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: 148

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

волна,

распространяющаяся

из

плеча

/ в плечо

2 по

пути

/ (рп' = 2я/3),

и

волноводная,

распространяющаяся

по

пути

1-*~3-*~2 длиной

21 в 2/ = 2л;/3),

приходят в плечо 2 в

фазе. Фазо­

вый сдвиг первой

 

волны на пути 1-*-2-*-3: рп 2/ = 4л/3, а

второй

вол­

ны на пути 1-^3:

р п ' = я/3; разность

фаз в плече 3 равна

я. При

ра­

венстве

амплитуд

обеих волн

образуется

требуемое распределение

суммарного поля.

Максимум

этого поля

смещен из

центра

узла

к плечам / и 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^циркуляторы на полосковых линиях предназначены для ра­

боты !в дециметровом и сантиметровом диапазонах; их

параметры

близки к івол'новодньгм. Ферритовые диски, диаметр которых

 

ра ­

вен или

больше

ширины ленточного проводника, помещаются

по

обе стороны от него (рис. 16.25). Снаружи на них надеваются диэлектрические кольца, необходимые для широкополосного согла­ сования. Принцип работы таких циркуляторов сходен с выше­ описанным. Однако в этом случае электромагнитное поле цент­ ральной области целиком находится в феррите. Волна ТЕМ, па­ дающая в плечо / циркулятора, создает в ферритовых дисках два типа колебаний с круговой поляризацией и противоположными направлениями вращения магнитного поля. Одно из этих колеба­ ний так же распределяется в феррите, как и прямая волна на рис. 16.206 (с максимумом у левой кромки). Суммарное поле рас­ сматриваемого циркулятора, как и волноводного, смещено таким образом, что максимум находится между входным / и выходным 2

плечами, а нуль — в развязанном

плече

3.

 

 

 

На частотах ниже 1-і-2 ГГц,

когда

Я р е з х

относительно

мало,

феррит в слабых полях Я о - С Я р е з

± имеет значительные потери и

нестабильные параметры. В этом

случае нолосковые У-циркулято-

ры рассчитывают на поля

намагничивания Я 0

= (2-^-3) Я р е з х

, что,

однако, не приводит к заметному

увеличению

размеров

магнитной

системы. При Я о > Я р е з х

направление

смещения поля

и циркуля­

ции волны меняется на обратное (по сравнению с вышеописан­ ным).

В реверсивных У-циркуляторах постоянное поле намагничения создается катушкой с током, направление которого определяется,

Рис. 16.25

Рис. 16.26


-схемой управления. Одна из 'конструкций управляемого циркулятор а с внутренней магнитной памятью показана на рис. 16.26 (верхняя пластина снята).

Управляющий провод охватывает центральные части ферритовых элементов, расположенных сверху и снизу центральной лен­

ты полосковой линии. Феррит вне этого объема, где

магнитное

поле Н0

направлено противоположно,

невзаимных эффектов не

создает.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАЧИ

 

 

 

 

 

16.1. Вычислить

постоянную

Фарадея

для

феррита с е=10 и

.намагничен­

ностью насыщения

Мо=80кА/м

при частоте f = 10 іГГц. Напряженности

поля на­

магничивания Я 0

( 1 ) =50кА/м, Я ^ 2 ) = 100кА/м.

 

 

 

Решение.

Определим частоты ферромагнитного резонанса і(-16.5)

для за­

данных полей fQl)

=36,2-50=17160 МГц; f(02)

=35,-2-її 00=3320 МГц и частоту намаг­

ниченности

,(16.7) / м =36,2-вО = 2800МГц. По ф-лам |(16Л7) и (16.20)

эквивалент­

ные проницаемости при Я^и:м..'_ =il+2,8/(,10+1,76) = 1,238; ц+=:1—2,8/|((10—,1,76) =

=0,660.

Аналогично

ори Я0 2 ) :н._. = 1,207;

ц + =0,568. По

ф-ле

(16.-22)

находим

искомую

величину

(Я,о=Зсм):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

#<•> =

(і80°/Ї0/3 [см]) /ТЩ

— /0,660) = 59°/см;

Я ( 2 ) = 66°/см.

