Т-циркулятор



Т-циркулятор
Т-циркулятор

 


Владельцы патента RU 2601277:

Акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" (RU)

Предлагаемое изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в волноводных трактах передатчиков, приемников, антенн РЛС для направленной передачи электромагнитных волн. Т-циркулятор содержит симметричное волноводное Т-разветвление в Н-плоскости, согласующий металлический клин, три ферритовых вкладыша, установленные в области круговой поляризации, и магнитную систему. Для расширения полосы рабочих частот и повышений электропрочности все вкладыши выполнены в виде трехгранных равносторонних ферритовых призм, при этом все трехгранные равносторонние ферритовые призмы ориентированы одной боковой гранью ортогонально к оси симметрии волноводного Т-разветвления, а одним боковым ребром в сторону металлического клина. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в волноводных трактах передатчиков, приемников, антенн РЛС для направленной передачи электромагнитных волн.

Известна конструкция Т-циркулятора [А.Л. Микаэлян. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. Госэнергоиздат, 1963 г., стр. 582, рис. 10-63, 10-64], содержащая симметричное волноводное Т-разветвление в Н-плоскости, согласующий клин, круглый цилиндрический ферритовый вкладыш, размещенный симметрично относительно плоскости симметрии Т-разветвления, диаметрально пересекающей его, и магнитную систему.

Недостатки состоят в узкой полосе рабочих частот и низкой электропрочности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является конструкция Т-циркулятора [RU 106041 U1, H01P 1/38, опубл. 27.06.2011 г.], содержащая симметричное волноводное Т-разветвление в Н-плоскости, согласующий металлический клин, круглый цилиндрический ферритовый вкладыш и магнитную систему, причем в симметричном волноводном Т-разветвлении дополнительно установлены два круглых цилиндрических ферритовых вкладыша, размещенных симметрично относительно плоскости симметрии волноводного Т-разветвления, а третий круглый цилиндрический ферритовый вкладыш установлен симметрично относительно плоскости симметрии волноводного Т-разветвления и диаметрально пересекается ею.

Недостаток такой конструкции Т-циркулятора состоит в узкой полосе рабочих частот.

Задачей предлагаемого изобретения является достижение возможности расширения рабочей полосы частот.

Технический эффект предлагаемого изобретения заключается в расширении полосы рабочих частот и повышении электропрочности.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что Т-циркулятор содержит симметричное волноводное Т-разветвление в Н-плоскости, согласующий металлический клин, три ферритовых вкладыша, установленные в области круговой поляризации, и магнитную систему.

Новым в предлагаемом Т-циркуляторе является то, что все вкладыши выполнены в виде трехгранных равносторонних ферритовых призм, при этом все трехгранные равносторонние ферритовые призмы ориентированы одной боковой гранью ортогонально к оси симметрии волноводного Т-разветвления, а одним боковым ребром в сторону металлического клина.

На чертеже приведено схематичное изображение предлагаемого Т-циркулятора.

Т-циркулятор состоит из: симметричного волноводного Т-разветвления в Н-плоскости образованного средним волноводным каналом (1), двумя боковыми волноводными каналами (2) и (3), согласующего металлического клина (4), трех трехгранных равносторонних ферритовых призм (5), (6), (7) и магнитной системы (8).

