Способ измерения собственных значений гиротропных свч тройников с осевой симметрией

Класс 21 а 4 71141899 СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ па 89 одписн А, И. Ге ННЫХ ЗНАЧЕНИЙОСЕВОЙ СИММЕТРИЕ ЕНИЯ СОБСТ ТРОЙНИКОВ СПОСОБ ИЗМИРОТРОПНЫХ С чено 27 мая 1960 г за668219/40обретений и открытий при Совете Министров СССР итет по делам и Опубликовано в Бюллетене изобретений20 за 1961 г водимости У, через которые мог Л и У, являются удобными п ные СВЧ сочленения.Для невзаимных симметрич циркулятора) собственные значе в этом случае поведение устройс мощи аппарата собственных зн содержащего намагниченный фе значения следующим образом: быть выраж сами матриць ричметрами, описывающими сим ных СВЧ сочле ния приобретаю тва может быть ачений. Матриц ррит, выражает ого как поика,ные ении (типа звездча особый смысл, так описано только при рассеяния у-тройн я через ее собстве зззРз+-А+Р Я,+5,+5,Г 2 + езГ г+ а+ взвоз + е 1 1 + з + з + Мзт Я 1 и Яе Я Настоящее изобретение относится к способам измерения собствен. ных значений гиротропных СВЧ тройников с осевой симметрией.Предлагаемый способ отличается от известных тем, что для получения системы стоячих волн в плечах измеряемого тройника, положение узлов которых определяет фазу собственных значений, применена система одновременной запитки трех плеч тройника с помощью шестиплечевого моста, подключаемого к тройнику одним плечом через измерительную линию, а двумя другими - непосредственно к тройнику с помощью двух одинаковых линий передачи.Применение такого способа обеспечивает возможность изменения ферритовых элементов изолировано от всей системыНа чертежах А, Б и В изображены различные варианты включения аппаратуры для осуществления предлагаемого способа,Собственные значения матриц рассеяния 5, сопротивления Л и про141899 имл .3.)где 5 ь,4 и 5 з - собственные значения матрицы 5; ,=е и е =: е - 1",По определению собстйенные значения матрицы рассеяния симметричного сочленения суть коэффициенты отражения от любого из плеч сочленения .для случая, когда во все плечи сочленения падают волны, амплитуды, и,фазыкоторых подобраны таким образом, чтобы коэффициенты отражения во всех плечах были одинаковы. При отсутствии потерь все коэффициенты отражения 5 по модулю равны 1. Комбинации падающих волн, записанные в виде векторов-столбцов, называются собственными векторами сочленения. Симметричное сочленение с тремя плечами имеет три собственных вектора, которые записываются в виде:(2)Я = а,= а,= 2 В общем случае каждому собственному вектору соответствует свое собственное значение 5, Для взаимного тройника собственные значения 5 и 5 з совпадают, гак как собственные векторы а, и аз отличаются друг от друга только порядком следования фаз. Благодаря тому, что 52 = 5 собственные векторы взаимного тройника могут быть взяты в виде линейной комбинации а, и а в частности может быть выбрана система вещественных собственных векторов: О 1- 1Для невзаимного (гиротропного) симметричного тройника все три собственных значения различны. Различие между 5, и 5, определяется тем, что собственные векторы а 2 и аз создают в месте расположения феррита вращающееся магнитное поле СВЧ с круговой поляризацией, причем направления вращения оказываются различными для а, и аэ Для одного из собственных векторов направление вращения сов падает с направлением собственной прецессии феррита, а для другого собственного вектора оно противоположно ему. Поэтому эффективные магнитные проницаемости, а следовательно, и коэффициенты отражения для а 2 и аз оказываются различными.Система комплексных сооственных векторов (2) для симметричного гиротропного тройника является единственной.При соответствующем выборе геометрии волновода и феррита и величины магнитного поля в нем можно добиться, чтобы собственные значения 5 5 и 5 з были сдвинуты на 120 относительно друг друга. В этом случае гиротропный тройник является циркулятором. Измерение обычных параметров (КСВ, развязок и потерь) гиротропного У- тройника не дает возможности судить о том, в какую сторону должны быть изменены геометрия системы и величина подмагничивающего поля для того, чтобы получить циркулятор. Необходимую информацию дают собственные значения матрицы рассеяния устройства. Действительно, фазовый угол между 5, и 5 з в невзаимном тройнике определяется гиротропными свойствами феррита и в этом смысле аналогиченЫ 141899дифференциальному фазовому сдвигу в фазовом циркулятор .П ри отсутствии магнитного поля в феррите этот угол равен О, С увее.личением величины поля угол пастет. Если необходимая величина г.