Cтраница 4
В своем простейшем виде ( рис. 25 - 24) направленный ответвмтель состоит из отрезка волноводной линии с примыкающим к нему отрезком вспомогательного волновода. Эти отрезки волноводов слабо связаны двумя щелями, отстоящими друг от друга на расстоянии в четверть длины волны в волноводе. Падающая волна S, движущаяся в главном волноводе слева направо, возбуждает через щели волны во вспомогательном волноводе, распространяющиеся от каждой из щелей направо и налево. Так как волны проходят мимо щелей со сдвигом фазы в 90, то волны во вспомогательном волноводе, распространяющиеся направо от отверстий, складываются, а волны, распространяющиеся налево от отверстий, вычитаются. В результате этого во вспомогательном волноводе распространяется направо волна, пропорциональная падающей волне 5 в главном волноводе. [46]
Отраженная волна также отдает часть своей энергии во вспомогательную линию, так как она распространяется в обратном направлении и компенсация колебаний происходит в точке d, а сложение в точке с. Из приведенных рассуждений ясно, что измеритель мощности, подключенный к выходу вспомогательной линии, позволит измерить мощность, пропорциональную мощности падающей волны. Для оценки полной мощности падающей волны необходимо знать величину переходного ослабления направленного ответвителя: С 10 lg ( РПад А пад) дБ Здесь АР - ответвленная во вспомогательный волновод часть падающей мощности, РПад - падающая мощность в основном волноводе. Здесь АРпад и АРотр - соответственно мощности падающей и отраженной волн на выходе вспомогательного волновода. Чем больше D, тем лучше разделение падающей и отраженной волн, осуществляемое направленным ответвителем, и точнее измерения. Дело в том, что необходимые фазовые соотношения выполняются в направленном ответвителе лишь в случае, когда расстояние между отверстиями связи равно четверти длины волны, распространяющейся в основном волноводе. При измерении длины волны коэффициент направленности ухудшается. Для расширения частотного диапазона в направленном ответвителе увеличивают число отверстий связи. Однако коэффициент перекрытия ( отношение максимальной частоты, на которой работает ответвитель, к минимальной) обычно не превышает 1 5 для волноводных конструкций и 2 для коаксиальных. Энергия, поступающая на его выход, будет пропорциональна мощности отраженной волны. [47]
Между главной и вспомогательной линиями имеются отверстия связи, расстояние между центрами которых равно четверти длины волны в волноводе. Падающая волна ( обозначена сплошной линией) возбуждает при помощи щелей колебания во вспомогательной линии; энергия этих колебаний разветвляется в точках 3 и 4 в обе стороны. В точке 4 и далее направо колебания находятся в одинаковой фазе, так как расстояния / - 3 - 4 и / - 2 - 4 равны друг другу. Следовательно, к выходу вспомогательной линии ответвителя распространяется сумма возбуждаемых колебаний. Аналогично энергия отраженной волны ( обозначена пунктирной линией) также возбуждает колебания во вспомогательном волноводе, но в точке 4 и далее направо эти колебания взаимно компенсируются, так как расстояния 2 - 1 - 3 - 4 и 2 - 4 отличаются на половину длины волны и колебания находятся в противо-фазе. [48]
При данной конфигурации поля энергия поступает из главного волновода во вспомогательный и распространяется в том же направлении. Степень связи определяется величиной внешнего магнитного поля. Если изменить направление распространения или магнитного поля на обратное, то связь будет отсутствовать; если же изменить то и другое, то волноводы снова будут связаны, и энергия во вспомогательном волноводе будет распространяться в том же направлении, что и в главном. Такое устройство позволяет измерять падающую энергию, причем при одном направлении поля она измеряется на выходе одного плеча вспомогательного волновода, а при другом - на выходе другого плеча. [49]
Под воздействием поляризованного по кругу высокочастотного магнитного поля падающей волны спины электронов в верхней части ферритового стержня начинают совершать прецессионное движение относительно постоянного магнитного поля. При распространении падающей волны в главном волноводе от плеча / / к плечу / ив направлении постоянного магнитного поля, показанном на рис. 1, амплитуда прецессии сохраняет небольшую величину, почти независящую от напряженности постоянного поля. Если же волна при том же направлении постоянного поля распространяется от плеча / к плечу / /, то амплитуда прецессии может достигать большой величины, зависящей от напряженности постоянного магнитного поля. В результате связи между спинами это прецессионное движение сообщается спинам электронов в нижней части стержня. Таким образом, цилиндрический ферритовый стержень действует подобно группе магнитных диполей, вращающихся относительно оси стержня с частотой высокочастотного поля. Очевидно, что для каждого направления вращения этих диполей существует определенное направление возможного распространения мощности во вспомогательном волноводе. Следовательно, передача энергии за счет магнитных свойств Стержня является направленной. При достижении постоянным магнитным полем величины, близкой к той, которая соответствует ферромагнитному резонансу, магнитная связь становится преобладающей и полная связь между главным и вспомогательным волноводами становится направленной. [50]