Циркулятор

(1 г) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН к авторскому свидетельству 2 цфис Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(21) 4915517/09 ( 1 (46) 10.01.97 Бюл,1 (72) Орехов И.В., Никитенко М.В. (71) Гомельский государственный университет им.Франциска Скорины (56) Авторское свидетельство СССР М1734543, кл, Н 01 Р 1/39, 1989,(54) ЦИРКУЛЯТОР (57) Использование: обеспечение развязкитрактов в технике СВЧ при повышенномуровне мощности. Сущность изобретения:устройство содержит У-разветвление прямоугольных волноводов в Н-плоскости, вцентре которого на одной из широких стенок выполнено цилиндрическое углубление,в котором установлен намагниченный ферритовый диск, Диэлектрическая пластина вформе диска или равносторонней треугольной призмы расположена на широкой стенке У-разветвления с перекрытием цилиндрического углубления и выполнена из материала, диэлектрическая проницаемость еп которого равна оп= яф/2,2-7,0, а толщина Н равна Н = (0,003-0,08)Ло, где Ло - длина волны в свободном пространстве. Между намагниченным ферритовым ди- ОО ском и наружной кромкой цилиндрического а углубления установлен введенный диэлектрический вкладыш, толщина и диэлектрическая проницаемость материала которого О меньше толщины и диэлектрической проницаемости материала диэлектрической пластины. Диэлектрический вкладыш может быть выполнен в форме диска с минимальным диаметром бп = 0,1-1,3/дф или в форме плоского кольца, ширина 1 которого равна 1 = (2-4)Ь, где дф - диаметр намагниченного ферритового диска; Ь толщина плоского кольца, 2 з.п. ф-лы, 3Изобретение относится к технике сверхвысоких частот, а конкретно к циркуляторам высокого уровня мощности, может быть использовано в волноводных фидерных трактах радиоэлектронной аппаратуры миллиметрового диапазона длин волн для электрической развязки и переключения цепей высокого уровня мощности.Цель изобретения - повышение уровня средней и импульсной мощности за счет увеличения электрической прочности циркулятора,На фиг, 1 схематически изображен предлагаемый циркулятор в разрезе; на фиг.2 - сечение циркулятора А-А на фиг, 1; фиг.3 иллюстрирует перекрытие кромок ферритового элемента.Циркулятор выполнен в виде трехплечего симметричного 120 разветвления прямоугольных волноводов в Н-плоскости (У-разветвление), Позицией 1 обозначен корпус разветвления, В центре Х-плоскостного У-разветвления соосно с ним выполнено цилиндрическое углубление 2, в котором соосно ему на основании углубления установлен ферритовый диск 3. На широкой стенке волноводного разветвления установлена диэлектрическая пластина в форме цилиндрического диска 4, полностью перекрывающего углубление 2. Ось диска совпадает с осью углубления, Диэлектрическая проницаемость и толщина диска удовлетворяют выражения (1) . На торце ферритового диска 3 размещен диэлектрический вкладыш в форме диска 5, причем минимальный диаметр диска 5 больше в 1,1-1,3 раза диаметра ферритового диска 3, что обеспечивает перекрытие торцов последнего, Толщина дополнительного диэлектрического диска 5 равна 0,5-0,6 толщины пластины 4, диэлектрическая проницаемость диска 5 не превышает диэлектрической проницаемости пластины 4, Раз ветвление имеет крышку 7. Магнитная система, намагничивающая феррит 3, на фигурах не показана,Циркулятор работает следующим образом. Импульсная СВЧ-мощность поступает в одно из плеч циркулятора, а затем в У-разветвление. СВЧ-поле проникает через диэлектрическую пластину 4 в углубление 2, а затем через диэлектрический диск 5 взаимодействует с ферритовым элементом 3, намагниченным магнитным полем, 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 противоположноевыходное и изолированное плечи меняются местами, при попадании электромагнитного поля в область разветвления диэлектрическая пластина 4 и диэлектрический диск 5 уменьшают концентрацию электрическогополя в ферритовом вкладыше и на острой кромке углубления (пересечение углублениясо стенкой) и дополнительно уменьшают концентрацию электрического поля междуострой кромкой торца феррита и острой кромкой углубления, одновременно выравнивания волноводное сопротивление подводящих волноводов и волноводного разветвления. Уменьшение концентраций диэлектрического поля повышает электрическую прочность циркулятора. Толщина и диэлектрическая проницаемость материаладиэлектрического вкладыша 5 меньше толщины и диэлектрической проницаемостиматериала диэлектрической пластины, что обеспечивает аналогичное соотношение приведенных диэлектрических проницаемостей.Благодаря приведенной диэлектрической проницаемости дополнительного диска, значительно меньшей приведенной диэлектрической пластины 4 и диска 5, сохраняется широкополосность, уровень развязок и прямых потерь,Уменьшение диаметра диэлектрического вкладыша в форме диска меньше 1,1 дф приводит к снижению эффективности перекрытия зазора между ферритовым вкладышем и кромкой цилиндрического углубления,не увеличивает существенно электрическуюпрочность циркулятора, а увеличение диаметра больше 1,3 дф приводит к увеличению связи ферритового резонатора с областью разветвления, как следствие, к уменьшению полосы рабочих частот и увеличению прямых потерь.Вариант выполнения диэлектрического элемента 5 (см. фиг.3) в виде кольца 6 предполагает выполнение ширины кольца в 2-4 раза больше его толщины для обеспечения перекрытия кромок ферритового диска 3. При этом кольцо 6 может располагаться между торцом ферритов ого диска 3 и диэлектрической пластины 4 как без зазора, так и при наличии последнего.Уменьшение ширины кольца меньше двойной высоты приводит к снижению эффективности перекрытия кромок ферритового вкладыша и уменьшению электрической прочности, а увеличение ширины кольца выше 4 увеличивает связь ферритового резонатора с областью разветвления, что5 1812903приводит к уменьшению полосы рабочихчастот и увеличению прямых потерь,ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1, Циркулятор, содержащий У-разветвление прямоугольных волноводов в Н-плоскости, в направлении оси симметрии которого в одной из его стенок выполнено цилиндрическое углубление, намагниченный ферритовый диск, установленный на основании цилиндрического углубления соосно с ним, и диэлектрическую пластину, которая установлена на стенке У-разветвления прямоугольных волноводов с перекрытием цилиндрического углубления и выполнена в форме диска или равносторонней треугольной призмы, диэлектрическая проницаемость яп материала которой и толщина Н выбраны из соотношений оп= вф (2,2-7,0) и Н Ло(0,03-0,08), отличающийся тем, что, с целью повышения электрической прочности, между намагниченным ферритовым диском и наружной кромкой цилиндрического углубления установлен введенный диэлектрический вкладыш, толщина и диэлектрическая проницаемость материала которого меньшетолщины и диэлектрической проницаемостиматериала диэлектрической пластины,2. Циркулятор по п, 1, отличающийсятем, что введенный диэлектрический вкладыш выполнен в форме диска, минимальныйдиаметр Йш которого равена = (1,1 - 1,3)1 ф.3, Циркулятор по п. 1, отличающийсятем, что введенный диэлектрический вкладыш выполнен в форме плоского кольца,ширина 1 которого равна1= (2-4)И,где еф - диэлектрическая проницаемостьнамагниченного ферритового диска;Ло - длина волны в свободном пространстве;Йф - диаметр намагниченного ферритовогодиска;Ь - толщина плоского кольца,