Еквівалентні параметри феритового сфероїда в лінії передачі Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

А. В. КИСЛЯКОВСЬКИИ, В. С. ВУНТЕСМЕР1

ЕКВ1ВАЛЕНТН1 ПАРАМЕТРИ ФЕРИТОВОГО СФЕР01ДА В JIIHII ПЕРЕДАЧ!

У дан!й статт! намагничений феритовий зразой в лшп передач! розглядаеться як деяка система з екв1валентними параметрами, HKi визначаються величиною зв'язку феритового зразка з лшею передач!. Таке уявлення дае можлив1сть просто поясните розши-рення криво! резонансного поглинання при збыыненш зв'язку феритового зразка з лш1ею передач! i визначити параметри еквь валентного контура при розстроюванш [4]; останш можуть вико-ристовуватися для розрахунку пристроив з феритовими зразками методами Teopi'i юл.

У розвиток метод1в анал!зу, запропонованих у працях 11, 3], нам здаеться зручшше розглядати змшну намагшчешсть феритового зразка в лшп передач! як деяку екв^валентну коливальну систему [51

Потужшсть, яку поглинае феритовий зразок, знаходять з ви-разу [6]

= (2)

де Нп — магн!тна складова поля падаючо'1 хвши;

X — зовшшшй тензор магштно! сприйнятливостц v — об'ем феритового зразка. Потужшсть випромшювання знаходять за виразом

Рв = у j* [E+Hi'} Ids + у j Г*] ids, (3)

s s

■* + . ...

де Ев, Яв — поля, як1 збуджуються феритовим зразком в лшп передач! у позитивних i негативних напрямках oci поширення.

Потужшсть випромшювання залежить вщ зв'язку феритового зразка з л1шею передач! \ зростае ¡з зб1лыиенням останньоТ.

Таким чином, параметри коливальноТ системи залежать вщ ступеня зв'язку феритового зразка з лш^ею передач!. Тому, на нашу думку, дощльно ввести екв1валентш параметри намагшченого феритового зразка в л1нГ1 передач!.

Легко переконатися, що на основ1 р1вняння (1) екв!валентну ширину резонансно! криво! поглинання феритового зразка, вмЬ щеного в будь-яку лшпо передач!, можна записати у вигляд1

2ДЯе-2ДЯ^1(4) а екв1валентну сприйнятливють — у вигляд!

Уф

Розглянемо нескшченний прямокутний хвилевщ, що мктить у соб! феритовий сферо'1'д, розташований дов1льно у поперечному перер1з1 хвилеводу (рис. 1). Вважаемо, що лшШш розм1ри сфероща набагато менпп за довжину хвшп I вш намагшчений до насичення

однор!дним полем Н0, прикладеним перпендикулярно до широко! стшки хвилеводу.

Якщо феритовий зразок являе собою елшсоТд обертання, а по-

стШне поле Н0 направлене по його оа, то зпдно з [1]

«■-я- (6>

де а — параметр, що характеризуе магштш втрати.

ГПдставляючи в р1вняння (1), (4) 1 (5) значения Рф 1 Рв, обчи-слеш для нескшченного прямокутного хвилеводу, одержимо вывален™ параметри феритового сфероща, довьчьно розташованого в нескшченному прямокутному хвилеводк Екв1валентна добротшсть дор1внюе

-72а--х-Я-~; (7)

а 2а а

екв1валентна сприйнятливкть —

Хе 1 + (8) \лх а 2а а

еквшалентна ширина резонансно! кривоТ поглинання — 2АЯе = 2ДЯ

1 Кх а 2а а

яи

де У = 1 х — параметр зв'язку феритового сфероТда з хвиле-водом;

а, Ь — поперечш розм1ри хвилеводу;

х0 — В1'дстань В1д вузькоТ стшки до феритового сфероТда;

Ях — довжина хвил1 у хвилеводу

Ур — параметр зв'язку при феромагштному резонанс!.

Рис. 1. Феритовий сферощ у нескш-ченному хвилеводь

2 3 4 5 Ур

Рис. 2. Залежшсть 2ДНе вщ параметра зв'язку у нескшченнш (крива 1) { закороченш (крива 2) лшях передач!. Точками показано результата дослщу.

На рис. 2 (крива 1) наведена залежшсть екв1валентноТ ширини кривоТ резонансного поглинання вщ параметра зв'язку Ур . 1з зСнльшенням зв'язку феритового сфероТда з хвилеводом зростае потужшсть випромшювання (втрати на випромшювання). Внаслдок цього резонансна крива поглинання розширюеться.

