CC BY
9
УДК 621.372.061
ВУНТЕСМЕР1 Вол. С.
Г1РАТОР НА ОСНОВ1ГЕЛ1КОНОВОГО РЕЗОНАТОРА
Розглянуто мождивктъ реатзацц пратора як схемного елемента в метровому 1 дека-метровому деапазонах довжин хвиль за допомогою пасшного пристрою - невзаемно-го трансформатора на осисш гелконового резонатора.
В д1апазот НВЧ пратори реал1зуються за допомогою намагшчених фе-ригових середовищ з використанням р1зних невзаемних ефекпв, наприклад, ефекту Фарадея [1]. На бшып низьких частотах можуть бути використаш ефект Холла в натвпровщниках [2], мехатчне з'еднання п'езоелектричного 1 п'езомагштного прилашв [3]. Найчаспше пратори реалЬуються на актив-них елементах: тунельних дюдах, транзисторах в поеднанш з шшими схем-ними елементами [4]. На частотах нижче 100 МГц для реа.гичаци пратор1в феритов1 середовища з тензорними параметрами магштно! проннкносп Д не придатш за вщсутюстю ферит!в з необхщними характеристиками.
Одна з можливих реал1защй пратор1в на низьких частотах пов'язана з можливнлто використання невзаемних пасивних пристро1в на основ1 про-електричних середовищ з тензорною ефективною даелектричною проникшс-тю б [5]. Найпроспший невзаемний пасивний пристрШ, що використовуе таке середовище - невзаемний трансформатор на гелжонових резонаторах, виконаний у вигляда плоскопаралельно! пластини ¿з нашвпровадника з висо-кою рухом1стю носив заряду, розмщено! м1ж полюсами сталого магшту. На пластиш взаемно ортогонально намотаю дв1 котушки 1ндуктивносп. При резонансному збудженш в пластиш поляризованих по кругу гелжонових хвиль зв'язок м!ж котушками забезпечуе м;ж входами трансформатора невзаемний фазовий зсув на ±л/2 рад.
Для плазми натвпровцщика в присутносп сталого зовшшнього магнитного поля вводиться тензорна екжвалентна магнитна проникшсть:
0
д= 0
0 0 1
Компоненти тензора екв1валентно1 магштно! проникносп
к а кЛ
Мт
^ _ х к с1 к.д.
О Вунтесмер; В. С.
91
де г/ - нашвтовщина пластини резонатора, ак+ {к. - сташ поширення гел1ко-нових хвиль вцщовщно право! та швоГ кругових поляризащй [5] .
к, = Р+ ~У<*+
к- = Р_ -У'а_ =
2р(1+и2)
2р(1+«2)
7л/1 + и2 -и" - j^f]T+гí2 +и
де р = 1/еиця - питомий отр матер1алу резонатора, м = ц„50 - показник замагшченосп.
В наближенш малих втрат (к » 1)
К = Vю^о/ри = Р+; = -Ул/ЮМ^ТР" = -Уа-•
Таким чином, матриця ¡ндуктивностей невзаемного трансформатора мае вигляд:
ИИ
0
О
де ¿1 и ¿2 - власш ¡ндуктивностт котушок. Прийнявнш !х однаковими 1 р1в-ними Ь, запишемо матрицю опор!в трансформатора:
^ -УМ УМт И!
Перейдемо до нормовашн матрищ опор1в, вважаючи хвильов! опори л1-юй передач! однаковими 1 р1вними
г =
Ую^ ^ ~УМ 2 ¡УМ-г Нг Г
Матриця розсновання визначаеться формулою:
и^й-й^+и)"1
Ь2 „2 , о -а -1
2 аЬ
11 11 {]а + 1)2-Ь2\\ -2аЬ Ь1-а2 -1
На рис. 1 показаш полярш граф1ки даагональних компонентов матрищ розаювання невзаемного трансформатора (коефщенпв вщбитгя), а на рис. 2 - нед1агональних компонентов (коефвденив передач!).
вп
0.74044
150
180
210
270
0.74044 ^22
330
270
№:. 1
На певних частотах маемо майже повне узгодження трансформатора з л^шями передач!, тобто 5ц = 0 \ - 0. Косф1шенти передач! в прямому (521)
1 зворотньому (£]2) напрямках близыа до одиншц 1 вщмзняються по фаз1 на п рад. В iдeaлiзoвaнoмy випадку (при великих значениях и) матрицю роз-сшвання невзаемного трансформатора можна переписати так:
90 с
0.97306 0]2
120 60
150 / МГц „о ~ 0.486^3 074327\ Ь.зо
210 \ 240 250 МГц 300 /330
270
821 90 0.97306
120 —60 0.7298
150 / 250" 0.486И\ о.изгХ^/Л \ 30
2104^ /330
240 <00000°^
270
Рис. 2
що в1дгтов1дае матрищ розсиовання адеального пратора.
Нормоваш матрищ опору та провщностей такого пратора знаходимо з матрищ розсновання стандартною процедурою.
Застосування габаритних елеменпв в реал1заци невзаемного трансформатора i пратора ускладнюе 1хне внкористання в малопотужних малогаба-ритних 1нтсгральних схемах. Таю невзаемш пристро! можуть знайтн застосування в невзаемних пасивних компонентах радютехшчних ил на середшх та великих р1внях потужносп: вентилях, циркуляторах, невзаемних ф№трах тощо [6, 7].
Б1БШОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Hogan С. L. The ferromagnetic effect at microwave frequencies and it's application in the microwave gyrator // BSTJ, 1952,- Vol. 31Jan.- P. 1-31.
2. Mason W. P., Hewlett W. H., Wich R. F. Hall effect modulators and gyrators employing magnetic field independent orientations in germanium // J. Appl. Phys. 1953-Vol. 24.-Feb.-P. 166-175.
3. OnoeM. SawbeM. A. Piezoelectric-piezomagnetic gyrator // Proc. IRE 1962 - Vol. 50,- Sept.- № 9,- P. 1967-1973.
4. Хьюлсман JI. П. Теория и расчет активных RC-цепей - М. : Связь, 1973.- 240с.
5. Бокринская А. А., Вунтесмери В. С., Красшич Г. П. Геликоновые волны в радиотехнике,- Киев : Вшца школа, 1984 - 100 с.
6. А. с. 1626280. Вентиль / В. С. Вунтесмери,- Опубл. в Б.И., 1991, № 5.
7. Vountesmery V. S. and Krasilitch G. P. Helicon isolator parameters investigations // Proc. 5-th International Symposium on Recent Advances in Microwave Technology, Kiev, Ukraine, 1995,- Vol. 2,-P. 479-481.
Надайшла до редколеги 27.05.98.
