Y-циркулятор



Y-циркулятор
Y-циркулятор

 


Владельцы патента RU 2601278:

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. 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.

 

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

Известны конструкции Y-циркуляторов [М.В. Вамберский, В.П. Абрамов, В.И. Казанцев. Конструирование ферритовых развязывающих приборов СВЧ. Москва, «Радио и связь», 1982 г., § 2.3, стр. 47-57, рис. 2.9-2.16], содержащие симметричное трехплечное волноводное Y-разветвление в Н-плоскости, круглый цилиндрический ферритовый вкладыш, размещенный строго по центру разветвления, и магнитную систему. Их недостаток - низкая электропрочность, что определяется размещением ферритового вкладыша в максимуме электромагнитного поля в Y-разветвлении и увеличении его концентрации за счет большой диэлектрической проницаемости феррита (ε≈12÷14).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является конструкция Y-циркулятора [RU 106987 U1, опубликован: 27.07.2011, Н01Р 1/38], содержащая симметричное трехплечное волноводное разветвление в Н-плоскости, ферритовый вкладыш, выполненный в виде двух круглых цилиндрических ферритовых дисков, и магнитную систему, причем в трехплечном волноводном разветвлении дополнительно установлены два ферритовых вкладыша, причем любые два ферритовых вкладыша размещены симметрично относительно расположенной между ними плоскости симметрии трехплечного волноводного разветвления в Н-плоскости, а диаметры дисков ферритовых вкладышей выбираются из условия: , где - диаметры ферритовых дисков; а' - расстояние плоскостей круговой поляризации магнитного поля от узких стенок волновода.

Недостатком такой конструкции Y-циркулятора является узкая полоса рабочих частот, что определяется резким изменением диэлектрической проницаемости на границе воздух (ε=1) - феррит (ε≈12÷14) (при воздушном заполнении волноводного Y-разветвления).

Задачей предлагаемого изобретения является достижение возможности расширения рабочей полосы частот Y-циркулятора.

Технический эффект предлагаемого изобретения состоит в расширении рабочей полосы частот и увеличении электропрочности Y-циркулятора.

Сущность предлагаемого Y-циркулятора состоит в том, что он 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.

Новым в предлагаемом Y-циркуляторе является то, что все ферритовые вкладыши выполнены в виде двух трехгранных равносторонних ферритовых призм и ориентированы одной боковой гранью ортогонально плоскостям симметрии Y-разветвления к его центру.

На фиг. приведено схематичное изображение предлагаемого Y-циркулятора.

Y-циркулятор состоит из: симметричного трехплечного волноводного Y-разветвления (6) в Н-плоскости, образованного первым волноводным каналом (1), вторым волноводным каналом (2), третьим волноводным каналом (3), трех ферритовых вкладышей, каждый из которых выполнен в виде двух трехгранных равносторонних ферритовых призм (4), установленных на противоположных широких стенках волноводного Y-разветвления, и магнитной системы (5).

Y-циркулятор работает следующим образом: поле волны Н10, возбужденной в одном из волноводных каналов Y-циркулятора, например в первом волноводном канале (1), достигнув симметричного трехплечного волноводного Y-разветвления (6), возбуждает во втором волноводном канале (2) и в третьем волноводном канале (3) первичные волны Н10. В силу симметрии трехплечного волноводного Y-разветвления (6) эти волны равны по амплитуде и синфазны. В то же время симметричное расширение трехплечного волноводного Y-разветвления (6) увеличивает размер его поперечного сечения, что обуславливает возможность существования волны Н20. Одновременно с этим волна Н10, пришедшая из первого волноводного канала (1), возбуждает намагниченные в одном направлении трехгранные равносторонние ферритовые призмы (4). Но магнитная составляющая СВЧ поля волны Н10 слева и справа от оси симметрии волноводного канала имеет встречную круговую поляризацию, это приводит к тому, что магнитная проницаемость намагниченных в одном направлении левого и правого ферритовых вкладышей различна (одна больше µ/µ0=1, другая меньше µ/µ0=1). Это влияет на симметричное поле волны Н10 таким образом, что в трехплечном волноводном Y-разветвлении (6) возбуждается вторичная волна Н20, которая в свою очередь противофазно, но с равными амплитудами возбуждает второй волноводный канал (2) и третий волноводный канал (3).

Регулируя напряженность постоянного магнитного поля магнитной системы (5), намагничивающей трехгранные равносторонние ферритовые призмы (4), можно добиться равенства амплитуд первичной и вторичной волн и синфазности первичной и вторичной волн, например, во втором волноводном канале (2), при этом энергия волны, возбужденной в первом волноводном канале (1), будет полностью передаваться во второй волноводный канал (2). Одновременно с этим первичная и вторичная волны в третьем волноводном канале (3) будут противофазны и будут компенсировать друг друга. Это обеспечит развязку третьего волноводного канала (3), т.е. энергия волны, возбужденной в первом волноводном канале (1), не будет передаваться в третий волноводный канал (3).

Симметрия разветвления Y-циркулятора обуславливает передачу волны, возбужденной во втором волноводном канале (2), в третий волноводный канал (3) и передачу волны, возбужденной в третьем волноводном канале (3), в первый волноводный канал (1). Т.е. одному и тому же направлению намагничивающего поля соответствует последовательность передачи электромагнитной энергии из канала в канал 1→2→3→1. При изменении направления намагничивающего поля на противоположное передача энергии поменяется на обратное - 1→3→2→1.

В предлагаемой конструкции Y-циркулятора расширению полосы рабочих частот способствует изменение конфигурации ферритовых вкладышей - постепенное увеличение сечения от боковых ребер трехгранных равносторонних ферритовых призм к их центру, и неполное заполнение волновода по высоте ферритовыми вкладышами. Это влечет за собой уменьшение эффективной диэлектрической проницаемости вкладышей и ее плавное изменение от боковых ребер к центру трехгранных равносторонних ферритовых призм. Трехгранные равносторонние ферритовые призмы, установленные в области круговой поляризации, на периферии трехплечного волноводного Y-разветвления, перераспределяют напряженность электромагнитного поля в нем, снижая его концентрацию в центре Y-разветвления, тем самым увеличивая его электропрочность. Неполное заполнение волноводного Y-разветвления по высоте ферритовыми вкладышами улучшает теплоотдачу (теплоотвод) от ферритовых деталей, что повышает тепловую и электрическую прочности Y-циркулятора при высоких значениях мощности.

Y-циркулятор, содержащий симметричное трехплечное волноводное Y-разветвление в H-плоскости, три ферритовых вкладыша, соосно установленных на противоположных широких стенках волноводного Y-разветвления, в области круговой поляризации, и магнитную систему, отличающийся тем, что каждый из ферритовых вкладышей выполнен в виде двух трехгранных равносторонних ферритовых призм и ориентирован одной боковой гранью ортогонально плоскостям симметрии Y-разветвления к его центру.



 

Похожие патенты:

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

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 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