Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 [195] 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

дать задержку порядка 6,9 мксек/см *. Следующий пример проиллюстрирует порядок"расчета линии задержки с сосредоточенными параметрами.

Пример 20-8

Рассчитать линию задержки с сосредоточенными параметрами с верхней граничной ча-

flepedt/i/a энергия

Феррит

-[вы.


Феррит Вогмащтие энергии

ФерриЛг


круглый волнобод

Орлмоугомьнь/и Зомнобод

Рис. 20-57. Основные применения ферритов: а - ферритовый фазовращатель; 6 - ферритовый изолятор, в - волнО водные циркуляторы.

сютой 3 Мгц, с вол новы м сол роти вле ние м X ООО ом и полной задержкой 1 мксек.

Решение

1. По формуле (20-139) находим:

-Kfz Sit

2. По формуле (20-140), предполагая /<в/с, имеем:

Z0 =

000 ом.

3. Решим эти два уравнения относительно Lis. С:

z0c = Ylc

= 1,06 • 10~10,

= V~lc 1,06 ю

С = 106 [пф на секцию]; l = 106 [мкгн на секцию].

4. Задержка на секцию, полагая /</с, равна.

Ю-« .--- -

т = -=-=0,106 мксек. Зя

5. Требуемое число секций поэтому равно.

20-9. ФЕРРИТОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ 1

Ферриты - это материалы, которые обладают высокой диэлектрической проницаемостью, высоким удельным сопротивлением и переменной магнитной проницаемостью. Они могут создавать необратимые изменения фазы и поляризации на сантиметровых волнах.

Эти свойства позволяют конструировать большое количество различных элементов высокочастотных цепей. Ферриты нашли также применение в качестве стержневых диэлектрических излучателей в антенных системах В качестве таких излучателей они имеют преимущество, которое состоит в большей направленности, чем это обычно можно получить от антенны с другими видами излучателей при равных раскры-вах.

При обычном применении ферритов постоянное магнитное поле, действующее на феррит, ориентируется параллельно направлению распространения волны, как это показано иа рис. 20-57, а. В ферритах наблюдается гиромагнитный эффект, который состоит в том, что в присутствии внешнего постоянного магнитного поля имеет место связь энергии электронов в ферритах и приложенного высокочастотного поля. Это приводит к тому, что магнитная проницаемость ферритов становится функцией внешнего магнитного поля. Такой взаимный обмен энергии является функцией направления распространения волны через феррит. В результате ферриты начинают обладать необратимыми свойствами. Максимум энергии будет передаваться от высокочастотного поля к электронам в ферритах на частоте, определяемой величиной <о0 = 2,8 Я (Мгц), где Я - напряженность внешнего постоянного магнитного поля в эрстедах. Ферритовые устройства обычно работают при таких напряженностях магнитного поля, когда и)0 больше частоты сигнала на величину, обеспечивающую малые потери энергии волны при прохождении через ферритовые материалы.

При определенной напряженности постоянного магнитного поля и частоте сигнала, плоскость поляризации волны при прохождении вдоль ферритового стержня, как показано на рис. 20-57, а, поворачивается на угол Ь. Поляризация этой же волны, проходящей в обратном направлении через феррит, дополнительно поворачивается на угол 6 в том же направлении. Таким образом, общий угол поворота плоскости поляризации волны при

0,106

9,4 10.

Подробные данные по расчету см ссылку выше.

1 Дополнительные .сведения см. A. G. Fox. S. Е. Miller and М." Т. W е i s s, Behavior and application of ferntes in the microwave region, BSTJ Jan. 1955, or С L H 0 h a n, The ferromagnetic Faraday effect at microwave frequencies and its apphca tions - the microwave gyrator BSTJ, Jan 1952, or R H. Fox, Ferrite devises and applications at microwave frequencies, MlT Lincoln Laboratory Tech, Report o9, Sept. 27, 1954.



§ 20-9]

Ферршповые элементы

прохождении в прямом и обратном направлениях равен 26 Для типовых ферритовых материалов на частоте 10 Кмгц величина углово-

го сдвига на единицу длины1 равна w

я» 65 град/см Этот эффект подобен эффекту Фа-радея в оптических устройствах Однако в ферритах необходимый угол поворота может быть получен на частотах, значитетьно отличающихся от <й0 для того, чтобы получить малые потери преобразования При малых величинах напряженности приложенного магнитного поля угол поворота на единицу длины нечувстви течен к изменениям в Я или <о

Обычный способ использования феррЧатов состоит в том, что тонкий ферритовый стер жень размещается по осн круглого волновода, где высокочастотное магнитное поле поперечно оси стержня и приложенному постоянному магнитному полю Только в этих условиях может быгь получен разностный угловой сдвиг, рассмотренный выше Соответствующая величина прикладываемого магнитного поля будет различной для различных применяемых материалов Однако это поле должно насыщать феррит, но так, чтобы оно было ниже величины резонанса Угловой сдвиг до 120° на 1 сч может быть получен при напряженностях магнитного поля порядка 103 э. При применении ферритов должна соблюдаться определенная осторожность из-за нелинейных явлений, которые происходят при высоких уровнях энергии Потери на поглощение могут быстро возрасти при увеличении уровня энергии По этой причине при уровнях пиковой мощности больше 1 кет все измерения потерь должны производиться при нормально применяемых уровнях мощности

