ФЕРРИТОВЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК H01P1/19 

Предлагаемое техническое решение относится к технике сверхвысокой частоты (СВЧ) и предназначено для использования в СВЧ трактах систем регулирования, а также как составная часть СВЧ фазовращателей, аттенюаторов, модуляторов.

Известно фазосдвигающее устройство на основе вращающегося магнитного поля (см. патент IP N 59-7241 МПИ H 01 P 01/19, 1984), содержащее кольцеобразный феррит в цилиндрическом волноводе, согласователи, а также расположенную на внешней поверхности волновода катушку возбуждения, причем кольцеообразный феррит рассечен по длине на участки определенных размеров и между секциями оставлены либо воздушные прослойки, либо установлены металлические или диэлектрические пластинки определенной формы.

Недостатком такого технического решения является то, что, решая определенные задачи распространения СВЧ волны в волноводе, в частности подавления высших типов волн, а также согласование ферритовой секции, оно никак не касается улучшения технологичности изготовления фазовращателя, при котором возникают значительные трудности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является ферритовый фазовращатель с поперечным магнитным полем (см. авторское свидетельство SU N 1608758, МПИ H 01 P 01/19, 1988), содержащий ферритовый вкладыш, установленный в полости металлического волновода, толщина стенки которого много меньше его радиуса, и магнитную систему, аналогичную статору асинхронного двигателя.

В этом техническом решении изготовление статора производят отдельно из набора пластин, вырубаемых из листа электротехнического железа или пермаллоя, и обмоток, вкладываемых в этот набор, причем при сборке фазовращателя он должен устанавливаться на волновод с ферритом. Для включения в тракт фазовращатель на обоих концах должен иметь фланцы, а также, как правило, и увеличение диаметра волновода для расположения, например, согласователей, что требует использования в волноводе съемного фланца (хотя бы одного) или использование ступеньки, которые припаиваются к волноводу после сборки статора с волноводом. Посредством пайки фланца к волноводу добиться необходимого качества шва невозможно без значительного увеличения длины волновода и толщины его стенки, а это резко ухудшает параметры ферритового фазовращателя и, кроме того, при сильном разогреве невозможно сохранить диаметр канала волновода с требуемой точностью.

Технический результат предлагаемого решения заключается в повышении технологичности изготовления с обеспечением наиболее высоких параметров ферритового фазовращателя.

Указанный результат достигается тем, что ферритовый фазовращатель с поперечным магнитным полем, содержащий ферритовый вкладыш, установленный в полости металлического волновода, толщина стенки которого много меньше его радиуса, и магнитную систему, аналогичную статору асинхронного двигателя, причем магнитопровод статора выполнен из магнитопроводящих зубцов и магнитопроводящего съемного ярма.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что зубцы могут изготавливаться прессованием из феррита или из хорошо магнитопроводящего металла или сплава, например электротехнической стали, пермаллоя, посредством механической обработки.

Магнитопроводящее ярмо может быть реализовано намоткой на торцы уже установленных на волноводе зубцов тонкой пермаллоевой ленты, при этом обеспечивается прилегание ярма к каждому зубцу.

Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель.

На чертеже приведена конструкция предлагаемого технического решения.

Устройство состоит из круглого волновода 1, внутри которого расположен ферритовый вкладыш 2, причем круглый волновод заканчивается ступеньками 3 и фланцами 4, а на поверхности его размещена магнитная система управления вращением магнитного поля, состоящая из магнитопроводящих зубцов 5, между которыми располагаются катушки, и магнитопроводящего съемного ярма 6.

На чертеже использованы следующие обозначения:
1 - круглый волновод;
2 - ферритовый вкладыш;
3 - ступенька волновода;
4 - фланец;
5 - магнитопроводящие зубцы;
6 - магнитопроводящее ярмо.

Ферритовый фазовращатель работает следующим образом.

При подаче тока в обмотку магнитной системы в волноводе с ферритом образуется поперечное магнитное поле и при определенной его ориентации относительно вектора СВЧ электромагнитной волны происходит изменение ее фазы, которое увеличивается при увеличении индукции управляющего поля. Наиболее эффективное изменение фазы происходит при создании четырехполюсного (квадрупольного) магнитного поля (см. А. Фокс, С. Миллер, М. Вейчс. Свойства ферритов и их применение в диапазоне СВЧ. Москва, стр. 76-81, 1956), причем центральные линии этого поля и линии (или хотя бы их концы), на которых располагаются точки вращения вектора магнитного поля СВЧ волны, должны совпадать. Для уменьшения потребления энергии управления элементы магнитопровода (зубцы 5 и съемное ярмо 6) должны выполняться из материалов с наибольшей магнитной проницаемостью.

Круглый волновод 1 с двумя фланцами 4 и ступеньками 3 на концах изготавливается целиком из одной заготовки, в результате чего на нем отсутствуют швы и соединения и можно достаточно точно выдержать все размеры. Таким образом, при низких затратах удается обеспечить минимальную длину волновода и минимальную толщину его стенки, высокую точность выполнения внутреннего и внешнего диаметров, что гарантирует получение наилучших электрических параметров и их повторяемость при серийном производстве.

Магнитопровод статора (зубцы 5 и съемное ярмо 6) изготавливается из простых деталей без применения сложных и дорогих вырубных штампов. В таком статоре резко упрощается укладка катушек, так как это делается снаружи в открытые пазы. Вес магнитопровода уменьшается в 2-2,5 раза по сравнению с прототипом.

Предлагаемое техническое решение относится к технике сверхвысокой частоты (СВЧ) и предназначено для использования в СВЧ трактах систем регулирования, а также как составная часть СВЧ фазовращателей, аттенюаторов, модуляторов. Технический результат предлагаемого решения заключается в повышении технологичности изготовления с обеспечением наиболее высоких параметров ферритового фазовращателя. Указанный результат обеспечивается тем, что ферритовый фазовращатель с поперечным магнитным полем, содержащий ферритовый вкладыш, установленный в полости металлического круглого волновода, толщина стенки которого много меньше его радиуса, и магнитную систему, аналогичную статору асинхронного двигателя, а магнитопровод статора выполнен из мягкопроводящих зубцов и магнитопроводящего съемного ярма. Таким образом, при низких затратах удается обеспечить минимальную длину волновода и минимальную толщину его стенки, высокую точность выполнения внутреннего и внешнего диаметров, что гарантирует получение наилучших электрических параметров и их повторяемость при серийном производстве. 1 ил.

Ферритовый фазовращатель, содержащий ферритовый вкладыш в виде трубки или стержня, установленный соосно в круглом волноводе, толщина стенки которого много меньше его радиуса, и магнитную систему, аналогичную статору асинхронного двигателя, отличающийся тем, что магнитопровод статора выполнен из магнитопроводящих зубцов, между которыми располагаются катушки, и магнитопроводящего съемного ярма, а круглый волновод на границах ферритового вкладыша имеет ступеньки для расположения согласователей.