8.3.3. Ферритовые устройства в качестве элементов схем
Как взаимные, так и невзаимные свойства намагниченных ферритов в проводящих системах привели к развитию 159, 61, 490, 502-, 513] многих узлов с уникальными и полезными качествами 1111, 230]. Так, невзаимная система, основанная на фарадеевском вращении для оптических частот, впервые была предложена Релеем [245]. В других работах описаны магнитные и электростатические механические преобразователи, соединенные каскадно [169, 224]. В качестве элементов схем используются в основном такие ферритовые узлы, как вентиль, гиратор [394, 395, 540] и циркулятор.
Идеальный вентиль, изображенный на рис. 8.11, а, полностью пропускает энергию СВЧ в одном направлении и не пропускает в противоположном. Идеальный гиратор (рис. 8.11, б) создает для волны, распространяющейся в одном направлении, фазовый сдвиг на 
рад, больший, чем для противоположно направленной волны [49, 303]. Он может рассматриваться как частный случай устройства с произвольным дифференциальным фазовым сдвигом. Идеальный циркулятор, показанный на рис. 8.11, в, полностью пропускает энергию между соседними плечами устройства, взятыми в определенном направлении, например только по часовой стрелке. Все это устройство имеет четыре плеча, но теоретически циркулятор обладает любым числом плеч, а неиспользуемая часть их может быть закорочена. Направление распространения обычно указывается стрелками [376].
Большинство ферритовых устройств можно рассматривать как соединение обычных передающих линий, в достаточно удаленных отсчетных плоскостях которых распространяются нормальные виды колебаний с известной конфигурацией поля.
При использовании таких понятий цепей, как импеданс [128] и матрица рассеяния [68, 160], были выведены эквивалентные схемы
различных ферритовых узлов 11571. Несимметричность тензора, описывающего среду внутри соединений, приводит к несимметричности матрицы рассеяния. Эти методы применялись [71 к невзаимным двухполюсникам без потерь, таким как вентили и гираторы.
Аналогичный анализ привел к определению характеристики циркулятора как. циклической подстановки, которая связывает падающее напряжение с отраженным [21, 405]. При помощи полной группы симметричных операторов такой подстановки можно выяснить, какую симметрию циркуляторы могут иметь, и исключить все другие. Например, устройство, содержащее два щелевых моста с переходным ослаблением 3 дб и два цевзаимных фазовращателя с углом сдвига 90°, имеет запрещенную симметрию.
Рис. 8. 11. Символические обозначения типичных неззанмных элементов: а — вентиль с невзаимиым затуханием: б - гиратор с невзаимным фазовым сдвигом 180°; в — четырехплечий циркулятор с невзаимиым переключением мощности.
Замещение одного щелевого моста сложенным Т-образным гибридным соединением разрушает эту симметрию, давая возможность устройству действовать в качестве циркулятора.
Такой анализ цепей подтверждается измерениями [223, 273] матрицы рассеяния и характеристик ферритовых устройств.
Применение ферритов [52, 103, 205, 508 , 517, 538] на СВЧ привело к созданию устройств, использующих либо продольную, либо поперечную намагниченность и работающих как в области слабых магнитных полей (до насыщения), так и в области сильных полей, необходимых для резонанса.
Выбор конфигурации поля передающей линии может определяться такими факторами, как требуемая характеристика, размер и вес, диапазон температур, прочность и входная или действующая мощность. Требования к характеристике включают уровень мощности сверхвысоких частот (пиковой и средней), а также ширину полосы.
