Волноводный @ - циркулятор

 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для развязки и переключения в волноводных каналах Целью изобретения является повышение рабочей мощности и снижение потерь Цель достигается за счет использования в волноводном 120-градусном Е-разветвлении желобковых волноводов с продольно намагниченными ферритовыми вкладышами и выбором ширины и глубины желоба, ширины и длины щелей по соотношениям, приведенным в формуле изобретения. 1 з п ф-лы, 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 P 1/39

ГОСУДАPСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I; ), qn g

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4822152/09 (22) 23.02,90 (46) 15.07,92. Бюл, В 26 (71) Научно-исследовательский институт радиоэлектроники и лазерной техники МГТУ им. Н.Э.Баумана (72) В.И.Казанцев и А.И.Харитонов (53) 621.372.58 (088,8) (56) Абрамов В.П; и др. Независимые устройства на ферритовых резонаторах. — М.: Радио и связь, 1989, с. t48, рис, 4.52,.

: Вамберский M,Â, и др, Конструирова ние ферритовых развязывающих СВЧ, — M,:

Радио и связь, 1982, с. 57 — 67, Изобретение относится.к технике СВЧ и может быть использовано для развязки элементов фидерного тракта и переключения направления передачи СВЧ-энергии. ... Известны волноводные Y öèðêóëÿòîðû, выполненные на 120-градусном разветвлении прямоугольных волноводов стандартного сечения в Н-плоскости. В центре разветвления устанавливается намагниченный вдоль оси разветвления ферритовый или более сложный ферритодиэлектрический вкладыш обычно цилиндрической формы.

Недостатком данного циркулятора является то, что рабочая мощность значительно (примерно в 10 раз) снижается сравнительно с максимальной пропускаемой МОщностью исходных Волноводов.

Наиболее близким к предлагаемому является волноводный Y-q

2 (54) ВОЛНОВОДНЫЙ Y-ЦИРКУЛЯТОР (57) Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для развязки и переключения в волноводных каналах, Целью изобретенйя является повышение рабочей мощностйи снижение потерь. Цель достигается за счет использования в волноводном 120-градусном Е-разветвлении желобковых волноводов с продольно намагниченными ферритовыми вкладышами и выбором ширины и глубины желоба, ширины и длины щелей по соотношенйям, приведенным в формуле изобретения. 1 з.п, ф-лы, 1 ил, магниченные вдоль центральной оси цилиндрические ферритовые вкладыши. В качестве волноводов применены прямоугольные замкнутые одномодовые металлические волноводы стандартного поперечного сечения, определяемого рабочей длиной волны.

Недостатками известного циркулятора являются пониженная сравнительно с исходным прямоугольным волноводом электрическая прочность, ограниченные возможности отвода теплоты, выделяющейся в ферритовых вкладышах, т.е. недоста точно высокая импульсная и средняя (ьerрерывная) пропускаемая мощность, а также узкополосность электрических характеристик волноводного циркулятора.

Цель изобретения — повышение импульсной и средней (непрерывной) пропускаемой мощности, а также расширение рабочей полосы частот циркулятора, Волноводный Y-циркулятор выполнен как симметричное 120-градусное разветвление в Е-плоскости елобковых волноводов, при этом шйрина желоба b, его глубина а и

17 18207

20

30 э 5

55 ширина с удовлетворяют, следующим неравенствам: с, 3 Л с а. 2 с — > 2, — ) 2, (— — — 1 ), — >(— -+1)/ с+1

b 1 с с 2 а . а где Л- минимальная длина волны рабочего диапазона, а длина ферритовых вкладышей ly и их диаметр Оф удовлетворяют неравенствам

1ф а, Оф<2Ь/v3.

Дополнительно для обеспечения малых вносимых потерь циркулятора необходимо, чтобы минимальная длина щелей 1 удовлетворяла условию 1 1,5 с.

Нэ чертеже приведена схема конструкции волнового Y-uiapwynaxopa.

Валноводный Y-циркулятор состоит из двух (левой и правой по основной проек ции) пластин 1, образующих корпус .прибора. В этих пластинах выполнены по три желоба 2, сходящихся под углом 120 град. в центре пластин и имеющих глубину а и ширину Ь. Пластины зафиксированы на рассто.янии с одна от другой, за счет чего образована щель 3, В центре разветвления желобов симметрично на обеих пластинах установлены цилиндрические ферритовые вкладыши 4, имеющие диаметр 0ф, длину lф и намагниченные вдоль оси. При конкретной реализации конструкции, как правило, дополняется боковыми г1ластинэми 5, фиксирующими левую и правую пластины корпуса одна относительно другой, На внутреннюю относительно объема циркулятора поверхность боковых пластин наносится слой поглотителя 6, обеспечивающего, электрогерметичность прибора. Повышение непрерывной пропускаемой мощности можно достичь путем обдува ферритовых вкладышей воздухом, Тогда в одной из боковых пластин выполняются одно или несколько отверстий 7 для вывода воздуха из объема циркулятора, Подача воздуха (про- дувка).осуществляется через штуцера 8 (один .или два), размещенные на других боковых пластинах. Отверстие 7 и отверстия в штуцерах целесообразно выполнять таким диаметром, чтобы образующиеся при этом круглые волноводы оказывались запредельными для полей минимальной длины волны рабочего дйапаэона.

