ФЕРРИТОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ КОНЕЧНЫХ РАЗМЕРОВ

На практике избегают сплошного заполнения отрезка волновода или коаксиальной линии ферритом, так как это привело бы к значительному отражению от границы феррит—воздух, возникновению нежелательных резонансных явлений и появлению в заполненном участке волн высших порядков. Поэтому в волновод (или линию) помещают ферритовый элемент в виде стержня, пластины, диска или шара, размеры которого намного меньше внутренних размеров волновода. Для уменьшения отражений концы пластин и стержней заостряют.

Итак, в отличие от рассмотренных выше случаев безграничной ферритовой среды, в реальных устройствах постоянное и высокочастотное поля действуют в пространстве, заполненном двумя средами: воздухом и ферритом. Решение соответствующей задачи в общем виде весьма громоздко. Однако при малых по сравнению с размерах элемента применимы квазистатические приближения.

Напряженность магнитного поля Н внутри ферритового элемента не равна напряженности вне его вследствие разрыва нормальной составляющей вектора Н на границе раздела. Можно считать, что намагничение феррита внешним полем приводит к появлению на его концах магнитных зарядов, поле которых противоположно приложенному. Поэтому составляющая внутреннего поля по любой оси

где размагничивающий фактор для элемента заданной формы вдоль соответствующей оси: внутреннее поле, созданное наведенными магнитными зарядами.

Размагничивающие факторы подчиняются условию Для шара Для вытянутого вдоль оси эллипсоида, эллиптического или кругового цилиндра: где полуоси эллипса в поперечном сечении по осям х и у. В этом случае заряды на концах стержня удалены настолько, что не влияют на продольную составляющую Для тонкого диска с осью наоборот,

Все соотношения, полученные ранее, относятся к напряженностям высокочастотного Н и постоянного магнитных полей внутри феррита. Известны же обычно переменное и постоянное внешние магнитные поля, существующие в волноводе вне ферритового элемента. Поэтому во всех уравнениях, начиная с (16.6), нужно заменить Н на по ф-лам вида (16.32), в результате чего вместо (16.8) получается выражение для внешнего тензора

магнитной проницаемости, связывающего компоненты которого зависят не только от параметров феррита, но и от формы элемента. Дальнейшие преобразования приводят к расчетным соотношениям, относящимся к внешним магнитным полям.

Например, резонансное значение внешнего постоянного магнитного поля, направленного вдоль оси и соответствующего продольному ферромагнитному резонансу:

Для длинного круглого стержня Тогда

Внешнее магнитное поле, необходимое для продольного резонанса, меньше значения Нрез, определяемого по