Т-циркулятор работает следующим образом: поле волны Н10, возбужденной в среднем волноводном канале (1) Т-циркулятора, достигнув симметричного волноводного Т-разветвления, возбуждает в боковых волноводных каналах (2) и (3) первичные волны H10. В силу симметрии волноводного Т-разветвления первичные волны в волноводных каналах (2) и (3) равны по амплитуде и синфазны. Одновременно волна H10, пришедшая из среднего волноводного канала (1), возбуждает намагниченные магнитной системой (8) трехгранные равносторонние ферритовые призмы (5), (6) и (7). Особенность возбуждения трехгранных равносторонних ферритовых призм (5) и (6) и правой и левой частей трехгранной равносторонней ферритовой призмы (7) состоит в том, что магнитная составляющая поля СВЧ волны H10 с одной стороны (справа) от плоскости, проходящей через средние линии широких стенок среднего волноводного канала (1), и с другой стороны (слева) имеет встречную круговую поляризацию (правую и левую). Величины магнитных проницаемостей одинаково намагниченных ферритовых вкладышей для право- и левополяризованных волн, т.е. левой трехгранной равносторонней ферритовой призмы (5) и правой трехгранной равносторонней ферритовой призмы (6), и левой и правой частей трехгранной равносторонней ферритовой призмы (7), различны. Это приводит к тому, что левая и правая трехгранные равносторонние ферритовые призмы (5) и (6), левая и правая части трехгранной равносторонней ферритовой призмы (7) по-разному воздействуют на симметричное поле волны H10 в симметричном волноводном Т-разветвлении. Это вызывает возбуждение антисимметричной волны H20 в симметричном волноводном Т-разветвлении, т.е. волны H20, переизлученной трехгранными равносторонними ферритовыми призмами (5), (6) и (7), которая противофазно возбуждает боковые волноводные каналы (2) и (3). В силу симметричного расширения волноводного Т-разветвления, размер поперечного сечения допускает существование волны H20. Таким образом, имеют место необходимое и достаточное условия существования волны H20 в симметричном волноводном Т-разветвлении. В результате в одном из боковых (выходных) волноводных каналов, например (2), поле первичной волны H10 и поле вторичной волны H20 (переизлученной ферритовыми вкладышами) оказываются синфазными, а в другом волноводном канале (3) - противофазными.

При синфазности и равенстве амплитуд первичной и вторичной волн в боковом волноводном канале (2) энергия волны, возбужденной в среднем волноводном канале (1,) будет полностью передаваться в боковой волноводный канал (2). Одновременно противофазность и равенство амплитуд первичной и вторичной волн в боковом волноводном канале (3) приводят к их взаимной компенсации и обеспечивают развязку этого волноводного канала. Т.е. будет осуществляться последовательная передача энергии электромагнитных волн из канала в канал 1→2→3→1.

При возбуждении симметричного волноводного Т-разветвления волной Н10 со стороны одного из боковых волноводных каналов, например (2), симметрия волноводного Т-разветвления в Н-плоскости отсутствует. Однако, в силу граничных условий на его стенках и принципа взаимности, в согласованном волноводном Т-разветвлении возбуждается поле по структуре аналогичное волне H10, повторяющее структуру поля, возбуждаемого в волноводном Т-разветвлении со стороны среднего волноводного канала (1). В результате в волноводах среднего волноводного канала (1) и бокового волноводного канала (3) возбуждаются равные по амплитудам синфазные первичные волны H10. Так же, как и при возбуждении со стороны среднего волноводного канала (1), при возбуждении электромагнитного поля со стороны бокового волноводного канала (2) все три одинаково намагниченных трехгранных равносторонних ферритовых призмы - левая трехгранная равносторонняя ферритовая призма (7), правая трехгранная равносторонняя ферритовая призма (5) и левая и правая части трехгранной равносторонней ферритовой призмы (6) - возбуждаются электромагнитным полем с встречной круговой поляризацией - левого и правого направлений. В связи с этим величина магнитной проницаемости трехгранных равносторонних ферритовых призм различна и соответственно переизлученное ими вторичное поле слева и справа по направлению его распространения противоположно (по поляризации вектора E), т.е. аналогично полю волны H20 (вторичная волна). Размеры волноводного Т-разветвления в Н-плоскости за счет протяженности среднего волноводного канала (1) в направлении его продольной оси допускают существование волны, аналогичной волне Н20. Это приводит к тому, что в одном из волноводных каналов, например (1), поля первичной и вторичной волн синфазны и складываются, а в другом волноводном канале (3) - противофазны и вычитаются. Т.е. будет осуществляться последовательность передачи энергии электромагнитных волн из канала в канал 1→2→3→1.