 

Изменение напряженности

Я 0 в два раза привело

к увеличению R всего на

за­

16.2. Определить резонансную -напряженность

поля Я Р е з и

коэффициент

тухания

для правополяризованной

волны

в том

же -феррите,

если

Q$=il0

и

f=10 ГГц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

Из ф-лы i(16.S)

следует,

что

резонансу

соответствует

ч Я р

е з =

.= 10000/35,-2=284 кА/м. По ф-ле (1-6.16) находим

|Г+ = )х^—і ц^=і1,-14—і 5,6. Коэф-

.фициент затухания рассчитываем по ф-ле 1(3.26), считая га

=0:

 

 

 

 

а =

(со/с) /enWY

[х^2 + ц^ 2

р'+

=1000-^- ;

а°=8б,86

дБ/см.

 

16.3. Определить фазовые скорости обыкновенной -и необыкновенной волн в ^поперечно намагниченном феррите при /=10ГГц; ,є=М; Л*0 =80кА/м; Яо = =-100кА/,м; цг =0,95.

Решение. В задаче (16.1 определены частоты / м и fo- Скорость обыкновен-

.н-ой волны y o 6 = c/]^e(j,z = 300/l^-10-0,96 = 97MM/c. Для -необыкновенной волны по ф-ле (16.28) находим:

ц ±

= 1 —(3,52 + 2,8)2,8/(102 —3,522 —3,52-2,8) = 0,772;

тогда фазовая скорость иИ = с/у

ад j_ =/108 Мм/с.

 

 

16.4. Для того же фер-рита определить напряженность поля намагничения и

•коэффициент

затухания при поперечном резонансе, если <2Ф = 10;

^=10ІГІГЦ.

Решение.

В задаче

-1,6.2 определено Я р е з = 2 8 4 к-А/м. (По ф-ле -(ІШ.30) на­

ходим: 'ЯР еэХ=247кА/м.

Мнимая

составляющая

магнитной

проницаемосги

[ф-ла (16.31)] |ц] =20-0,28/1,75=13,18. Коэффициент

затухания

по ф-ле (3.26)

« 0 ) :

 

г

, »

 

 

 

 

 

 

 

а -

1 /

 

- = 8 3 5 — = 72,5 — .

 

 

с

V

2

м

см

 

Полученный коэффициент затухания меньше, чем в задаче 16.2 при продоль­ ном резона-нсе.


Список литературы

1. А й з е н б е р г Г. іЗ'. Антенны ультракоротких волн. М., Связьиздат, ІІ957.

2.А л ь т м а н Д ж. Л. 'Устройства СВЧ. М., «Мир», ;1968.

3.А н т о А. Математика для электро- и радиоинженеров. Изд. 2., М., «Наука», 1967.

4. Б р е х о в с к и х

Л. іМ. Волны в

СЛОИСТЫХ средах. М. Изд. АН СССР,

1957,

5. Б р о н ш т е й я

И. Н. и С е м е н д я е в

'К. А. Справочник

по

математике.

6.

Изд. .11. М., «Наука», Л967.

 

 

 

ГЭИ, ,1962.

Б р у,н о в іБ. Я. и др. Теория электромагнитного поля. М.-Л.,

7.

В а й н ш т е й н

Л. А. Открытые

резонаторы и открытые волноводы. М., ^«Со­

 

ветское радио», 1966.

 

 

 

 

 

 

в. В а й н ш т е й н

Л. А. Теория дифракции и метод факторизации. М., «Совет­

9.

ское радио», ІМ., '1966.

 

 

волны. М., «Советское радио»,

1957.

В а й н ш т е й н

Л. (А. Электромагнитные

10. В о л ь н а я

-В. И., П и м е н о в

Ю. В. Техническая электродинамика.

М.,

11.

«Связь», il'971.

И. С , Р ы ж и к

И. М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и

Г р а д ш т е й н

12.

произведений. М., Физматгиз, 1963

(ссылки даются на .номер

формулы).

 

Д ж е к с о н

Діж. Д. 'Классическая

электродинамика. М., «Мир»,

1965.

 

1(3. Е ф и м о в

И. Е. Радиочастотные

линии передачи. М., «Советское радио»,

 

1964.

