Ферритовый вентиль

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Ферритовый вентиль, состоящий из волновода wg16 и двух полосок феррита (черные прямоугольники возле правого угла каждой из широких стенок волновода), которые подмагничиваются подковообразным постоянным магнитом. Направление пропускания указано на надписи с правой стороны.

Ферри́товый ве́нтиль (феррит + нем. ventil — клапан) — СВЧ-устройство с односторонним прохождением электромагнитной волны, то есть с очень малым затуханием волны, проходящей в одном направлении и очень большим — для волны обратного направления.

Общие сведения[править | править вики-текст]

Вентили применяют для поглощения отраженных волн в линии передачи, улучшая тем самым согласование различных элементов цепи. Их эффективность определяется вентильным отношением В, то есть отношением ослаблений обратной и прямой волн, выраженным в децибелах:

B = \frac{\alpha_{\mathrm{direct}}}{\alpha_{\mathrm{inverse}}}

где \alpha_{\mathrm{direct},\mathrm{inverse}} — коэффициенты затухания прямой и обратной волны.

Принцип действия вентилей основан на том, что намагниченная ферритовая пластина является невзаимной средой. То есть при прямом прохождении волны вектор ее поляризации поворачивается из положения А в положение А΄, а при обратном прохождении, он не возвращается в исходное положение А.

Типы[править | править вики-текст]

Наиболее широко применяются вентили трех типов: резонансные, со смещением поля и фарадеевские.

Резонансные вентили[править | править вики-текст]

В резонансных вентилях используется то, что поглощение мощности при ферромагнитном резонансе имеет место в переменном магнитном поле с круговой поляризацией и правым направлением вращения относительно направления постоянной намагниченности M0 (то есть с направлением вращения головки правого винта при поступательном движении винта в направлении M0). В прямоугольном волноводе с ферритовой пластиной при некотором (близком к четверти ширины волновода) положении пластины переменное магнитное поле в пластине имеет круговую поляризацию с разными направлениями вращения поляризации для различных направлений распространения. Поэтому потери энергии при резонансе оказываются малыми для одного направления распространения и большими для другого.

Вентили со смещением поля[править | править вики-текст]

Вентили со смещением поля используют то, что распределения переменного электрического поля в волноводе с намагниченной ферритовой пластиной различаются для разных направлений распространения. И может быть найдено положение пластины, для которого электрическое поле на ее поверхности равно нулю для одного из направлений распространения. На эту поверхность помещается поглотитель, например тонкая пленка металла.

Фарадеевские вентили[править | править вики-текст]

Фарадеевский вентиль состоит из отрезка круглого волновода с ферритовым стержнем, расположенным по оси, и внешнего соленоида, создающего продольное поле подмагничиваиия. С обеих сторон круглый волновод оканчивается плавными переходами к прямоугольным волноводам. Внутри переходов параллельно широким стенкам входного и выходного прямоугольных волноводов установлены поглощающие пластины. Выходной прямоугольный волновод повернут по отношению к входному на угол 45°. Волна, поданная на вход 1, не испытывая ослабления в поглощающей пластине, преобразуется в волну H11 круглого волновода с вертикальной поляризацией. Диаметр и длина ферритового стержня и напряженность подмагничивающего поля выбраны так, что плоскость поляризации волны при распространении по отрезку круглого волновода с ферритом поворачивается по часовой стрелке на угол 45°, и волна без потерь проходит через переход с поглощающей пластиной в выходной прямоугольный волновод, узкие стенки которого оказываются параллельными вектору E.

Для уменьшения отражений концы ферритового стержня и поглощающих пластин имеют скосы. Волна, поступающая на вход 2, без ослабления преобразуется в волну H11 круглого волновода. При распространении на участке с ферритовым стержнем плоскость поляризации волны поворачивается по часовой стрелке на 45° (направление поворота плоскости поляризации при эффекте Фарадея не зависит от направления распространения волны и определяется только направлением поля подмагничивания). На выходе участка с ферритом вектор E оказывается параллельным широким стенкам прямоугольного волновода входа 1 и поглощающей пластине. На вход 1 волна не проходит, и вся переносимая ею мощность рассеивается в поглощающей пластине. Такой вентиль может рассматриваться как частный случай фарадеевского циркулятора.

Примеры[править | править вики-текст]

  • ММВ 3-4 — 3,5—4,1 МГц
  • ММВ 9-1 — 8,5—9,8 МГц
  • ММВ 16-2 — 14,5—16,5 МГц
  • ИВ 15 — 145—174 МГц, 300—360 МГц, 400—470 МГц
  • ИВ 50 — 145—174 МГц, 300—360 МГц, 400—470 МГц
  • ФВП1-6 — 50—200 МГц
  • ФВП2-8 — 150—900 МГц

Основные нормируемые характеристики[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]

Литература и документация[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Сазонов Д. М., Гридин А. М., Мишустин Б. А. Устройства СВЧ — М: Высш. школа, 1981.
  • Чернушенко А. М. Конструирование экранов и СВЧ-устройств — М: Радио и связь, 1990.
  • Вамберский М. В. и др. Передающие устройства СВЧ.
  • Вольман В. И., Пименов Ю. В. Техническая электродинамика — М.: Связь, 1971.

Нормативно-техническая документация[править | править вики-текст]

  • ГОСТ Р 50730.1-95. Приборы ферритовые СВЧ. Общие требования при измерении параметров на высоком уровне мощности.
  • ГОСТ Р 50730.2-95. Приборы ферритовые СВЧ. Методы измерения прямых потерь на высоком уровне мощности.
  • ГОСТ Р 50730.3-95. Приборы ферритовые СВЧ. Методы измерения обратных потерь и развязок на высоком уровне мощности.
  • ГОСТ Р 50730.4-95. Приборы ферритовые СВЧ. Методы измерения фазового сдвига на высоком уровне мощности.
  • ГОСТ Р 50730.5-95. Приборы ферритовые СВЧ. Методы измерения коэффициента стоячей волны по напряжению и максимального коэффициента стоячей волны по напряжению на высоком уровне мощности.
  • ОСТ11-480.005.1-79. Приборы ферритовые СВЧ. Методы измерения прямых потерь на низком уровне мощности.
  • ОСТ11-480.005.2-79. Приборы ферритовые СВЧ. Методы измерения прямых потерь на высоком уровне мощности.
  • ОСТ11-480.005.3-81. Приборы ферритовые СВЧ. Методы измерения коэффициента стоячей волны по напряжению на низком уровне мощности.
  • ОСТ11-480.005.4-81. Приборы ферритовые СВЧ. Методы измерения обратных потерь на низком уровне мощности.
  • ОСТ11-480.005.5-81. Приборы ферритовые СВЧ. Методы измерения коэффициента стоячей волны по напряжению на высоком уровне мощности.
  • ОСТ11-480.005.6-82. Приборы ферритовые СВЧ. Методы измерения обратных потерь на высоком уровне мощности.
  • ОСТ11-480.005.7-83. Приборы ферритовые СВЧ. Методы измерения развязок трехплечных циркуляторов на низком уровне мощности.
  • ОСТ11-480.005.8-84. Приборы ферритовые СВЧ. Метод измерения развязок трехплечных циркуляторов на высоком уровне мощности.
  • ТУ 11-ПЯ0.707.434ТУ-86. Детали ферритовые СВЧ-диапазона.

Ссылки[править | править вики-текст]