Волноводные устройства с ферритами

Вот ферритовый циркулятор. Здесь магнитик расположен, т.е. подмагничивающее поле. Внутри расположены соответствующие ферритовые и диэлектрические пластины. Основан на изменении фазы.

Структурная схема ферритового фазовращается – Рис.9.29.

Здесь расположен обращаемый феррит, которые подмагничивается внешним полем и меняет фазу либо с 0 на 90, либо с 90 на 0.

Темным цветом – ферритовые стержни или пластины.

Светлым – пластина диэлектрика.

Если запитали в плечо 1. Прошла через щелевой мост – 90 градусов. Проходим через феррит – обращается в 0 градусов. Через диэлектрический фазовращатель – снова 90 градусов. И в плечо 3 эта волна будет 90 градусов.

Через низ в плечо 3 прийдет тоже с фазой 90 градусов.

Разность фаз будет равна 0 => энергия будет прикладываться в плечо 3.

А в плече 4 будут приходить в противофазе.

Таким образом, запитав 1 плечо выходм Э.М. энергии будет в плече 3.

Алгоритм работы 1->3->2->4->1

Поляризационный циркулятор – предназначен для того, чтобы повернуть плоскость поляризации. Циркулятор на Рис.9.30 обеспечивает поворот поляризации основной волны на 45 градусов.

Конструкция: трансформатор типа волн – плавный переход из прямоугольного волновода в круглы. Соответственно плечи 1 и 3. Дальше идет круглы волновод. Сверху стоит подмагничивающая обмотка поля постоянного тока.

Внутри стоит феррит (Рис.9.31).

Далее повернуто на 45 градусов плечо 4 – выход в прямоугольный волновод. И соответственно второй выход тоже повернут на 45 градусов относительно первого.

Принцип работы:

Запитали 1 плечо. Основной тип волн Н10 – силовые линии ЭП замыкаются на стенках волновода.

Далее трансформатор переходит в основную волну круглого волновода – Н11.

Видим, что по структуре силовых линий ЭП, что выхода в плече 3 не будет.

За счет подмагниченного феррита происходит поворот плоскости поляризации на 45 градусов.

Естественно структура поля повернулась и выхода в плече 4 не будет.

И за счет трансформатора типа колебаний переходим от Н10 к Н11 и получаем выход на 2.

Обратно не получится, потому что эффект Фарадея не обладает взаимностью.

Если запитали в плечо 2 – вся энергия в плече 3.

Если в 4 – вся энергия в плечо 1.

У-циркулятор (Рис.9.32). Он представляет собой определенный волновод.

На рисунке 2 конструкции. Общее: 3 выхода, расположенные друг относительно друга на 120 градусах.

Внутри, как правило, подмагничивающий феррит. Вокруг феррита диэлектрическая пластина. Иногда вблизи выходов тоже ставятся диэлектрические пластины.

Если запитать в плечо 1 – вся энергия будет прикладываться к плечу 2.

Развязка между плечом 1 и 3 около 30 децибел => уменьшается в 10 раз. Т.е. Э.М. энергия в плечо 3 не будет поступать.А потери между плечом 1 и 2 около 0.5 децибел.

Запитая в 2 – вся энергия в 3.

Запитая в 3- вся энергия в 1.

9.33(а) – запитали плечо 1, вся энергия пошла в 2. Там, например, неоднородность – отраженная волна. Отраженна волна идет в плечо 3 и гасится на согласованной нагрузке.

9.33(б) – способ усилить Э.М. энергию. Запитаем 1. Вся энергия поступает в 2. А на выходе 2 стоит отражательный усилитель, где энергия усиливается и поступает в плечо 3.

Антенные переключатели.

Антенные переключатели предназначены для подключения:

- если речь идет о совмещенной на прием и передачу антенне, то нужно сначала переключать на передачу, потом на прием. Если сделать без переключателя, то может перегореть.

Различают 2 схемы антенных переключателей.

Разветвительная:

Передатчик через разрядник Р1 через длинную линию длинной л/2 подключается к сечению антенны.

Приемник через разрядник, который подключен параллельно, подключается через отрезок линии длинной л/4 подключается к тому же самому сечению антенны.

Передатчик излучает – разрядник пробивается. Его сопротивление равно нулю.

Вся энергия пошла к антенне, потому что сопротивление где л/4 будет равно бесконечности.

На прием идет сигнал на Р1 – там разрыв. А на Р2 параллельно стоит разрядник и пропускает его на вход приемного устройства.

Недостаток схемы – часть мощности попадает на приемник.

Балансная схема:

Стоит передатчик. Между передатчиком 4 плеча направленного ответвителя. Направленный ответвитель теряет Э.М. энергию до 3 дБ.

Антенна, 2 разрядника параллельно, согласованная нагрузка и приемник.

Как устраняется часть просочившейся мощности на приемник?

Передатчик излучает Э.М. энергию. По пути 1-3 фаза 0. Отразился, а отраженная волна – меняем фазу на 180 градусов. Проходит из 3-2 – направленный ответвитель – меняется фаза еще на 90 градусов. Таким образом в точке 2 по пути 1-3-2 фаза 270 градусов.

Смотрим 2 путь 1-4 уже 90 градусов, отражается и 4-2 еще 180 градусов.

Следовательно, разность фаз в точке 2 равна нулю и энергия излучается через антенну в пространство.

Но часть мощности просочилось через разрядник за счет переходных процессов. Например, в плечо 5. Фаза 0. В пункт 7 приходит с фазой ноль по нижнему пути.

Еще с 5 плеча проходит в плечо 8 со сдвигом 90 градусов.

С плеча 6 уже 90 градусов. + в точку восемь с фазой 90.

2 сигнала в точке 8 складываются и в согласованной нагрузке гасятся.

В точку 7 приходит по нижнему пути сигнал с фазой 0 градусов, по верхнему с фазой 180 градусов и они гасят друг друга, т.к. находятся в противофазе.

Таким образом на приемник ничего не идет.

Прием осуществляется аналогично в обратном порядке.