Высокочастотный трансформатор Советский патент 1982 года по МПК H01F19/04 

Изобретение относится к высокочастотной технике передачи сигналов, в частности к устройствам высокочастотных трансформаторов с в ентйльными свойствами, и может найти применение в радиотехнике, технике связи, измерительной технике, а также в научноисследовательской аппаратуре. Известные невзаимные устройства содержат замагниченный сердечник-резонатор в виде полупроводниковой плас тины и две обмотки, расположенные на сердечнике fOОднако такие устройства не обладают вентильными свойствами. Более близким по существу являет, ся устройство, обладающее вентильными свойствами. Оно содержит замагниченный сердечник в виде квадратной полупроводниковой пластины с высокой по,движностью носителей заряда, две обмотки, расположенные на сердечнике под углом,близким к прямому, начальные выводы которых соединены один с другим через активное сопротивление, а конечные - накоротко С2. Основным недостатком такого высокочастотного трансформатора является сложная настройка и конструкция. Для выполнения условий компенсации ВЧ колебаний в обратном направлении передачи (с целью придания вентильных свойств трансформатору) необходимо установить величину постоянного магнитного поля, . величину активного сопротивления и угол между обеими обмотками. Индукция постоянного магнитного поля В определяется из условия размерного резонанса геликонных волн в плоско-параллельной полупроводниковой пластине. Однако из-за волноводного эффекта,-В зависимости от точности обработки полупроводниковой пластины, из-за наличия градиента концентрации электронов в полупроводниковом монокристалле и т.д. индукция постоянного магнитного поля отличается от расчитан393ной и подбирается при точной настройке. Угол между обмотками и величину сопротивления точно расчитать. сложно.. Практически эти величины подбираются экспериментально. Необходимость рагулировки угла между осями обмоток осложняет и конструкцию трансформатора. Для этого необходимо корректирующее устройстзо обеспечивающее возможность такой регулировки угла. Активное сопротивление вносит потери мощности сигнала. Применение корректирующего устройства и активного сопротивления увеличивает материальные затраты и затраты труда на настройку. Цель изобретения - упрощение настройки и конструкции трансформатора Поставленная цель достигается тем что обмотки высокочастотного трансфо матора расположены ортогонально и соединены с магнитопроводом магнитной системы, свободный вывод другой обмотки - с входной клеммой, а средняя точка обмоток с выходной клеммой. На фиг. 1 показан предлагаемый высокочастотный трансформатор; на фиг. 2 - схема ВЧ трансформатора. Высокочастотный трансформатор соСТОИТ из плоскопараллельного сердечника Т фиг. 1 толщиною d 4- , где Д. - длина геликонной волны, изготовленного из изотропного полупроводника с высокой подвижностью носителей заряда (например, п -3nSb n-5nAS СсЗц РеJ.Сердечник 1 полностью покрыт двумя обмотками 2.1-2.2 и 3-1-3.2, расположенными перпендикулярно одна к другой, и помещен межд полюсами ( и 5 магнитной системы. Ma нитопровод магнитной системы выполне в виде тела вращения и состоит из нескольких цилиндрических частей 6-8 которые соединены при помощи резьбы. Сердечник 1 с обмотками 2.1-2.2 и 3.1-3-2 помещен в магнитную систему с регулируемым зазором, что позволяет плавно менять индукцию постоянного магнитного поля между полюсами и 5- Постоянное магнитное поле направлено перпендикулярно большим пло костям полупроводникового сердечника 1. На цилиндрической поверхности части 7 магнитной системы установлен клеммы 9 и 10 для ввода и вывода ВЧ сигнала. На фиг. 2 изображена схема включе ния обмоток ВЧ трансформатора. Упомя нутые обмотки 2.1-2.2 И 3-1-3-2 соед нены последовательно. Входной ВЧ сиг ал подается между начальным вывоом 2 обмотки 2.1-2.2 и конечным выодом 3 обмотки 3.1-3-2. Выходной сигал снимается с обмотки 3.1-3.2. Принцип действия данного высокоастотного трансформатора основан на азмерном резонансе электромагнитных магнитоплазменных геликонных волн в полупроводнике: аепсз. где f - частота размерного резонанса, п - концентрация носителей зарядов в полупроводнике, - заряд электрона, gfl- диэлектрическая проницаемость вакуума, m 1,2,3-.. Рассчитав индуктивности обмоток 2.1-2.2, 3-1-3-2 (в соответствии с волновым сопротивлением нагрузки, рабочей частотой) получаем, что токи в обеих обмотках 2.1-2.2 и 3-1-3-2 равны по величине и сдвинуты по фазе на 90°. Поскольку обмотки расположены ортогонально, на,правления токов в пространстве так- . же отличаются на 90°. Таким образом, токи в катушках создают в области, где поля обмоток пересекаются, магНитное поле, имеющее круговую поляризацию. Замена входа и выхода местами изменяет и направление круговой поляризации ВЧ магнитного поля в области, где поля обмоток скрещены. Поскольку в области пересечения полей помещен полу про вод ни ко вый сердечник и перпендикулярно плоскости поляризации создано постоянное магнитное поле.В, получается трансформатор с вентильными свойствами. Меняя величину постоянного магнитного поля, можно реализовать условия размерного резонанса геликонных волн. При этом ВЧ сигнал с направлением циркулярной поляризации, совпадающей с направлением циклотронного вращения электронов, взаимодействует с полупроводником, а сигнал с противоположным направлением циркулярной поляризации обыкновенная волна с образцом взаимодействовать не будет. ВЧ сигнал через высокочастотный трансформатор, в зависимости от направления циркулярной поляризации передается от входа к выходу или поглощается в обратном направлении передачи. Использование предлагаемого устройства позволяет упростить конструкцию и настройку трансформатора. Формула .изобретения Высокочастотный трансформатор, содержащий первичную и вторичную обсодержащий перви1 ную и вторичную обмотки, расположенные на сердечнике в виде пластины из монокристаллического полупроводника с высокой подвижностью носителей заряда, расположенной между полюсами магнитной системы, отличающийся тем, что, с целью упрощения настройки и конструкции, oбмotки расположены ортогонально и соединены последовательно, причем свободный вывод одной обмотки

соединен с общей клеммой, свободный вывод другой обмотки - с входной kлeмfюй, а средняя точка обмотки с выходной клеммой.

Источники информации, принятые во внимание при э,; спертизе

1.Литовский физический сборник, 1968, № 3.

2.Авторское свидетельство ССР . Vf 25«60Ь кл. Н 01 F 19/0, 1968.