Техническая электродинамика: Сборник лабораторных работ (Режимы работы линий передачи. Исследование волноводных четырехплечих (гибридных) соединений), страница 14

В качестве материалов для изготовления таких сопротивлений применяются специальные сорта резины, полижелезо, ферроэпоксид и другие. Аттенюаторы такого типа с объёмными вставками имеют большие потери, то есть вносят большое затухание в проходящие через них волны и слабо влияют на характер распределения поля в волноводе и тем самым обеспечивают малые значения КCTU 1,05¸1,1. Фиксированные аттенюаторы волноводного типа могут быть изготовлены с ослаблением до 80 дБ и более.

Максимальная средняя мощность зависит от мощности, поглощённой аттенюатором, и возможности теплоотдачи, а также теплостойкости материала вставки.

Основной недостаток при применении аттенюаторов в качестве развязывающих устройств – поглощение мощности прямой волны, то есть мощности, поступающей  в  нагрузку.  Достоинство  –  широкая  полоса  рабочих  частот до 20%.

2.2. Применение вентилей

Вентиль представляет собой устройство, пропускающее волну, распространяющуюся в одном направлении, и поглощающее волну, распространяющуюся в обратном направлении в пределах от 20 до 40 децибел. Наиболее часто в сантиметровом диапазоне длин волн применяются ферритовые вентили, принцип действия которых основан на эффекте «смещения» поля, в них используется поперечное подмагничивающее поле. Устройство такого вентиля показано на рис. 2.

Рис. 2. Конструкция ферритового вентиля на эффекте «смещения» поля:

1. Волновод. 2. Магнит. 3. Диэлектрическая пластина. 4. Ферритовая пластина.

5. Поглощающий слой

Вентиль состоит из отрезка волновода с фланцами, постоянного магнита, диэлектрических  пластин,  служащих  для  крепления ферритовой пластины. На ферритовую пластину наносится тонкая плёнка из поглощающего материала. Диэлектрическая пластина изготавливается из материала с малыми диэлектрическими потерями и малым значением относительной диэлектрической проницаемости. Обычно применяются пластины из кварцевого стекла. Диэлектрическая пластина применяется в качестве элемента, предназначенного для крепления ферритовой пластины, и должна оказывать на электромагнитное поле в волноводе по возможности малое воздействие.

При достаточно толстом ферритовом вкладыше, намагниченным поперечным постоянным полем, таким, при котором эффективная магнитная проницаемость  становится отрицательной, в прямоугольном волноводе в промежутке с размещённым вкладышем образуются две поверхностные волны – прямая и обратная. Если у волновода удалить боковые стенки и поместить ферритовую пластину в центре образовавшейся в результате удаления стенок ленточной линии, то волны будут иметь в поперечном сечении распределение вектора электрического поля Е, показанное на рис. 3.

Рис. 3. Образование поверхностных волн

Величина постоянного подмагничивающего поля  должна обеспечивать отрицательное значение , что соответствует значениям  (область 2 на графике зависимости , показанная на рис. 4). Отрицательному значению  соответствует условие [5]

, где  – относительная намагниченность феррита.

Рис. 4. Зависимость  и  от относительной величины постоянного

подмагничивающего поля

Прямая волна находится на одной поверхности, а обратная – на другой, такое явление объясняется анизотропией феррита, расположенного в постоянном намагничивающем поле. Кроме того, существующая в ленточной линии ТЕМ-волна преобразуется в волну типа Н.

При размещении намагниченного феррита вблизи одной из узких стенок прямоугольного волновода, как показано на рис. 5, происходит существенное искажение структуры поля прямой волны и её вытеснение из ферритовой пластины, и слабое воздействие стенки на структуру обратной волны. Характер распределения поперечной составляющей Еу для прямой и обратной волн поэтому различен. Прямая волна имеет максимум кривой распределения примерно в центральной плоскости волновода, а обратная – на поверхности феррита, как показано на рис. 5.

Рис. 5. Устройство вентиля и принцип его работы