1з формули (9) видно, що екв!валентна ширина резонансно!" кривоТ поглинання не залежить вщ розташування феритового сфероТда в поперечному перер!з1 хвилеводу -ильки на середнш частот! (Хх = 2 а). На вс!х шших частотах робочого д!апазону хвилеводу спостер1гаеться змша 2Д Яе в залежносп в1д розташування феритового сфероТда в1дносно вузьких стшок хвилеводу (рис. 3).

ГПдставляючи в р1вняння (1), (4) 1 (5) значения Рф I Рв, обчи-слеш для закороченого хвилеводу, 1 пропустивши нескладш мате-матичш перетворювання, одержимо екв1валентш параметри феритового сфероТда, довыьно розташованого в закороченому хвиле-вод! (рис. 4) на вщсташ у0 вщ площини короткого замикання.

<}е =

Екв1валентна добротшсть дор!внюе

С?о

1 +2Ур(^С0522я^8Ш2 я

и 1 Ах Ах а 2а

ып2 2я соэ3 я Ях а

екв1валентна сприинятлившть X,

1 + 2У (~ соэ2 2я ^ 5Ш2 я ^ + ^ зт2 2я р- соз2 я -' Кх а 2а 1

/ .

/ /

Ха

(10)

У± е,п2 « £о -4- Ь «¡г,2 9« - ^

(11)

короченому хвилеводь

Рис. 3. Залежшсть 2ДЯе вщ розта- Рис. 4. Феритовий сфероТд у за-шування феритового сферо!да вЦнос-но вузьких епнок нескшченного хви-леводу:

V,, =1.5; /—12,5 гц: 2—9,23 гц; .3—7,6 гц.

екв1валентна ширина резонансно1 криво1 поглинання —

2Д#е=2Д#Г 1 + 2УР ( — соэ2 2я ^эт2 я —вш2 2я ^-соэ2 я^

Я,х а 2а Ах а

(12)

Залежшсть 2Д Не вщ параметра зв'язку Ур показана на рис. 2 (крива 2).

На рис. 5 показан! залежносп 2Д Не вщ м!сця розташування феритового сфероТда (Ур = 1,58) вщносно вузьких стшок хвиле-воду для р1зних в ¡дета ней у0 вщ феритового сфероТда до площини короткого замикання.

Ширина криво! резонансного поглинання феритового сфероща,

( Ьх \

розташованого в площин1 короткого замикання I у0= п у |, дося-

гае максимуму при х0 — 0,5 а, тому що магштне поле в цш точщ мае тшьки одну складову з пучшетю в точщ х0 = 0,5 а. У перер!з1, розташованому на вщеташ чверть довжини хвил! вщ площини ко-

л

роткого замикання (у0=1/4 Хх), ¡снуе поздовжня складова магшт-ного поля, яка змшюеться в залежносп в1д х0 за косинусоТдним законом. У зв'язку з цим 2ДЯе матиме максимуми при розташу-ванш феритового сфероТда б!ля б1чних стшок хвилеводу. В шших nepepi3ax (г/о = const) 2 АЯе матиме пром1жний характер. У nepepi3i t/o, знайденого з умови

2я Хх . 2л

Рис. 5. Залежшсть 2ДНе в'т розташу- Рис. 6. Залежшсть 2Д#е вщ вщсташ вання вщносно вузьких стшок закороче- феритового сферо?да до площини ко-ного хвилеводу. роткого замикання.

2ДЯет залишатиметься незмшною при вах положениях феритового сфероТда. Як видно ¡з формули (12), 2ДЯе феритового сфероТ-да, розташованого по оа закороченого хвилеводу, е функщею вщ-сташ вщ площини короткого замикання до феритового сфероТда. Це добре шдтверджуеться вим1рюваннями, наведеними на рис. 6. Крива 1 вщповщае феритовому сфероТ'ду з Ур = 0,8, а крива 2 — Ур= 1,58.

Розглянемо дал1 коакаальну лшпо, яка метить у соб1 фери-товий сфероТд, розташований у дов1льному м!сщ поперечного пе-рер!зу (рис. 7).

Вважаемо, що лшшш розм!ри сфероТда набагато мешш довжини

хвшп 1 вш намагшчений до насичення однорщним полем Но, прикладеним перпендикулярно до вектора мшрохвильового ма-гштного поля в точщ розмицення феритового сфероТда. Поставивши в р1вняння (1),(4) 1 (5) значения Рф 1 Рв ,обчислеш для нескшчен-ноТ коакаальноТ л!н1Т, одержимо екв1валентш параметри феритового сфероТда, розташованого у нескшченнш коакаальнш лшп.

