Техническая электродинамика: Сборник лабораторных работ (Режимы работы линий передачи. Исследование волноводных четырехплечих (гибридных) соединений), страница 16

В результате падения волны, поступающей в плечо 1, на ферритовые вкладыши, образуется дифракционная картина соответствующая появлению в спектре электромагнитного поля двух азимутальных пространственных гармоник, которые имеют одинаковые амплитуды и разные направления распространения. Эти волны, огибая вкладыши с разных сторон, движутся навстречу друг другу, образуя картину стоячей волны, показанную на рис. 7,б, с узлами и пучностями. При подмагничивании ферритовых вкладышей изменяются фазовые соотношения гармоник и, следовательно, изменяются положения узлов и пучностей стоячей волны, образованной их сложением. Подмагничивающее поле подбирают так, чтобы узел стоячей волны соответствовал центральной плоскости плеча 3 волноводного Y разветвления, как показано на рис. 7,в. При таком положении узла волна не будет возбуждаться в плече 3, а как видно из рисунка, будет поступать в плечо 2. При поступлении волны в плечо 2, по аналогии с изложенным выше, волна не будет поступать в плечо 1, а будет поступать в плечо 3. В дальнейшем процесс повторяется при переходе к каждому последующему плечу. Таким образом, схема работы циркулятора имеет вид 1®2®3®1®2… и так далее. При поступлении в плечо 1 волна, проходя циркулятор, поступает в плечо 2. Если в плечо 2 поставить нагрузку, то отражённая от нагрузки волна поступает в плечо 3, то есть отводится из тракта генератор-нагрузка. Обычно в плечо 3 ставится поглощающая согласованная нагрузка, в которой отведенная в плечо 3 волна поглощается.

Рис. 7. Пояснение работы Y-циркулятора

Основные параметры циркулятора. Потери мощности в прямом направлении L_пр – дБ. Потери в прямом направлении складываются из потерь на отражение, зависящих от K_CTU на входе циркулятора, и потерь в самом феррите L_ф.

.

Потери в обратном направлении

.

Развязка плеч

.

Для уменьшения K_CTU на входе каждого плеча ставятся согласующие диэлектрические вертикальные штыри, параллельные узкой стенке волновода. Расширение полосы частот производится за счёт подбора зазора между ферритовыми вкладышами, если требуется обеспечение полосы рабочих частот свыше 5%.

2.4. Применение направленных ответвителей

Направленный ответвитель представляет собой устройство, предназначенное для ответвления части энергии из основного тракта во вспомогательный. Конструкция простейшего направленного ответвителя показана на рис. 8.

Ответвитель состоит из основного волновода 5 и вспомогательного волновода 4, соединённого с основным волноводом с помощью двух отверстий связи, расположенных на общей узкой стенке волновода на расстоянии . Как видно из структуры поля волны Н₁₀, вблизи узкой стенки существуют только продольные составляющие вектора . Следовательно, с помощью их и происходит возбуждение вспомогательного волновода через отверстия связи. Такая связь называется магнитной.

При поступлении волны в плечо 1 основного волновода волна через отверстие I возбуждает две одинаковые по амплитуде волны во вспомогательном волноводе, одна из которых I-1 распространяется в сторону нагрузки, другая I-2 – в сторону плеча 3. Волна, поступающая в плечо 1, также через отверстие II возбуждает во вспомогательном волноводе волну II-1, распространяющуюся в направлении нагрузки, и волну II-2, распространяющуюся в направлении плеча 3. Если принять фазу волны I-1 и I-2 за нулевую, то пройдя путь по основному волноводу от первого до второго отверстия , волна будет запаздывать по фазе относительно плоскости сечения волновода, связанной с центром отверстия 2 на 0,5p, и затем возбудит волны II-1 и II-2 во вспомогательном волноводе. Волна II-1 пройдет от отверстия 2 до отверстия 1 путь, равный , и получит в результате этого ещё запаздывание по фазе 0,5p. Таким образом, волны I-1 и II-1 складываются в сечении первого отверстия в противофазе и компенсируют друг друга. Энергия в сторону нагрузки не поступает. Волны I-2 и II-2 проходят одинаковый путь от первого до второго отверстия, одна по вспомогательному волноводу, а другая по основному, складываются в фазе, и вся энергия, поступающая во вспомогательный волновод через первое и второе отверстия, идет в плечо 3. Изменяя диаметры отверстий, можно изменять и энергию, поступающую в плечо 3.