пример, положение плоскости круговой поляризации СВЧ магнитного поля в прямоугольном волноводе). При изменении частоты в широких пределах структура поля существенно меняется, что приводит к ухудшению параметров развязывающего прибора даже при оптимальных параметрах феррита. Следует отметить также, что для фидерных трактов с большой дисперсией (прямоугольный, круглый волноводы) рабочая полоса частот ограничена одномодовым режимом работы. Для прямоугольного волновода, например, практически используемое перекрытие по частоте /max niin 1,5. На основе фидерных трактов с малой дисперсией (полосковых, микрополосковых, коаксиальных) можно строить широкополосные приборы. Однако здесь необходимо принимать специальные меры для создания требуемой структуры электромагнитного поля, что в общем случае является сложной задачей.

Частотная зависимость компонентов тензора магнитной проницаемости также существенно влияет на шнрокополосность развязывающих приборов. Для резонансных вентилей полоса рабочих частот в простейшем случае даже при оптимальной структуре поля определяется шириной резонансной кривой. Для развязывающих приборов типа У-циркуляторов ширина рабочей полосы пропорциональна отношению kly. Максимальные значения этих величин наблюдаются в дорезонансной области подмагничивающих полей {kl\i > 1), за резонансом kl\i < 0,1 0,3. Поэтому наиболее широкополосными У-циркуляторами (с перекрытием по частоте 2 : 1 и более) являются дорезонансиые; зарезонансные У-циркуляторы имеют, как правило, полосу рабочих частот не более 10-20 %.

Значение импульсной мощности во многих случаях может явиться определяющим при выборе типа прибора. При достаточно большой мощности (в импульсе) возможны электрический пробой прибора и нелинейные явления в феррите. Причины возникновения электрического пробоя и способы его устранения являются общими для устройств, работающих на высоком уровне мощности, поэтому здесь рассматриваться не будут. Нелинейные явления, которые обусловлены возбуждением спиновых волн в феррите, появляются при превышении (по мере увеличения мощности Р) некоторого порогового значения амплитуды СВЧ магнитного поля

где ДЯк - ширина кривой поглощения спиновых волн. Энергия спиновых волн передается кристаллической ре-щетке и выделяется в виде теплоты, т. е. в феррите происходят дополнительные потери. Нелинейные явления проявляются при Р > Рпор в дорезонансной и в резонансной областях. В дорезонансной области появляется дополнительный пик потерь, в резонансной - происходит ушире-ние резонансной кривой, причем ее максимум уменьшается (рис. 14.3). Как следует из выражения (14.6), hp, определяемое параметрами феррита, может быть несколько увеличено за счет применения специальных марок ферритов. :а Г\Р^Рпор

Однако увеличение ДЯ и уменьшение Ms может привести к ухудшению других параметров прибора: к росту потерь, к снижению термостабильности и т. д. Увели- 1л о о

ли , Рис. 14.3. Влияние уровня

чение АЯ, также имеет фи- сти на ход зависимости зический предел. Следует от- потерь в феррите

метить, что связь hp с пороговой мощностью Р„ор в каждом конкретном случае определяется типом фидера и амплитудой СВЧ магнитного поля в области, где размещен ферритовый образец.

Нелинейные явления могут возникать и при достаточно высоком уровне непрерывной мощности. Однако в большинстве случаев определяющими при непрерывной работе являются тепловые явления, связанные с выделением большого количества теплоты в ферритовых образцах и их разогревом. Разогрев приводит, как правило, к уменьшению намагниченности феррита и ухудшению невзаимных свойств приборов, а при недостаточно эффективном охлаждении может привести даже к механическим повреждениям - растрескиванию ферритовых образцов (из-за разницы между температурными коэффициентами линейного расширения феррита и металла). Перегрев может вызвать также тепловой пробой, который обычно приводит к полному разрушению ферритов.

С точки зрения обеспечения работы на максимальном уровне средней мощности предпочтительны циркуляторы. В них энергия обратной волны поглощается специальной нагрузкой, а не самими ферритовыми образцами, кроме того, последние могут иметь развитую, хорошо охлаждаемую, поверхность при сравнительно небольшой толщине

(фазовые циркуляторы и У-циркуляторы с секционированными тонкими ферритовыми образцами).

На высоком уровне непрерывной мощности, особенно в дециметровом диапазоне длин волн, используют резонансные вентили, отличающиеся простотой конструкции. Однако в этих приборах энергия отраженной волны поглощается в сравнительно небольшом объеме ферритовых образцов со стороны, обращенной к нагрузке. Это должно быть учтено при проектирований таких приборов.

Массогабаритные характеристики развязывающих приборов существенно зависят от значения необходимого подмагничивающего поля, так как на долю магнитной системы приходится значительная часть объема и всей массы прибора. Это в первую очередь относится к развязывающим приборам миллиметрового, дециметрового и метрового диапазонов волн, а также к приборам, предназначенным для работы в интегральных схемах СВЧ низкого и среднего (до нескольких Десятков ватт) уровней мощности. В приборах высокого уровня мощности (ВУМ) наличие системы охлаждения существенно снижает долю массы магнитной системы в общей массе прибора. Кроме того, такие приборы используют обычно в стационарных системах, и поэтому требования к их массе и габаритам менее жесткие.

Общие рекомендации по применению ферритовых развязывающих приборов можно сформулировать следующим образом.

1. В качестве развязывающих приборов высокого уровня импульсной (до нескольких мегаватт) и непрерывной (до нескольких киловатт) мощности в сантиметровом и коротковолновой части дециметрового диапазонов длин волн целесообразно использовать фазовые циркуляторы, У-циркуляторы, резонансные вентили на основе прямоугольных волноводов, полосковые приборы на основе симметричной полосковой линии увеличенной высоты (У-циркуляторы и резонансные вентили с гребенчатым центральным проводником). Последние два типа приборов можно использовать также в длинноволновой части дециметрового диапазона.

2. В качестве широкополосных развязывающих приборов (с перекрытием по частоте 2 : 1 и более) используют циркуляторы и вентили со смещением поля, работающие, как правило, при магнитных полях в области значений Hj~0. Для получения перекрытия по частоте 3 : 1, 4 ; 1 и более в полосковых вентилях со смещением поля применяют слоистые ферритовые вкладыши с различной намаг-