Циркулятор работает следующим образом.

При подаче электромагнитной энергии в верхней па фиг. 1 канзл Y öèðêóëÿòoðç в желобковом волноводе 2, выполйенном в пластинах 1, возбуждается поле, структура которого соответствует основному для этого волноводэ типу колебаний, классифицируе мому как Н 11. Размеры желобкового волновода а, b, с выбраны так, чта поле основного типа Н 11 распространяется по нему с малым ослаблением, а в щелях 3 поля основного типа экспоненциально затухают и практически не поглощают в поглотителях

6. Симметрично установленные, продольно относлтельно осМ намагниченные цилиндрические ферритовые вкладыши 4 создают в центре разветвления такую дифракционную картину паля, что структурой Н 11 возбуждается один из нижних по разрезу А-А выходных каналов циркулятора —. правый или левый — в зависимости от направления намагничивания вкладышей, Поле на входе другого канала, если смотреть от центра разветвления, будет соответствовать волне типа Н 12, Желобковые волноводы выполнены так, чтобы они оказывались запредельными для этой волны, В результате практически вся электромагнитная энергия из входного канала передается в один из выходных и может быть переключена в другой при изменении направления подмагничивания вкладышей на противоположное.

Обеспечить запредельность сечения желобкавого волновода для волны типа Н 12 можно при удовлетворении размеров поперечного сечения этого волновода неравенствам

Е ) 2 — ) (2 — 0 1 У Я + 1

Л b 1 с а

Еще одно требование к соотношениям размеров желобковога валновода следует из необходимости в отсутствии паразитного типа колебаний Н 31. Вытекание Н 31 абес-. печивается выполнением условия — >2/(— — — 1) . с 3 Л а 2 с

Что касается размеров ферритовых вкладышей, то при их выборе необходимо учитывать следующие обстоятельства. Их длина 1ф а, так как в противном случае какая-та часть длины вкладышей окажется в области между пластинами 1, чта приводит к росту потерь, связанному, по-видимому, с возбуждением высших типов волн. Кроме того, увеличение длины вкладышей снижает электропрачность прибора и уменьшение теплоотвод через ахлэждаемый торец вкладыша. Диаметр ферритовых цилиндров Оф должен быть меньше диаметра окружности, вписанной в углы разветвления, 2b/ v3, чтобы абеспе ить теплоотвод воздушными завихрениями от цилиндрической поверхности вкладышей.

Для обеспечения у циркулятора предлагаемой конструкции малых потерь необходимо, чтабьг длина щели была достаточной и обеспечивала затухание полей основного

1748207 типа, скажем, на 30 дБ относительно их уровня в области желоба, Используя известную методику, можно показать, что; если размеры волновода соответствуют выполнению условий, приведенных выше, минимальная длина щели I äîëæíà быть не менее полутора расстояний между пластинами 1, т.е, больше или равна 1,5 с.

2

3.Составитель А, Харитонов

Техред М,Моргентал Корректор С. Черни

Редактор Э. Слиган . Заказ 2508 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

1. Волноводный Y-циркулятор„содер. жащий 120-градусное разветвление волноводов в Е-плоскости, в центре которого на боковых стенках размещены намагниченные вдоль центральной оси ферритовые цилиндрические вкладыши,.о т л и ч э ю щ и йс я тем, что, с целью повышения рабочей мощности, волноводы выполнены желобковыми, прйэтом ширина желоба h, его t лубина а и ширина щелей с удовлетворяют нерэвенс твам

5 - с 3 А — >2, — >2/(— — — 1 ),. с а . 2 с — ) (- - +1)/Wc+1

Ь 1° . с с 2 а где 1 — минимальная длина волны рабочего

10 диапазона, а длина ферритовых вкладышей 1ф и их диа- метр Оф удовлетворяют неравенствам ,!ф < а; Оф < 2В/v3, 2. Циркулятор по и. 1, о т л и ч а ю щ и й15 с я тем, что, с целью снижения вносимых потерь, минимальная длина щелей l выполнена не менее 1,5 с.