Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
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

волновые числа

P? + Pi =

P2 = P,tgO,5p,,;

(4.40)

длина волны в волноводе

- (4.41)

Рис. 59. Расчетные графики для определения поперечных волновых чисел в Н-образном металлодиэлектрическом волноводе.

а

0.8 OA О

А

OA 0.6

Для облегчения расчетов волновых чисел составлены графики (рис. 59), которые получены в результате решения системы уравнений (4.40). Приведем пример расчета параметров Н-волно-вода.

Пример. Определить поперечные волновые числа и длину волны в Н-образном металлодиэлектрическом волноводе, который выполнен на основе диэлектрической пластины толщиной и - Ъ,1Ъ и с е = 96. Рабочая частота 2 Ггц.

Решение. 1. По заданному е = 96, пользуясь формулой (4.37), находим 1кр = 7,5 мм. Таким образом, i/iKp=0,5.

2. Пользуясь рис. 59, находим Pii = 0,126, откуда Pi = 0,33.

3. Пользуясь рис. 59, находим P22i=0,93, откуда Р2 = 0,24.

4. Пользуясь формулой (4.41), находим Яв = 25,8 мм.

Ферритовый резонатор в коаксиальной линии с частичным диэлектрическим заполнением

Обычная коаксиальная линия с волной типа ТЕМ не может быть использована для создания невзаимных ферритовых устройств, так как в ней существует только одна составляющая СВЧ магнитного поля. Для обеспечения невзаимного характера взаимодействия ферритового резонатора с коаксиальной линией необходимо создать в ней эллиптическую поляризацию магнитного поля, что осуществляется например, частичным заполнением линии диэлектриком [109]. Частичное заполнение коаксиальной линии передачи диэлектриком приводит к возмущению однородного поперечного электрического поля, в результате чего появляется продольная составляющая магнитного поля, которая вместе с поперечной составляющей образует эллиптическую поляризацию. В отличие от других способов [ПО, 111] получения эллиптической поляризации поля в коаксиальной линии, частично

ное заполнение линии передачи приводит также к замедлению электромагнитной волны и, следовательно, к увеличению связи ферритового резонатора с линией передачи.

При исследовании взаимодействия ферритового резонатора с коаксиальной линией, частично заполненной диэлектриком, удобно представить [112] коаксиальную линию в виде плоско-параллельной линии с периодическим расположением диэлектрических слоев (рис. 60). При этом период t-\-l плоско-параллельного аналога равен длине средней окружности 2яг=я(?1--?2) попе-

)ечного сечения коаксиала.

(оэффициент заполнения диэлектриком коаксиальной линии и ее аналога равен


п

е

(4.42)

Из всех возможных типов волн плоско-параллельного V аналога [113] будем рассматривать лишь Н-волну основного типа. Используя выражения для составляющих поля этой волны и учитывая, что угловой координате а в коаксиале соответствует величина х==га в ее аналоге, а i = rQ, l = r{2n-

Рис. 60. Ферритовый резонатор в коаксиальной линии передачи, частично заполненной диэлектриком (а), и плоско-параллельный аналог системы: частично заполненная диэлектриком коаксиальная линия - ферритовый резонатор (б).

-0), нетрудно получить [114] соотношения для коэффициентов

связи резонатора с линией передачи (табл. 6).

При увеличении е наблюдается увеличение общего коэффициента связи резонатора с линией передачи (рис. 61), определяемое параметрами диэлектрического заполнения (е, п) и координатой расположения резонатора в линии передачи.

Степень невзаимной связи резонатора с коаксиальной линией можно оценить, исследуя зависимости частных коэффициентов связи от перемещения резонатора по угловой координате (рис. 62). Различие коэффициентов связи свидетельствует о невзаимности системы. При е = 2,5 оно незначительно, что обусловлено слабым возмущением электрического поля волны ТЕМ диэлектрическим слоем. В случае, когда диэлектрическая проницаемость слоя равна е = 21, различие коэффициентов связи значительно сильнее. При этом также имеются координаты, в которых коэффициент связи К\ может быть равен нулю при неравен-



к

08 0,6 Q4

О

25\\

-/80

-120

О

Рис. 61. Зависимости общего коэффициента связи от угловой координаты расположения ферритового резонатора (уф = 1,1 мм, Хр =1100) в коаксиальной линии, частично заполненной диэлектриком, при 6=40 , i?i = 3,5 мм, R2=S мм, f=3 Ггц.

