додати матеріал


Циркулятори

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Введення.

Під надвисокими частотами (НВЧ) прийнято розуміти ділянку електромагнітного спектра з частотами коливань, лежать приблизно між 30Мгц і 3000Ггц, і з довжинами хвиль відповідно між 10м і 0,1 мм. Таким чином, діапазон НВЧ розташований між областю "звичайних" радіохвиль і ділянкою інфрачервоних і світлових випромінювань.

Роль діапазону НВЧ безупинно зростає в зв'язку з бурхливим розвитком найрізноманітніших галузей науки і техніки-радіолокації, радіоуправління, зв'язку. Надвисокочастотні прилади широко використовуються в ракетній і атомній техніці і в багатьох областях фізичних досліджень. Освоєння космічного простору, наростаюче використання електроніки НВЧ в народному господарстві та медицині вимагатимуть ще більш широкого застосування техніки іпріборов НВЧ.

Циркулятори.

Циркулятори Циркулятори в техніці надвисоких частот прийнято називати багатополюсників, схематично зображений на рис 1 і відрізняється наступними важливими властивостями. При подачі сигналу в плече 1 енергія передається тільки в плече 2 і неответвляется в інші плечі (на рис.1 плечі 3 і 4). Якщо енергія надходить на вхід циркулятора з боку плеча 2, то вона не потрапляє в плечі 1 і 4, а передається в плече 3. Плече 3 в свою чергу, виявляється пов'язаним тільки з плечем 4. Остання плече (на рис. 1 - плече 4) забезпечує зв'язок тільки з плечем 1.

Ідеальний циркулятор повинен володіти недіссіпатівнимі властивостями, тобто передача сигналу між відповідними плечима повинна відбуватися без втрат потужності. Отримати перераховані властивості можна тільки за допомогою невзаємних (необоротних) елементів, що входять до складу аналізованого восьміполюсніка.

Циркулятори На рис. 2 зображені дві спрощені схеми фазових циркуляторов, що використовують невзаємні фазовий зсув у прямокутному хвилеводі, що містить намагнічений ферит. До складу кожного з циркуляторов входять два мости, між якими у найпростішому випадку розташована одна феритова платівка, що знаходиться в області кругової поляризації високочастотного магнітного поля.

На відміну від резонансного вентиля, напруженість постійного магнітного поля вибирається значно нижче величини Hорез, відповідної умові феромагнітного резонансу. При цьому втрати в фериті для обох напрямків обертання високочастотного магнітного поля можуть бути зроблені досить малими. Однак зважаючи на відмінність величин активної і пасивної магнітних проникностей фазові швидкості хвиль, що поширюються по хвилеводу в протилежних напрямках, також виявляються різними.

Виберемо таку довжину феритової пластини, при якій різниця фазових зрушень у "прямому" і "зворотному" напрямках складає рівно π. Такий чотириполюсник іноді називають гиратора. Тоді при подачі сигналу на вхід 1 схеми, зображеної на рис. 2, а (тобто в Н-плече подвійного трійника), дві хвилі, що приходять у другій трійник і є спочатку синфазними, опиняються в протифазі з огляду зсуву на π в гиратора. З урахуванням властивостей трійникових розгалужень передача енергії в цьому випадку можлива тільки в Е-плече, позначене цифрою 2. Таким чином, вся потужність, подана на вхід 1, надходить без втрат і відображення в плече 2.

Якщо тепер подати сигнал з боку Е-плеча другого мосту (вхід 2 на рис. 2, а), то дві хвилі, що надходять справа наліво в перший міст, не зазнають відносно один одного зсуву фаз в феритової секції. За властивостями Е-трійників ці хвилі на виході з другого мосту були противофазно. Вступаючи в перший міст, дві протифазні хвилі забезпечують передачу енергії тільки в Е-плече, позначене цифрою 3.

Розглядаючи рух хвиль з плеча 3, а потім з плеча 4, можна переконатися у повній відповідності схеми, зображеної на рис. 2, а, ідеальному циркулятора (рис. 1).

Схема циркулятора зображеного на рис. 2, б, частіше застосовується на практиці і відрізняється від вище розглянутої схеми заміною подвійних трійників на щілинні мости. Замість однієї феритової пластини здебільшого використовуються дві коротші однакові пластини, розташовані в обох каналах циркулятора і створюють різницевий зрушення фаз, рівний π / 2. У цьому випадку в одному з каналів включається також звичайний ножовий діелектричний фазосдвігатель, забезпечує взаємний фазовий зсув на π / 2 (див. рис. 2, б).

Циркулятори Зовнішній вигляд одного з циркуляторов, що має один щілинної міст і один "згорнутий" подвійний хвилепровідий трійник, зображений на рис. 3. У четвертому плечі циркулятора в даному випадку включена узгоджена навантаження. Розв'язка плечей циркулятора має звичайно величину порядку 20-30 дб при вносяться втрати порядку 0,3-0,5 дб. Існують циркулятори, здатні працювати при дуже високих імпульсних і середніх потужностях в смузі частот, приблизно відповідної смузі частот, що використовуються хвилеводних мостів.

