||||||
помещена |
пластина, поляризация |
отрицательна. |
В этом |
случае |
|||
взаимодействие |
феррита |
с магнитным полем согласно рис. 16.4 |
|||||
для ц і |
приводит к Цф > 1 , т. е. фазовая скорость |
v06p<veu |
|
||||
Различие фазовых скоростей обусловливает невзаимный |
фазо |
||||||
вый сдвиг. |
При наличии |
пластины в сечении А |
vnp>[V06p |
и Ар = |