16.6. Устройства со смещением поля

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОЛНЫ

Рассмотрим плоскопараллельную двухпроводную ленточную линию с поперечно намагниченным ферритовым бруском (рис. 16.20а). Пусть величина удовлетворяет условию вытеснения поля из феррита, рассмотренному в 16.2: Нрез — Тогда волна ТЕМ ленточной линии с составляющими и Н

Рис. 16.20

преобразуется в -волну, имеющую продольную составляющую поля На границе феррит — воздух, как и на границе диэлектрик — воздух в диэлектрическом волноводе, возникают поверхностные волны. Поскольку феррит при является реактивной средой, вытесняющей высокочастотное поле, амплитуда поля основной поверхностной -волны феррнтовой пластины уменьшается по экспоненте как в воздухе, так и в феррите. Образуется двусторонняя поверхностная волна.

Следствием анизотропии является различие структур полей прямой и обратной волн (рис. 16.20 б). Максимум поля прямой волны (распространяющейся от читателя) находится на левой грани пластины, а максимум поля обратной — на правой. Фазовая скорость этих двусторонних поверхностных волн меньше, чем у обыкновенной волны в сплошном феррите. Аналогов такой волны в случае изотропной диэлектрической пластины не существует.

ВОЛНОВОДНЫЙ ВЕНТИЛЬ СО СМЕЩЕНИЕМ ПОЛЯ

Поместим теперь поперечно намагниченный ферритовый брусок асимметрично в прямоугольный волновод (рис. 16.21). Из сравнения с рис. 16.206 видно, что поле обратной волны очень мало у вертикальных стенок волновода; поэтому оно сохраняет без изменений структуру, рассмотренную в предыдущем случае. Следовательно, обратная волна типа прямоугольного волновода преобразуется в двустороннюю поверхностную Н-волну.

Рис. 16.21

Для прямой волны типа в волноводе феррит с почти непроницаем, поэтому в основном она продолжает распространяться с почти неизменной структурой между поверхностью ферритового бруска и правой вертикальной стенкой. Лишь небольшая часть энергии переходит в поверхностную волну, распространяющуюся вдоль левой грани феррита; ее структура сильно искажена расположенной рядом стенкой волновода. При

определенных положении и толщине бруска суммарная напряженность поля обеих составляющих прямой волны равна нулю в сечении А.

На поверхность феррита в сечении А наносится поглощающая пленка. Обратная волна, у которой в этом сечении почти полностью поглощается, в то время как потери прямой волны невелики Экспериментально получено значение вентильного отношения 100 при хорошем согласовании волновода и высокой стабильности параметров. Мощность рассеяния в тонкой пленке невелика, она обычно не превышает Магнитная система такого вентиля легче, чем у резонансного, так как напряженность поля выбирается лишь немного большей, чем и существенно меньшей резонансного значения чтобы свести минимуму резонансные потери в феррите. На рис. 16.21 показаны «ориентировочные относительные размеры устройства.

КОАКСИАЛЬНЫЕ И ПОЛОСКОВЫЕ ФАЗОВРАЩАТЕЛИ

Эффект смещения поля позволяет строить невзаимные управляемые фазовращатели как с внешними магнитами, так и магнитной памятью. В ленточной линии с диэлектрической пластиной образуется поверхностная волна с эллиптически поляризованным магнитным полем в горизонтальной плоскости; поперечное распределение напряженности ее электрического поля показано пунктиром на рис. 16.22а.

Рис. 16.22

Поместим с обеих сторон от диэлектрика ферриторые пластины, намагниченные в противоположных направлениях.

В такой системе действуют согласно два невзаимных явления. Во-первых, ферритовая пластина перераспределяет поле в поперечном направлении в соответствии с рис. 16.20а. Благодаря этому большая часть мощности обратной волны распространяется в диэлектрике, а прямой — в воздухе и Во-вторых, эллиптически поляризованное поле взаимодействует с поперечно намагниченным ферритом, меняя его эквивалентную магнитную проницаемость. Для прямой волны (направленной от читателя) с обеих сторон диэлектрической пластины направление вращения магнитного поля положительно относительно Благодаря этому (см. параграф 16.2) также Итак, рассмотренные

эффекты усиливают друг друга и в системе наблюдается невзаимный фазовый сдвиг Если направление и величина поля регулируются, то соответственно изменяется сдвиг фазы на участке линии с ферритом.

На рис. показаны коаксиальная и полосковая линии с ферритовыми и диэлектрическими пластинами, реализующие рассмотренный принцип получения невзаимного фазового сдвига. Рисунок 16.22а можно считать разверткой полей этих линий.

ФАЗОВРАЩАТЕЛИ С ВНУТРЕННЕЙ МАГНИТНОЙ ПАМЯТЬЮ

Управляющие устройства с внутренней магнитной памятью содержат замкнутую внутри волновода или линии магнитную систему, набранную из ферритовых сердечников с прямоугольной петлей гистерезиса (рис. 16.136). Импульсы тока в управляющем проводе намагничивают феррит в том или ином направлении, после чего он сохраняет остаточную намагниченность, обеспечивающую нужные параметры узла. Благодаря весьма малому коэффициенту самоиндукции управляющей цепи, такое устройство имеет быстродействие для управления требуется энергия порядка

Рис. 16.23

На рис. 16.136 и 16.23 показаны фазовращатели с импульсным управлением, построенные на прямоугольном волноводе, коаксиальной и полосковой линиях. Очевидна их аналогия с рассмотренными перед этим системами (рис. 16.14 и 16.22), если учесть, что горизонтальные части замкнутых магнитных систем в создании управляемого фазового сдвига не участвуют.