ФАЗОВЫЙ ФЕРРИТОВЫЙ ЦИРКУЛЯТОР Советский патент 1969 года по МПК H01P5/18 

В тех-нике СВЧ широко известны фазовые ферритОВые циркуляторы, .выпол,нбнные как иа прямоугольных, та.к и на круглых волноводах.

О.писывае.мое устройство отличается от изеестшых тем, что оно полностью .выполнено иа круглых волноводах с рабочей волиой тнпа TEoi с аксиальным расположением .последних. Указанное отл.ич-ие поз.воля.ет увеличить элект)ичсскую Прочность, у.меньшить потери и использовать устройство iB миллиметро.вом и субл иллиметровом диапазоне длин волн, а также нри повышенных .мош,ностях.

На фиг. 1 и 2 предста(влены два варианта к Oil ГС т р уК тив н о го в ы по ли ени я ол и с ы в а е м о го устройства.

В обоих вариантах циркуля тор, аналогич.но известньгм, представляет собой двухкаиаль,ную волноводную систему, состоящую из следующих основных частей: двух щеле.вых 3-децибельных напра1вленных делителей мощности (щелевых .Мостов) / и 2, двух коаксиально расположенных невзаимиых ферритовых фазовращателей 3 .и 4, фазирующей секции 5 и двух раз,ветвителей б и 7.

В .nep.BoiM .вариа.нте щелевые мосты / и 2 из дзух коаксиальных каналов (волмоводного 8 и .коаксиального .9) с общей стевкой, в которой имеется щель 10 определенных размеров.

nteM выборе длины щел1и дел.ится поровну между противолежащи.ми каналами и не поступает в прилежащий канал, т. е. система является напра.вленньгм делнтелем гощности. Во всех каналах моета распространяются волны ТЕоь а в области щели связи - TE:i2.

Иевзаимные ферритовые фазовращатели представляют собой отрезки волноводов (круглого - 3 н .коаксиального - ), в которых установлены трубкн из феррита с соответствующими скосами //, намагниченные ази мутально. Фазовращатели работают без внеишего магнитного поля за счет остаточной намагниченности ферритовых трубок. Направление намагниченности указано стрелками на разрезе но -. Су.ммарцый певзаимный фазовый сдвиг в Невзаилшых фазовращателях составляет 180, что достигается подборо.м длины ;И

диаметра трубок. Возможно построе.НИе циркулятора с использованием одной ферритовон трубки, создающей невзаимный фазовый сдвиг 180°. .При размещении этой трубки в коаксиальном фазовращателе 4 электрическая прочность устройства по1высится, но из-за несимметрии системы характеристика в диапазоне частот будет .хуже.

налов р, о;и111 из ппу. усташ твлсиа диэлектрИчсская трубка с согласующилм- скс сам:н 12.

РаЗВсгвитель 6 служит лля подсоединения циркулятора к генератору {илечо 13) и к приемН:и.ку (плечо 74). Плечо 75-представляет собой круглый ВОЛИО150Д с ВОЛНОЙ TEoi, плечо 14-коакснал с волиой ТЕоь В случаенеобходпмоети к последнему может быть подсоедипеп переход па прямоугольный солновод. Такая йэиструкиия позволяет использовать етандартпый разрядник защнты прием ника. РаЗ:Ветвитель 7 служит для установки нагрузки 15, в котор;)й поглош,ается энергня отраженных Волн, и нодсоедннения циркулятора к тракту.

Нагрузка /5 м-ожет быть .выполнена в виде коннЧСекой втулки нз материала с большнлги потерями, например карбида кремния.

Второй ;вариант конструктивного оформления ниркулятора (фиг. 2) отл ичается выполнением внутреннего канала - в него вводитея но оси стержень 16 и внутренний канал становится коаксналом. Тин волны в нем сохраняется ТЕоь В плечи разветвнтелей 6 и 7 вводятся коиуснЫС перех:оды волновод - коакснал. Введение стержня позволяет увелнчнт1 дпамет 1ы внутреннего и наружного коаксиалов на 30-35%, не опасаясь возникновения в областп п;ела1 связн волны ТНоз, и тем самым добиться б6льн1ей электрической прочиостн 1К1ркулятора.

Для нредотврапдення нреобразо ваиия э.пергп п волны TEoi в энергию наразитных волн, которые возникают на неодиородностях н элементах ниркулятора, его виеншяя стенка н внутренний .проводник (во аггоро-м варианте конструкции) выиолняются в виде фильтров к(}льцевого нлН сн:нрального тннов.

креилсния внутренних уз;юв (трубки /7 и стержня 16) быть нсиользоваиы металлические многонласти.ичатые оноры 18, не нарун1аюш.ие структуры ноля, плн шайбы нз и-енокерамики (на чертежах ;изображены металлическа-ie опоры).

Использование ,в цнркуляторе элементов.

работаюгцих на волне ТЕоь позволяет существенно НОвыснть его электрическую прочinocTb. Для нормальных }словий .максн.мальная (|Пробойная) плотность нотока мощности 5 круглом волноводе :Н коа.кснале с волной несколько .AicHbHie, чем для нрямоугольпого TEoi составляет, примерно, 430 квт/см-, т. е. волновода с основнойВОЛНой ТЕю-450 квт/см-. Однако илощадь ионеречного сечения круглото волновода, работающего на волне TEoi, значгггельно больше, чем у прямоугольного волновода, работающего на основной волне (примерно в 8-9 раз, при условии, что волна ТЕг,2 в круглом волноводе распространяться

не может). Соответственно электрическая ирочность волноводных элементов оказывается выше прил1ерно в 7-8 раз.

По.верхность феррцтовых вкладышей (трубок) в предлагаемой .конструкции значительно

болыпе, чем в известных. Это облегчает отвод

теила, выделяющегося в ферритах, и нозволяет пропускать через циркулятор большую

среднюю мощность.

Затухание электромагнитных волн тина TEoi

в круглых волноводах много меньше, чем волн других TimoB во всех известных видах волноводов. При работе в .миллнметровом диапазоне это обстоятельство может н;.мет) существенное значен1 е, так как в реальных конструкПИЯХ ноте) в стенках волиоводной арматуры цнркулятора имеют значительную величииу.

П р е д .4 е Т изобретения

Фазовый ферритОВый циркулятор, содержащий два направленных делителя мощности, ();uiH или два феррчто вых невзаилпчых qbaso1)ащгпсля. с|)азнрук)П1ую сйкщпо и два разветвителя, отличающийся тем, что, с целью увеличения электр:ичее1;о1Й прочности и уменьше;п- я потерь, элементы циркулятора расположены акст альн;) н выполнены на круглых волноводах .с рабочей волной тнна ТЕсь

J8 6 /

/7 i11| illIиt if -P - - Т- К --- t ///A/- , 7я 7

/5

,72

/01

M

i:i

7Г / - kfIиhIIlTi111lii