Гиротропные среды в технике СВЧ. Малков Н.А. - 30 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

модуляторах диапазона СВЧ используют монокристаллы магний-марганцевых ферритов. В миллимет-
ровом диапазоне СВЧ важное значение имеют монокристаллы барий-цинкового гексаферрита.
3.2 ПРИБОРЫ НА ОСНОВЕ ФЕРРИТОВЫХ РЕЗОНАТОРОВ
Ферритовый резонатор (ФР) отличается от других СВЧ резонаторов тем, что его резонансная часто-
та не зависит от линейных размеров и определяется напряженностью намагничивающего поля. В каче-
стве рабочего типа колебаний в ФР обычно используется однородная прецессия намагниченности, ус-
ловия возбуждения которой обеспечиваются в малых по сравнению с длиной СВЧ волны ферритовых
образцах, имевших форму эллипсоида вращения.
Наибольшее распространение в приборах СВЧ получили ФР сферической формы из высококачествен-
ных монокристаллов ИЖГ. В этом случае резонансная частота определяется формулой (4.16), при выводе
которой не рассматривалось влияние поля кристаллографический анизотропии Н
А
. С учетом Н
А
(4.16) при-
обретает вид
()
Ae
HH ±γµ=ω
0ф0сф
. Значение Н
А
зависит от направления Н
0е
относительно кристаллографи-
ческих осей и температуры. Изменение
сф
ω
при повороте сферы ИЖГ из направления легкого в направле-
нии трудного намагничивания при H
0e
= const составляет при нормальной температуре 440 МГц. Темпера-
турная стабильность
сф
ω достигается путем выбора определенной ориентации Н
0e
относительно кристал-
лографических осей, а также использованием систем термостабилизации ФР.
Важным параметром ФР является его собственная добротность Q
0
, определяемая шириной кривой
ФМР 2∆Н. Для ФР сферической формы из монокристаллов ИЖГ характерны значения
43
0
10...104 ⋅=Q в
широком диапазоне частот. Нижняя граница этого диапазона f
min
= 1680 МГц определяется величиной Н
0e
,
необходимой для полного насыщения феррита, верхняя ограничена условием малости отношения диа-
метра ФР d
сф
длине электромагнитной волны в феррите и достигает при реально используемых значениях
d
сф
≈ 1 мм десятков гигагерц. Для использования ФР в приборах СВЧ необходимо обеспечить связь ФР с
электродинамической системой прибора в рабочем диапазоне частот и требуемую величину намагничи-
вавшего поля.
В управляемых СВЧ приборах используется зависимость частоты резонанса ФР от величины на-
магничивающего поля. К таким приборам, в частности, относятся перестраиваемые фильтры и генера-
торы СВЧ сигналов малой мощности.
На рис. 3.2 даны конструктивная (а) и эквивалентная (б) схемы полосно-пропускающего фильтра на
основе ФР сферической формы с сосредоточенными индуктивными элементами связи. Ток I
вх
, возбуж-
даемый источником СВЧ сигнала во входном витке связи, создает в центре витка, где расположен ФР,
линейно-поляризованное вдоль оси Х переменное магнитное поле. Под действием этого поля в ФР, на-
магниченном до насыщения управляющим полем Н
0е
, возбуждается прецессия вектора М
S
относитель-
но оси Z, в результате чего появляется переменная составляющая намагниченности, направленная вдоль
оси Y. Эта составляющая обусловливает существование в окружающем ФР пространстве переменного
магнитного поля, пространственное распределение которого обеспечивает наведение в выходном витке
электродвижущей силы. В цепи выходного витка возникает ток I
вых
, величина которого определяется
амплитудой переменной составляющей намагниченности в феррите, достигающей наибольших значе-
ний при
сф
ω≈ω
. На этих частотах происходит эффективная передача мощности СВЧ сигнала от источ-
ника к нагрузке. На частотах, далеких от
сф
ω
, ток I
вых
становится малым и связь источника с нагрузкой
практически отсутствует.
Рис. 3.2
Основной характеристикой фильтра является частотная зависимость
отношения мощности, передаваемой в нагрузку, к мощности, подводимой
ко входу фильтра (рис. 3.3).
а) б)
32
Рис. 3.3

Страницы