- Project Runeberg -  Teknisk Tidskrift / Årgång 85. 1955 /
717

(1871-1962)
Table of Contents / Innehåll | << Previous | Next >>
  Project Runeberg | Like | Catalog | Recent Changes | Donate | Comments? |   

Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Sidor ...

scanned image

<< prev. page << föreg. sida <<     >> nästa sida >> next page >>


Below is the raw OCR text from the above scanned image. Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan. Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!

This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.

13 september 1955

137

Ferriter

inom mikrovågtekniken

Teknolog Per Erik Ljung, Stockholm

621.318.134 : 621.396.029.63

Ferromagnetiska material (Tekn. T. 1954 s. 723)
användes från början huvudsakligen vid frekvenser lägre än
ca 1 MHz. Man har numera funnit att de även med fördel
kan användas för speciella tillämpningar upp till ca 30 000
MHz. Materialen har dock helt olika användning inom de
lägre och högre frekvensområdena. Inom
rundradioområdet ända upp till frekvensbandet för programdistribution
med frekvensmodulering är användningen konventionell i
så måtto att ferriter här ersätter starkströmsteknikens
järnkärnor i transformatorer och induktiva
impedansele-rnent. Sintrade material är här mycket lämpliga på grund
av sin höga permeabilitet och volymresistivitet och
ersätter med stor fördel de lamell- och pulverkärnor som
tidigare använts.

Vid ca 500 MHz finns en gräns över vilken konventionella
impedanselement ej längre finner användning. Här
sjunker även den höga permeabilitet som vid låg frekvens
karakteriserar ferriterna till storleksordningen några enheter
och förlusterna får en annan karaktär i och med
uppträdandet av resonansfenomen.

Mot slutet av 1940-talet framkom emellertid resultat som
visade att vissa ferromagnetiska ämnen hade andra
värdefulla egenskaper som kunde tillämpas tekniskt inom
mikrovågområdet, nämligen: selektiv, av materialets
magnetiska tillstånd beroende dämpning, och Faradayeffekt.
Dessa egenskaper beror på att materialen vid dessa
frekvenser har en permeabilitet som låter sig påverka av
statiska magnetfält. Här öppnade sig vidsträckta
möjligheter för praktiska tillämpningar.

Magnetiskt kontrollerade variabla dämpsatser
konstruerades av bl.a. Reggia och Beatty. Dämpsatserna består av en
koaxialledning med ett mellan ytter- och innerledarna
inlagt rörformigt stycke av ett ferro-magnetiskt material, fig.
1. Ett statiskt magnetfält påläggs, vars styrka kan varieras.
Man får då ett karakteristiskt utseende på den kurva som
anger absorberad effekt, P, som funktion av den
magnetiska flödestätheten B, fig. 2.

Från ett i regel från noll skilt värde stiger den
absorberade effekten till ett maximum vid en fältstyrka som är
beroende av frekvensen och faller därefter mot noll. Detta
gränsvärde uppnås dock först vid mycket höga fältstyrkor.
Anordningen har emellertid inte visat sig särskilt
användbar, och intresset har på senare tid i stället inriktats på
tillämpningar av Faradayeffekten.

Det visade sig vara möjligt att utnyttja Faradayeffekten
för komponenter som fungerar som polarisationsvridare
utan nämnvärd absorptionsdämpning. Härmed låg fältet
öppet för konstruktion av modulatorer,
envägstransmis-sionsledningar, fasvridare och andra mer komplicerade, av
dessa enheter uppbyggda impedanselement. Det var också
möjligt att framställa material med synnerligen låg ab-

sorption genom val av lämpliga beståndsdelar. Det starkt
ökade intresset för att få fram material med rektangulär
magnetiseringskurva för användning i matematikmaskiner
var en bidragande orsak till en intensifierad
materialforskning. De ursprungligen för låg frekvens utexperimenterade
materialen, t.ex. Ferroxcube, som huvudsakligen består av
NiZn-ferrit eller MnZn-ferrit ersattes av andra, t.ex.
MgMn-ferrit. Man fann det vara möjligt att med hjälp av
empiriska resultat kontrollera egenskaperna någorlunda,
genom att t.ex. införa aluminiumjoner i ferritgittret kunde
man nå att mättningsmagnetiseringen för materialet
sänktes (jfr Tekn. T. 1954 s. 723).
De materialegenskaper som är av intresse vid
mikrovågs-tillämpningar är Faradayrotationen, dämpningen och den
därmed förknippade ellipticiteten. För jämförelse mellan
olika material införes med fördel en härledd storhet,
dämpningen per grad polarisationsvridning, som
benämnes specifik dämpning.

Faradayeffekt

Faradayrotationen yttrar sig så att en linjärpolariserad
våg t.ex. i en vågledare vid passage av ett i vågens
utbredningsriktning statiskt magnetiserat ferromagnetiskt
utredningsmedium får sin polarisationsriktning ändrad. Vrid
ningen är proportionell mot vågens gångväg i mediet och
mot materialets magnetisering. Den byter tecken då det
statiska magnetfältets riktning omkastas.
Fysikaliskt sett beror Faradayrotationen på att vissa
magnetiserade material ej är isotropa, dvs. att
utbredningsegenskaperna är riktningsberoende. En linjärt polariserad våg
kan uppdelas i två cirkulärt polariserade, motroterande
komponenter. Om i ett material faskonstanten för
vänstervridande våg är ßv och för högervridande våg är ßh och
dessa är olika stora så blir vinkeln (Faradayrotationen) qp
mellan den ursprungliga och den nya
polarisationsriktningen sedan våg inträngt sträckan / i mediet:

ßh — ßv ,

= –I

Vinkeln blir över faskonstanterna även beroende av
material och magnetisering. Om vi nu antar att de
cirkulära komponenterna har olika dämpningskonstant <xv och
oc-h får vi en elliptiskt polariserad våg. Denna effekt blir
speciellt märkbar i närheten av elektronresonans då de
höger- och vänstervridande vågorna har mycket olika
fortplantningshastighet. Den karakteristiska storheten
benämnes ellipticitet och mäts i dB. Om Emax och Emin är
största resp. minsta värdet på den elektriska fältvektorn i
den fortskridande vågen är ellipticiteten

20 log-|^

Emin

Vid tillämpningar är det som regel ett önskemål att
ellipticiteten skall vara större än 30 dB.

Ferromagnetisk resonans

Hos elektronen är laddningen fördelad över volymen.
Elektronens rotation kring en egen axel, spin, medför att
partikeln får ett spinimpulsmoment Ps samt ett magnetiskt
moment /j,b i motsatt riktning mot Ps.

Omj elektronens omgivning finns ett
statiskt_magnet-fält, B0, söker detta fält vrida elektronen så att (Aß
kommer att sammanfalla med B0. Kraftmomentet varmed mag-

Fig. 1. Magnetiskt styrd
variabel dämpsats med
i en koaxialledning
inlagt rörformat
ferromagnetiskt material.

Fig. 2. Absorberad
effekt som funktion av
magnetiska fältstyrkan
i den variabla
dämp-satsen i fig. 1.

<< prev. page << föreg. sida <<     >> nästa sida >> next page >>


Project Runeberg, Tue Nov 12 16:25:26 2019 (aronsson) (download) << Previous Next >>
http://runeberg.org/tektid/1955/0737.html

Valid HTML 4.0! All our files are DRM-free