Читать статья по информатике, вычислительной технике, телекоммуникациям: "Исследование ферритовых Y-циркуляторов" Страница 1

(Назад) (Cкачать работу)

Исследование ферритовых Y-циркуляторов Краткие теоретические сведения В технике сверхвысоких частот широко применяются ферритовые развязывающие устройства, позволяющие существенно улучшить параметры различной радиоаппаратуры. Ферритовые развязывающие устройства являются невзаимными устройствами: электромагнитная энергия со входа на выход проходит практически без потерь и не проходит с выхода на вход, поглощаясь или в самом устройстве или в специальной нагрузке, т.е. это устройства, у которых вход развязан с выходом.

Возможность построения невзаимных приборов обусловлена уникальной для СВЧ полей магнитной проницаемостью ферритовых материалов, находящихся в намагниченном состоянии. В твердом теле под действием магнитного поля Н возникает магнитная индукция В=μμ0Н, где μ0 - магнитная проницаемость воздуха, μ- относительная магнитная проницаемость материала. Для большинства магнитных материалов μ является скалярной величиной и направление векторов Н и В совпадают. У ферритов, намагниченных постоянным магнитным полем, создаваемым например с помощью постоянного магнита, магнитная проницаемость для СВЧ полей является тензорной величиной и вектор В может иметь направление отличное от вектора Н.

По химическому составу ферриты СВЧ представляют твердые растворы окислов металлов (Ni, Zn, Mn, Mg) и окиси железа Fe2O3, которые кристаллизуются в решетки типа шпинели или граната. В таких материалах нескомпенсированные спины электронов соседних атомов кристаллической решетки ориентируются антипараллельно. Именно нескомпенсированностью электронных спинов соседних атомов кристаллической решетки и объясняются уникальные свойства ферритов на высоких частотах.

Пусть феррит намагничен до насыщения магнитным полем Нi, направленным вдоль оси Z (См. рис.1). При этом все магнитные моменты нескомпенсированных спинов электронов будут ориентированы вдоль оси Z. Если вдоль оси Х прикладывается СВЧ магнитное поле, то оно выводит электронные спины из равновесия и возникает дополнительная переменная составляющая намагниченности феррита m и его суммарная намагниченность М∑ уже не совпадает с направлением подмагничивающего постоянного поля, направленного вдоль оси Z. Вектор намагниченности под действием переменного СВЧ поля совершает круговое движение вокруг оси Z с частотой приложенного СВЧ поля, которое аналогично движения волчка (гироскопа) и поэтому эффекты, обусловленные этим явлением называют гиромагнитными. Гиромагнитный эффект характеризуется соотношением между собственной частотой прецессии , где γ =2.8МГц/Э - магнитное отношение электрона, Нi -напряженность постоянного подмагничивающего поля и частотой СВЧ сигнала f. При их совпадении (частота ферромагнитного резонанса) амплитуда прецессии максимальна, энергия СВЧ поля эффективно передается системе электронных спинов и потери сигнала в феррите резко возрастают.

Реакция намагниченного феррита на электромагнитное СВЧ поле существенно зависит от соотношения между направлением распространения электромагнитной волны в феррите и направлением подмагничивающего поля. При постоянном направлении подмагничивающего поля изменение направления распространения СВЧ волны приводит к невзаимным эффектам: при одном направлении распространения энергия

Похожие работы