ВОЛНОВОДНЫЙ ЦИРКУЛЯТОР Российский патент 2009 года по МПК H01P1/38 

Предлагаемое изобретение относится к СВЧ технике и может быть использовано, например, в качестве переключателя прием - передача в радиолокационных станциях.

Известны циркуляторы (А.Л.Микаэлян. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. Госэнергоиздат.1963 г. 10-4 стр.561-576, рис.10-37-10-39, 10-45-10-47). Эти циркуляторы состоят из двойного тройника, двух невзаимных фазовращателей и щелевого моста. Их недостаток состоит в низкой электропрочности, обусловленной малыми зазорами между ферритовыми деталями и широкими стенками волноводов (в направлении вектора Е).

Наиболее близким по технической сущности является циркулятор, состоящий из двойного тройника, двух невзаимных фазовращателей, щелевого моста, ферритовых пластин, установленных в Н-плоскости на широких стенках волноводов и магнитной системы. (Микаэлян А.Л. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. Госэнергоиздат.1963 г. стр.569-576, рис.10-48, 10-53). Обладая наибольшей электропрочностью, из всех известных вариантов циркуляторов при больших импульсных мощностях, он, как и все другие циркуляторы, имеет ограниченный допустимый уровень мощности, определяемый нагревом ферритовых пластин поглощаемой ими электромагнитной энергией, тем более существенным при передаче непрерывных и квазинепрерывных сигналов высокого уровня мощности (ВУМ).

Технический результат состоит в повышении электропрочности фазового циркулятора при работе на высоком уровне мощности за счет уменьшения нагрева ферритовых пластин невзаимных фазовращателей поглощаемой ими энергией электромагнитного поля, особенно ощутимом при непрерывном и квазинепрерывном режимах.

Сущность предлагаемого волноводного циркулятора состоит в том, что он содержит двойной свернутый тройник, к каждому из двух смежных каналов которого подключены два невзаимных волноводных фазовращателя с установленной на их внешней стороне магнитной системой. В поле этой магнитной системы, внутри каждого из волноводов невзаимных волноводных фазовращателей установлены по две ферритовые пластины, а выходы невзаимных волноводных фазовращателей соединены с двойным щелевым мостом. Новым в волноводном циркуляторе является выполнение ферритовых пластин невзаимных волноводных фазовращателей с переменной высотой в поперечном сечении, уменьшающейся от узких стенок к плоскостям, проходящим через средние линии широких стенок волноводов.

На фиг.1 представлена функциональная схема волноводного циркулятора.

На фиг.2 представлено поперечное сечение волноводного циркулятора.

Волноводный циркулятор состоит из двойного свернутого тройника 1, двух невзаимных волноводных фазовращателей 2, двойного щелевого моста 3, двух ферритовых пластин 4, магнитной системы 5.

К каждому из двух смежных каналов двойного свернутого тройника 1 волноводного циркулятора подключены два невзаимных волноводных фазовращателя 2 с внешней магнитной системой 5, в поле которой, внутри волноводов невзаимных волноводных фазовращателей 2 установлены ферритовые пластины 4, выходы невзаимных волноводных фазовращателей 2 соединены с двойным щелевым мостом 3.

Волноводный циркулятор работает следующим образом: при возбуждении двойного свернутого тройника 1 с Н-канала электромагнитное поле, пройдя через сдвоенный участок тройника синфазно с равными амплитудами, возбуждает два его смежных канала и поступает в каждый из двух невзаимных фазовращателей 2. Пройдя через невзаимные фазовращатели 2, поля на выходе каждого из них приобретают относительный фазовый сдвиг, равный 90°. Это при равенстве амплитуд обеспечивает сложение полей в одном из смежных каналов на выходе щелевого моста, являющегося выходом волноводного циркулятора, и вычитание (взаимную компенсацию) в смежном с ним канале. Аналогичным образом можно проследить прохождение сигналов через волноводный циркулятор, взяв в качестве входа любой из его внешних волноводных каналов.

Повышение электропрочности обеспечивается увеличением зазора между ферритовыми пластинами в зоне максимальной величины электрического поля - в зоне, прилегающей к плоскости, проходящей через средние линии широких стенок волновода (в поперечном сечении), уменьшением концентрации электрического поля на углах ферритовых пластин в этой же зоне; уменьшением нагрева более тонкой части ферритовых пластин за счет снижения преобразования электромагнитной энергии в тепловую; улучшением условий теплоотдачи и теплоотвода от более тонких участков пластин

Изобретение относится к СВЧ технике и может быть использовано, например, в качестве переключателя прием - передача в радиолокационных станциях. Волноводный циркулятор содержит двойной свернутый тройник, к каждому из двух смежных каналов которого подключены два невзаимных волноводных фазовращателя с установленной на их внешней стороне магнитной системой. В поле этой магнитной системы, внутри каждого из волноводов невзаимных волноводных фазовращателей установлены по две ферритовые пластины, а выходы невзаимных волноводных фазовращателей соединены с двойным щелевым мостом. Для повышения электропрочности волноводного циркулятора при работе на высоком уровне мощности ферритовые пластины невзаимных волноводных фазовращателей выполнены с переменной высотой в поперечном сечении, уменьшающейся от узких стенок к плоскостям, проходящим через средние линии широких стенок волноводов. Повышение допустимого уровня мощности при передаче непрерывных и квазинепрерывных сигналов высокого уровня мощности (ВУМ) является техническим результатом предложенного технического решения. 2 ил.

Волноводный циркулятор, содержащий двойной свернутый тройник, к каждому из двух смежных каналов которого подключены два невзаимных волноводных фазовращателя с внешней магнитной системой, в поле которой внутри волноводов невзаимных волноводных фазовращателей на их широких стенках установлено по две ферритовые пластины, выходы невзаимных волноводных фазовращателей соединены с двойным щелевым мостом, отличающийся тем, что ферритовые пластины невзаимных волноводных фазовращателей выполнены с переменной высотой в поперечном сечении, уменьшающейся от узких стенок к плоскостям, проходящим через средние линии широких стенок волноводов.