Баранов С.А. Лекции по антеннам радиосистем
Подождите немного. Документ загружается.
121
[
]
( )
0cos2
2121
)()(
21
)(
21
)(
21
21211221
=−⋅⋅=
=+⋅⋅=⋅⋅+⋅⋅
−−−−−
ϕϕ
ϕϕϕϕϕϕϕ
SS
eeSSeSSeSS
jjjj
т.е.
2
21
π
ϕϕ
±=−
Выходы
обязательно
записываются
в
квадратуре
,
если
2
плоскости
симметрии
.
6.2 Практические схемы баллансных устройств.
а
)
Гибридное
кольцо
(
гибридный
мост
)-
одна
плоскость
симметрии
, 1
и
2
входы
-
развязаны
,
т
.
к
.
π
ϕ
ϕ
=
−
21
122
Для
согласования
необходимо
2
2
1
0
0
2
0
ρρ
ρ
ρ
ρ
=⇔=
к
к
в
этом
случае
отражения
от
входа
1-
нет
.
2
1
4131
== SS
,
т
.
к
.
1
2
41
2
31
=+ SS
22
1
2
31
j
eS
j
−==
−
π
22
1
2
3
41
j
eS
j
==
−
π
аналогично
для
остальных
входов
.
Гибридное
кольцо
выполняют
на
полосковых
линиях
,
коаксеальных
волноводах
.
[ ]
−
−−
−−
−
=
00
00
00
00
2
1
jj
jj
jj
jj
S
Оно
узкополосное
%
10
0
≈
∆
f
f
.
Основной
элемент
сужающий
полосу
-
отрезок
4
3
к
λ
.
Для
рассмотрения
полосы
используют
переброс
на
π
с
помощью
сосредоточенных
элементов
(
емкость
)
или
направленных
ответвитеях
на
связанных
линиях
.
б
).
Двойной
волноводный
тройник
(
Т
-
мост
)-
одна
плоскость
симметрии
.
123
[ ]
−
−
=
00
00
00
00
2
1
21
21
22
11
θθ
θθ
θθ
θθ
jj
jj
jj
jj
ee
ee
ee
ee
S
Входы
1
и
2
развязаны
по
поляризации
.
Входы
3
и
4
развязаны
с
помощью
настроечных
элементов
:
емкостной
штырь
и
индуктивная
диафрагма
,
они
образуют
фильтр
-
пробку
.
1
θ
и
2
θ
-
зависят
от
плоскостей
отсчета
.
в
).
Волноводный
щелевой
мост
.
124
Два
волновода
с
общей
узкой
стенкой
,
часть
которой
убрана
.
В
каждом
из
волноводов
Н
10
в
общей
области
Н
10
0
и
Н
20
0
.
2
0
0
)
4
(1
10
0
а
Н
λ
λ
λ
−
=
2
0
0
)
2
(
20
0
а
Н
λ
λ
λ
=
20
0
20
0
НН
λ
λ
〉
10
0
20
0
фНфН
VV
〉
2
1
41
=S
2
31
2
1
π
j
eS
−
=
0
21
=S
l
выбирают
так
,
чтобы
происходил
поворот
на
2
/
π
2
/
20
10
0
π
=
⋅
−
⋅
lKlK
H
H
2
22
20
0
10
0
π
λ
π
λ
π
=− ll
HН
( )
10
0
20
0
4
20
0
10
0
λλ
λ
λ
−
=
НН
l
-
условие
согласования
.
125
Устройство
имеет
2
плоскости
симметрии
,
поэтому
матрица
рассеяния
симметричная
относительно
главной
диагонали
и
в
каждом
из
блоков
.
2/
3141
πϕϕ
=−
[ ]
−
−
−
−
=
001
001
100
100
2
1
j
j
j
j
S
г
).
Дырочные
направленные
ответвители
.
Два
волновода
спаяны
узкой
или
широкой
стенками
.
Отверстия
небольшие
,
и
ответвляется
малая
часть
мощности
,
так
как
их
диаметры
одинаковы
,
то
можно
считать
,
что
мощность
излучается
во
второй
волновод
одинаково
.
В
плече
2
волны
компенсируются
-
т
.
к
.
противофазны
.
В
плече
3
складываются
-
синфазны
.
Коэффициент
связи
31
1
lg20
S
Коэффициент
направленности
21
31
lg20
S
S
,
0
21
≠
S
,
т
.
к
.
точной
компенсации
не
получается
.
Коэффициент
связи
много
меньше
1,
такие
устройства
используют
для
отбора
части
мощности
.
Недостаток
-
узкополосность
.
Для
расширения
полосы
и
увеличения
коэффициента
связи
используют
:
126
7. Ферритовые устройства СВЧ.
7.1. свойства подмагниченных ферритов на СВЧ
Феррит
-
ферромагнитное
вещество
с
очень
малой
проводимостью
,
что
позволяет
относить
их
к
магнитодиэлектрикам
.
Состоит
из
доменов
-
областей
с
одинаково
ориентированными
магнитными
моментами
примерно
1
мк
.
В
зависимости
от
технологии
поликристаллы
(
окислы
соответствующих
металлов
измельчают
,
прессуют
,
обжигают
,
анизотропии
не
имеют
).
монокристаллы
(
расплавляют
,
выращивают
из
расплава
,
имеют
естественную
анизотропию
,
для
их
намагничивания
требуется
меньшее
поле
).
Типы
ферритов
.
Типа
шпинель
(
кубическая
кристаллическая
структура
,
окислы
железа
,
магния
с
добавками
кадмия
,
марганца
,
кобальта
,
алюминия
.
Типа
гексагональной
структуры
(
тоже
самое
+
окислы
бария
,
кальция
,
плюмбума
).
Типа
граната
,(
тоже
+
итревые
+
окислы
других
редкоземельных
элементов
,
имеют
наименьшую
намагниченность
насыщения
и
малые
потери
).
Температура
,(
точка
)
Кюри
-
потеря
ферромагнитных
свойств
из
-
за
дезориентации
магнитных
моментов
(100-600°
С
для
большинства
СВЧ
ферритов
).
ε
=5-20
σ
=10
-3
-10
-8
См
/
м
tg
β
=10
-2
-10
-4
.
В
СВЧ
используют
анизотропные
свойства
намагниченного
до
насыщения
постоянным
магнитным
полем
феррита
.
Все
собственные
магнитные
моменты
ориентированы
вдоль
подмагничевающего
поля
Н
0
e
е
м
L
m
е
р
−
=
е
L
-
это
момент
количества
движения
механический
.
127
При
выведении
электрона
из
состояния
равновесия
он
возвращается
,
прецессируя
с
частотой
ферромагнитного
резонанса
.
f
0
=
γН
0
,
γ
=2,74
МГц
/
эрст
–
гиромагнитная
постоянная
.
Из
-
за
потерь
спираль
свертывающаяся
.
Время
установки
-
сотые
доли
микросекунды
.
Под
действием
СВЧ
м
Р
r
выходят
из
равновесия
из
-
за
поперечных
составляющих
Н
r
.
Продольная
по
отношению
к
0
Н
r
составляющая
Н
r
СВЧ
поля
не
оказывает
влияния
,
т
.
к
.
0
НН <<
НВ
а
r
r
µ
=
µµµ
0
=
а
z
j
j
µ
µχ
χµ
µ
00
0
~~
0
~
~
−=
1≈z
µ
µ
µ
µ
′
′
−
′
=
j
~
χ
χ
χ
′
′
−
′
=
j
~
с
учетом
потерь
Так
как
имеется
резонансная
частота
ƒ
0
и
соответствующее
ей
поле
Н
0
,
то
при
приближении
СВЧ
поля
к
ƒ
0
наблюдается
резонанс
(
сильное
увеличение
амплитуды
прецессии
,
резко
увеличиваются
и
потери
↑
′′
µ
↑
′′
χ
=
′
µ
1+Μγƒ
0
/ƒ
0
2
-ƒ
2
χ
′
=Mγƒ/ƒ
0
2
-ƒ
2
ƒ-
рабочая
частота
,
M-
намагниченность
феррита
зависит
от
марки
.
Добротность
феррита
определяется
шириной
резонансной
кривой
µ
′
′
и
χ
′
′
.
128
3
µ
′
′
,
χ
′
′
2
µ
′
1
1 2 ƒ
0
/ƒ=
Н
0
/
Н
рез
-1
χ
′
-2
Для
поликристаллических
ферритов
,
где
поле
Н
0
для
разных
точек
различно
Q
≈
10.
Хотя
каждый
отдельный
домен
имеет
большую
добротность
.
У
монокристаллического
,
особенно
типа
граната≈
10000.
Имеется
ряд
областей
поглощения
в
диапазоне
10-3000
МГц
,
связанных
с
колебаниями
границ
доменов
.
Обычно
ферриты
используют
от
λ
=1,5
м
- 100
мм
.
Для
волны
с
линейной
поляризацией
yxx
HjHВ
χ
µ
~
~
+
=
yxy
HHjB
µ
χ
~
~
+
−
=
zzz
HB
µ
=
потери
пока
не
будем
учитывать
,
считая
,
что
домен
от
резонанса
.
Для
волны
с
правой
круговой
поляризацией
x
j
xy
jHeHH −==
−
2
π
129
(
)
( ) ( )
χµµ
χµµ
χµχµµχ
χ
µ
χ
µ
′
+
′
==
′
+
′
==
′
+
′
=
′
+
′
−=
′
−
′
−=
′
+
′
=
′
+
′
=
прав
y
y
прав
x
x
yxxxy
xxxx
H
B
H
B
HHjHjHjB
HHHB
Для
волны
с
левой
круговой
поляризацией
( )
( ) ( )
y
y
лев
x
x
yxxxy
xxxx
x
j
xy
H
B
H
B
HHjHjHjB
HHHB
jHeHH
=
′
−
′
==
′
−
′
=
′
−
′
=
′
+
′
−=
′
−
′
=
′
−
′
=
==
χµµ
χµχµµχ
χµχµ
π
2
χ
µ
µ
′
+
′
=
прав
χ
µ
µ
′
−
′
=
лев
потери
удваиваются
потери
вычитаются
(
)
( )
ff
M
ff
ffM
ff
M
ff
ffM
ff
fM
ff
fМ
лев
прав
+
−=
−
−
−=
′
−
′
=
−
+=
−
+
+=
−
+
−
+=
′
+
′
=
0
2
2
0
0
0
2
2
0
0
2
2
0
2
0
0
11
111
γγ
χµµ
γγγγ
χµµ
Наблюдаются
следующие
эффекты
:
1.
V
прав
≠
V
лев
,
так
как
(
)
(
)
χµεωχµεωµεω
′
−
′
=≠
′
+
′
==
алеваааправ
кк
это
приводит
к
эффекту
Фарадея
-
повороту
плоскости
поляризации
плоской
волны
.
130
2.
Для
волны
с
правой
круговой
поляризацией
в
точке
0
ff
=
наблюдается
резонанс
.
пр
µ
лев
µ
″
пр
µ
лев
µ
прав
µ
1
Н
0
/
Н
рез
Обычно
изображают
график
(
)
0
Hf
,
т
.
к
. ƒ-
рабочая
частота
для
устройства
заранее
задана
и
можно
менять
только
подмагниченность
поля
.
В
свою
очередь
ƒ
и
Н
0
связаны
00
Hf
γ
=
.