Достоинство ферритов состоит в том, что они могут быть сделаны любой желаемой формы

Н о g а ii (см ссылку выше)

в отличие от других магнитных металлических материалов и не требуют специальной слоистой структуры

Ферриты применяют при конструирова нии гирагоров Гиратором называется устройство, которое при распространении в одном направлении создает фазовый сдвиг, равный нулю, а при распространении в обратном направлении - 180° Из ферритовых элементов могут быть также сконструированы сантиметровые изоляторы, как показано на рис 20-57,6 Изотятор состоит из центральной части в виде круглого волновода с феррито-вым стержнем, установленным по оси Концевые части в виде отрезков прямоугольных волноводов повернуты в пространстве один относительно другого на 45° Волна, входящая в изолятор слева, будет распространяться в пpямo гольном волноводе в виде волны типа ТЕ10 Эта волна превращается в круглом волноводе в волну типа ТЕц, характерную для круглого волновода Плоскость поляризации волны поворачивается на 45° в этом участке с ферритом, и волна проходит на выход волновода Волна, входящая справа, будет поворачиваться на 45° в том же направлении В ре зультате сигнал на входе в левую часть прямоугольного волновода будет иметь электри ческое поле, ортогональное полю, которое необходимо для прохождения налево Эта волна может быть поглощена в прямоугольном волноводе путем применения поглощающих пластин, которые не будут препятство вать распространению в требуемом направлении

Общая схема циркулятора показана на рис 20-57, в Энергия передается от зажима 1 к 2, от зажима 2 к 3 и т д Как показано, циркуляторы с четырьмя входами могут работать друг за другом последовательно, образ\ я циркуляторы с бочьшим количеством входных и выходных ответвлении.



ГЛАВА ДВАДЦАТЬ ПЕРВАЯ

антенны

21-1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АНТЕННАХ

21-1а. Природа радиоволн. Радиоволны представляют собой меняющиеся во времени электрическое и магнитное поля. Эти поля находятся друг к другу в таком отношении, что полная энергия, переносимая радиоволной, делится между ними поровну. В плоскости, перпендикулярной распространению радиоволн, угол между векторами напряженности электрического и магнитного поля равен прямому. Скорость распространения радиоволн, так же как и скорость света, зависит от среды, в которой они распространяются, и приблизительно равна в свободном пространстве 3 - 10s м/сек. Соотношение между скоростью распространения с, длиной волны X и частотой / дается в виде выражения (21-1):

(21-1)

Для случая распространения в свободном пространстве

X = f. (21-2)

где X - длина волны, м; f - частота, Мгц.

Поляризация. Поляризация электромагнитных волн определяется направлением вектора напряженности электрического поля. Если за период колебаний конец вектора, представляющего собой мгновенное значение величины и направления электрического поля, описывает прямую линию в плоскости, перпендикулярной распространению радиоволн, то поляризация считается линейной. В общем случае вектор электрического поля поворачивается на 360° в плоскости, перпендикулярной направлению распространения радиоволн на отрезке пути, соответствующем длине волны. При этом конец вектора электрического поля описывает эллипс. Круговая и линейная поляризации могут рассматриваться как частные случаи эллиптической поляризации. Эллиптически поляризованную волну можно представить в виде двух ортогональных линейно поляризованных волн, имеющих определенную амплитуду и фазу. Например, для круговой поляризации амплитуды составляющих волн равны между собой, а их фазы отличаются на 90°. В случае линейной поляри-

зации амплитуда одной из волн равна 0 или же разность фаз между составляющими волнами должна быть равна величине, кратной 180°.

Отражение радиоволн. Радиоволны отражаются от любой неоднородности, которая может иметь место в среде распространения. Амплитуда и фаза отраженной волны зависят от размера и природы этой неоднородности. Сильные отражения имеют место от металлических объектов, от земной и водной поверхностей, от дождя, строений и т. п. Отражения от объектов, размеры которых малы по сравнению с длиной волны облучающего поля, обычно малы по величине. Радиоволны полностью отражаются от больших проводящих поверхностей, в то время как от диэлектрических поверхностей они отражаются только частично.

Преломление. Преломление радиоволн происходит таким же образом, как и для случая световых волн, т. е. волна изменяет направление распространения при пересечении под некоторым углом границы между двумя средами, в которых скорости распространения различны. Это искривление пути распространения имеет место по той причине, что та часть фронта волны, которая первой достигает границы между средами, уходит вперед или задерживается по отношению к той части, которая позже достигает эту границу. В результате фронт волны изменяет свое направление.

Поверхностная и пространственная волны. Радиоволны можно классифицировать в соответствии с возможными путями их распространения. В поверхностной волне энергия распространяется вдоль поверхности земли. Эта волна включает все возможные компоненты радиоволн, кроме тех, .которые отражаются от ионосферы н тропосферы. Поверхностная волна включает прямую волну и волну, полученную в результате отражения от земли. Пространственная волна имеет место в том случае, когда излученный сигнал попадает в приемную антенну в результате отражения от ионосферы или тропосферы. Типичные пути распространения пространственной и поверхностной волн показаны на рис. 21-1.

Ионосферные отражения. Ионосфера состоит из нескольких охватывающих Землю отдельных слоев заряженных частиц. Эти слои обладают свойством изменять



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 [195] 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0085