Невзаимное устройство Советский патент 1992 года по МПК H01P1/32 

Изобретение относится к области гиромагнитной радиоэлектроники и может быть использовано в качестве развязывающего элемента в гибридно-интегральных схемах антенно-фидерных устройств диапазона крайне высоких частот (КВЧ-миллиметро- вый и субмиллиметровый диапазон).

Известны невзаимные пассивные устройства с намагниченным ферритом для интегральных схем - вентили и циркуляторы служащие для развязки между элементами СВЧ тракта (см. патент США № 3555459, кл. Н 01 Р 1/32, 1971, патент Франции № 2298196, кл. Н 01 Р 1/32. 1973. авторское свидетельство № 471848, кл. Н 01 Р 1/32, 1975). Температурная нестабильность электродинамических параметров обусловлена не только параметрами феррита, но и конструкцией устройства. Для них характерна сложность технологии исполнения, а также высокие значения поля подмагничивания, что приводит к большому весу и габаритам, изделия. Это затрудняет использование устройств в гибридно-интегральных схемах и делает даже невозможным их работу в области миллиметровых волн.

Известный ферритовый вентиль для интегральных схем (см. патент Франции № 2298196, кл. Н 01 Р 1/32, 1973) выполнен в виде щелевой линии на ферритовой подложке.

Однако в указанном патенте величина поля подмагничивания (0,15 - 0,3)Нрез, что составляет в 8 мм диапазоне порядок 1500- 3000 Э. Щелевая линия выполнена по обычной сложной технологии. Конструкция вентиля (без описания магнитной системы) трудно стыкуема с интегральной схемой, в особенности с ее активными элементами.

Указанная цель достигается тем, что отрезок линии передачи невзаимного устройства выполнен в виде микропровода с

радиусом г, равным - ,,на котором

с/и

расположена введенная диэлектрическая пластина, параллельная ферритовой касательно намагниченной пластине с нагрузкой, где АО - рабочая длина волны,7 - проводимость материала проводника, /4 - магнитная проницаемость материала проводника, - коэффициент, согласующий размерность.

Ё

sj О

Ј

О

4

На чертеже изображен общий вид невзаимного устройства в разрезе.

Устройство имеет микропровод 1, диэлектрическую 2 и ферритовую 3 пластины, расположенные симметрично относительно него без зазора. Вплотную с ферритом установлена нагрузка, состоящая из поглотителя 4 диэлектрического слоя 5, феррит находится в поперечном касательном магнитном поле, создаваемом магнитной системой 6.

В микропроводе указанного диаметра возбуждается одномодовый тип колебаний распространяющихся вдоль проводника. Это низшая несимметричная гибридная волна, имеющая наименьшие потери ввиду особого распределения продольной электрической составляющей поля, равной нулю в центре провода. Подбором поля подмаг- ничивания и электродинамических параметров ферритодиэлектрической структуры получены неодинаковые условия (эпюры распределения полей) для волн прямого и обратного направлений распространения, которые однозначно определяют невзаимные свойства многослойной структуры. При установке микропроводмика между слоями и определенной величине постоянного магнитного поля происходит перескок : прямая волна распространяется в диэлектрике 2, а отраженная - в феррите 3 с нагрузкой.

Ра бота устройства основана на явлении совпадения разностей фазовых скоростей в феррите и диэлектрике - скоростей в свободном пространстве и вдоль проводника VCB-vnp, т.е.Д - д Дгд - ф Дг св - пр . Это условие является необходимым и достаточным для достижения главного положительного эффекта - уменьшения подмагничивающего поля. Магнитная проницаемость феррита

,Uj///o корректировалась в процессе настройки для достижения резонанса разностей фазовых скоростей. В предложенном устройстве в 8 мм диапазоне Hj 300-400 Э в зависимости от выбранного феррита. Вентильное отношение не хуже 10 при КСВ не более 1,2 в 30% полосе частот. При измерении параметров для согласования с измерительным трактом использовался переход (см ав. свид. ISh 485685, 29.05.75).

Использование проволочного монтажа обеспечивает простоту исполнения, надежность и гибкость технологического процесса, возможность его автоматизации и контроля. Упрощение технологии особенно наглядно когда с помощью микропровода соединяются объекты в интегральной схеме, где требуется развязка между ними. Сложность операции заключается в сварке микропровода с выводами активного элемента. Термостабильность устройства обусловлена слабой зависимостью магнитной

проницаемости от частоты на начальном (пологом) участке ее изменения. Малая величина поля подмагиичивания обеспечивает малый вес и габариты магнитной системы. Устройство может быть использовано в качестве невзаимной замедляющей системы в миниатюрных электронных приборах. К положительному эффекту следует отнести также возможность итерации в более коротковолновый диапазон путем

уменьшения диаметра проводника и толщин слоев, пропорциональных рабочей длине волны. При этом требуется увеличение подмагничивающего поля, которое, однако, на порядок меньше общепринятого в невзаимных устройствах этого класса.

Фор мула изобретения Невзаимное устройство, содержащее отрезок линии передачи, расположенный на касательно намагниченной ферритовой пластине, на противолежащей стороне которой размещен поглотитель, отличающееся тем, что, с целью повышения температурной стабильности параметров при уменьшении величины магнитного поля и упрощении

технологии, отрезок линии передачи выполнен в виде микропровода с радиусом г, равным -- ., на котором расположена

С/ IA

введенная диэлектрическая пластина, па- раллельная намагниченной ферритовой пластине, где До - рабочая длина волиы.а - проводимость материала проводника - магнитная проницаемость материала проводника, - коэффициент, согласующий 0 размерность.

J 4

6

Использование: обеспечение развязки в гибридно-интегральных схемах антеннофидерных устройств диапазона крайне высоких частот. Сущность изобретения: устройство содержит отрезок микропровода, расположенный между касательно намагниченной ферритовой и диэлектрической пластинами. На противолежащей стороне ферритовой пластины размещен поглотитель. Приведена формула для определения оптимального радиуса микропровода. 1 ил.