35. Конструктивні особливості, принципи функціонування та застосування феритового циркулятора електромагнітних хвиль.
Циркуля́тор (лат. circulare ходить по кругу) — многоплечее (многополюсное) устройство для направленной передачи энергии электромагнитных колебаний (радио- или оптических): энергия, подведённая к одному из плеч, передаётся в другое (строго определённое) плечо в соответствии с порядком их чередования. Циркуляторы применяются в качестве развязывающих устройств и обладают следующими свойствами: сигнал, подведённый к плечу 1 циркулятора, выходит из плеча 2, а сигнал, введённый в плечо 2, выходит из плеча 3 и т. д. Главными характеристиками циркулятора являются прямые потери Aпр = P1+ / P2- = P2+ / P3- = P3+ / P1- и обратные потери Aобр = P1+ / P3- = P2+ / P1- = P3+ / P2- . Пример приведён для трёхплечевого циркулятора (Y-циркулятора), знак плюс относится к мощностям, вводимым в циркулятор, а знак минус — к выводимым . В рабочем диапазоне частот хороший циркулятор обладает обычно следующими
Циркулятором в технике СВЧ принято называть многополюсник, схе-матически изображенный на рис. 6
Рис. 6. Идеальный восьмиполюсный циркулятор
Этот многополюсник отличается следующими свойствами. При подаче сигнала в плечо 1 энергия передается только в плечо 2 и не ответвляется в другие плечи. Если энергия поступает на вход циркулятора со стороны плеча 2, то она не попадает в плечи 1 и 4, а передается только в плечо 3. Плечо 3 в свою очередь оказывается связанным только с плечом 4. Последнее 4-ое плечо обеспечивает связь только с плечом 1.
Идеальный циркулятор должен передавать сигнал между соответству- ющими плечами без потерь мощности, т. е. обладать недиссипативными свойствами. Получить перечисленные свойства можно только с помощью невзаимных (необратимых) элементов, входящих в состав рассматриваемого восьмиполюсника.
Например используется трехплечный (Y-образный) ферритовый волноводный циркулятор, показанный на рис. 7.
Рис. 7. Y-образный ферритовый циркулятор
Принцип работы циркулятора основан на уникальных свойствах некоторых специальных марок феррита, которые появляются при его смещении постоянным магнитным полем. Ферритовые циркуляторы не требуют источника питания, и работают на значительно более высоких мощностях, чем активные. Также выше их рабочий частотный диапазон. При этом, на низких частотах, их габариты могут оказаться неприемлемо большими.
36. Конструктивні особливості, принципи функціонування та застосування вимірювальної лінії електромагнітних хвиль.
Измери́тельная ли́ния — устройство для исследования распределения электрического поля вдоль СВЧ-линии передачи. Представляет собой отрезок коаксиальной линии или волновода с перемещающимся вдоль него индикатором, отмечающим узлы (пучности) электрического поля.
Линия состоит из трех основных узлов: отрезка передающей линии с продольной узкой щелью, зондовой головки и каретки с механизмом для перемещения зондовой головки вдоль линии. зондовая головка представляет собой резонатор, возбуждаемый зондом — тонкой проволокой, погруженной через щель во внутреннюю полость волновода. Глубину погружения зонда в линии регулируют специальным винтом, расположенным сверху зондовой головки. Внутри резонатора помещен полупроводниковый детектор, связанный с индикаторным прибором. При перемещении зонда вдоль линии, внутри которой имеется электромагнитное поле, в зонде наводится электродвижущая сила, пропорциональная напряженности поля в сечении расположения зонда. Эта э. д. с. возбуждает резонатор, создавая в нем электромагнитные колебания. Для уменьшения искажающего действия зонда на электромагнитное поле в линии и повышения чувствительности линии объемный резонатор зондовой головки настраивают в резонанс с частотой электромагнитных колебаний.
По типу используемого канала передачи электромагнитной волны измерительные линии бывают коаксиальные и волноводные.
С помощью измерительной линии исследуется распределение напряженности электромагнитного поля в тракте, из которого определяются коэффициент стоячей волны как отношение амплитуд волны в пучности и узле и фаза коэффициента отражения по смещению узла. Зная эти параметры, по круговой диаграмме полных сопротивлений можно найти полное сопротивление или другие, удобные для использования в конкретной задаче, величины. Измерения производятся с использованием измерительного генератора в качестве источника сигнала. Для отсчета показаний используются, как правило, гальванометр или измеритель отношений напряжений. Измерительные линии применяются на частотах от сотен мегагерц до сотен гигагерц.
Схема измерительной линии: З — зонд; ИГ — индикаторная головка (каретка); Д — детектор; И — индикатор; Ш — шкала отсчёта перемещения ИГ; Г — генератор СВЧ; А — аттенюатор; ZH — нагрузка.