Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Антенны

15.9.1. Принцип действия поляризационного циркулятора

Принцип действия поляризационного циркулятора. Распространяющаяся по циркулятору линейно поляризованная волна может быть представлена в виде суммы двух волн одинаковой амплитуды с круговой поляризацией правого и левого вращения + и EJ). Магнитная проницаемость продольно-намагниченного феррита для этих волн различная (р+ < р_). Следовательно, различны и их фазовые скорости (Уф+ > а результирующий вектор напряженности электрического поля (а следовательно, и плоскость поляризации) волны, прошедшей феррит, поворачивается на угол Аф = Дф+ - Дф_ = (fe+ - kJ) ? I. Длина ферритового стержня I, его диаметр и величина напряженности подмагничивающего поля Н0 выбираются такими, чтобы после прохождения стержня плоскость поляризации волны поворачивалась бы на 45°. Схема работы циркулятора при подключении генератора к одному из плеч представлена на рисунке 15.63.

Поступающая в виде волны Н10 в прямоугольном волноводе в плечо 1 энергия преобразуется плавным переходом в волну Ни в круглом волноводе. Дойдя до плеча 3 циркулятора, волна Ни его не возбуждает, так как вектор напряженности электрического поля волны Ни оказывается параллельным широким стенкам прямоугольного волновода плеча 3 и это плечо, следовательно, представляет собой запредельный волновод. После прохождения ферритового стержня плоскость поляризации волны Нп повернется на угол 45° против часовой стрелки. Подойдя к плечу 4 циркулятора, волна Нп также его не возбуждает, поскольку широкие стенки его прямоугольного волновода также оказываются параллельными силовым линиям напряженности электрического поля, поскольку это плечо повернуто (если смотреть со стороны плеча 1) также на угол 45° против часовой стрелки и поэтому является запредельным. Далее ЭМВ типа Нп в круглом волноводе преобразуется плавным переходом в волну Н10 в прямоугольном волноводе, причем ориентация плоскости поляризации в пространстве сохраняется. Таким образом, си-

Рис. 15.63

Схема прохождения ЭМВ в поляризационном циркуляторе

ловые линии вектора Е волны Н10 у плеча 2 циркулятора оказываются перпендикулярными широким стенкам волновода этого плеча (оно же развернуто на 45° против часовой стрелки, если смотреть со стороны плеча 1), следовательно, это плечо не является запредельным и энергия проходит в него. Таким образом, энергия из плеча 1 проходит в плечо 2. При подключении генератора к плечу 2 энергия поступит в плечо 3, аналогично при подключении генератора к плечу 3 энергия проходит в плечо 4 и, наконец, при подключении генератора к плечу 4 энергия поступает в плечо 1. В этом нетрудно убедиться, если учесть то обстоятельство, что эффект Фарадея носит невзаимный характер, т. е. независимо от направления движения ЭМВ плоскость поляризации поворачивается всегда против часовой стрелки, если смотреть по направлению подмагничивающего поля.

Таким образом, при выбранной ориентации вектора напряженности подмагничивающего поля циркулятор реализует последовательность передачи энергии вида 1—>2—>3—>4—> 1. При изменении ориентации вектора Н0 на противоположную последовательность прохождения энергии между плечами примет вид: 1 —*4—>3—>2—*1.

Достоинства поляризационного циркулятора — малая величина напряженности подмагничивающего поля Н0 и высокое быстродействие (?„ерекл <15 мкс). Недостатки — сравнительно большие габаритные размеры и невысокая (около -20 дБ) развязка между каналами.

Y-циркуляторы — это трехплечие фазовые циркуляторы, которые изготавливаются в волноводном, коаксиальном и полосковом исполнении. Они нашли широкое применение в диапазоне СВЧ из-за простоты конструкции и компактности.

Волноводный Y-циркулятор — это симметричный /f-плоскостной волноводный тройник с ферритовой шайбой в месте разветвления (рис. 15.64).

Рис. 15.64

Конструкция фазового У-циркулятора

Феррит помещен в поперечное подмагничивающее поле Н0, перпендикулярное широким стенкам волновода. Поле создается постоянным магнитом, расположенным снаружи волновода. Величина напряженности подмагничивающего поля значительно меньше резонансной Н0 « //рез.

При поступлении ЭМВ в плечо 1 циркулятора волны в плечах 2 и 3 являются результатом суперпозиции двух волн — первичной и вторичной. Первичная волна обусловлена непосредственно тройником, а вторичная — переизлуче- нием ферритовой шайбы. Первичная волна на входе плеч 2 и 3 имеет одинаковые амплитуды и фазы вследствие симметричности схемы. Амплитуды и фазы вторичных волн на входе этих плеч зависят от размеров и электрических параметров подмагниченной ферритовой шайбы. Эти параметры подбираются так, чтобы первичные и вторичные волны имели бы одинаковые амплитуды и были бы на входе плеча 2 синфазны, а на входе плеча 3 — противофазны. Тогда энергия из плеча 1 поступает в плечо 2. Вследствие симметрии устройства работа циркулятора происходит по схеме 1 —> 2 —> 3 —> 1. При изменении ориентации вектора подмагничивающего поля на противоположную в циркуляторе будет реализовываться последовательность передачи энергии вида 1 —> 3 —» 2 —> 1.

Достоинства: низкие потери (< 0,5 дБ); развязка между каналами не менее -20 дБ; КБВ = 0,9-0,95.

Y-циркуляторы нашли широкое применение в антенных переключателях средств воздушной радиосвязи диапазона СВЧ.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  • 1. Каковы основные характеристики и параметры линий передачи?
  • 2. Как классифицируются соединительные устройства?
  • 3. Назначение соединительных устройств.
  • 4. Как классифицируются делители мощности?
  • 5. Назначение делителей мощности.
  • 6. Как классифицируются мостовые устройства?
  • 7. Назначение мостовых устройств.
  • 8. Классификация антенных переключателей.
  • 9. Назначение антенных переключателей.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы