Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
3.8. ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ РЕЗОНАТОР В ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ С НЕСКОЛЬКИМИ РАСПРОСТРАНЯЮЩИМИСЯ ВОЛНАМИПри связи твердотельного резонатора с линией передачи, в которой могут распространяться несколько волн, имеются некоторые особенности передачи электромагнитной энергии. Обусловлены они тем, что эквивалентный дипольный момент сосредоточенного твердотельного резонатора является векторной величиной. Так, дипольный момент диэлектрического резонатора максимален в направлении, перпендикулярном торцовой стенке плоского резонатора; дипольный момент ферритового резонатора максимален в плоскости, перпендикулярной направлению поля подмагничивания. В направлениях, перпендикулярных указанным, амплитуда дипольного момента в первом приближении равна нулю. Благодаря такой ориентационной направленности дипольных моментов резонаторов и их малым размерам при связи резонатора с линией передачи, в которой могут распространяться несколько волн, возможны следующие основные случаи: 1. Одновременная связь резонатора с линией передачи по нескольким распространяющимся волнам. Если волны имеют взаимно перпендикулярную поляризацию, это позволяет создать резонансные вращатели плоскости поляризации и некоторые другие устройства [87]. 2. Связь резонатора с линией передачи отдельно по каждой распространяющейся волне, что позволяет создать фильтры и возбудители типов волн, вентили и фазовращатели высших типов волн и другие устройства [88, 89]. Рассмотрим более подробно первый случай. При помещении твердотельного резонатора в линию передачи с двумя волнами, имеющими взаимно перпендикулярную плоскость поляризации, может наблюдаться резонансный поворот плоскости поляризации электромагнитной волны. Объясним физическую сущность этого явления [87] на примере связи ферритового резонатора с круглым волноводом (рис. 48). При связи ферритового резонатора с круглым волноводом по двум волнам типа
Рис. 48. Ферритовый резонатор в круглом волноводе. Условием возбуждения ферритом электромагнитной волны с плоскостью поляризации, перпендикулярной к падающей, является наличие в месте расположения резонатора перпендикулярной к направлению поля подмагничивания составляющей СВЧ магнитного поля этой же волны. В результате этого плоскость поляризации волны, проходящей к нагрузке линии и определяемой суперпозицией падающей и переизлученной волн, будет повернута на определенный угол. Величина угла определяется соотношением амплитуд падающей и переизлученной волн. При этом линейная поляризация волны, испытавшей на частоте резонанса поворот плоскости поляризации, свидетельствует о синфазности возбуждения ферритом двух волн со взаимно перпендикулярной поляризацией, которые, как будет показано ниже, противофазны падающей волне. Таким образом, общим для явления резонансного поворота плоскости поляризации в круглом волноводе с ферритовым резонатором и для явления связи через ферритовый резонатор входного и выходного ортогонально расположенных прямоугольных волноводов или объемных резонаторов [69, 79, 90] является то, что в обоих случаях падающая волна (колебание) возбуждает вынужденную прецессию вектора намагниченности феррита. Это влечет за собой возбуждение резонатором электромагнитной волны (колебания) с плоскостью поляризации, перпендикулярной к падающей. Для рассматриваемого явления специфично то, что в круглом волноводе волна, распространяющаяся после резонатора, является суперпозицией падающей волны и волны с перпендикулярной к ней плоскостью поляризации, дополнительно возбуждаемой резонатором. Аналогично объясняется резонансный поворот плоскости поляризации в волноводе с диэлектрическим резонатором. Условием поворота плоскости поляризации в данном случае является наличие в месте расположения диэлектрического резонатора перпендикулярных к торцовой стенке плоского резонатора составляющих поля падающей волны и волны со взаимно перпендикулярной поляризацией. Получим основные соотношения для характеристик согласованного волновода с резонатором в случае, когда в волноводе могут распространяться две волны со взаимно перпендикулярными поляризациями. При этом будем учитывать связь резонатора с волноводом отдельно по каждому типу волны. Величины, характеризующие связь резонатора с волноводом по типу волны, плоскость поляризации которой совпадает с падающей, будем обозначать индексом Общий коэффициент связи резонатора с согласованным волноводом равен
где
частные коэффициенты связи. Здесь
мощности, переизлучаемые резонатором и переносимые по волноводу в направлении к генератору (индекс 1) и в направлении к нагрузке (индекс 2);
где (с учетом того, что характеристическое сопротивление волновода для падающей волны и волны с перпендикулярной к ней плоскостью поляризации одно и то же) характеристики волновода с резонатором равны: а) коэффициент отражения
модуль коэффициента отражения
угол поворота плоскости поляризации отраженной волны равен (относительно орты 1
б) коэффициент прохождения
модуль коэффициента прохождения
угол поворота плоскости поляризации прошедшей волны
угол поворота плоскости поляризации волны, переизлученной в направлении к нагрузке,
в) коэффициент поглощения
Решая уравнение баланса мощностей с учетом этих определений характеристик волновода с резонатором, получим соотношения: а) коэффициент отражения
где
угол поворота плоскости поляризации волны, отраженной в направлении к генератору,
б) коэффициент прохождения
угол поворота плоскости поляризации волны, прошедшей в направлении к нагрузке,
угол поворота плоскости поляризации волны, переизлученной в направлении к нагрузке,
в) коэффициент поглощения
Знак минус в соотношениях (3.58) свидетельствует о противофазности переизлученных волн по отношению к падающей волне. Рассмотрим два частных случая евязи твердотельного резонатора с двухволновым волноводом.
1. При взаимной связи а) коэффициент отражения
причем
угол поворота плоскости поляризации отраженной волны
б) коэффициент прохождения
причем
угол поворота плоскости поляризации прошедшей волны
в) коэффициент поглощения
2. При невзаимной связи ферритового резонатора с волноводом а) коэффициент отражения
б) коэффициент прохождения
причем
угол поворота плоскости поляризации прошедшей волны
в) коэффициент поглощения
Зависимости коэффициента прохождения и угла поворота плоскости поляризации при резонансе от степени связи резонатора с волноводом приведены на рис. 49. С увеличением связи угол поворота плоскости поляризации растет, стремясь в пределе к 90°. Коэффициент прохождения сначала уменьшается и, достигнув при
Рис. 49. Зависимости коэффициента прохождения и угла поворота плоскости поляризации при резонансе от степени невзаимной связи
|
1 |
Оглавление
|