ФАЗОВЫЙ ЦИРКУЛЯТОР
PHASE CIRCULATOR

Предлагаемое изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано, например, в качестве переключателя «прием-передача» в радиолокационных станциях.
Известны циркуляторы (А.Л.Микаэлян. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. Госэнергоиздат. 1963 г. 10-4 стр.561-576, рис.10-37-10-39, 10-45-10-47). Эти циркуляторы состоят из двойного тройника, двух невзаимных фазовращателей и щелевого моста. Их недостаток состоит в низкой электропрочности, обусловленной малыми зазорами между ферритовыми деталями и широкими стенками волноводов (в направлении вектора Е).
Наиболее близким по технической сущности является циркулятор, состоящий из двойного тройника, двух невзаимных фазовращателей, щелевого моста, ферритовых пластин, установленных в Н-плоскости на широких стенках волноводов, и магнитной системы (Микаэлян А.Л. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. Госэнергоиздат. 1963 г. стр.569-576, рис.10-48, 10-53). Обладая наибольшей электропрочностью из всех известных вариантов циркуляторов при больших импульсных мощностях, он, как и все другие циркуляторы, имеет ограниченный допустимый уровень мощности, определяемый нагревом ферритовых пластин, поглощаемой ими электромагнитной энергией, тем более существенным при передаче непрерывных и квазинепрерывных сигналов ВУМ.
Технический результат состоит в повышении электропрочности фазового циркулятора при работе на высоком уровне мощности за счет уменьшения нагрева ферритовых пластин невзаимных фазовращателей, поглощаемой ими энергией электромагнитного поля, особенно ощутимом при непрерывном и квазинепрерывном режимах.
Сущность предлагаемого фазового циркулятора состоит в том, что он содержит двойной свернутый тройник, к каждому из двух смежных каналов которого подключены два невзаимных волноводных фазовращателя с установленной на их внешней стороне магнитной системой. В поле этой магнитной системы, внутри каждого из волноводов невзаимных волноводных фазовращателей установлены по две ферритовые пластины, а выходы невзаимных волноводных фазовращателей соединены с двойным щелевым мостом. Новым в предлагаемом фазовом циркуляторе является то, что внутри волноводов каждого невзаимного волноводного фазовращателя в магнитном поле внешней магнитной системы на установленных в Н плоскости N немагнитных металлических перегородках размещены по 2N ферритовые пластины, где N - целое число. N немагнитных перегородок могут быть выполнены частично разделяющими волновод в Н плоскости.
На фиг 1. представлена функциональная схема фазового циркулятора.
На фиг.2 представлено поперечное сечение фазового циркулятора.
Фазовый циркулятор высокого уровня мощности состоит из: двойного свернутого тройника 1, двух невзаимных волноводных фазовращателей 2, двойного щелевого моста 3, 2N+2 ферритовых пластин 4, магнитной системы 5, N немагнитных металлических перегородок 6.
К каждому из двух смежных каналов двойного свернутого тройника 1 фазового циркулятора подключены два невзаимных волноводных фазовращателя 2 с внешней магнитной системой 5, в поле которой, внутри волноводов невзаимных волноводных фазовращателей 2 установлены ферритовые пластины 4, выходы невзаимных волноводных фазовращателей 2 соединены с двойным щелевым мостом 3.
В каждом из волноводов обоих невзаимных волноводных фазовращателей 2 на установленных в Н плоскости N немагнитных металлических перегородках 6, в магнитном поле магнитной системы 5 дополнительно установлены по 2N ферритовые пластины.
Невзаимные волноводные фазовращатели 2 могут быть подключены переходниками 7 к двойному свернутому тройнику 1 и к двойному щелевому мосту 3.
Циркулятор ВУМ работает следующим образом: при возбуждении двойного свернутого тройника 1 с Н-канала электромагнитное поле, пройдя через сдвоенный участок тройника синфазно с равными амплитудами, возбуждает два его смежных канала и поступает в каждый из двух невзаимных фазовращателей. Пройдя через фазовращатели, поля на выходе каждого из них приобретают относительный фазовый сдвиг равный 90°. Это при равенстве амплитуд обеспечивает сложение полей в одном из смежных каналов на выходе щелевого моста, являющегося выходом циркулятора, и вычитание (взаимную компенсацию) в смежном с ним канале. Аналогичным образом можно проследить прохождение сигналов через фазовый циркулятор, взяв в качестве входа любой из его внешних волноводных каналов. Немагнитные металлические перегородки 6, практически не нарушая согласования, делят волноводы каждого невзаимного волноводного фазовращателя 2 на N - волноводов пониженного сечения.
Повышение электропрочности достигается уменьшением толщины ферритовой пластины, что снижает потери электромагнитной энергии в них и соответственно снижает нагрев на высоком уровне средней мощности и одновременно повышает теплоотвод от слоев пластин, обращенных внутрь волновода. Выбор высоты волновода каждого из фазовращателей позволяет уменьшить плотность потока мощности и повысить электропрочность. Снижение высоты каждого из фактически образуемых волноводов невзаимных фазовращателей установкой немагнитных металлических перегородок позволяет уменьшить толщины ферритовых пластин при сохранении их ширины и длины за счет повышения их электродинамической активности. Все это влечет за собой как повышение электропрочности, так и стабилизацию параметров при работе на высоком уровне мощности, в том числе при непрерывном и квазинепрерывном режимах работы.