ЦИРКУЛЯТОР ФЕРРИТОВЫЙ

Полезная модель относится к технике СВЧ и предназначена для коммутации и распределения энергии в высокочастотных трактах при настройке (проверке) приборов в составе стендового оборудования.
Известен фазовый циркулятор (А.Л. Микаэлян. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. Госэнергоиздат. 1963 г., стр. 563, рис. 10-39). Этот циркулятор состоит из двойного тройника, двух невзаимных фазовращателей и щелевого моста. Его недостаток состоит в низкой электропрочности, обусловленной малыми зазорами между ферритовыми деталями и широкими стенками волноводов.
Известен волноводный циркулятор по патенту RU 2370860, содержащий двойной свернутый тройник, два невзаимных волноводных фазовращателя с установленной на их внешней стороне магнитной системой. В данном волноводном циркуляторе за счет увеличения зазора между ферритовыми пластинами обеспечивается повышение электропрочности. Его недостаток заключается в отсутствии возможности регулирования выходной мощности от нуля до максимальных пределов.
Наиболее близким по технической сущности является циркулятор (А.Л. Микаэлян. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. Госэнергоиздат. 1963 г., стр. 569, рис. 10-48). Известный циркулятор состоит из двойного тройника, двух невзаимных фазовращателей, щелевого моста, ферритовых пластин, установленных в Н-плоскости на широких стенках волноводов, и магнитной системы. Недостатком этого циркулятора является практическая невозможность его применения для коммутации и регулирования выходной мощности от нуля до максимальных пределов.
Технический результат состоит в обеспечении возможности его применения для коммутации и регулирования выходной мощности от нуля до максимальных пределов.
Для достижения указанного технического результата в циркуляторе ферритовом, содержащем двойной свернутый тройник, щелевой мост, ферритовую секцию, представляющую собой два невзаимных волноводных фазовращателя, с внешней магнитной системой, в поле которой внутри волноводных фазовращателей на их широких стенках установлено по две ферритовые пластины, каждый из двух смежных каналов двойного свернутого тройника циркулятора подключен к невзаимному волноводному фазовращателю, выходы невзаимных волноводных фазовращателей соединены с щелевым мостом, ферритовые пластины установлены по центру широких стенок волноводных фазовращателей, магнитная система, состоит из магнитопровода с катушками индуктивности, которые включены встречно-параллельно и электрически связаны через переключатель и регулируемый источник постоянного тока, на ферритовой секции закреплена рубашка жидкостного охлаждения.
На фигуре представлена функциональна схема циркулятора ферритового.
Устройство содержит двойной свернутый тройник 1, ферритовую секцию 2, щелевой мост 3, магнитную систему, состоящую из магнитопровода 4 с катушками индуктивности 5, 6, рубашку жидкостного охлаждения (не показано).
Ферритовая секция 2 представляет собой два невзаимных волноводных фазовращателя, имеющих общую узкую стенку и четыре ферритовые пластины. Ферритовые пластины подвергаются воздействию поперечного магнитного поля, создаваемого магнитной системой, и приклеены внутри по центру к широким стенкам волноводов A и B невзаимных волноводных фазовращателей для создания невзаимного фазового сдвига, равного 90° и для обеспечения равномерного намагничивающего поля.
Магнитопровод 4 выполнен из листов пермаллоя и смонтирован на наружной поверхности ферритовой секции 2. Катушки индуктивности 5, 6 расположены симметрично по обеим сторонам секции 2, включены встречно-параллельно и электрически связаны через переключатель (не показано) и регулируемый источник постоянного тока 7. Переключатель позволяет менять полярность источника тока.
Каждый из двух смежных каналов двойного свернутого тройника 1 циркулятора подключен к невзаимному волноводному фазовращателю. Выходы невзаимных волноводных фазовращателей соединены с щелевым мостом 3.
Циркулятор имеет входное плечо 8 (канал H), выходное плечо 9 (канал E), выходное плечо 10, плечо 11 выхода переотраженной энергии.
На ферритовой секции 2 закреплена рубашка жидкостного охлаждения, с помощью которой осуществляется отвод тепла от ферритовых пластин.
Циркулятор ферритовый работает следующим образом. Фазовый сдвиг φ° в отрезках волноводов A и B с ферритовыми пластинами для волн, распространяющихся в противоположных направлениях, различается на π/2. При распространении волн с H-канала (плечо 8) фазовый сдвиг в канале A составляет φ°+π/2, а в канале B составляет φ°. При распространении волн в противоположном направлении фазовый сдвиг в канале A равен φ°, в канале B равен φ°+π/2. Отсутствие передачи сигналов между плечами 8 и 11, а также между плечами 10 и 9 обусловлено свойствами развязки двойного волноводного тройника 1 и щелевого моста 3. Сигнал, поданный на вход плеча 8 с одинаковыми фазами, делится между каналами A и B. Волны, проходящие по каналам A и B на вход плеча 10 приобретают одинаковые запаздывания φ°+π/2 и суммируются на этом входе. На вход плеча 9 от входа 8 волны по каналам A и B проходят с фазами φ°+π и φ°, т.е. оказываются в противофазе и компенсируются. Управление волноводными каналами производят путем изменения направления магнитного поля электромагнита, т.е. направления тока в катушках. Энергия волны, идущей из плеча 8, будет в зависимости от направления и силы магнитного поля передаваться в плечо 10.
Двойной волноводный тройник делит входную мощность поровну между каналами ферритовой секции. СВЧ мощность, проходя через ферритовую секцию, преобразует фазовый сдвиг, изменяемый электромагнитом.
Щелевой мост производит векторное сложение сигналов, прошедших через ферритовую секцию. При разности фаз сигналов в 90° вся мощность складывается в одном канале щелевого моста. При разности фаз меньше 90° сигналы делятся между выходными каналами.
Изменение характеристик циркулятора производят регулированием тока в управляющих обмотках магнитопровода надлежащей интенсивности.
С помощью рубашки жидкостного охлаждения обеспечивают хорошее внешнее охлаждение ферритовых пластин.
Предлагаемый циркулятор может быть использован в качестве регулирующего элемента, а также - согласованной нагрузки выходного прибора передающего устройства высокого уровня мощности. Подключив циркулятор в выходной волноводный тракт радиопередающего устройства можно плавно регулировать выходную мощность от нуля до максимальных пределов и измерять мощность непосредственно на выходе волноводного тракта.
Предлагаемое устройство может быть изготовлено с помощью известных средств и методов.