Связь линий передачи СВЧ при помощи нелинейного ферритового резонатора

Используя формулы, приведенные в табл. 3, и выражения для эффективных коэффициентов связи (4.73), запишем соотношения, характеризующие связь ферритового резонатора с линией передачи при включении резонатора как элемента связи при запороговых уровнях мощности. При частоте СВЧ-сигнала, равной резонансной, эти соотношения в общем случае связи имеют вид

В частном случае связи эти выражения соответственно равны:

В обоих случаях связи увеличение мощности выше порогового значения приводит к монотонному уменьшению коэффициента прохождения и увеличению коэффициента отражения. При сильной связи в линейном режиме зависимость коэффициента поглощения от уровня падающей мощности имеет максимум, при котором коэффициент поглощения равен 0,5 (рис. 83).

Постоянный уровень выходной мощности, имеющий место при увеличении входной мощности выше порогового значения (рис. 84), обусловливает возможность применения рассматриваемой системы в качестве ограничителя мощности СВЧ. Из выражения (4.83) нетрудно получить соотношение, связывающее выходную мощность в режиме ограничения и величину коэффициента связи в линейном режиме

Уровень мощности на выходе в режиме ограничения всегда меньше порогового уровня мощности, приближаясь к нему при очень сильной связи в линейном режиме (рис. 85). Таким образом, изменяя степень связи резонатора с линией передачи в линейном режиме, можно регулировать в широких пределах уровень выходной мощности в режиме ограничения.

Поскольку при уровнях мощности, превышающих пороговое значение, эквивалентной схемой ферритового резонатора является не одиночный колебательный контур, а более сложная колебательная система, то подстановка эффективного коэффициента связи в соотношения для коэффициентов отражения, прохождения и поглощения при расстройке (табл. 2—4) является некорректной. Однако интересно исследовать эти характеристики линии передачи с резонатором при расстройке. Такое исследование было проведено нами экспериментально [119] при использовании сферического ЖИГ-резонатора при величине подмагничивающего поля, соответствующей совпадению основного и дополнительного резонансов (рис. 86). Увеличение уровня входной мощности выше порогового значения приводит к уплощению резонансной кривой коэффициента прохождения, причем величина плоского участка увеличивается с ростом уровня падающей мощности. Наличие плоского участка обусловлено в основном тем, что пороговый уровень мощности увеличивается с ростом

(кликните для просмотра скана)

расстройки относительно точки резонанса (рис. 87). В точке резонанса фазовый угол коэффициента прохождения равен —180° при всех уровнях падающей мощности. Увеличение уровня падающей мощности выше порогового значения приводит к уменьшению наклона фазовой характеристики.

Рис. 86. Зависимости модуля и фазового угла коэффициента прохождения от расстройки вблизи резонанса при уровне падающей мощности в качестве параметра:

Последнее связано с уменьшением эффективной нагруженной добротности ферритового резонатора при увеличении уровня падающей мощности выше порогового значения (4.75).

Рис. 87. Экспериментальная зависимость порогового уровня мощности ферритового резонатора от расстройки резонатора вблизи резонанса.

Уменьшать наклон фазовой характеристики целесообразно путем увеличения степени связи резонатора с входной и выходной линиями передачи в линейном режиме.