6.7.2.1.Van cộng hưởng
Van cộng hưởng được cấu tạo từ một đoạn ống dẫn sóng chữ nhật, bên trong nó tại tiết diện x1; chỗ sóng H10 có từ trường phân cực tròn ta đặt một bản ferít mỏng song song với thành hẹp dọc theo tiết diện này (hình 6.13) từ trường từ hóa không đổi H0 hướng vuông góc với thành rộng ống dẫn sóng.
Giả sử khi sóng H10 được truyền theo phương z0 vào ống dẫn sóng chữ nhật có thanh ferít; thì tại tiết diện x1 này từ trường của sóng H10 là phân cực tròn quay phải. Còn nếu sóng truyền theo chiều ngược lại z0 thì tại x1 từ trường sẽ phân cực tròn quay trái. Nếu ta chọn cường độ từ trường không đổi có giá trị H0 H0ch, thì thanh ferít sẽ hấp thụ đáng kể năng lượng của sóng phân cực tròn quay phải, do vậy khi sóng H10 truyền theo phương
0
z bị suy giảm nhiều. Khi truyền ngược lại z0 thanh ferít không hấp thụ năng lượng PTIT
sóng phân cực tròn quay trái, nên sóng H10 không bị suy giảm. Như vậy phần tử trên làm việc như một chiếc van, cho sóng đi theo một chiều, nó được gọi là van cộng hưởng.
x 10 H 0 H H0 H0 x1 x2 Hình 6.13. Van cộng hưởng
Để tăng cường hiệu quả của van, tại tiết diện x2 trường H10 cũng phân cực tròn ta đặt thêm một tấm ferít mỏng nữa dọc theo thành hẹp, còn từ trường không đổi từ hóa đặt hướng vuông góc với thành rộng nhưng có chiều ngược lại.
6.7.2.2.Bộ quay pha không thuận nghịch
Về cấu tạo, bộ quay pha này được tạo thành từ một đoạn ống dẫn sóng chữ nhật, tại tiết diện x ta đặt một bản ferít mỏng song song với thành hẹp, từ trường từ hóa không đổi H0
cũng hướng vuông góc với thành rộng ống sóng (hình 6.14) nhưng về độ lớn thì ta chọn nhỏ hơn nhiều so với H0ch.
x 0 H x 2 a 1 0 1 0 H 1 0 H 1 0 Hình 6.14.
Bộ quay pha không thuận nghịch làm việc theo nguyên tắc: thanh ferít bị từ hóa bởi từ trường không đổi sẽ tác dụng lên 2 sóng quay trái và quay phải với các độ từ thẩm ,
khác nhau. Khi H0H0ch thi tiêu hao của cả 2 sóng là không đáng kể và từ đồ thị hình 6.14 ta thấy nên sóng quay trái khi truyền qua thanh ferít sẽ bị lệch pha nhiều hơn sóng phân cực tròn quay phải. Do đó khi sóng H10 truyền vào bộ quay pha theo 2 hướng khác nhau
0
z và z0 sẽ có góc lệch pha khác nhau. Hiệu góc lệch pha giữa chúng sẽ có một giá trị nào đó. Và như vậy phần tử trên có tác dụng như một bộ quay pha không thuận nghịch. Góc
quay pha phụ thuộc vào cường độ từ trường H0, chiều dài thanh ferít và vị trí đặt thanh ferít. Trên hình 6.14 vẽ sự thay đổi góc pha phụ thuộc vào vị trí x đặt tấm ferít.
6.7.2.3.Phân mạch vòng tuần hoàn (Circulator) kiểu chữ Y
Bộ phân mạch vòng tuần hoàn được thực hiện trên một chạc 3 đối xứng Y kiểu H trên ống dẫn sóng chữ nhật. Tại tâm của chạc 3 có một thanh ferít hình trụ được gắn với một vỏ điện môi hình trụ đặt vuông góc với thành rộng của ống dẫn sóng. Tại 3 đầu vào có gắn thêm 3 thanh nhỏ điện môi hình trụ vuông góc với thành rộng và ở giữa chúng (hình 6.15). Từ trường không đổi H0 đặt vuông góc với thành rộng của ống dẫn sóng.