 

 

 

 

 

 

 

 

14. З ом м е р ф е л ь д А. Электродинамика. М., ИЛ, 1968.

15. К а це н е л ея'б а ум |Б. 3. Высокочастотная электродинамика. М., «Наука», 1966.

16.'К л on ф е н ш те й н Р. — «Ргос. ШЕ», 1956, 44, № '1, р. Э1.

17.К о в а л е в И. С. Теория и расчет полосковых волноводов. Минск, «Наука и техника», 1967.

18. К о в а л е в И. С, Основы теории и расчета устройств СВЧ. Минск! «Наука

и техника», 1972.

19.К юн Р. Микроволновые антенны. Л., «Судостроение», 1967.

20.

Л е б е д е в

И. В. Техника

и приборы СВЧ, т.

1. М., «Высшая школа», 1970.

21.

М а р к о в

Г. Т., Ч а п л и н

А. Ф. Возбуждение

электромагнитных волн. М.-Л.,

22.

«Энергия»,

1967.

 

 

М а т т е й

Д. Л., Я н г Л., Д ж о н с Е. М. Т. Фильтры СВЧ, согласующие це­

23.

пи їй цепи связи, тт. 1, 2. М., «Связь», 1971, 1972.

М е й н к е

X., Г у н . д л а х

'Ф. Радиотехнический

справочник, т. :1. М.-Л., ГЭИ,

 

1961.

 

 

 

24.М и к а э л я н А. Л. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. М.-Л., ГЭИ, 19(63.

25.

М о д е л ь

А. М. Фильтры іОВЧ їв радиорелейных системах. М., «Связь», 1967.

26.

Н и к о л ь с к и й

В. В. Теория

электромагнитного

поля. М., «Высшая

школа»,

 

1961.

 

А. И. Некоторые

задачи

дифракции электромагнитных волн. М.,

27. П о т е х и н

28.

«'Советское

 

радио», L948.

А. Н. Техника СВЧ. М., Изд. МЭИ, 1970.

С а з о н о в

 

Д. М., Г р и д и н

29.

С е м е н о в

 

А. А„Теория электромагнитных волн. М., Изд. МГУ, 1968.

30.

С е м е н о в

 

Н. А. «Радиотехника и

электроника»,

1963, т. VIII,

вып. 8,

 

стр. 147(6; ІІ965, т. X, ,вып. В, стр. ІІ533.

 

 

 

анализу

3>1. С и л а е в

М. А., і Б р я н ц е в

С. Ф. Приложение матриц и графов к

32.

ОВЧ устройств. М., '«Советское радио», 1970.

М.-Л., Гостехиздат, її948.

С т р э т т о н

Д ж. А. Теория электромагнетизма.

33.

Т а м м И. Е. Основы теории

электричества. Изд, 8, М., «Наука», 1966.

,34. Ф а н о Р. М. Теоретические

ограничения полосы

согласования произвольных

 

импедансов. М., («Советское радио», 1965.

В. П. Справочник

по эле­

36. Ф е л ь д ш т е й н

А. Л., Я в и ч Л. Р., С м и р н о в

36.

ментам волноводной техники. М., «Советское радио»,

1967.

 

Х а р в е й

А. Ф. Техника сверхвысоких частот. М., «Советское радио», 1965.

37.

Я н к е Е., Э м д е

Ф., Л е ш Ф. Специальные функции. М., «Наука», 1964.



Предметный указатель

Амплитуда

нормированная

178, 278

231, 232

 

Аналогия электростатическая

89

Закон Ампера 11, 31

Анизотропия

24, 439

 

— Био—Савара

93

Антенна рамочная, ферритовая 137

— Джоуля—Ленца 67

Аттенюатор 226, 341

 

— Кулона 30

 

Вектор Пойнтинга 65, 70

 

— Ома 24

 

Величина поля 20, 45

 

— отражения 99

мощностей 172

Вентиль 456, 462, 467, 469 471

— парциальных

Вепвь 113, 396

 

— Снеллиуса 99

 

Возбуждение волноводов 220

— сохранения заряда 33

— резонаторов 278

 

