Двухмодовый ферритовый фазовращатель с магнитной памятью

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - уменьшение энергии управления, времени переключениня и габаритов фазовращателя. Двухмодовый ферритовый фазовращатель с магнитной памятью содержит управляемую фазовую секцию 1, четыре внешних магнитопровода 2, намагничивающую катушку 3 и невзаимные преобразователи 4 поляризации, а также фильтры 5. Цель достигается выполнением внешних магнитопроводов 2 из феррита с заданной (минимальной) коэрцитивной силой и выбором площади их поперечного сечения. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при исследовании и разработке ферритовых фазовращателей с магнитной памятью. Цель изобретения - уменьшение энергии управления, времени переключения, габаритов. На чертеже показана конструкция двухмодового ферритового фазовращателя с магнитной памятью. Устройство содержит управляемую фазовую секцию 1, четыре внешних магнитопровода 2, намагничивающую катушку 3, невзаимные преобразователи 4 поляризации. Двухмодовый ферритовый фазовращатель с магнитной памятью работает следующим образом. Линейно поляризованные волны распространяются в секции 1, пройдя через фильтр 5. На выходе первого преобразователя 4 они приобретают круговую поляризацию. Волна с круговой поляризацией, проходя секцию 1, ограниченную длиной внешнего магнитопровода 2, приобретает фазовый сдвиг, зависящий от величины намагниченности феррита 4 πМ. Фазовый сдвиг на единицу длины ферритового стержня квадратного сечения со стороной а = 0,81 ; B_е= , где Δ ϕ - управляемый фазовый сдвиг; γ - гиромагнитное отношение; f - рабочая частота; ε - диэлектрическая проницаемость. На выходе преобразователя 4 СВЧ-волна приобретает первоначальную линейную поляризацию, а остатки составляющей с ортогональной поляризацией поглощаются фильтром 5. Максимальный управляемый фазовый сдвиг фазовращателя соответствует изменению магнитной индукции феррита от -В₂ до +В₂, где В₂ - величина остаточной магнитной индукции, соответствующей предельной ПГ. Для обеспечения магнитной памяти в двухмодовых фазовращателях используются ферриты с ППГ. Такая ППГ характеризуется значениями коэффициента прямоугольности К_пр и квадратности К_кв. K_пр= = 0,8...0,95 K_кв= = 0,5...0,8 Магнитные характеристики феррита секции 1 фазовращателя отличаются от характеристик внешних магнитопроводов 2, вследствие чего их внутренние магнитные поля не равны между собой. Магнитная память фазовращателя обеспечивается намагничивающей силой магнитной цепи, величина которой при условии уменьшения остаточной магнитной индукции фазовращателя на 10% определяется полем трогания Нт феррита. Θ_n = Н_сф К_кв.ф l + Н_см К_квм l, где Н_сф, Н_см - коэрцитивные силы феррита секции 1 и магнитопроводов 2 соответственно; К_кв.ф. , К_кв.м. - коэффициенты квадратности ферритов секции 1 и магнитопроводов 2 соответственно; l - длина секции 1 (магнитопровода). Наличие немагнитных зазоров между СВЧ ферритовым стержнем и внешними магнитопроводами 2 приводит к возникновению размагничивающего поля Н_р. Величина размагничивающей силы Θ_p зависит от величины остаточной магнитной индукции секции 1 В_гф
Θ_р = H_рδ = где S_ф - площадь поперечного сечения ферритового стержня секции 1;
S_з - площадь зазора в магнитной цепи;
n - количество магнитопроводов 2. Фазовращатель, разработанный в соответствии с предлагаемой конструкцией внешних магнитопроводов, имеет минимальную энергию управления, так как значение энергии перемагничивания ферритового сердечника равно произведению площади петли гистерезиса (в координатах В-Н и объема сердечника, а для составного сердечника - сумме энергий перемагничивания его частей. Предлагается выбирать минимальную коэрцитивную силу магнитопроводов, при которой сохраняется 90% остаточной индукции идеального сердечника без зазоров. Минимальная величина Н_с соответствует минимальной площади петли гистерезиса, а следовательно, минимальной энергии управления. Высокое значение остаточной магнитной индукции приводит к увеличению управляемого фазового сдвига на единицу длины фазовой секции фазовращателя, что позволяет уменьшить его габариты и массу. Для установления необходимого значения управляемого фазового сдвига он управляется перемагничиванием по частным несимметричным петлям гистерезиса. При этом магнитная индукция изменяется от значения - В_г на предельной ПГ до некоторого значения остаточной индукции B_mi < B_m. Предлагаемые фазовращатели для получения заданного значения B_mi(заданного фазового сдвига) требуют минимальной величины B_mi. Поскольку в этом случае изменение магнитного потока также минимально, фазовращатель имеет минимальное время переключения.

Формула изобретения

ДВУХМОДОВЫЙ ФЕРРИТОВЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ С МАГНИТНОЙ ПАМЯТЬЮ, содержащий управляемую фазовую секцию с четырьмя внешними магнитопроводами, намагничивающую катушку, расположенную на управляемой фазовой секции, невзаимные преобразователи поляризации, установленные с обеих сторон управляемой фазовой секции, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергии управления, времени переключения, габаритов, внешние магнитопроводы выполнены из феррита с коэрцитивной силой
H_см= - H_сфK
а их площадь поперечного сечения выбрана равной
S_м= K_sS_Ф
где K_кв.м - коэффициент квадратности петли гистерезиса феррита управляемой фазовой секции;
B_rф - остаточная индукция феррита управляемой фазовой секции;
S_ф - площадь поперечного сечения ферритового стержня управляемой фазовой секции;
δ - толщина зазора между ферритовым стержнем управляемой фазовой секции и внешним магнитопроводом;
S_з - площадь указанного зазора;
l - длина внешнего магнитопровода;
H_сф - коэрцитивная сила ферритов управляемой фазовой секции;
K_кв.ф - коэффициент квадратности петли гистерезиса феррита управляемой фазовой секции;
K₅= 1 - , h - высота окна внешнего магнитопровода;
B_мф - магнитная индукция насыщения феррита управляемой фазовой секции;
B_мм - магнитная индукция насыщения феррита внешних магнитопроводов;
μ_o - магнитная проницаемость вакуума;
b - толщина полюса внешнего магнитопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 13.05.1995

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2002

Извещение опубликовано: 27.12.2002        

---