При синфазности и равенстве амплитуд полей первичной и вторичной электромагнитных волн в волноводном канале (1) энергия волны, возбужденной в волноводном канале (2) будет полностью передаваться в волноводный канал (1). Одновременно противофазность и равенство амплитуд первичной и вторичной электромагнитных волн в волноводном канале (3) приводят к их взаимной компенсации и обеспечивают развязку волноводного канала (3). При возбуждении Т-циркулятора со стороны волноводного канала (3) и сохранении направления магнитного поля, намагничивающего трехгранные равносторонние ферритовые призмы (5), (6) и (7), сложение первичного и вторичного полей будет происходить в волноводном канале (1), а вычитание - в волноводном канале (2), т.е. будет осуществляться последовательность передачи энергии электромагнитных волн из канала в канал 1→2→3→1. При изменении направления поля, намагничивающего ферритовые призмы на встречное направление передачи волн, изменится на обратное: 1→3→2→1.

В предлагаемой конструкции Т-циркулятора расширению полосы рабочих частот и увеличению его электропрочности способствует выполнение конфигурации ферритовых вкладышей в виде трехгранных равносторонних призм. Постепенное увеличение их сечения от боковых ребер к центру влечет за собой плавное изменение эффективной диэлектрической проницаемости. Трехгранные равносторонние ферритовые призмы, установленные в области круговой поляризации слева и справа от плоскости симметрии в трехплечном волноводном Т-разветвлении, преобразуют часть энергии электромагнитного поля волны H10 в электромагнитное поле волны H20, что приводит к перераспределению поля в волноводном Т-разветвлении и снижению его концентрации в центре Т-разветвления. Все это ведет к расширению полосы рабочих частот Т-циркулятора и увеличению его электропрочности. А увеличение площади соприкосновения трехгранных равносторонних ферритовых призм с поверхностями волноводного Т-разветвления улучшает теплоотдачу (теплоотвод) от ферритовых деталей и тем самым повышает тепловую прочность.

Т-циркулятор, содержащий симметричное волноводное Т-разветвление в Н-плоскости, согласующий металлический клин, три ферритовых вкладыша, установленные в области круговой поляризации, и магнитную систему, отличающийся тем, что все вкладыши выполнены в виде трехгранных равносторонних ферритовых призм, при этом все трехгранные равносторонние ферритовые призмы ориентированы одной боковой гранью ортогонально к оси симметрии волноводного Т-разветвления, а одним боковым ребром в сторону металлического клина.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности устройств генерации и частотной модуляции за счет увеличения линейного участка частотной модуляционной характеристики при произвольных характеристиках нелинейного элемента.

Изобретение относится к радиоэлектронике и измерительной технике и может быть использовано для заданного ослабления высокочастотного сигнала большой мощности в широкой полосе рабочих частот.

Изобретения относятся к областям радиосвязи и могут быть использованы для создания устройств генерации и частотной модуляции с увеличенным линейным участком частотной модуляционной характеристики при произвольных характеристиках нелинейного элемента, цепи внешней обратной связи и параметрах резистивного четырехполюсника.

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в возможности усиления и частотной демодуляции высокочастотного сигнала с увеличенным линейным участком частотной демодуляционной характеристики и увеличенным динамическим диапазоном при произвольных характеристиках нелинейного элемента, цепи внешней обратной связи и параметрах резистивного четырехполюсника.

Изобретение относится к области радиосвязи. Способ генерации высокочастотных сигналов состоит в том, что энергию источника постоянного напряжения преобразуют в энергию высокочастотного сигнала за счет скачкообразного изменения амплитуды источника постоянного напряжения в момент его включения, усиливают и ограничивают амплитуду высокочастотного сигнала с помощью трехполюсного нелинейного элемента и организации обратной связи.

Изобретение относится к области радиолокационной техники, в частности к устройствам антенно-фидерной системы, используемым для передачи сверхвысокочастотной энергии между неподвижной частью радиолокационной станции (РЛС), например стационарными (неподвижными) передатчиками, приемниками, и вращающейся антенной системой.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано для коммутации СВЧ-сигналов в фидерных трактах различного назначения, в частности при создании переключателя фидерных трактов.

