Y-циркулятор

Предлагаемая полезная модель относится к технике СВЧ и может быть использована в волноводных трактах передатчиков, приемников, антенн РЛС для направленной передачи электромагнитных волн. Y-циркулятор содержит симметричное трех плечное волноводное Y-разветвление в H-плоскости, три ферритовых вкладыша и магнитную систему. Для расширения полосы рабочих частот Y-циркулятора и увеличении его электропрочности все ферритовые вкладыши выполнены в виде равносторонних трехгранных призм, установленных таким образом, что каждая из них соприкасается со стенками Y-разветвления в области круговой поляризации электромагнитной волны H₁₀ , причем любые две равносторонние трехгранные призмы размещены симметрично относительно расположенной между ними плоскости симметрии Y-разветвления в H плоскости, при этом каждая равносторонняя трехгранная призма ориентирована одной боковой гранью к центру разветвления

Предлагаемая полезная модель относится к технике СВЧ и может быть использована в волноводных трактах передатчиков, приемников, антенн РЛС для направленной передачи электромагнитных волн.

Известны конструкции Y-циркуляторов [М.В. Вамберский, В.П. Абрамов, В.И. Казанцев. Конструирование ферритовых развязывающих приборов СВЧ. Москва, «Радио и связь», 1982 г., §2.3, стр. 47-57, рис. 2.9-2.16], содержащие симметричное трех плечное волноводное Y-разветвление в Н-плоскости, круглый цилиндрический ферритовый вкладыш, размещенный строго по центру разветвления, и магнитную систему.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является конструкция Y-циркулятора [RU 104781 U1 опубл. 20.05.2011 Бюл. 14], содержащая симметричное трех плечное волноводное Y-разветвление в H-плоскости, три круглых цилиндрических ферритовых вкладыша и магнитную систему.

Недостатками известных конструкций Y-циркуляторов является узкая полоса рабочих частот.

Задачей предлагаемой полезной модели является достижение возможности расширения полосы рабочих частот Y-циркулятора.

Технический эффект предлагаемой полезной модели состоит в расширении полосы рабочих частот Y-циркулятора и увеличении его электропрочности.

Сущность предлагаемого Y-циркулятора состоит в том, что Y-циркулятор содержит симметричное трех плечное волноводное Y-разветвление в Н-плоскости, три ферритовых вкладыша и магнитную систему.

Новым в предлагаемой полезной модели является то, что все ферритовые вкладыши выполнены в виде равносторонних трехгранных призм, установленных таким образом, что каждая из них соприкасается со стенками Y-разветвления в области круговой поляризации электромагнитной волны H₁₀, причем любые две равносторонние трехгранные призмы размещены симметрично относительно расположенной между ними плоскости симметрии Y-разветвления. При этом каждая равносторонняя трехгранная призма ориентирована одной боковой гранью к центру разветвления.

На фиг. 1 приведено схематичное изображение предлагаемого Y-циркулятора.

Y-циркулятор состоит из: первого волноводного канала (1), второго волноводного канала (2) и третьего волноводного канала (3), образующих симметричное трех плечное волноводное Y-разветвление (4) в H-плоскости, трех трехгранных равносторонних призм (5) и магнитной системы (6).

Y-циркулятор работает следующим образом: электромагнитная волна Н₎₀ возбужденная в одном из волноводных каналов Y-циркулятора, например, в первом волноводном канале (1), достигнув симметричного трех плечного волноводного Y-разветвления (4) возбуждает во втором волноводном канале (2) и в третьем волноводном канале (3) электромагнитную волну Ню- В силу симметрии трех плечного волноводного Y-разветвления (4) электромагнитные волны во втором (2) и в третьем (3) волноводных каналах равны по амплитуде и синфазны. В тоже время, симметричное расширение Y-разветвления (4) и соответственно увеличение размера его поперечного сечения в Н-плоскости обусловливает возможность существования электромагнитной волны H₂₀. Одновременно с этим, электромагнитная волна H₁₀ пришедшая из первого волноводного канала (1), возбуждает равносторонние трехгранные призмы (5) намагниченные ортогонально плоскостям замкнутых линий магнитных составляющих электромагнитной волны H₁₀.

