Электромагнитные поля и волны. Часть 2 (Направляющие системы СВЧ-диапазона. Регулярные волноводы. Колебательные системы СВЧ. Общая теория цепей СВЧ), страница 26

Недостатком резонансных вентилей является большая масса, габариты, что определяется величиной намагничивающего поля Н₀.

Вентили на «смещении» поля. Такие вентили имеют меньшие габариты, массу, поскольку величина намагничивающего поля в них в 1,5…2 раза меньше, чем у резонансных. Принцип работы основан на явлении смещения поля, возникающего в волноводах с намагниченным ферритом при Н₀<<Н_{0 рез}. При этом <0 и обратная волна не может распространяться в феррите. Она вытесняется из него и распространяется вдоль границы феррит – воздух в виде поверхностной волны. Прямая волна имеет магнитную проницаемость , однако ее структура в волноводе с ферритом сильно отличается от структуры Н₁₀ без феррита. Подбирая толщину ферритовой пластины и величину намагничивающего поля, добиваются для прямой волны распределения поля, показанного на рисунке 6.4,а.

Рисунок 6.4

Для поглощения обратной волны на левую грань ферритовой пластины наносят поглощающий слой. Использование термостабильных нихромовых или оксидных поглотителей позволяет применять такие вентили при средних уровнях мощности.

Предельные вентили. Принцип действия таких вентилей основан на явлении невзаимной предельности, существующей в волноводах заполненных поперечно намагниченным ферритом. Параметры феррита и величину намагничивающего поля  подбирают так, чтобы возник эффект смещения поля. Обратную волну смещают в область волновода между стенкой и ферритом, где она существовать не может, эта область для нее является предельной и обратная волна сильно поглощается. Прямая волна при этом испытывает незначительные поглощения.

Основное достоинство предельного вентиля состоит в том, что удается получить затухание обратной волны более 30 – 40 дБ на 1 см длины вентиля. Это позволяет создавать весьма малогабаритные конструкции вентилей с малым весом и высокой надежностью.

Вентили в линиях передачи с волной Т. Это коаксиальные и полосковые линии. Основной волной в них является волна типа Т, которая не имеет продольных составляющих векторов поля, то есть Н_z = 0. В связи с этим в таких линиях отсутствуют токи с круговой поляризацией магнитного поля, что делает невозможным создание вентилей. Поэтому в таких линиях необходимо получить искусственным путем круговую поляризацию вектора _~. Основным способом получения круговой поляризации Н_~ является частичное заполнение поперечного сечения линии диэлектриком с большим ε_а (рисунок 6.5).

Рисунок 6.5

В отрезке линии с диэлектриком возникает гибридная волна, имеющая поперечную и продольную составляющие магнитного поля. Подбирая степень заполнения линии диэлектриком, его форму и величину диэлектрической проницаемости ε, можно добиться того, что поляризация магнитного поля вблизи ферритовой пластины будет круговой. Резонансные вентили на коаксиальных и полосковых линиях работают в широкой полосе частот, так как в них отсутствует дисперсия.

6.2 Ферритовые фазовращатели

Фазовращатели (ФВ) (фазосдвигатели) создают определенный фазовый сдвиг распространяющейся ЭМВ, то есть происходит запаздывание волны на определенный угол. В фазовращателях используется намагниченный феррит, регулировка фазы осуществляется за счет изменения величины внешнего постоянного магнитного поля, что приводит к изменению магнитной проницаемости феррита и, следовательно, к изменению фазовой скорости распространяющейся по ферриту волны, а это в свою очередь приводит к изменению времени распространения, то есть сдвигу по фазе волны.

Фазовращатели делят на взаимные (фазовый сдвиг не зависит от направления распространения волны) и невзаимные (фазовый сдвиг зависит от направления распространения волны).

В невзаимных ФВ феррит намагничивается поперечно и величина         Н₀<<Н_{0 рез}, то есть в области А.  Конструктивно он выполнен аналогично ферритовому вентилю. Магнитная цепь может быть не замкнутой, там где требуется непрерывно изменять фазу в очень широких пределах (рисунок 6.6,б).