СВЧ вентиль Советский патент 1983 года по МПК H01P1/36 

фиг 7 Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в качестве развязывающего элемента приемопередающих трактов. Известен вентиль, содержащий отр зок запредельного для волны пря моугольного волновода, по одной из узких стенок которого расположен по перечно намагниченный ферритовый вкладыш, а в центре - неоднородност в виде штыря Cll. Недостатками такого вентиля являются большие прямые потери, малое вентильное отношение и узкая рабоча полоса частот. Наиболее близким техническим реш нием к изобретению является СВЧ вентиль-циркулятор, содержащий отре зок прямоугольного волновода, который является запредельным для волны , два ферритовых вкладыша, идентичных по размерам, а по длине меньших, чем отрезок прямоугольного волновода, расположенных на узких стенках отрезка прямоугольного волно вода на одинаковом расстоянии от его концов и намагниченных поперечно, и неоднородность, симметричную отно сительно поперечной плоскости, проходящей через середины ферритовых вкладышей, и расположенную в продольной плоскости, проходящей через середины широких стенок отрезка прямоугольного волновода 2J. Недостатками известного вентиля являются малая величина вентильного отношения, обусловленная большими прямыми потерями и просачиванием вол ны Н.- в обратном направлении, и узка рабочая полоса частот, обусловленная необходимостью согласования запредельного и нормального для волны Н волноводов. Цель изобретения - увеличение вентильного отношения и расширение рабочей полосы частот. Поставленная цель достигается тем что в СВЧ вентиле, содержащем отрезок прямоугольного волновода, два фе ритовкй вкладыша, идентичных по размерам и по длине меньших, чем отрезок прямоугольного волновода, расположенных на узких стенках отрезка прямоугольного волновода на одинаковс 4 расстоянии, от его концов и намагниченных поперечно, и неоднородность, симметричную относительно поперечной плоскости, проходящей через середины ферритовых вкладышей, и расположенную в продольной плоскости проходящей через середины широких стенок отрезка прямоугольного волновода, отрезок прямоугольного волново да выполнен с сечением, нормальным для волны , а неоднородность выполнена в виде металлической пластины, соединенной с серединами широких стенок отрезка прямоугольного волново да, при этом длина неоднородности меньше длины ферритовых вкладышей не менее, чем на Л/в ине более, чем на л/4 , где Д - длина волны в свободном пространстве. На фиг.. 1 изображен предлагаемый СВЧ вентиль, сечение плоскостью, проходящей через середины узких стенок отрезка прямоугольного волновода) а фиг.2 - то же, сечение СВЧ плоскостью, проходящей через середины ферритовых вкладьплей, сечение Д-А на фиг.1. СВЧ вентиль содержитотрезок прямоугольного волновода 1 с сечением, нормальным для волны Н, в котором размещены два идентичных и расположенных симметрично относительно оси отрезка прямоугольного волновода 1 ферритовых вкладыша 2. Ферритовые вкладьлши 2 по длине меньше длины отрезка прямоугольного волновода 1, установлены вплотную к узким стенкам отрезка прямоугольного волновода 1 и равны им по высоте . Между ферритовыми вкладышами 2 параллельно им установлена неоднородность, которая выполнена в виде металлической пластины 3, соединенной с серединами широких стенок отрезка прямоугольного волновода 1. Длина металлической пластины 3 меньше длины каждого из ферритовых вкладышей 2 не менее, чем на Л/8 и не более, чем на Л/4 где д - длина волны в свободном пространстве, т.е. края ферритовых вкладышей 2 выступают за края металлической пластины 3 на расстояние, отсчитываемое по длине узкой стенки отрезка прямоугольного волновода 1 и находящееся в пределах Л/1Ь i К -i(фиг.1/. Магнитная система СВЧ вентиля на фиг.1 и 2 не показана, а направление создаваемого его постоянного магнитного поля Не на фиг.2 показано стрелками. Входом СВЧ вентиля является конец 4, а выходом - конец 5 отрезка прямоугольного волновода 1. СВЧ вентиль работает следующим образом. При возбуждении конца 4 и при ориентации постоянного магнита поле Це (фиг. 2) волна Е пространстве между краями ферритовых вкладышей 2 и металлической пластиной 3 трансформируется в поверхностную ферритовую волну, поскольку ее дальнейшее распространение возможно изза наличия металлической пластины 3. Преобразование волны Н в поверхностную ферритовую волну будет полным, если сечение отрезка прямоугольного волновода 1 выбрано нормальным для волны Н. , а расстояние 6 между краями ферритовых вкладышей 2 и краем металлической пластины 3 выбрано из условия

е i Aid

Поверхностная ферритовая волна распространяется по поверхностям ферритовых вкладышей 2, не контактирующим с узкими стенками отрезка прямоугольного волновода 1, Достигнув пространства между .краем металлической пластины 3 и краями ферритовых вкладышей 2, находящегося со стороны конца 5, поверхностная ферритовая волна снова преобразуется в волну Н,- . Условия полного преобразования поверхностной ферритовой волны в волну 1Цдте же, что и на конце 4 СВЧ вентиля. В результате возникшая волна доходит до конца 5 с малыми прямлми потерями.

В обратном направлении (от конца 5 к концу 4 } распространение волны невозможна из-за наличия металлической пластины 3, а преобразов -ч. ние ее в поверхностную ферритовую

волну невозможно, так как при ориентации постоянного магнитного поля (фиг.2) такая волна должна была бы распространяться по поверхностям ферритовых вкладышей 2, прилегающим вплотную к узким стенкам отрезка прямоугольного волновода 1, которые делают электрическую составляющую поля такой волны равной нулю, а са,м5,волну невозможной, что приводит К большим обратным потерям.

Экспериментальные исследования СВЧ вентиля в Кгдиапазоне волн показали, что при расстоянгии Е Л/1о он имеет рабочую полосу частот 25%, пря1«ые потери

0,4 дБ/см, обратные 80 дБ/см, т.е. по сравнению с известным СВЧ вентилем рабочая полоса частот увеличена в 2 раза, уровень прямых потерь

уменьшен на 0,2 дБ, обратных потеоь .увеличен на 50 дБ/см, а вентильное отношение возрастает в 2,5 раза.

СВЧ ВЕНТИЛЬ, содержащий отрезок прямоугольного волновода, два ферритовых вкладыша, идентичных по размерами по длине меньших, чем отрезок прямоугольного волновода, расположенных на узких стенках отрезка прямоугольного волновода на одинаковом расстоянии от его концов и намагниченных поперечно, и неоднородность , симметричную относительно поперечной плоскости, проходящей через середины ферритовых вкладышей, и расположенную в продольной плоскости, проходящей через середины широких стенок отрезка прямоугольного волновода, отличающийся тем, что, с целью увеличения вентильного отношения и расширения рабочей полосы частот, отрезок прямоугольного волновода выполнен с сечением, нормальным для волны Н, а неоднородность выполнена в виде металлической пластины, соединенной с серединами j широких стенок отрезка прямоуголь(Л ного волновода, при этом длина неоднородности меньше длины ферритовых вкладышей не менее, чем на Л/9 и не более, чем на Д/4 , где Я - длина волны в свободном пространстве. о Ю оо го

A-A(ftogepHymo)

Не

фиг 2