¥г

0,18

0.12 0.08 004

-120


Рис. 62. Зависимости коэффициентов связи ферритового резонатора с коаксиальной линией передачи от угловой координаты расположения резонатора (иф = = 1,1 мм, Хр =1100) р линии передачи при = = 3,5 мм. ;?2 = 8 мм, = 40°, / = 3 Ггц: I - е-2,5; 2- с = 21.

стве нулю коэффициента связи К2. Это значит, что в этих координатах взаимодействующее с ферритом СВЧ магнитное поле поляризовано по кругу. Последнее обусловлено тем, что в месте расположения резонатора амплитуда вносимой диэлектриком

0.6 0,2 -0.2 -016 -W.

Г

Vv 1

т

-120

Рис. 63. Зависимости коэффициентов прохождения, oi-ражения и поглощения от угловой координаты расположения ферритового резонатора (уф=1,1 мм, Хр =1100) в коаксиальной линии, частично заполненной диэлектриком, при i?i = 3,5 мм, R2=S мм, 6=40°, е=21, f=3 Ггц.


Рис. 64. Зависимости коэффициента прохождения от угловой координаты расположения ферритового резонатора (1ф = 1,1 мм, Хр =1100) в линии передачи при i?,=3,5 мм, R2=S мм, f=3 Ггц, 6=40°:

/ -е-2,6; 2 - 8-21.

продольной составляющей поля оказывается равной той части амплитуды поперечной составляющей магнитного поля, которая перпендикулярна к направлению внешнего поля подмагничивания.

Характер зависимостей коэффициентов отражения, прохождения и поглощения при резонансе от перемещения резонатора по угловой координате отличается от аналогичных зависимостей для Н-образного металлодиэлектрического волновода тем, что в



данном случае существуют координаты, при расположении в которых ферритового резонатора коэффициент отражения равен нулю (рис. 63).

Проведенные экспериментальные исследования, результаты которых показаны на рис. 64 точками, наряду со сплошными рас-

цгв

1.2 0.

о

6/9 \

й

Рис. 65. Расчетные графики для определения поперечного волнового числа в зоне диэлектрика коаксиальной линии передачи, частично заполненной диэлектриком.

О

&/9

6/9 5/9 \

7/9 .

2/3 1/9 \

4/9 5/9

-----

Рис. 66. Расчетные графики для определения поперечного волнового числа в зоне воздуха коаксиальной линии передачи, частично заполненной диэлектриком.

четными линиями, показывают удовлетворительное соответствие расчета и эксперимента при размещении резонатора вдали от диэлектрического слоя. При размещении резонатора вблизи слоя результаты расчета дают несколько завышенное значение коэффициента связи. Это обусловлено тем, что вблизи слоя, особенно при больших е, не выполняется принятое при расчете коэффи-

циентов связи предположение, которое касается однородности СВЧ магнитного поля по объему ферритового резонатора. Нарушение однородности поля особенно существенно при больших е и создает условия для возбуждения в резонаторе магнитостатических видов колебаний. В большинстве случаев это в основном и ограничивает увеличение е.

Как и в случае Н-образного металлодиэлектрического волновода, основной трудностью при расчете характеристик коаксиальной линии с резонатором является нахождение поперечных волновых чисел. Для определения волновых чисел основного типа квази-Яю-волны коаксиальной линии передачи, частично заполненной диэлектриком, составлены графики (рис. 65, 66). Они получены в результате графического решения системы трансцендентных уравнений

+ P = fe

P,tg0,5p.re = p,thf0,5P/e(-l-)

(4.43)

где г@ = Х/2Уе - I - критическое заполнение коаксиальной ли-

НИИ передачи диэлектриком. Для одноволновой линии гв < гв Методика пользования расчетными графиками рис. 65, 66 аналогична рассмотренной в случае Н-образного волновода.

4. 4. РЕЗОНАНСНЫЙ ПОВОРОТ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ В ВОЛНОВОДЕ С ФЕРРИТОВЫМ РЕЗОНАТОРОМ

При расположении резонатора в круглом или квадратном волноводе [87, 115] основная особенность связи резонатора с волноводом определяется наличием резонансных поляризационных явлений в системе (рис. 67). Пользуясь общими соотношениями, полученными в предыдущей главе, и соотношениями для составляющих электромагнитного поля падающей волны типа Нц и волны Нц с перпендикулярной к падающей плоскостью поляризации, исследуем основные закономерности резонансного поворота плоскости поляризации в круглом волноводе.

При помещении ферритового резонатора в согласованный волновод в произвольном месте его поперечного сечения (рис. 48) составляющие СВЧ магнитного поля указанных воли в месте рас-


Рис. 67. Зависимость угла поворота плоскости поляризации от расстройки ферритового резонатора в области резонанса.



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

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95