На рис. 4 і 5 схематично зображено два інших типи феритових циркуляторов. У четирехплечем пристрої, показаному на рис. 4, використовується ефект Фарадея. Феритовий стрижень, що знаходиться в поздовжньому постійному магнітному полі, розташовується уздовж осі круглого хвилеводу, збуджуваного на хвилі типу Н11. До цього волноводу під кутами 45град підключаються чотири входи, виконаних на базі стандартних прямокутних хвилеводів.

ЦиркуляториЦиркулятори Розв'язка між відповідними плечима досягається за рахунок поляризаційних явищ. Так, при подачі енергії з боку плеча 4 хвиля не може надходити в плече 2 внаслідок взаємно перпендикулярного розташування площин поляризації у відповідних прямокутних хвилеводах. Далі, хвиля не може відгалужується з круглого хвилеводу у плече 3, так як після проходження секції з феритом електричне поле у ​​круглому хвилеводі паралельно широкої стінці плеча 3. Єдиним можливим напрямком руху енергії з плеча 4 є плече 1, що і потрібно від циркулятора.

У трехплечем циркуляторе, зображеному на рис. 5, використовується Y-подібний 120-градусний хвилепровідий трійник в площині Н. Феритовий циліндр розташовується в центрі трійника; постійне магнітне поле Але, перпендикулярно до площини креслення.

Циркулятори Принцип дії Y-циркулятора можна пояснити так. Хвиля типу Н10, що надходить з боку плеча 1, дифрагує на феритовому

циліндрі і створює дві поверхневі хвилі, оббігали намагнічений феритовий циліндр у двох протилежних напрямках. Підбираючи діаметр циліндра і величину Н0, можна забезпечити розташування максимуму електричного поля в центрі плеча 2 при вузлі, розташованому в центрі плеча 3. У результаті енергія з плеча 1 передається в плече 2 і не потрапляє в плече 3. Невзаємність забезпечується за рахунок відмінності фазових швидкостей хвиль, оббігали феритовий стрижень в напрямку годинникової стрілки і в протилежному напрямку. Тому при подачі енергії в плече 2 вона передається тільки в плече 3, яке у свою чергу, виявляється пов'язаним тільки з плечем 1.

На частотах близько 3 Ггц і нижче часто використовуються Y-циркулятори, утворений не хвилеводами, а смуга лініями. Завдяки своїй компактності і простоті конструкції Y-циркулятори знаходять на практиці широке застосування.

На рис. 6, апоказано найпростіше застосування циркулятора як розв'язує вентиля при великій потужності НВЧ генератора. Більш цікавим і практично важливим є застосування циркуляторов в так званих відбивних підсилювачах НВЧ діапазону, до числа яких відносяться квантові парамагнетіческіе підсилювачі на напівпровідникових діодах. Посилений сигнал, що відбивається від підсилювача, відокремлюється циркуляторов від падаючої хвилі, як показано на рис. 6, б, і направляється в навантаження, наприклад, у приймач. Нарешті, циркулятори можуть застосовуватися також в якості основного елемента феритового антенного перемикача, зображеного на рис. 6, ст. З огляду на те, що розв'язка плечей циркулятора зазвичай не перевищує 30-40 дб, у плечі, що йде до приймача, виявляється необхідне включати резонансний розрядник захисту приймача.

Висновок

У діапазоні НВЧ можна розмістити значно більше каналів зв'язку, ніж на більш низьких частотах. Наприклад, легко побачити, що навіть вузька смуга частот в 1% при середній частоті 10ГГц (λ = 3 см) дозволяє в принципі розмістити стільки ж незалежних каналів, скільки їх є у всьому діапазоні від наддовгих до ультракоротких хвиль довжиною 3м. Велика інформаційна ємність НВЧ діапазону дозволяє здійснювати багатоканальну телефонну і телевізійну зв'язок, особливо на сантиметрових, міліметрових і, можливо, на субміліметрових хвилях. Створення квантових генераторів і підсилювачів оптичного діапазону дає можливість ще більше підвищити інформаційну ємність каналів зв'язку з безпосереднім використанням методів і апаратури НВЧ діапазону.

Література.

1.Лебедев І.В. Техніка та прилади НВЧ. М. 1970.

2. Альтман Д. Пристрої НВЧ. М. 1968.

3. Дулін В.М. Пристрої НВЧ. М. 1972.

4. Передавальні пристрої НВЧ. Під ред. Вамберского М.В. М. 1984.

Зміст.

1.Вступ. 2

2.Основні частину. 3

3.Вивод. 7

4.Література. 8

5.Содержаніе. 9


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Реферат
18.6кб. | скачати

© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru