Широкополосное ферритовое развязывающее устройство на сосредоточенных элементах

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к развязывающим устройствам дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн, и может быть использовано в качестве функционального узла в приемопередающих трактах радиотехнических систем как коммутирующее устройство, а также для развязки источника сигнала от нагрузки. Техническим результатом изобретения является упрощение и повышение технологичности конструкции широкополосного ферритового развязывающего устройства, а также уменьшение вносимых потерь. Широкополосное ферритовое развязывающее устройство на сосредоточенных элементах содержит расположенное между двух соосно установленных друг над другом ферритовых элементов Y-сочленение в виде системы переплетенных плоских проводников и полоснорасширяющую цепь между общей точкой плоских проводников и корпусом в виде последовательного контура с индуктивностью, состоящей из двух индуктивностей различной величины, включенных параллельно друг другу. Индуктивность полоснорасширяющей цепи реализована в виде прямых индуктивных проводников одинаковой длины и различной ширины, расположенных на оси симметрии циркулятора. 2 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к развязывающим устройствам дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн и может быть использовано в качестве функционального узла в приемо-передающих трактах радиотехнических систем как коммутирующее устройство, а также для развязки источника сигнала от нагрузки.

Известен широкополосный циркулятор (патент США №5223805, МКИ: Н01Р 1/387 от 29.06.1993) с Y-сочленением в виде системы переплетенных плоских проводников, в котором полоснорасширяющая цепь подключена к общей точке плоских проводников Y-сочленения. Недостатками данного устройства являются сложная электрическая эквивалентная схема из-за большого количества элементов и, как следствие, сложная конструкция из-за необходимости использования металлизированных отверстий в керамической подложке.

Известен также широкополосный циркулятор (патент США № RE.28998, МКИ: Н01Р 1/38 от 05.10.1976) с Y-сочленением в виде системы переплетенных плоских проводников с полоснорасширяющими цепями, подключенными как между общей точкой плоских проводников Y-сочленения и корпусом, так и в каждом плече. Недостатками данного циркулятора являются сложная электрическая эквивалентная схема из-за большого количества элементов и сложная конструкция с металлизированными отверстиями в керамической подложке.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является невзаимное устройство на основе циркулятора (патент США №3818381, МКИ: Н01Р 1/32 от 18.06.1974) с Y-сочленением в виде системы переплетенных плоских проводников, расположенным между двух соосно установленных друг над другом намагниченных ферритовых элементов, и с полоснорасширяющей цепью между общей точкой проводников Y-сочленения и корпусом в виде последовательного контура. Недостатком данного устройства является сложная конструкция полоснорасширяющей цепи в виде последовательного контура, индуктивность которого реализуется с помощью трех параллельно соединенных одинаковых конструктивных элементов в виде изогнутых индуктивных полосков, расположенных симметрично относительно оси вращения циркулятора. Описанное устройство принято за прототип изобретения.

Техническим результатом изобретения является упрощение и повышение технологичности конструкции широкополосного ферритового развязывающего устройства, в которой полоснорасширяющая цепь в виде последовательного контура реализуется меньшим числом конструктивных элементов, а также улучшение его электродинамических характеристик - уменьшение вносимых прямых потерь за счет увеличения добротности последовательного контура вследствие меньшего числа индуктивных элементов в последовательном контуре.

Технический результат достигается тем, что в широкополосном ферритовом развязывающем устройстве на сосредоточенных элементах с Y-сочленением, расположенным между двух соосно установленных друг над другом ферритовых элементов, в виде системы плоских проводников, переплетенных и изолированных между собой, одни концы которых соединены между собой, а другие с согласующими емкостями, с полоснорасширяющей цепью между общей точкой плоских проводников и корпусом в виде последовательного контура, индуктивность последовательного контура состоит из двух индуктивностей различной величины, включенных параллельно друг другу, в виде прямых индуктивных проводников одинаковой длины и различной ширины, расположенных на оси симметрии циркулятора.

На фиг. 1 изображена эквивалентная схема широкополосного ферритового развязывающего устройства, где 1-3 - плечи ферритового развязывающего устройства, С - согласующая емкость, L - индуктивность Y-сочленения, L00 - индуктивность полоснорасширяющей цепи, C00 - емкость полоснорасширяющей цепи, R - резистор.

На фиг. 2(a) представлена конструкция ферритового развязывающего устройства, где 4 - Y-сочленение в виде системы переплетенных плоских проводников, 5 - ферритовые элементы, 6 - стальное основание, 7 - стальной цилиндр, 8 - стальная заглушка, 9 - магнит, 10 - термомагнитное сопротивление, 11 - микроплата, 12 - микроплата, 13 - основание, 19 - перемычка, 20 - перемычка, 21 - резистор R, 22 - перемычка, 23 - прокладка.

На фиг. 2(б) представлена нижняя сторона микроплаты 12, где 1-3 - плечи ферритового развязывающего устройства, 12 - микроплата, 14, 15 - индуктивные проводники, 16 - первая пластина емкости С00.

На фиг. 2(в) представлена верхняя сторона микроплаты 12, где 1-3 - плечи ферритового развязывающего устройства, 12 - микроплата, 17 - вторая пластина емкости С00, 18 - выходные площадки, 21 - резистор R, 22 - перемычка.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в соответствующем эквивалентной схеме, представленной на фиг. 1, широкополосном развязывающем устройстве на сосредоточенных элементах, изображенном на фиг. 2(a), содержащем Y-сочленение в виде системы переплетенных плоских проводников 4, ферритовые элементы 5, магнитную систему, состоящую из стального основания 6, стального цилиндра 7, стальной заглушки 8, магнита 9 и термомагнитного сопротивления 10, микроплаты 11 из органического диэлектрика, микроплаты 12, индуктивность L00 полоснорасширяющей цепи, расположенной на микроплате 12, установленной на основание 13 с сквозным отверстием, выполнена в виде прямых индуктивных проводников 14, 15 одинаковой длины и различной ширины, расположенных на оси симметрии циркулятора. На нижней стороне микроплаты 12 находятся индуктивные проводники 14, 15 и первая пластина 16 емкости С00 полоснорасширяющей цепи (фиг. 2(б)), а на верхней стороне микроплаты 12 находятся вторая пластина 17 емкости С00 (фиг. 2(в)), служащая одновременно установочной площадкой для основания 6, а также выходные площадки 18, которые с помощью перемычек 19 соединяются с площадками микроплаты 11.

Полоснорасширяющая цепь за счет реализации индуктивности L00 в виде индуктивных проводников 14, 15 одинаковой длины и различной ширины, расположенных на оси симметрии циркулятора, при отсутствии паразитной емкости между основанием 6 и корпусом, оказывает одинаковое влияние на все плечи устройства за счет компенсации несимметричности подключения относительно плеч устройства индуктивных проводников 14, 15 к корпусу их различной величиной. Полоснорасширяющая цепь не нуждается в настройке, так проводники 14, 15 могут быть изготовлены с высокой степенью точности с помощью фотолитографии.

Микроплата 11 из органического диэлектрика, содержащая согласующие емкости и контактные площадки с сквозными металлизированными отверстиями, обеспечивающими соединение концов плоских проводников Y-сочленения между собой и с основанием 6, устанавливается с нижним ферритовым элементом 5 на основание 6. Верхний ферритовый элемент 5 крепится с помощью перемычки 20 к контактным площадкам с сквозными металлизированными отверстиями микроплаты 11. Для обеспечения возможности использования циркулятора в качестве вентиля на микроплате 12 располагается резистор R 21 сопротивлением 50 Ом (фиг. 2(в)), служащий нагрузкой в плече 3. Один вывод резистора R 21 в случае использования ферритового развязывающего устройства в качестве вентиля соединяется с выводом плеча 3 на микроплате 12, а другой с помощью перемычки 22 с корпусом. Прокладка 23, выполненная из диэлектрического материала с диэлектрической проницаемостью существенно меньше диэлектрической проницаемости микроплаты 12, увеличивает прочность крепления основания 6 за счет большой площади контакта как с основанием 6, так и микроплатой 12, при этом паразитная емкость между основанием 7 и корпусом, параллельная полоснорасширяющей цепи, практически отсутствует.

Работает широкополосное развязывающее устройство на сосредоточенных элементах в режиме циркулятора следующим образом. В случае направления циркуляции по часовой стрелке, когда магнит направлен полюсом N к ферритовым элементам, передача входных электромагнитных волн в полосе рабочих частот (F11÷F12) будет осуществлена из плеча 1 в плечо 2, при этом в плечо 3 электромагнитная волна не поступает, то есть плечо 3 будет «развязано». Передача входных электромагнитных волн в полосе рабочих частот (F21÷F22) будет осуществлена из плеча 2 в плечо 3, при этом в плечо 1 электромагнитная волна не поступает. Передача входных электромагнитных волн в полосе рабочих частот (F31÷F32) будет осуществлена из плеча 3 в плечо 1, при этом в плечо 2 электромагнитная волна не поступает. Аналогичный процесс имеет место в случае, когда с помощью смены направления внешнего подмагничивающего поля, когда магнит обращен полюсом S к ферритовым элементам, обеспечивается смена направления циркуляции на противоположное - в полосе рабочих частот против часовой стрелки.

Экспериментальные исследования показали, что полоснорасщиряющая цепь предлагаемой конструкции оказывает абсолютно одинаковое влияние на все плечи циркулятора, благодаря чему нижние границы полосы рабочих частот F11, F21, F31 отличаются друг от друга на величину не более 0,5%, а верхние границы полосы рабочих частот F12, F22, F32 отличаются друг от друга на величину не более 0,7%.

В режиме вентиля при направлении циркуляции по часовой стрелке плечи 1, 2 являются входом и выходом соответственно устройства, при этом электромагнитная волна из плеча 1 поступает в плечо 2, а электромагнитная волна из плеча 2 в плечо 1 не поступает, поглощаясь в нагрузочном резисторе. При направлении циркуляции против часовой стрелки входом и выходом являются плечи 2, 1 соответственно.

Изобретение позволяет повысить технологичность сборки и упростить регулировку широкополосных ферритовых развязывающих устройств на сосредоточенных элементах. Для промышленной реализации предлагаемого ферритового развязывающего устройства могут быть использованы известные средства и методы, применяемые для изготовления циркуляторов на сосредоточенных элементах.

Широкополосное ферритовое развязывающее устройство на сосредоточенных элементах с Y-сочленением, расположенным между двух соосно установленных друг над другом ферритовых элементов, в виде системы плоских проводников, переплетенных и изолированных между собой, одни концы которых соединены между собой, а другие с согласующими емкостями, с полоснорасширяющей цепью между общей точкой плоских проводников и корпусом в виде последовательного контура, отличающееся тем, что индуктивность последовательного контура состоит из двух индуктивностей различной величины, включенных параллельно друг другу, в виде прямых индуктивных проводников одинаковой длины и различной ширины, расположенных на оси симметрии циркулятора.



 

Похожие патенты:

Устройство формирования нано- и субнаносекундных СВЧ-импульсов относится к радиотехнике и может быть использовано для формирования мощных СВЧ-импульсов наносекундной длительности с частотой следования входного микросекундного СВЧ-импульса, а также серии СВЧ-импульсов субнаносекундной длительности в пределах входного импульса, генерируемого в частотно-периодическом режиме.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемо-передающих трактах радиотехнических систем для обеспечения развязки и коммутации сигналов.

