Циркулятор Советский патент 1993 года по МПК H01P1/39 

Изобретение относится к технике СВЧ, а конкретнее - к циркуляторам высокого. уровня мощности миллиметрового диапазона длин волн с использованием трансформатора впадины, и может быть использовано для электрической развязки цепей СВЧ, а также для изменения направления канализации СВЧ-энергии высокого уровня мощности.

Цель изобретения - получение минимальных прямых потерь при од&ов емен- ном повышении уровней средней и импульсной мощностей в циркуляторе высокого уровня мощности.

Положительный эффект заявляемого технического решения заключается в повышении уровней средней и импульсной мощностей, а также уменьшение и сохранение показателя прямых потерь при более повышенном уровне мощностей.

Приведенные соотношения размеров диска и углубления получены при экспериментальном обосновании конструкции цир- кулятора.

Вышеприведенные соотношения размеров справедливы лишь в указанных пределах.

При невыполнении соотношения для диаметров в сторону меньших значений наблюдается уменьшение средней мощности и импульсной мощности из-за ухудшения теплоотвода от ферритового элемента, что в конечном итоге приводит к увеличению прямых потерь. При невыполнении соотношения для диаметров в сторону больших значений происходит ухудшение прямых потерь в рабочем диапазоне из-за резкого уменьшения полосы рабочих частот.

При отклонении соотношения высоты ферритового диска и глубины углубления в сторону меньших значений происходит уменьшение импульсной мощности из-за близкости острых кромок ферритового диска и углубления, а в сторону больших - ухудшение прямых потерь из-за уменьшения полосы рабочих частот.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый циркулятор; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Циркулятор выполнен в видетрехплече- го симметричного 120° разветвления прямоугольных волноводов в Н-плоскости ty-разветвление). Корпус разветвления обозначен позицией 1. В центре Y-развет00 45

о

4D

вления выполнено цилиндрическое углубление 2, в котором соосно с ним на основании углубления 2 установлен ферритовый диск 3.

При этом размеры ферритового диска и углубления удовлетворяют приведенным соотношениям. Разветвление имеет крыш- ку 4, магнитная система, намагничивающая ферритовый элемент 3 на фигуре не показана.

Циркулятор работает следующим образом.

СВЧ-мощность поступает в одно из плеч циркулятора, а затем в Y-разветвле- ние, где проникает в углубление 2 и взаимодействует с ферритовым элементом 3, намагниченным магнитной системой. При соответствующем уровне магнитной индукции почти вся электромагнитная энергия будет поступать в одно из выходных плеч, тогда как второе при этом оказывается изолированным. При изменении направления магнитной индукции на противоположное выходное и изолированное плечи меняются местами и циркулятор работает аналогично вышеизложенному. Попадание электромагнитного поля в углубление 2 возбуждает в ферритовом диске 3 колебаний высших порядков (Н-волны). Благодаря тому, что кромка диска удалена от кромки углубления и от противоположной стенки разветвления увеличивается диапазон импульсных мощностей в сторону больших мощностей, поскольку возрастает электрическая прочность циркулятора. Кромки диска 3 и кромки углубления 2 округляются. Выполнение ферритового элемента в виде диска с указанными соотношениями размеров в сочетании с размерами углубления приводит к

0

5

0

5

0

5

0

преимущественному теплоотводу рассеянной в феррите мощности через нижний торец диска, контактирующий с основанием углубления, и улучшению рассеяния тепловой энергии в области углубления в результате излучения и конвекции. Это приводит к тому, что порог наступления нелинейных эффектов в феррите сдвигается в область более высоких значений средних и импульсных мощностей. В результате этого при росте уровней мощностей наблюдается уменьшение, а затем сохранение величины прямых потерь.

В сравнении с прототипом изобретение позволяет повысить уровень средней мощности в 2 раза, импульсной в 4 раза при уменьшении прямых потерь не менее 10%.

Формула изобретения

Циркулятор, содержащий Y-разветвле- ние прямоугольных волноводов в Н-плоско- сти. в направлении оси симметрии которого в одной из его стенок выполнено цилиндрическое углубление, и намагниченный ферри- товый элемент, расположенный на основании цилиндрического углубления соосно с ним, отличающийся тем, что, с целью уменьшения прямых потерь при высоком уровне мощности, ферритовый элемент выполнен в форме диска, размеры которого связаны с размерами цилиндрического углубления соотношениями

Оф/Dy (0,8-0.85), Нф/Ну (0,7-0,8), где Оф - диаметр ферритового элемента;

Нф - высота ферритового элемента;

Dy - диаметр цилиндрического углубления;

Ну - высота цилиндрического углубления.

1

.V

Использование: для электрической развязки сверхвысокочастотных цепей и для изменения направления передачи энергии высокого уровня мощности. Сущность изобретения: устройство содержит Y-разветв- ление прямоугольных волноводов в Н-плоскости. В направлении его оси симметрии в одной из стенок выполнено цилиндрическое углубление, на основании которого расположен намагниченный фер- ритовый диск. Приведены соотношения для выбора геометрических размеров феррито- вого диска и цилиндрического углубления. 2 ил.

L

/ / / /

А.

Ј

2

-Л

/

/

А -А