![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Главная -> Ферритовые и диэлектрические резонаторы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 раза) с тем, чтобы намагниченность по объему была также однородной. Для диэлектрического резонатора малость размеров резонатора по сравнению с размерами отверстия связи не является обязательной при тонкой перегородке [94]. Как показывают исследования [42], влияние тонкой перегородки на резонансную частоту диэлектрического резонатора не сказывается при размерах отверстия связи, сравнимых с размерами диэлектрического резонатора. 4. Общая стенка линий передачи предполагается тонкой с тем, чтобы напряженность магнитного поля в центре отверстия связи равнялась половине той амплитуды поля, которая была бы там при отсутствии отверстия связи, как это следует из результатов теории Бэтэ [95]. При этих предположениях коэффициенты связи резонатора с входной и выходной линиями передачи могут быть рассчитаны по общей формуле (4.26) для коэффициентов связи резонатора с согласованной линией передачи. Это обусловлено следующим. Коэффициент связи пропорционален квадрату амплитуды магнитного поля в месте расположения резонатора: при этом связь находящегося в пучности СВЧ магнитного поля резонатора с короткозамкнутой линией передачи в четыре раза больше по сравнению с согласованной линией. Наличие отверстия связи в короткозамкнутой стенке приводит к уменьшению амплитуды поля в два раза и уменьшению коэффициента связи в четыре раза. Таким образом, связь резонатора с линиями передачи при включении разонатора как элемента связи при принятых допущениях равна связи резонатора с согласованной линией передачи при включении резонатора как неоднородности. Это позволяет использовать одни и те же соотношения для коэффициентов связи при расчете основных схем включения твердотельного резонатора. При расчете связи резонатора с линиями передачи в комбинированных схемах включения необходимо учитывать, что коэффициент связи резонатора с короткозамкнутыми плечами линии передачи зависит от расстояния Zo между центром отверстия связи и короткозамыкающей стенкой линии передачи. При связи резонатора с короткозамкнутым плечом по поперечной составляющей поля связь резонатора с короткозамкнутым плечом определяется соотношением 2/Ccos2 pzo- 4. 2. связь ФЕРРИТОВОГО РЕЗОНАТОРА С ЛИНИЕЙ ПЕРЕДАЧИ Используя общие расчетные соотношения для коэффициентов связи резонатора с линией передачи, нетрудно рассчитать его связь с конкретной линией передачи, для которой известно математическое описание структуры поля. Составляющие произвольного магиит1ЮГо поля, изменяющегося по гармоническому закону, Я, = Я; + ;Я; Я^ = Я; + /Я;, Я^ = Я; + /Я^ в случае волны типа ТЕ могут быть записаны в виде = Н' = h, Н^ - Н' = = Л^, = jH = {h, h, - амплитуды составляющих магнитного поля в месте расположения резонатора). Если поле подма!-ничивания приложено к ферритовому резонатору под произвольным углом к осям координат, по которым разложены составляю-;щие СВЧ магнитного поля (рис. 3), то с учетом соотношений (1.5б) для дипольного момента ферритового резонатора и общих соотношений (4.26) коэффициенты связи резонатора с согласованной линией передачи можно рассчитать по формулам [93]: 1. Магнитное поле приложено вдоль оси у К, = 0,5 at;{h±hf. 2. Магнитное поле приложено вдоль оси z , = 2-=0.5%(Л! + Л> 3. Магнитное поле приложено вдоль оси х л:, = 0.5 ах; (Л^ ±hf. 4. Магнитное поле приложено в плоскости хоу 1 = 0,5 ох; (Л^ cos а, -/1 sin а, ± hf. (4.27) (4.28) (4.29) (4.30) 1 где о = соЦдОфМ/= иОл Оф/ЯР; Я-мощность, переносимая волной рассматриваемого типа по линии передачи; Уф - объем резонатора, i Рассмотрим особенности взаимодействия ферритового резо-[ натора с различными наиболее часто применяющимися на практике линиями передачи СВЧ. Прямоугольный волновод При включении ферритового резонатора как неоднородности I в согласованный прямоугольный волновод и приложении поля в плоскости хоу сотношения для коэффициентов связи имеют вид sin- cosa, ± 2а cos- (4.31) В наиболее часто применяемом случае приложения поля вдоль : оси у эти выражения приведены в табл. 5. При размещении резо-натора в области линейной поляризации СВЧ магнитного поля 1 = 2 = 0,5/С, при размещении резонатора в области эллиптической поляризации магнитного поля К1ФК2, что является при- Таблица 5 Расчетные соотношения для коэффициентов связи ферритового резонатора с линиями передачи СВЧ Расположение резонатора 8 линии передачи У ![]() .