Y-циркулятор
Предполагаемая 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 трехплечное волноводное разветвление в Н-плоскости, круглый цилиндрический ферритовый вкладыш и магнитную систему. Для повышеня допустимого уровня непрерывной мощности и электропрочности Y-циркулятора в трехплечном волноводном разветвлении дополнительно установлены два круглых цилиндрических ферритовых вкладыша, причем любые два круглых цилиндрических ферритовых вкладыша размещены симметрично относительно расположенной между ними плоскости симметрии трехплечного волноводного разветвления в Н-плоскости.
Предлагаемая полезная модель относится к технике СВЧ и может быть использована в волноводных трактах передатчиков, приемников, антенн РЛС для направленной передачи электромагнитных волн.
Известны фазовые циркуляторы [А.Л.Микаэлян. Применение ферритов на сверхвысоких частотах. Госэнергоиздат, 1963 г. §10-4 стр. 561-579], содержащие двойной тройник, щелевой мост и два невзаимных фазовращателя. Однако, они имеют большие габариты и массу.
Наиболее близкой по технической сущности является конструкция Y-циркулятора [М.В.Вамберский, В.П.Абрамов, В.И.Казанцев. Конструирование ферритовых развязывающих приборов СВЧ. Москва, «Радио и связь» 1982г. §2.3, стр.47-57, рис. 2.9], содержащая симметричное 3-х плечное волноводное разветвление в Н-плоскости, круглый цилиндрический ферритовый вкладыш, размещенный строго по центру разветвления и магнитную систему.
Ее недостаток заключается в низкой электропрочности, что обусловлено, как размещением ферритового вкладыша в центре разветвления, где и без того максимальна напряженность и плотность электрического поля, так и еще большей его концентрацией за счет высокой диэлектрической и магнитной проницаемостей ферритового вкладыша.
Технический эффект состоит в повышении допустимого уровня непрерывной мощности и электропрочности Y-циркулятора за счет увеличения числа ферритовых вкладышей, размещения их вне области максимальной напряженности электрического поля в трехплечном волноводном разветвлении в Н плоскости.
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что она содержит симметричное 3-х плечное волноводное разветвление в Н-плоскости, круглый цилиндрический ферритовый вкладыш и магнитную систему.
Новым в предлагаемом Y-циркуляторе является то, что в 3-х плечном волноводном разветвлении в Н-плоскости дополнительно установлены два круглых цилиндрических ферритовых вкладыша. Любые два (из трех) круглых цилиндрических ферритовых вкладыша размещены симметрично относительно расположенной между ними плоскости симметрии трехплечного волноводного разветвления.
На фиг.1 приведено схематичное изображение предлагаемого Y-циркулятора.
Y-циркулятор состоит из: симметричного 3-х плечного волноводного разветвления в Н-плоскости в составе первого волноводного плеча 1, второго волноводного плеча 2, третьего волноводного плеча 3,3-х круглых цилиндрических ферритовых вкладышей 4 и магнитной системы 5.
Y-циркулятор работает следующим образом:
Поле волны Н10 возбужденной в одном из волноводных плеч Y-циркулятора, например 1, достигнув симметричного 3-х плечного волноводного разветвления возбуждает в волноводных плечах 2 и 3 первичные волны Н10. В силу симметрии разветвления первичные волны в волноводных плечах 2 и 3 равны по амплитуде и синфазны. Одновременно, волна Н 10, пришедшая из волноводного плеча 1, возбуждает намагниченные ферритовые вкладыши, расположенные в разветвлении симметрично справа и слева от плоскости, проходящей через средние линии широких стенок волноводного плеча 1. Особенность возбуждения ферритовых вкладышей, расположенных слева и справа от плоскости проходящей через средние линии волновода и левой и правой частей третьего вкладыша, диаметрально разделенного этой плоскостью пополам состоит в том, что магнитная составляющая поля СВЧ в волне Н10 с одной стороны (левой) от плоскости, проходящей через средние линии широких стенок волновода, и с другой стороны (правой) имеют встречную круговую поляризацию (правую и левую). Величина магнитной проницаемости одинаково намагниченного феррита для право- и лево- поляризованных волн, т.е. правого и левого ферритовых вкладышей и правой и левой частей третьего вкладыша, диаметрально разделяемого этой плоскостью пополам различна.
Это приводит к тому, что левый и правый ферритовые вкладыши, левая и правая половины 3-го вкладыша по разному (ассиметрично) воздействуют на симметричное поле волны Н10 в симметричном разветвлении. Это вызывает возбуждение антисимметричной волны Н20 в разветвлении. В силу симметричного расширения волноводного разветвления размер его поперечного сечения допускает существование волны H10. Таким образом, имеют место необходимое и достаточное условия существования волны H20 в симметричном 3-х плечном волноводном разветвлении. В результате в одном из каналов, например 2-ом (выходном) поле первичной волны Н 10 и поле вторичной волны H20 (переизлученной ферритовыми вкладышами) оказываются синфазными, а в другом (3-м) противофазными. Выбором размеров ферритовых вкладышей, их положения в 3-х плечном разветвлении и напряженности постоянного магнитного поля магнитной системы, намагничивающей ферритовые вкладыши с учетом параметров феррита можно добиться равенства амплитуд первичного и вторичного полей в каналах 2 и 3.
При синфазности и равенстве амплитуд первичной и вторичной волн в волноводном плече 2, энергия волны возбужденной в волноводном плече 1 будет полностью передаваться в волноводное плечо 2. Одновременно противофазность и равенство амплитуд первичной и вторичной волн в волноводном плече 3 приводят к их взаимной компенсации и обеспечивают развязку 3-го волноводного плеча.
В силу симметрии разветвления волна из волноводного плеча 2 будет передаваться в волноводное плечо 3, а из волноводного плеча 3 в волноводное плечо 1 (т.е. будет осуществляться последовательность передачи электромагнитных волн из канала в канал 1
231). При изменении направления поля намагничивающего ферритовые вкладыши на встречное направление передачи волн изменится на обратное: 3213.
В предлагаемой конструкции Y-циркулятора за счет установки 3-х ферритовых вкладышей и их размещения на периферии волноводного разветвления в Н-плоскости происходит перераспределение электромагнитного поля. Это снижает его концентрацию и значительно повышает электропрочность Y-циркулятора.
Y-циркулятор, содержащий симметричное трехплечное волноводное разветвление в Н-плоскости, круглый цилиндрический ферритовый вкладыш и магнитную систему, отличающийся тем, что в трехплечном волноводном разветвлении дополнительно установлены два круглых цилиндрических ферритовых вкладыша, причем любые два круглых цилиндрических ферритовых вкладыша размещены симметрично относительно расположенной между ними плоскости симметрии трехплечного волноводного разветвления в Н-плоскости.