Изобретение относится к радиотехнике и технике СВЧ и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре. Достигаемый технический результат - расширение полосы пропускания при повышении добротности и геометрических размерах, меньших рабочей длины волны.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в антенно-фидерных устройствах для регулировки уровня проходящей мощности СВЧ. Заявленный переменный аттенюатор содержит полосковый проводник, соединенный с входным и выходным коаксиальными разъемами и установленный между двумя металлическими основаниями, и подвижные поглотители.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к развязывающим устройствам метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн, и может быть использовано в качестве функционального узла в приемо-передающих трактах радиотехнических систем для построения невзаимных синфазных делителей (сумматоров) мощности, а также как согласующе-развязывающее устройство.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для изготовления Y-сочленения в виде системы переплетенных плоских проводников при производстве циркуляторов на сосредоточенных элементах метрового и дециметрового диапазонов длин волн с высоким уровнем рабочей мощности.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности микроволновой интерферометрии. Приемо-передающее устройство для фазометрических систем миллиметрового диапазона длин волн содержит генератор непрерывного зондирующего излучения, гетеродин, два смесителя, передающую и приемную антенны и волноводный тракт.

Изобретение относится к аттенюатору СВЧ. Технический результат состоит в снижении прямых потерь СВЧ и расширение функциональных возможностей аттенюатора СВЧ.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к элементам волноводного тракта. Техническим результатом заявленного прямоугольного волновода с одинарным уголковым изгибом является упрощение конструкции при расширении его технических возможностей.

Свч-модуль // 2566328
Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при проектировании и изготовлении активной фазированной антенной решетки (АФАР).

Изобретение относится к электронной и ускорительной технике, а именно к вакуумноплотным волноводным окнам ввода-вывода энергии длинноволновой части СВЧ диапазона. Волноводное окно ввода и/или вывода энергии СВЧ содержит два расположенных друг над другом волновода (1, 2), закороченных на одном из концов стенками (3, 4) соответственно. Волноводы соединены между собой со стороны широких стенок отверстием (5), в которое соосно вставлен стержень (6), прикрепленный, по крайней мере, к внешней широкой стенке одного из волноводов. Стержень окружает вакуумноплотная диэлектрическая перегородка (7), имеющая вид фигуры вращения. Как один из вариантов обеспечения согласования в заданной полосе частот к широкой стенке одного из волноводов прикреплено кольцо (8). Предложенная конструкция волноводного окна ввода и/или вывода энергии СВЧ обеспечивает широкую полосу согласования (до 20%) в низкочастотной части СВЧ-диапазона, а также возможность одновременного использования конструкции как в качестве вакуумноплотного окна, так и в качестве трансформатора сопротивлений. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Использование: изобретение относится к устройствам, обеспечивающим постоянный фазовый сдвиг между компенсирующей линией и фазосдвигающим каналом (ФК) в широкой полосе частот. Сущность: многоэлементный дифференциальный фазовращатель СВЧ включает компенсирующую линию и фазосдвигающий канал в виде, по крайней мере, двух четырехполюсников, соединенных каскадно, каждый из которых выполнен в виде отрезка связанных однородных линий, токонесущие проводники которых соединены один с другим на одном конце, согласно решению каждый четырехполюсник нагружен короткозамкнутым шлейфом. Компенсирующая линия выполнена в виде отрезка однородной линии передачи. Длина связанных однородных линий передачи различных четырехполюсников выполнена одинаковой или различной. Длина шлейфа различных четырехполюсников выполнена одинаковой или различной. Технический результат: уменьшение коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) и уменьшение максимального отклонения Δφ функции фазового сдвига от номинального значения φ0. 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области полупроводниковых изделий. Технический результат - повышение надежности устройства путем снижения влияния DX центров, повышения плотности электронов и устранения деградации в гетероструктуре. Для этого переключатель СВЧ содержит подложку, на которой последовательно размещены: буферный слой AlN, буферный слой из GaN, буферный слой из нелегированного GaN i-типа проводимости. Кроме того, переключатель СВЧ содержит двумерный электронный газ высокой плотности, который служит нижней обкладкой конденсатора, сглаживающий слой из нитрида галлия, слой диэлектрика из двуокиси гафния, металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку конденсатора, и два конденсатора, образующих двойные ВЧ-ключи. Подложка выполнена из изолирующего теплопроводящего CVD поликристаллического алмаза, а на буферном слое из нелегированного GaN i-типа проводимости последовательно размещены сверхрешетка из AlXGa1-XN/GaN, буферный слой из GaN, сильнолегированный слой n-типа проводимости из AlXGa1-XN, спейсер из AlXGa1-XN, сглаживающий слой, канал из InXGa1-XN, сглаживающий дополнительный слой, спейсер из AlXGa1-XN, сильнолегированный слой AlXGa1-XN, слой из GaN, слой диэлектрика из двуокиси гафния и дополнительный слой диэлектрика. При этом переключатель выполнен с минимальным количеством глубоких электронных ловушек DX, а канал выполнен упруго-напряженным псевдоморфным с концентрацией InGa 15-25% и легирован с двух сторон, а двумерный электронный газ образован между каналом и слоем из AlXGa1-XN. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области полупроводниковых изделий, Технический результат - повышение надежности устройства путем снижения влияния DX центров, повышения плотности электронов и устранения деградации в гетероструктуре. Для этого переключатель СВЧ содержит подложку из сапфира, на которой последовательно размещены буферный слой AlN, буферный слой из GaN, буферный слой из нелегированного GaN i-типа проводимости, двумерный электронный газ высокой плотности, который служит нижней обкладкой конденсатора, сглаживающий слой из нитрида галлия, поверх которого нанесен слой диэлектрика из двуокиси гафния, металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку конденсатора, и два конденсатора, образующих двойные ВЧ-ключи. На буферном слое из нелегированного GaN i-типа проводимости последовательно размещены сверхрешетка из AlXGa1-XN/GaN, буферный слой из GaN, сильнолегированный слой n-типа проводимости из AlXGa1-XN, спейсер из AlXGa1-XN, сглаживающий слой, канал из InXGa1-XN, сглаживающий дополнительный слой из GaN, слой диэлектрика из двуокиси гафния и дополнительный слой диэлектрика. При этом переключатель выполнен с минимальным количеством глубоких электронных ловушек DX, а канал выполнен упругонапряженным псевдоморфным с концентрацией InGa 15-25%, а двумерный электронный газ образован между каналом и слоем из AlXGa1-XN. 3 з.п. ф-лы. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области полупроводниковых изделий. Технический результат - повышение надежности устройства путем снижения влияния DX центров, повышения плотности электронов и устранения деградации в гетероструктуре. Для этого переключатель СВЧ содержит подложку, на которой последовательно размещены: буферный слой AlN, буферный слой из GaN, буферный слой из нелегированного GaN i-типа проводимости, двумерный электронный газ высокой плотности, который служит нижней обкладкой конденсатора, сглаживающий слой из нитрида галлия, слой диэлектрика из двуокиси гафния, металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку конденсатора, и два конденсатора, образующих двойные ВЧ-ключи. На буферном слое из нелегированного GaN i-типа проводимости последовательно размещены сверхрешетка из AlXGa1-XN/GaN, буферный слой из GaN, сильнолегированный слой n-типа проводимости из AlXGa1-XN, спейсер из AlXGa1-XN, сглаживающий слой, канал из GaN, сглаживающий дополнительный слой, спейсер из AlXGa1-XN, сильнолегированный слой AlXGa1-XN, слой из GaN, слой диэлектрика из двуокиси гафния и дополнительный слой диэлектрика. При этом переключатель выполнен с минимальным количеством глубоких электронных ловушек DX, а канал легирован с двух сторон, а двумерный электронный газ образован между каналом и слоем из AlXGa1-XN. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к технике СВЧ. Технический результат - повышение надежности и скорости переключения, увеличение уровня выходной мощности и уровня радиационной стойкости. Для этого коммутирующее устройство СВЧ содержит электроды и емкостной элемент, представляющий собой конденсатор, при этом коммутирующее устройство СВЧ включает подложку из сапфира, на которой последовательно размещены: буферный слой из AlN, буферный слой из GaN, слой из нелегированного GaN, слой из твердого раствора AlGaN и в интерфейсе GaN/AlGaN гетероструктуры образован двумерный электронный газ высокой плотности, который служит нижней обкладкой конденсатора. Поверх твердого раствора AlGaN размещен сглаживающий слой из GaN, поверх которого нанесен диэлектрик, содержащий слой из двуокиси гафния и слой из оксида алюминия. Поверх диэлектрика размещены металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку конденсатора. 3 ил.

Изобретение относится к микроволновой технике и предназначено для применения в бортовой аппаратуре радиолокационных, коммуникационных и измерительных систем, подверженных воздействию внешних факторов. Высокопрочная коаксиальная нагрузка содержит коаксиальную линию передачи, включающую внутренний и внешний проводники, и резистивный элемент, расположенный между внутренним и внешним проводниками и включающий цилиндрический участок и конический участок ступенчатой формы. При этом резистивный элемент выполнен из фторопласта, в каждой из ступеней резистивного элемента вдоль коаксиальной линии выполнены отверстия с наноразмерным металлическим слоем, нанесенным на внутреннюю поверхность. Технический результат заключается в повышении механической прочности, термо- и влагостойкости. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к устройствам обработки и коммутации СВЧ-сигналов на полупроводниковых приборах и предназначено для использования в телекоммуникационных системах, электрически управляемых устройствах СВЧ-электроники, таких как полосовые или селективные фильтры, антенны, перестраиваемые генераторы. Техническим результатом является создание волноводной СВЧ-структуры с электрически управляемыми характеристиками разрешенных и запрещенных зон при уменьшенных прямых потерях. Для этого в волноводную структуру с разрешенными и запрещенными зонами, содержащую диафрагму с рамочными элементами связи, расположенными по обе стороны диафрагмы, и полупроводниковый элемент с электрически управляемой проводимостью, введена по крайней мере в один рамочный элемент по крайней мере одна неоднородность типа «штырь с зазором», в зазор одной из которых помещен полупроводниковый элемент с электрически управляемой проводимостью. 5 ил.

Изобретение относится к волноводам мультиплексоров, встроенных в космическое оборудование для спутников. Технический результат состоит в создании малогабаритного и простого во внедрении термоэластичного воздействующего устройства, позволяющего обеспечить фазовую стабильность волновода. Для этого компактное термоэластичное воздействующее устройство (15) содержит, по меньшей мере, две идентичные усилительные детали (10a, 10b, 10c, 10d) и удерживающую деталь (11), при этом удерживающая деталь имеет коэффициент теплового расширения, меньший коэффициента теплового расширения усилительных деталей. Усилительные детали (10a, 10b, 10c, 10d) установлены обращенными в противоположные стороны одна возле другой параллельно продольной оси Y и линейно смещены одна относительно другой вдоль продольной оси Y. Удерживающая деталь (11) содержит два конца, соответственно соединенных с внешними концами каждой усилительной детали, а внутренние концы каждой усилительной детали расположены под средней зоной (14) удерживающей детали (11). 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение предназначено для формирования задающих цепей генераторов, устройств частотной селекции и др. Техническим результатом изобретения является увеличение отношения первых двух резонансных частот полоскового резонатора при сохранении высокой добротности и миниатюрности и позволяет расширить протяженность полосы заграждения полосно-пропускающих фильтров на его основе. Резонатор содержит подвешенную между экранами диэлектрическую подложку, на одну поверхность которой нанесены полосковые металлические проводники, идентичные по форме и разделенные тонкими диэлектрическими слоями, причем проводники с нечетными номерами одним концом короткозамкнуты с одной стороны подложки, а с четными номерами - с противоположной стороны подложки, причем разомкнутые концы проводников с четными номерами гальванически соединены друг с другом через диэлектрические слои посредством металлических перемычек с одного края подложки, а с нечетными номерами - с противоположного края подложки. 3 ил.
Наверх