 

11,

12, 38,

 

 

энергии 64, 68, 71

 

 

Волна

электромагнитная

— Фарадея

11, 34

 

15, 17, 29, 40

52, 55

антифазная

248, 422, 424

 

Заряд

электрический

 

 

214,

 

 

точечный 16,

30, 81, 85

 

— — вырожденная

 

196,

208,

Излучатель

123,

126, 134, 147

 

217,

219, 297

порядка

 

194,

201,

Излучение 65, 123

 

 

 

105,

108,

209,

 

высшего

 

Импеданс

поверхностный

223

 

 

289

 

 

 

 

118,

119, 289, 311

 

 

 

 

 

 

 

 

замедленная

 

 

 

 

Индуктивность 93, 230

 

 

 

 

 

направляемая

153

 

 

 

 

Индукция

магнитная 18

 

 

— — необыкновенная

452, 454

131,

— электромагнитная 34

 

 

 

• неоднородная

 

52,

105,

Интеграл

Кирхгофа

125, 144

270,

153, 165

 

 

 

 

 

 

 

 

Колебания

 

вырожденные

268,

— — однородная 52

 

 

 

 

 

274

 

 

 

прямоугольная

51

 

 

 

основная 194, 205, 208, 297,304

Компонента

 

— — парциальная

162, 167, 267

 

Концепция

Бриллюэна

162, 167

 

 

 

плоская 52, 156, 165

 

 

 

Координаты

сферические 43

 

 

— — поверхностная

105, 289, 471

— цилиндрические 43

волны 181, 183

 

 

пробная 221

 

 

 

 

 

 

Коэффициент

бегущей

 

• оинфазная

248, 422, 424

 

 

— затухания

 

53,

155,

174, 233

 

— — сферическая 52, 126, 130

 

— кроссполяризации

215, 217

 

Волновод

153, 154

 

165,

292, 301,311

— Ламэ 43

 

224

 

 

 

 

 

— диэлектрический

— ослабления

 

 

 

 

 

— запредельный 2Э4, 349

 

 

 

— отражения

100, 114, 370

 

 

— оптический 155, 302

154, 289

 

— передачи

113, 114, 282

 

 

— поверхностной

волны

 

— полезного

 

действия

184, 282

187,

— полый металлический

1Б4, .ІІ&7

 

— поперечный

 

156,

164,

166,

Волновое уравнение 50, 124, 155

 

190, 290

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— число 56

 

 

 

 

 

 

 

— преломления 100

 

 

 

 

Волновой вектор 54

 

 

 

26

 

— прозрачности

115, 118

 

 

Восприимчивость

магнитная

 

— прохождения

100

51, 53,

155,

233

— диэлектрическая

25

 

 

 

 

— распространения

 

Гиратор 456, 460

 

 

 

 

 

 

 

— связи 422, 427

 

181,

183

 

 

Гистерезис 27, 47, 49

 

 

 

 

 

— стоячей

волны

 

 

Градиент

80, 95, 191, 209

 

 

 

 

— фазы 53, 155, 233

 

 

 

 

Диаграмма круговая 181

 

 

 

 

Лапласиан 51, 155

 

 

 

 

 

— направленности

131, 135, 149

 

Лемма

Лоренца 150

 

88,

154, 244,

Диафрагма 334, 391

 

 

 

 

 

Линия

двухпроводная

Дивергенция 30, 55

 

 

 

 

 

 

247

 

 

 

 

 

86,

154, 236

 

Диполь 25, 94, 126

 

 

 

 

 

 

— коаксиальная

 

Дисперсия

170, 201, 235, 300

 

 

— ленточная

 

154, 251, 332

 

 

Дифракция 139

 

 

 

 

 

 

 

— микрополосковая

254

 

 

Длина волны 54, 165, 188

 

 

 

— нормированная

179

 

 

 

Добротность резонатора

257, 274,281

— поверхностной

волны 303

 

— феррита 445

 

 

 

 

 

 

 

— полосковая 251

 

 

 

 

 

Домен

26, 27, 441

 

 

 

83,

86,

88

— поля 15

 

 

244

 

 

 

Емкость,

электрическая

— симметричная