ность этих материалов (они при ед<10 легко обрабатываются резанием) позволяет быстро добиться совпадения центральной частоты полосы пропускания циркуляторов с заданной рабочей частотой, изменяя наружный диаметр диэлектрического кольца Лд. Размеры та-

42 r,0 18 btW ,,

0,1 0,6 гж/ф/х) jo,8 o,if

0,1 M w игщ/х)

0,8 0,0

- 0,1 0,5 1,0 7ЯЩ/Л) 10

Яъ1,85

Еф=5

Рис. 2.14. Номограммы для расчета волноводного У-циркулятора с феррито-диэлектрическим вкладышем для разных значений ед

кого циркулятора определяются по расчетным номограммам (рис. 2.14) *), которые позволяют по заданной полосе рабочих частот находить с погрешностью не более ±5% относительные размеры феррито-диэлектрического вкладыша.

*) Номограммы рассчитаны В. И. Осипенко.

JL и

Вход

DTtt

Ключ к пользованию номограммами рис. 2.14 приведен на рис. 2.15. Следует иметь ввиду,что реальная полоса частот оказывается шире расчетной примерно на 3... ...4%- После выбора материалов феррито-диэлектрического вкладыша и определения из номограмм конструктивных размеров Лф=: = 2/?ф, Da=2i? , отношения

компонент тензора магнитной проницаемости в точке циркуляции к\ производится расчет магнитного поля. Если расчетная величина Kl\iyMsll, феррит насыщен и требуемое магнитное поле H может быть найдено по (1.15). При ненасыщенном феррите определяется текущая намагниченность {кУц) (f/y), а затем поле Я по кривой намагничивания.

Абсолютная величина магнитных потерь в точке циркуляции определяется выражением

Рис. 2.15. Ключ к пользованию номограммами рис. 2.14

/ М 7 М

где [л и к - мнимые составляющие компонент тензора

соответствующие подмагничивающему полю. При конструировании таких циркуляторов целесообразно иметь в виду следующее:

1. Увеличение DjjX (и, соответственно, уменьшение фД) ведет к возрастанию полей подмагничивания и расширению рабочей полосы частот. К этому же ведет уменьшение вф.

2. Снижение вносимых магнитных потерь можно получить, увеличивая еф и ед, а также уменьшая Dp/K, что ведет к снижению подмагничивающего поля и, следовательно, к уменьшению общих габаритов и массы конструкции.

При необходимости расширения полосы рабочих частот до 20 ... 25% к сложным феррито-диэлектрическим вкладышам добавляют согласующие диэлектрические штыри (рис. 2.12), высота которых и место включения подбираются экспериментально. Хорошие результаты можно получить, используя разветвление из Я-образных волноводов со ступенчатыми переходами на обычный

Прямоугольный волновод, выполняемыми одновременно в Е- и -плоскостях. Для обеспечения широкополосного согласования здесь используются ступенчатые диэлектрические трансформаторы, располагаемые по оси симметрии сочленяемых волноводов.

На рис. 2.16 в качестве примера изображена конструкция Я-плоскостного симметричного К-циркулятора с экранированной магнитной системой. В этом циркуля-

Рис. 2.16. Конструкция широкополосного волноводного У-циркулятора

торе для достижения необходимой широкополосности применены два ферритовых вкладыша (/) с зазором между ними (А0,1 Ь). Они размещаются в центре фторопластовой призмы (2), имеющей в основании равносторонний треугольник со стороной атр3/)ф. Конструкция верхнего на рис. 2.16 узла магнитной системы (5) позволяет регулировать подмагничивающее поле. Нижний магнит (б) приклеивается к корпусу (4) разветвления, которое накрывается притертой крышкой (5).

Гис. 2.17. Т-циркулятор (вентиль):

i - волноводное разветвление в Я-плоско-1 1 п; 2 - поглощающая нагрузка; 3 - фер-Говый или феррито-диэлектрический ПК шдыш; 4 - согласующий металлический клин

Центровка корпуса и крышки Производится стальными штифтами. Экранировка магнитной системы достигается Ja счет замыкания магнитного потока через экраны (7) н специальные вкладыши выполненные из магнито-ягкой стали.