Екв1валентна добротшсть дор1внюе

& =-Г-77^; (13)

еквшалентна сприйнятливкть

1

еквшалентна ширина резонансно'Т кривоТ поглинання — 2ДЯе = 2ДН 1

А \Г0

(15)

Рис. 7. Феритовий сфероТд у не-синченнш коакаальнш лшп.

Ше

ш

15 Ю 5

1

\ №

025

05

075

'Л

Рис. 8. Залежшсть 2АИе вщ розта-шування феритового сфероТда вщно-сно центрального провщника коаксь ально! Л1Н11.

Де V

2и

Л 1п —

1 х — параметр зв'язку феритового сфероТда з ко-

акстльною лш1ею; гх \ гг — вщповщно зовшшшй 1 внутршнш рад!уси коакаально'Т лши (рис. 7).

Знаходячи Рф 1 Рв для закорочено! коакс1альноТ лши 1 шдстав-ляючи IX значения в р1вняння (1), (4) 1 (5), одержимо екв1валентш параметри феритового сфероТда, як завгодно розмоденого в закоро-ченш коакс1альнш л1н11 на в1дсташ у0 вщ площини короткого замикання.

Бивалентна добротшсть дор1внюе

(¿е

ао

1+2Кр^ГМ соз22я^

еквшалентна сприинятлив1сть Хе - ---

1+2У

Г2 /Г,

А

(16)

(17)

eKBiвалентна ширина резонансно! криво! поглинання —

2Д//е = 2АЯ Г1 + 2VP -

cos2 2я .

А

На рис. 8 показана залежшсть 2 А#е вщ розташуванняферито-вого сфероТда в поперечному перер1з1 коакаальноТ лшп (при пере-мщенш по рад!усу). Крива 1 вщповщае розташуванню феритового сфероТда в нескшченнш коакс!альнш лшп, а крива 2 — у зако-

. ..............X .

роченш коаксшльнш лшп на вщсташ г/0 = пВ1д площини короткого замикання, де п — 0, 1 2, 3, . . . . Залежжхгп 2Д#е вщ параметра зв'язку Ур для нескшченноТ та закорочено! коакс1аль-них лшш аналопчш вщповщним залежностям для прямокутного хвилеводу, зображеним на рис. 2.

Бивалентна ширина резонансно!" криво! поглинання в закоро-ченш коакс1альнш лшп е також функщею вщсташ уо/Х вщ феритового сфероТда до площини короткого замикання.

Наведений у робот 1 метод екЕпвалентних параметр ¡в може бути поширений на 1нпп види лшй передач!, що м1стять феритовий сферо'Тд.

1. Гуревич А. Г. Ферритовый эллипсоид в волноводе.— «Радиотехника и электроника», 1963, 8, 5.

2. Масленникова В. В. Ферритовая сфера в коаксиальном волноводе.— «Радиотехника и электроника», 1964, 9, 4.

3. Микаэлян А. Л., КобловаМ. М. Передачи энергии в скрещенных волноводах при помощи намагниченного феррита.— «Радиотехника и электроника», 1962, 7, 10.

4. Кисляковский А. В., Вунтесмери В. С. Фазовые соотношения при взаимодействии ферритового сфероида с электромагнитным полем волновода.— Известия вузов СССР — Радиотехника, 1965, т. 8, 4.

5. Кисляковский A.B. Возбуждение волновода переменной намагниченностью ферритового сфероида.— Вестник КПИ, № 1, серия радиотехники, 1965.

6. Гуревич А. Г. Ферриты на СВЧ. Физматгиз, 1960.

Рассматриваются эквивалентные параметры ферритового сфероида в линиях передачи. Вычислены эквивалентные параметры для прямоугольного волновода и коаксиальной линии. Обсуждается зависимость эквивалентной ширины кривой резонансного поглощения от степени связи ферритового сфероида с линией передачи. Учитывается основной тип волны и однородная прецессия намагниченности. Приводятся результаты экспериментальной проверки для волны в прямоугольном волноводе.

Л1ТЕРАТУРА

А. В. КИСЛЯКОВСКИЙ, В. С. ВУНТЕСМЕРИ

ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ФЕРРИТОВОГО СФЕРОИДА В ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ

Краткое содержание

A. V. KISLACOVSKY, V. S. VUNTESMERI

THE EQUIVALENT PARAMETERS OF THE FERRITE SPHERE IN THE TRANSMISSION LINE

Summary

Equivalent parameters of the ferrite sphere in the transmission line are examined. The equivalent parameters for the rectangular waveguide and coaxial supply line are calculated. The dependenence of the equivalent width line of the resonance absorption on coupling factor of the ferrite sphere with transmission is discussed.

The dominant mode and the homogeneous precession is taken into consideration. The experimental results for the mode H10 are adduced.