а (120 ) не достигается ни при каких значениях поля, активность фер. ритового элемента должна быть увеличена, для чего должен быть применен феррит с большей намагниченностью насыщения или должныбыть увеличены размеры ферритового элемента,Далее следует добиться того, чтобы угол между 5, и 52 (или 5 з)также равнялся 120. Регулировка этого угла производится введениемв тройник симметричных неоднородностей или изменением размеровферрита (при соответствующем изменении поля, так чтобы сохраняласьнужная величина угла между 5 и 5 з)Как следует из определения собственных значений, в общем случае для измерения собственных значений симметричного СВЧ сочленения необходимо одновременно подать во все его плечи сигналы, пропор циональные собственным векторам сочленения.В случае изотропного симметричного тройника, удовлетворяющегопринципу взаимности, для измерения двух его собственных значений 5,и 5 достаточно подать сигнал в одно из плеч. При этом 5, вычисляется по коэффициенту отражения со стороны этого плеча, когда остальные два плеча имеют согласованные нагрузки. Для определения 5, используется то обстоятельство, что собственный вектор Ь (3) имеет пулу составляющую для одного из плеч, благодаря чему оказываетсядостаточным симметрировать второй сигнал (первый сигнал подаетсяот генератора) при помощи короткозамыкающего поршня. Этот способизмерения собственных значений симметричных тройников пригоден длявзаимных систем.Для измерения собственных значений гиротропных тройников такой способ оказывается непригодным из-за невзаимности системы. Вэтом случае сигналы обязательно должны подаваться во все три плеча одновременно. В соответствии с тремя собственными векторами (2)гиротропного симметричного тройника во все его плечи должны бытьподаны равные по амплитуде сигналы в трех комбинациях фаз: 0 0, 240 и О, 240, 120.При этом во всех плечах устройства устанавливаются стоячие волны. Относительные положения узлов стоячейволны, измеренные в каком-либо одном плече для всех трех комбинаций фаз питающих сигналов, определяют углы между собственнымизначениями матрицы 5 устройства, т. е. определяют фазы собственныхзначений (амплитуды собственных значений при отсутствии потерьравны 1).Необходимая взаимная фазировка трех сигналов обеспечиваетсяприменением шестиплечевого моста нового типа. Сигнал, поступающийв любое из плеч такого моста без отражения, делится на три равныечасти между плечом, противоположным запитывающему, и двумя прилежащими плечами, а два накрест лежащих плеча оказываются развязанными. При этом сигналы в прилежащих плечах опережают пофазе ва 120 сигнал в противоположном плече.Три плеча измеряемого тройника соединены линиями передачи стремя плечами шестиплечевого моста (через одно), В один из каналов включена измерительная линия. Электрические длины двух соединительных линий одинаковы, а третья линия короче их на 120. Генератор сигнала через изолятор или аттенюатор поочередно подключается к каждому из трех остальных плеч моста, а в свободные в каждом случае два плеча включаются согласованные нагрузки.Измерение собственных значений производится следующим образом, Генератор включается в плечо 1 (чертеж А), В этом случае в плечи измеряемого тройника поступают синфазные сигналы. Эти сигналы полностью отражаются и, складываясь в плече 1 моста, поглощаются изолятором. При этом в линиях, связывающих тройник и мост, устанавливаются стоячие волны. Положение узла стоячей волны рпксируется по шкале измерительной линии. Эта величина определяет фазу собственного значения 5 ьДля измерения 5 генератор включается в плечо 3 моста 1 чер;еж Б).В этом случае в плечи тройника будут поступать три сигнала с фазами 0, 120, 240. Минимум стоячей волны сместится в положение Р;, определяющее фазу 5 гПри измерении 5 з генератор включен в плечо 5 (чертеж В). Сигналы в плечах измеряемого тройника имеют при этом фазы 0, 240, 120 Узел стоячей волны займет положение Ез, определяюгцее фазу 5 з.По известным У У и 1 з определяются искомые фазовые сдвиги между собственными значениями 5 ь 5 и 5 З.Описываемый метод измерения представляет в настоящее время практический интерес и может быть использован при исследовании указанных выше циркуляторов мостового типа, которые ввиду своеи компактности и малого веса будут широко использоваться в новых разработках.Предмет изобретенияСпособ измерения собственных значений гиротропных СВЧ тройников с осевой симметрией, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности измерения ферритовых элементов изолировано от всей системы, для получения системы стоячих волн в плечах измеряемого тройника, положение узлов которых определяет фазу собственных значений, применена система одновременной запитки трех плеч тройника с помощью шестиплечевого моста, подключаемого к тройнику одним плечом через измерительную линию, а двумя другими - непосредственно к тройнику с помощью двух одинаковых линий передачи,Фз Составитель И. М. Дубинскн Е, Гри Техред А, А. Камышникова Корректор Н. В. Щербаков ед ум. 70 Х 108/ 700 и открытии п еркасскнй пе Совет . 2/б пографня ЦБТИ, Моска.-, Петровка, 14. Г 1 одп. к печ. 23.111-62 гЗак. 12794ЦБТИ Комитета по делам нзоМосква, Це Формат Тира етений р, М. Ч