Материал: Гуревич, А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках

s 6.2] ВОЛНОВОД С ПОПЕРЕЧНО НАМАГНИЧЕННОЙ СРЕДОЙ 279

кулярным его широкой стейке. Такие волноводы с ферритом широко используются в технике сверхвысоких частот. Важным их преимуществом является сравнительно небольшой магнитный зазор.

Прямоугольный волновод, заполненный гиротропной средой. Остановимся прежде всего на задаче о регулярном прямоуголь­ ном волноводе, целиком заполненном поперечно намагниченной средой (рис. 6.2.1). Рассмотрим простейшие типы волн в таком

является путь, основанный на непосредственном проектировании уравнений Максвелла на оси прямоугольной системы координат

и подставим их составляющие *) в проекции уравнений (5.1.18)

I, +-Ѵ

и (5.1.20) при jcT = 0. Для тензоров ц и е примем выражения (5.1.33) и (5.1.34). В рассматриваемом случае, когда dldz = 0, полученная система шести уравнений распадается на две неза­ висимые системы:

kyez — k0'ihx — ik0'.iahy = 0,

и систему для составляющих hz, ех и еѵ, которую мы не выписы­ ваем.1

1) Индекс V при этих составляющих опускаем.

280 ВОЛНОВОДЫ И РЕЗОНАТОРЫ С ГИРОТРОПНЫМИ СРЕДАМИ [ГЛ. 0

Так как граничные условия для составляющих поля незави­ симы, то две упомянутые выше системы уравнений должны соот­

а JLL_L, как и раньше, определяется выражением (5.1.36). Ясно, что

>4 + kl = к2,

где V — величина, входящая в уравнение (5.1.46); значения ее, следующие из общей теории, были приведены выше — выражения (6.2.1). Сравнивая (6.2.1) и (6.2.7), мы видим, что значение хх соответствует полям ТЕн0 (полей с х2 не существует).

Решение уравнения (6.2.6), удовлетворяющее граничным ус­ ловиям (6.2.4), запишется в виде

282 В О Л Н О В О Д Ы II Р Е З О Н А Т О Р Ы С Г IIP О Т Р О П Н Ы М II С Р Е Д А М И [ Г Л . 6

Зависимость структуры магнитного поля от направления рас­ пространения приводит, между прочим, к тому, что условия иа плоской, перпендикулярной оси волновода границе двух сред, из которых хотя бы одна является гиротропной, не удовлетворя­ ются, в отличие от случая изотропных сред, при наличии только падающей, отраженной и проходящей воли одного типа. На такой границе при падении одной из воли ТЕП0 будут возникать беско­ нечные ряды отраженных и проходящих волн ТЕП0 с разными п.

Мы не будем останавливаться подробно на исследованных Микаэляном [447] и другими [453] типах волн в прямоугольном волноводе с гиротропной средой, для которых составляющие поля зависят от обеих координат х и z. Заметим лишь, что в этом случае «парциальные» волны с н и2 не удовлетворяют гра­ ничным условиям, а нормальные волны волновода, как и в случае волновода с продольно намагниченной средой (§ 6.1), являются их суммами. Эти волны не являются волнами ТЕ или ТМ. Нали­ чие двух парциальных волн с разными зависимостями от х при­ водит к тому, что граничные условия при х = 0 и х = а могут удовлетворяться не только при синусоидальных, но и при экс­ поненциальных зависимостях от х , т. е. при х?ХХЛ <С_0. Отсюда, в свою очередь, следует возможность существования распростра­

няющихся волн {kl 0) при сколь угодно больших значениях ѵ.х и xz, т. е. при сколь угодно малых поперечных размерах вол­ новода. Наличие таких волн, исследованных Сэйделом [453] и другими, является одним из наиболее интересных следствий гиротропности заполняющей волновод среды г). При достаточно малых размерах сечения волновода эти волны являются магни­ тостатическими (см. главу 7).

Волновод с поперечно намагниченной ферритовой пластиной. Перейдем теперь к исследованию регулярного волновода, час­ тично заполненного поперечно намагниченной гиротропной средой. При частичном заполнении волновода гиротропной средой не только устраняются недостатки, свойственные целиком запол­ ненному волноводу (возникновение высших типов волн, трудности согласования), но и возникают, как мы убедимся, новые интерес­ ные невзаимные эффекты.

Остановимся на наиболее простом случае волновода с попереч­ но намагниченной пластиной, параллельной его узкой стенке

тензора магнитной проницаемости пластины примем по-прежнему выражение (5.1.33), а электрическую проницаемость ее и пара-

-1) Распространение волн в волноводах малого сечения (отсутствие от­ сечки) имеет место и в волноводе с продольно намагниченной гиротропиои средой [446, 453].