Настоящее изобретение относится к области связи, и в частности, к устройствам связи в СВЧ-диапазоне. Устройство СВЧ-связи включает в себя: первый модуль преобразования, второй модуль преобразования, сконфигурированные для выполнения взаимного преобразования между сигналом основной полосы частот или сигналом промежуточной частоты и СВЧ-сигналом, причем СВЧ-сигналы, принятые или выведенные первым модулем преобразования и вторым модулем преобразования, имеют, соответственно, одинаковое направление поляризации либо перпендикулярные направления поляризации; и ортомодовый преобразователь с тремя волноводными портами, сконфигурированный для выполнения разделения и синтеза ортогонально поляризованных СВЧ-сигналов.

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в улучшении эффективности устройств генерации и частотной модуляции за счет увеличенния линейного участка частотной модуляционной характеристики при произвольных характеристиках нелинейного элемента, цепи внешней обратной связи и параметров резистивного четырехполюсника.

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, в частности к сильноточным релятивистским импульсным плазменным источникам микроволн, и может быть использовано для создания выходных узлов плазменных релятивистских источников СВЧ-импульсов с преобразованием низшей волны коаксиального волновода ТЕМ-типа в низшую волну полого волновода круглого сечения типа Н11.

Предлагаемое изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в волноводных трактах передатчиков, приемников, антенн РЛС для направленной передачи электромагнитных волн. Y-циркулятор содержит симметричное трехплечное волноводное Y-разветвление в Н-плоскости, три ферритовых вкладыша, соосно установленных на противоположных широких стенках волноводного Y-разветвления, в области круговой поляризации, и магнитную систему. Технический эффект предлагаемого изобретения состоит в расширении рабочей полосы частот и увеличении электропрочности Y-циркулятора. Для расширении рабочей полосы частот и увеличения электропрочности Y-циркулятора все ферритовые вкладыши выполнены в виде двух трехгранных равносторонних ферритовых призм и ориентированы одной боковой гранью ортогонально плоскостям симметрии Y-разветвления к его центру. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и радиоэлектроники и может быть использовано для поглощения электромагнитного излучения на выходе сверхвысокочастного волноведущего тракта, а также входить в состав сложных сверхвысокочастотных функциональных узлов и устройств. Волноводная согласованная нагрузка включает размещенные в короткозамкнутом отрезке волновода первый и второй относительно направления распространения электромагнитной волны основные диэлектрические слои и расположенный между ними металлический слой нанометровой толщины, причем плоскости слоев ориентированы перпендикулярно направлению распространения электромагнитной волны, при этом волноводная согласованная нагрузка согласно изобретению содержит дополнительный диэлектрический слой, расположенный перед первым основным диэлектрическим слоем и обладающий величиной относительной диэлектрической проницаемости, меньшей величины относительной диэлектрической проницаемости первого основного диэлектрического слоя, а также содержит по крайней мере один согласующий диэлектрический слой, расположенный между дополнительным диэлектрическим слоем и первым основным диэлектрическим слоем и/или между металлическим слоем и вторым основным диэлектрическим слоем, при этом величина относительной диэлектрической проницаемости согласующих диэлектрических слоев меньше величины диэлектрической проницаемости первого основного диэлектрического слоя и увеличивается по направлению к металлическому слою, а величина относительной диэлектрической проницаемости согласующих диэлектрических слоев, расположенных между металлическим слоем и вторым основным диэлектрическим слоем, меньше величины диэлектрической проницаемости второго основного диэлектрического слоя и увеличивается по направлению от металлического слоя. Изобретение обеспечивает возможность создания широкополосной волноводной нагрузки для поглощения СВЧ-излучения с расширенным рабочим диапазоном частот, технологически простой в изготовлении и с малыми продольными габаритами. 4 з.п. ф-лы, 10 ил., 8 табл., 8 пр.
Наверх