Для повышения электрической прочности при работе па высоких уровнях мощности применяются два полусферических ферритовых вкладыша с относительно большим зазором между ними. Отметим еще некоторые конструктивные разновидности волиоводных К-циркулято-)0в. В вентильном режиме находят применение так на-.{ываемые Г-циркуляторы, у которых развязанное плечо с поглощающей нагрузкой подсоединяется к основному тракту под прямым углом (рис. 2.17). Размеры согласующего клина и смещения ферритового вкладыша от цен-гра волновода подбираются экспериментально.

Циркуляторы высокого уровня мощности иногда кон-труируют на базе симметричного разветвления в f-пло-гкости. В этом случае относительно тонкие ферритовые вкладыши дисковой или полусферической формы размещаются по центру разветвления на общих узких стенках. При выборе ферритов с еф=12 ... 15 размеры ферритовых вкладышей, оптимальных с точки зрения тепло-отвода и настроенных на заданную частоту, ориентировочно определяются следующими формулами: /?ф/Х,=!= :=0,175, h/KcOfi\. Недостатком.f-nлоскостногО циркулятора являются большие габариты и масса магнитной системы, вызванные увеличением рабочего зазора.

2.4. Волноводные фазовые циркуляторы

В волиоводных трактах высокого уровня мощности широко применяются фазовые циркуляторы. Эти приборы могут иметь либо три, либо четыре плеча, только два

из которых включаются в тракт при использовании циркулятора как развязывающего прибора. К другим плечам подключаются согласованные поглощающие нагрузки. При этом отраженная энергия рассеивается в нагрузке, что облегчает тепловой режим работы прибора. При правильном конструировании приборы этого типа могут работать на уровнях непрерывной (средней) мощности до сотен киловатт, а импульсной - до нескольких мегаватт (в дециметровом диапазоне). По сравнению

н-

Рис. 2.18. Электрическая схема одного из возможных вариантов фазового волноводного циркулятора в вентильном включении

С волноводными У-циркуляторами фазовые имеют более высокую электрическую прочность.

Фазовые циркуляторы в полосе частот 15 ... 20% обеспечивают развязку не менее 20 дБ, при этом вносимые потери составляют 0,2 ... 0,5 дБ при согласовании /Cctu1,1 1,2. К недостаткам фазовых циркуляторов следует отнести сравнительно большие габариты и массу, конструктивную сложность и трудоемкость процесса настройки отдельных узлов циркулятора.

На рис. 2.18 приведена принципиальная электрическая схема фазового циркулятора в режиме вентиля. Прямая волна, подаваемая в Я-плечо 1 двойного тройника Ti, делится синфазно пополам и через волноводные изгибы Hi и Иг попадает в два волноводных Я-канала, в которых размещаются невзаимный фазовращатель Фх

й взаимный - Фг. В двойном тройнике Тг, благодаря тому, что в этом направлении распространения волны Ф1 и Ф2 обеспечивают одинаковые фазовые сдвиги, вновь происходит суммирование и волна выводится через Я-плечо 2 тройника Тг. Обратная волна, поделенная пополам в тройнике Тг, оказывается в других условиях: одна ее половина, проходя через невзаимный фазовращатель Фь получает сдвиг по фазе, равный л, относительно второй половины, проходящей через взаимный фазовращатель Фг. Противофазные волны в тройнике Ti возбуждают £-плечо и их мощность поглощается в со-

20

Wzff

Рис. 2.19. Деление мощности в щелевом направленном ответвителе

гласованной нагрузке HHi, а выходное плечо / оказывается развязанным от плеча 2 тройника Тг-

Если тройник Тг возбуждать со стороны -плеча, то волна будет попадать в плечо /, при аналогичном возбуждении Ti - в нагрузку ПНг. Следует заметить, что для построения вентиля двойной тройник Тг с нагрузкой ПНг может быть заменен обычным 3-децибельным разветвлением в Я-плоскости. Применяемые в фазовых циркуляторах двойные волноводные тройники для компактности конструкции выполняются так, что волноводы двух Я-каналов отгибаются на 90° в плоскости Я и направляются противоположно общему Я-плечу тройника. Для согласования двойных тройников используются