Ферритовые циркуляторы, фазовращатели

Под ферритами понимают широкий класс ферромагнитных полупроводящих материалов, характеризующихся общей химической формулой: МeFe₂О₃, где Мe - двухвалентный металл (магний, цинк, медь, никель...) либо их сплав.

По технологии изготовления и внешнему виду ферриты напоминают керамику т.е. обладают высокой твердостью и сильной хрупкостью.

Основные свойства ферритов:

- высокое удельное сопротивление порядка 10⁷ - 10¹¹ Ом/м, т.е. феррита прозрачны для электромагнитных волн;

- диэлектрическая проницаемость e = 5-20;

- начальная магнитная проницаемость в сантиметровом диапазоне 3-5.

Феррит в постоянном магнитном поле обладает магнитной анизотропией которая заключается в том, что магнитная проницаемость его разная для волн с различной ориентацией векторов напряженности высокочастотного магнитного поля по отношению к напряженности постоянного магнитного поля.

Ферритовые циркуляторы с поперечным полем подмагничивания.

Рис. 3.50. Циркулятор.

В состав циркуляторов (рис. 3.49) входят:

- щелевой мост (I — II);

- ферритовое устройство (II — III);

- волноводная фазосдвигающая секция (III — IV);

- щелевой мост 2 (IV — V).

Фазосдвигающая секция обеспечивает дополнительный сдвиг по фазе волны распространяющийся в одном 3 на - 90 ° относительно фазы волны в другом плече 4.

Особенностью данного циркулятора является то, что он может выполнять функции переключателей "Прием-Передача" и "Антенна-Эквивалент".

Рассмотрим работу данного ферритового циркулятора при следующих условиях:

- плечо 1 подключено к передатчику;

- плечо 2 подключено к приемнику;

- плечо 5 подключено к антенне;

- плечо 6 подключено к эквиваленту антенны.

В режиме передачи возбуждается плечо 1, электромагнитная энергия в плечо 2 не поступает, а в плечах 3 и 4 возбуждаются волны, сдвинутые по фазе на 90°. Ферритовые устройства осуществляют изменения фазы сигнала в плече 3 на -45°, а в плече 4 на + 45°, если волны распространяются со стороны первого щелевого моста.

Фазосдвигающая секция изменяет фазу волны в плече 3 на -90°. После второго щелевого моста волны, возбуждаемые в плече 5 оказываются в фазе, а в плече 6 в противофазе. Следовательно, электромагнитная энергия поступает к антенне.

Если изменить направление тока в обмотке электромагнита, то ферритовое устройство изменит фазу сигнала в плече 3 на +45°, а в плече 4 на -45°. При этом электромагнитная энергия поступит к эквиваленту антенны. Таким образом, для переключения генератора с антенны на эквивалент необходимо изменить направление тока в обмотке электромагнита, то есть изменить направление вектора направленности внешнего магнитного поля на противоположное.