Магнитная проницаемость (µ) ферритов, намагниченных ортогонально плоскостям магнитной составляющей электромагнитного поля, для волн встречной круговой поляризации различна [А.Ф. Фокс, С.Е. Миллер, М.Т. Вейс. Свойства ферритов и их применение в диапазоне СВЧ. Москва, «Советское радио», 1956 г.]:

- для право поляризованной волны;

- для лево поляризованной волны;

где µ₀ - магнитная проницаемость свободного пространства;

M - намагниченность феррита;

- отношение магнитного момента электрона к его механическому моменту;

₀ - частота прецессии электрона в постоянном магнитном поле;

- рабочая частота настройки циркулятора.

Это проводит к противоположному воздействию первых двух (левой и правой) равносторонних трехгранных призм и левой и правой половин третьей равносторонней трехгранной призмы на симметричное поле волны H₁₀ в Y-разветвлении (4) в H-плоскости и вызывает возбуждение волны H₂₀, в свою очередь противофазно возбуждающей волноводные каналы (2) и (3)

Под воздействием постоянного магнитного поля магнитной системы (6), намагничивающей равносторонние трехгранные призмы (5), первичная электромагнитные волны H₁₀ и вторичная H₂₀ , синфазны во втором волноводном канале (2) и противофазны в третьем волноводном канале (3). В результате этого, при равенстве амплитуд первичной Н₎₀ и вторичной H₂₀ элетромагнитных волн во втором волноводном канале (2) энергия электромагнитной волны возбужденной в первом волноводном канале (1) полностью передается во второй волноводный канал (2). Одновременно с этим в силу противофазности электромагнитных волн H₁₀ и H₂₀ в третьем волноводном канале (3) они компенсируют друг друга. Это обеспечивает развязку третьего волноводного канала (3), т.е. энергия электромагнитной волны возбужденной в первом волноводном канале (1) не передается в третий волноводный канал (3).

Симметрия разветвления Y-циркулятора позволяет электромагнитной волне возбужденной во втором волноводном канале (2) передаваться в третий волноводный канал (3), а электромагнитной волне возбужденной в третьем волноводном канале (3) - в первый волноводный канал (1), т.е. 1231 при одном и том же направлении намагничивающего поля, созданного магнитной системой (6). При изменении на противоположное направление намагничивающего поля передача электромагнитных волн изменится на встречное - 1321.

В предлагаемой конструкции Y-циркулятора расширению полосы рабочих частот и увеличению его электропрочности способствует постепенное увеличение сечения трехгранных равносторонних призм от вершины к основанию. Равносторонние трехгранные призмы, размещенные в области круговой поляризации слева и справа от плоскости симметрии в трех плечном волноводном Y-разветвлении, преобразуют часть энергии электромагнитной волны H₁₀ в электромагнитную волну H₂₀, что приводит к перераспределению поля в Y-разветвлении, снижению его концентрации, расширению полосы рабочих частот Y-циркулятора и увеличению его электропрочности.

Y-циркулятор, содержащий симметричное трехплечное волноводное Y-разветвление в -плоскости, три ферритовые вкладыша и магнитную систему, отличающийся тем, что все ферритовые вкладыши выполнены в виде равносторонних трехгранных призм, установленных таким образом, что каждая из них соприкасается со стенками Y-разветвления в области круговой поляризации электромагнитной волны Н₁₀ , причем любые две равносторонние трехгранные призмы размещены симметрично относительно расположенной между ними плоскости симметрии Y-разветвления в H плоскости, при этом каждая равносторонняя трехгранная призма ориентирована одной боковой гранью к центру разветвления.