у Коэффициенты с5язи где Уф-оЪьем ферритобого резонатора, - магнитная восярииичидошь при резонансе; Af-длина Волны б линии передачи, А=Щ ~ нодыечисло где Zg-myT, г^-Волноке тротибление линии передачи При ygj При уЛ к Л l2 знаком невзаимности связанной системы. Эта невзаимность наиболее эффективна при размещении резонатора в области круговой поляризации СВЧ магнитного поля, где /Ci = 0, а К2 имеет максимальное значение (рис. 50). Подставляя выражения для коэффициентов связи в соответствующие общие формулы для характеристик линии передачи с резонатором, нетрудно рассчитать эти характеристики в каждом конкретном случае. При включении ферритового резонатора как элемента связи двух прямоугольных волноводов и приложении поля подмагни-чивания вдоль оси у коэффициент связи также может быть рассчитан согласно соотношениям, приведенным в табл 5. С учетом того, что в плоскости короткого замыкания /iz=0, коэффициент связи ферритового резонатора с одинаковыми входным и выходным волноводами равен (4.32) аЬ\ а Используя это соотношение, нетрудно рассчитать характеристики линий передачи с резонатором. Рис. 50. Зависимости коэффициентов связи ферритового резонатора с прямоугольным волноводом от перемещения резонатора в волноводе. Параметры системы: аф = 1,9 м/, Хр =1430, а=23 ми, 6=10 мм, /=9,22 Ггц. 1.2 08
0.8 fla Наиболее эффективная передача электромагнитной энергии в выходной волновод наблюдается при размещении резонатора по центру волновода (рис. 51). При сильной связи резонатора с 0.6 0.4 0.2 О 0.6 0.4 08 hli
01 03 0.6 Рис. 51. Зависимость коэффициента прохождения при резонансе от координаты расположения резонатора, включенного как элемент связи линий передачи. Параметры системы: иф = = 2лл Хр =2460, а=23л .и, Ь = \Омм, f=9 Ггц. Рис. 52. Зависимости коэффициентов прохождения и отражения при резонансе от степени взаимной связи (Ki = K2=0,5K) ферритового резонатора с входным и выходным прямоугольными волноводами. волноводами имеет место почти полная передача энергии в выходной волновод, а отражение энергии мало (рис. 52). Соответствие расчета и эксперимента (рис. 51, 52) свидетельствует о справедливости принятых при анализе упрощающих предположений, касающихся прежде всего значения амплитуды поля в Центре отверстия связи и размеров отверстия связи, в котором расположен резонатор. Экспериментальная зависимость коэффициента прохождения от размеров отверстия связи приведена на рис. 53, где штриховой линией показано расчетное значение коэффициента прохождения. Заметное отклонение экспериментальных и теоретических значений коэффициента прохождения сказывается при отношениях диаметра сферического ферритового резонатора к диаметру круглого отверстия связи, больших 0,3- 0,4. Дальнейшее уменьшение отверстия связи приводит к увеличению вносимых потерь и интенсивному возбуждению магнитостатических типов колебаний ферритового резонатора. Рис. 53. Зависимость коэффициента прохождения при резонансе от размеров отверстия связи, в котором расположен ферритовый резонатор. Параметры системы; Vф=2 мм, Хр = =2460, л:о=И,5 мм, а=23 мм, Ь = = 10 мм, f=9 Ггц. При включении ферритового резонатора как элемента связи и неоднородности в согласованных входном и выходном прямоугольных волноводах (рис. 47) [96] коэффициенты связи оезона-тора с волноводами определяются соотношениями: для схемы рис. 46, а V а 2а а I ![]() К cos--f Sin-2- 2а ДЛЯ схемы рис. 46, б ДЛЯ схемы рис. 46, в 4 2 в 2а COS- к иг *р 4 2 I 2а j В представляющем наибольший практический интерес случае расположения резонатора в области круговой поляризации СВЧ магнитного поля обоих волноводов коэффициенты связи равны К,К, О, К, = К,== 0,5К = sin . (4.36) Характеристики системы при этом определяются соотношениями (3.40). Коаксиальная линия передачи При включении ферритового резонатора как неоднородности ft согласованную коаксиальную линию с учетом только волны гипа ТЕМ коэффициенты связи определяются формулами, приведенными в табл. 5. Связь ферритового резонатора с коаксиальной линией зависит как от положения резонатора вдоль радиуса ![]() 425 50 5,75 725 Гд,т (4.33) (4.34) (4.35) Рис. 54. Зависимость коэффициента связи ферритового резонатора (иф = 1,1 мм, Хр =1100) с согласованной коаксиальной линией передачи (i?,=3,5 мм, R2 = 8 мм) от координат расположения резонатора в линии передачи. ft (увеличиваясь по мере приближения к центральному проводнику), так и от амплитуды составляющей магнитного поля, которая перпендикулярна направлению поля подмагничивания. Эта составляющая поля равна нулю при ао = 0 и максимальна при перемещении резонатора вдоль радиуса при ао = 90° (рис. 54). При включении резонатора как элемента связи двух коаксиальных линий и приложении поля вдоль оси у коэффициент связи также рассчитывается согласно соотношению, приведенному в табл. 5. Энергетические соотношения при этом не отличаются от рассмотренных выше для прямоугольного волновода. Характеристики короткозамкнутой коаксиальной линии с ферритовым резонатором рассчитываются при помощи соотношения из табл. 5 и общих формул (3.33) -(3.35). Связь ферритового резонатора с короткозамкнутой коаксиальной линией увеличивается при приближении резонатора к внутреннему проводнику или к пучности СВЧ магнитного поля (рис. 55, а, б). Амплитуд- |
© 2025 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95 |