(1)
(3) (2)
0
H
Hình 6.15. Circulator kiểu chữ Y
Nguyên tắc làm việc của circulator chữ Y như sau: sóng H10 truyền vào nhánh (1) đi đến vùng có ferít rẽ làm 2 sóng đi vòng theo 2 chiều ngược nhau quanh thanh ferít. Vùng quay của từ trường 2 sóng này nằm trong mẫu ferít bị từ hóa và hướng quay H của chúng theo phương của vectơ từ hóa H10 là ngược chiều nhau, và ferít sẽ biểu hiện độ từ thẩm có giá trị và khác nhau và góc lệch pha khác nhau. Ta chịn kích thước của thanh ferít và cường độ từ trường từ hóa H0 sao cho 2 sóng này đi vào nhánh (2) sẽ đồng pha, còn vào nhánh 3 chúng ngược pha. Kết quả sóng đi nhánh (1) sẽ ra nhánh (2) mà không vào nhánh (3). Do tính đối xứng của circulator mà ta thấy ngay rằng nếu truyền sóng vào nhánh (2) thì có sóng rẽ sang nhánh (3) không vào nhánh (1), hoặc nếu sóng truyền vào nhánh (3) thì sẽ chỉ rẽ sang nhánh (1). Tóm lại ta có chu trình làm việc của circulator như sau:
1 2 3 1
Nếu ta đổi chiều H0 thì circulator sẽ làm việc theo chu trình sau:
1 3 2 1
Thanh điện môi bao thanh ferít có tác dụng nâng cao tính ổn định nhiệt và sự bền chắc của circulator. Còn 3 thanh nhỏ điện môi ở 3 nhánh có tác dụng phối hợp giữa các nhánh. Do cấu trúc đơn giản, kích thước gọn nhẹ nên circulator chữ Y được dùng khá rộng rãi trong kỹ thuật siêu cao tần, nó có dải làm việc đến 30% tần số trung tâm.
6.7.2.4.Bộ phân mạch vòng tuần hoàn 4 nhánh (circulator kiểu pha)
Bộ phân mạch vòng tuần hoàn kiểu pha là một mạng 8 cực. Nó được cấu tạo từ 2 bộ cầu khe ống dẫn sóng và một bộ quay pha không thuận nghịch ghép với nhau như hình 6.16.
(1) (3) (2) (4) 10 H
Hình 6.16. Circulator kiểu pha
Bộ quay pha không thuận nghịch làm quay một góc pha theo chiều mũi tên. Bộ circulator này làm việc theo chu trình sau:
1 2 3 4 1
Thật vậy, nếu truyền sóng H10 vào nhánh (1) thì sóng sẽ sang nhánh bên của cầu khe thứ nhất một nửa năng lượng với góc lệch pha / 2 so với sóng đi trong nhánh chính của cầu khe này. Sóng đi trong nhánh chính qua bộ quay pha không thuận nghịch lệch pha thêm một góc và tiếp tục đi sang nhánh (2) của cầu khe thứ 2. Trong khi đó sóng đi ở nhánh phụ sẽ qua lỗ cầu khe thứ hai một phần rẽ sang nhánh (2) và lệch pha thêm một góc / 2. Do đó 2 sóng đi vào nhánh (2) sẽ đồng pha và chúng được cộng lại. Còn 2 sóng đi vào nhánh (4) sẽ lệch pha nhau các góc / 2 và / 2 nên kết quả chúng triệt tiêu nhau. Còn do tính chất của cầu khe mà sóng ở nhánh (1) không rẽ sang nhánh (3).
Ta cũng có thể nhận được bộ circulator 4 nhánh trên ống dẫn sóng tương tự như trên, nếu thay một trong hai cầu khe bằng một T-kép.