CC BY
7
УДК 621.318.134
тютюнник о. е., жеребець о. м.
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРИТОВИХ МАТЕР1АЛШ ДЛЯ НЕВЗАСМНИХ ПРИСТРОЮ МЕТРОВОГО Д1АПАЗОНУ ДОВЖИН ХВИЛЬ
Наведено результата вишрювань втрат та фазових характеристик мкростргчково! лши передач з феритами в метровому доапазош довжин хвиль. Зроблено висновки щодо застосування цих феритш у невзаемних пристроях метрового дiaпaзoнy довжин хвиль.
Метою досшдження е визначення критср1Ю по застосуванню феритових матер1ал1в для використання !х у феритових пристроях метрового диапазону довжин хвиль.
Зпдно з [1] основною проблемою при зменшенш робочо! частота феритових пристро'1в е р1зкий зркгг магютних втрат в матер1ал1, який не намагш-чений до насичення внаслщок невеликих значень постшних зовшшшх магш-тних псшв, необхдаих для досягнення резонансу на низьких частотах. Для зменшення втрат на цих частотах необхадно використовувати матер1али з мал ими значениями 4яМ5 — намагшченосп насичення, осюльки максималь-ш частота, на яких маемо велик! втрати, прямо пропорцшш намагшченосп насичення фериту. Але матер1ли з низьким 4т1Мз, як правило, мають досить низьку температуру Кюр1 1, як наслщок, досить значну залежшсть характеристик феритових пристрой» вад температури. 1снуе також можлив1сть використання великих магштних зовшшшх тшв для робота в зарезонансному режиму де маемо мал1 втрати.
Критер1ем застосування мaтepiaлiв може слугувати вдаюшення фазово! стало! 1 стало!" загасання в лшп передач з феритом у визначеному даапазош частот при р1зних значениях напруженосп зовшшнього магштного поля.
Експерименти виконаш за допомогою частотного генератора, вгопрю-вача комплексних коефоденпв передач! I спещального пристрою з матер1а-лом. Основа пристрою — вщкрита несиметрична стр1чкова лдшя передачу короткозамкнена на юнщ. Ця конструкция розм1щуеться м1ж полюсами елек-тромагшта. Зовшшне магштне поле спрямовано нормально до площини фе-ритово!" пластини. Сама нластина розм1щуеться в пучносп магштного поля, осшльки нас цнсавлять магштш втрати 1 змша фази хвшл при р1зних значениях постшного магштного поля. Для зменшення впливу розм1рного резонансу довжини феритово! пластини вибиралась менша шж половина довжини електромагштно! хви.ш в лшп передач з феритом на найбшышй частот! Д1а-
© Тютюнник О. е., Жеребець О. М.
101
пазону. Вишрювались втрати в матер1ат 1 змша фази хвиш, що проходить через матер!ал для р1зних значень напруженосп магштного поля в межах вад О до 36 кАУм та в даапазош частот 1-500 МГц.
На рис. 1, 2 зображеш залежносп вщ частота магштних втрат на оди-ницю довжини фериту (1а, 2а) та фази (16, 26) хвшп, що проходить через матер1ал, для р!зних значень напруженосп зовшшнього матичного поля. Ц1 характеристики дають можгпшсть зробити висновки щодо вибору матертлу та вибору режиму його робота в потр1бному для нас даапазош довжин хвиль. Досл1дження проводились для двох матер1ал1в — 50СЧ1 та 80СЧ, ям мають вщповщно там характеристики [2]:
-50СЧ1 - 4яМ5 = 50,4 кА/м; 2АН= 2,1 кА/м; в' = 13,8; = 2-Ю"4;
-80СЧ - 4лМ5 = 24,8 кА/м; 2АЯ= 5,6 кА/м; е' = 12,8; 1§А5 = 1,4-10"3,
На рис. 1 для матер1алу 80СЧ яскраво зображеш резонансш явища в д1а-пазош частот 250-500 МГц при змМ постшного магштного поля з 20 до 28 кА/м. Це пояснюеться явищем хфироднього феромагштного резонанса мате-р!алу на цих частотах для таких значень поля. 3 рис. 1 видно, що найб1лыш змши фази (тобто можлив1сть ефективного керування пристросм) та найме-нпп втрати на гащнбних нам частотах 1-300 МГц спостер!гаються при Я0 = 16 -28 кА/м. При менших напруженостях магштних шшв втрати невелша, але й мал1 змши фази.
Для мaтepiaлy 50СЧ1 (рис. 2) видно, що на малих постшних полях шд-магшчування маемо зовсш мал1 злпни фази при незначних втратах.
Пор1внюючи щ два матер1али, можна вщзначити, що б1льш ефективним в даному частотному даапазош при невеликих значениях напруженосп постшного магштного поля е матер1ал 80СЧ, оскшьки мае невелик! втрати при достатшй зм1ю фаз. Але при цьому вш мае низьку температуру Кюрь На вщмшу вщ нього 50СЧ1 мае крапц температурш характеристики, але для ефективного використання його в пристроях необхщно застосовувати постжш поля шдмагшчування бшьших значень. До того ж магштш втрати в
цьому матер1ал1 мшмалыи вже починаючи 3i значень напруженосп маппт-ного поля 20 кА/м.
¿,дБ/см
Ч>. шд
0 ¿00
а
W /Дц '*о Рис. 2
¿оо J т fjifu
Отримаш результата можуть бути використаш при проектуванш цирку-лятор1в та вентил1в на зосереджених елементах [3, 4, 5] в метровому даапазо-ю довжин хвиль з м1шм1защею втрат при заданому даапазош зм1н температур.
1. Лаке Б., Баттон К. Сверхвысокочастотные ферриты и ферромагнетики.— М. 1965,—676 с.
2. Ферриты и магнитодиэлеюрики: Справочник / Под общ. ред. Горбунова Н. Д., Матвеева Г. А,— М. :1973,— 592 с.
3. Konishi Y. Lumped-element Y-circulator// IEEE Trans.— 1965. — Vol. MTT-13. — No. 6. — Pp. 852—864.
4. Deutsch J., Wieser B. Resonance isolator and Y-circulator at VHF // IEEE Trans, on Magnetics. — 1966. — Vol. MAG-2. — No. 3. — Mar. — Pp. 278—282.
5. Miura Т., KobayshiM. and Konishi Y. Optimization of a lumped element circulator based on eigenvalue evaluation and structural improvement// IEEE Trans.— 1996.— Vol. MTT-44. — 1996. — No. 12. — Dec. — Pp. 2648—2654.
Б1БЛЮГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
Надшнша до редколеги 17.03.98
