Ферритовый резонатор в линии передачи при запороговых уровнях мощности

Для получения расчетных соотношений, описывающих взаимодействие нелинейного ферритового резонатора с линией передачи, сделаем следующие основные допущения:

1. Рассматривается только стационарный режим работы ферритового резонатора, а искомые характеристики взаимодействия определяются с учетом амплитуды магнитной составляющей поля

падающей волны и амплитуд первых гармоник волн, расходящихся от нелинейного ферритового резонатора. Это допущение позволяет использовать при анализе квазилинейный метод, в соответствии с которым формулы линейного приближения при резонансе обобщаются на случай нелинейного режима путем замены в них некоторого параметра, характеризующего связанную систему в линейном режиме на эффективный (средний) параметр, зависящий от уровня мощности падающей волны. Параметром, который характеризует взаимодействие ферритового резонатора с линией передачи, является коэффициент связи.

2. При получении соотношения для эффективного коэффициента связи будем считать [118], что резонансная магнитная восприимчивость нагруженного ферритового резонатора при запороговых полях уменьшается по закону

где причем

Это допущение подтверждается экспериментально для высокодобротных ферритовых резонаторов при совпадении основного и дополнительного резонансов; по такому же закону магнитная восприимчивость уменьшается и в режиме насыщения основного резонанса в случае, если внутри резонатора и на его поверхности отсутствуют магнитные неоднородности.

Из соотношения (4.68) следует

При запороговых полях в этом выражении необходимо заменить коэффициент связи в линейном режиме на эффективный коэффициент связи

либо с учетом соотношения (4.69)

Поскольку коэффициент связи пропорционален собственной магнитной восприимчивости, то для эффективных коэффициентов связи можно записать соотношения

откуда следует К,

При запороговых полях коэффициент связи уменьшается тем быстрее, чем больше степень связи резонатора с линией передачи в линейном режиме (рис. 80).

Рис. 80. Зависимости эффективного коэффициента связи ферритового резонатора с линией передачи от уровня мощности СВЧ при коэффициенте связи в линейном режиме в качестве параметра.

Используя соотношение (4.73), можно получить выражения для эффективных параметров ферритового резонатора:

ширина резонансной линии однородной прецессии нагруженного резонатора

добротность нагруженного ферритового резонатора