Дослідження феритових Y-циркуляторов
Короткі теоретичні відомості
У техніці надвисоких частот широко застосовуються ферритові розв'язують пристрої, що дозволяють істотно поліпшити параметри різної радіоапаратури. Феритові розв'язують пристрої є навзамін пристроями: електромагнітна енергія з входу на вихід проходить практично без втрат і не проходить з виходу на вхід, поглинаючись або в самому пристрої або в спеціальній навантаженні, тобто це пристрої, у яких вхід розв'язаний з виходом.
Можливість побудови невзаємних приладів обумовлена ??унікальною для СВЧ полів магнітної проникністю феритових матеріалів, що у намагніченому стані. У твердому тілі під дією магнітного поля Н виникає магнітна індукція В =?? 0Н, де? 0 - магнітна проникність повітря,?- Відносна магнітна проникність матеріалу. Для більшості магнітних матеріалів? є скалярною величиною і напрям векторів Н і В збігаються. У феритів, намагнічених постійним магнітним полем, створюваним наприклад за допомогою постійного магніту, магнітна проникність для СВЧ полів є тензорною величиною і вектор В може мати направлення відмінне від вектора Н.
За хімічним складом ферити СВЧ представляють тверді розчини окислів металів (Ni, Zn, Mn, Mg) і окису заліза Fe2O3, які кристалізуються в решітки типу шпінелі або граната. У таких матеріалах нескомпенсовані спини електронів сусідніх атомів кристалічної решітки орієнтуються антипараллельно. Саме нескомпенсованність електронних спінів сусідніх атомів кристалічної решітки та пояснюються унікальні властивості феритів на високих частотах.
Нехай ферит намагнічений до насичення магнітним полем Нi, спрямованим уздовж осі Z (Див. рис.1). При цьому всі магнітні моменти нескомпенсованих спинив електронів будуть орієнтовані уздовж осі Z. Якщо вздовж осі Х прикладається СВЧ магнітне поле, то воно виводить електронні спини з рівноваги і виникає додаткова змінна складова намагніченості фериту m і його сумарна намагніченість М? вже не збігається з напрямком подмагничивающего постійного поля, спрямованого уздовж осі Z. Вектор намагніченості під дією змінного СВЧ поля здійснює круговий рух навколо осі Z з частотою прикладеної СВЧ поля, яке аналогічно руху дзиги (гіроскопа) і тому ефекти, зумовлені цим явищем називають гіромагнітного. Гіромагнітний ефект характеризується співвідношенням між власною частотою прецесії, де? =2.8МГц / Е - магнітне ставлення електрона, Нi-напруженість постійного подмагничивающего поля і частотою НВЧ сигналу f. При їх збігу (частота феромагнітного резонансу) амплітуда прецесії максимальна, енергія НВЧ поля ефективно передається системі електронних спінів і втрати сигналу вферит різко зростають.
Реакція намагніченого фериту на електромагнітне СВЧ поле істотно залежить від співвідношення між напрямком поширення електромагнітної хвилі в феррите і напрямом подмагничивающего поля. При постійному напрямку подмагничивающего поля зміна напряму поширення СВЧ хвилі призводить до навзамін ефектам: при одному напрямі поширення енергія НВЧ поля передається системі електронних спінів більш ефективно, ніж при іншому. Цей же ефект проявляється при зміні напрямку подмагничивающего поля.
Крім того в СВЧ приладах можливі випадки, коли напрямки подмагничив...
