СВЧ-циркулятор поверхностного монтажа

Полезная модель относится к СВЧ-технике, к классу ферритовых циркуляторов, и предназначена для использования в качестве развязывающего устройства в связной аппаратуре.
В основе структуры любого развязывающего прибора, построенного на базе ферритовой подложки и микрополосковой линии, лежит Y-сочленение, которое обеспечивает непосредственно работу прибора, а все остальные линии подводят и выводят энергию этого резонатора. Расположение этих линий определяется формой используемой ферритовой подложки.
Известны циркуляторы с подложкой прямоугольной формы и цилиндрическим магнитом (www.arguset.com). Достоинство этих приборов в простоте изготовления подложек и почти безотходное использование монолитных ферритовых пластин, из которых они нарезаются. При прямоугольной форме феррита вариантов расположения выводов достаточно большое количество. Все конфигурации различаются не только геометрическим расположением выводов, но и геометрическими размерами, которые задают местоположение этих выводов.
Большая номенклатура циркуляторов, отличающаяся друг от друга конфигурацией расположения выводов, затрудняет выбор подходящей конструкции при проектировании новых устройств, в состав которых они входят. При монтаже развязывающих приборов в СВЧ-тракт возникают трудности стыковки микрополосковых линий циркулятора и линий СВЧ-тракта. Т.к. приборы встраиваются в разрыв тракта, приходится делать соответствующие лунки для помещения в них прибора. Лунки делаются механическим способом, и точность их изготовления намного хуже, чем требования к допускам на зазоры в мм-диапазоне. Таким образом, при монтировании приборов в месте стыковки микрополосковых линий образуется щель, которая может стать причиной дополнительных потерь, связанных с излучением во внешнее пространство электромагнитного поля
Трудность при выборе подходящего циркулятора, трудности монтирования его в СВЧ-тракт затрудняют их использование. При серийном выпуске циркуляторов необходимо, чтобы их конструкция технологически легко встраивалась в схемы, для которых они предназначены.
Помимо этого, при прямоугольной форме подложки не рационально используется такой дорогостоящего материала как феррит, на котором расположено не только Y-сочленение, которое необходим для обеспечения работы прибора, как и все остальные линии, подводящие и выводящие энергию этого резонатора,
Известны СВЧ-циркуляторы, в которых ферритовая подложка имеет круглую форму, например «Ферритовый СВЧ-циркулятор поверхностного монтажа» (RU №69326, МПК Н01Р 1/39). Он содержит круглую ферритовую подложку с полосковым Y-сочленением и цилиндрическим магнитом в центре. Полоски для подвода и вывода энергии выполнены с изгибом вдоль боковой стороны ферритовой подложки и закреплены на металлическом основании
Как следует из описания конструкции, рассматриваемое устройство имеет круговую симметрию, вследствие чего электрические характеристики между плечами будут одинаковыми. А это, в свою очередь, увеличивает при монтаже число вариантов СВЧ-линий, с которыми циркулятор может быть состыкован, учитывая тот факт, что входы и выходы циркулятора взаимозаменяемы при монтаже, т.е. рассматриваемый аналог является более унифицированным прибором по сравнению с рассмотренным ранее.
По совокупности существенных признаков и достигаемому результату указанный циркулятор наиболее близок к предлагаемому решению.
Недостатком известного устройства является высокая стоимость изготовления СВЧ-циркуляторов за счет большого расхода феррита и сложности технологии изготовления круглых ферритовых подложек. При изготовлении подложек их проекции наносят на монолитную ферритовую пластину, затем их вырезают по линии окружности. Как бы близко не наносились проекции друг к другу, значительная часть пластины остается неиспользованной. К тому же, каждая подложка вырезается отдельно, последовательно одна за другой. Сложность технологии изготовления является большим препятствием для их серийного производства. В этом отношении у рассмотренных выше прямоугольных ферритовых подложек есть значительное преимущество. Технология их изготовления подразумевает нанесение на ферритовую пластину проекций прямоугольных подложек в виде сетки с прямоугольными ячейками. Такая форма позволяет разрезать пластину на прямоугольные подложки в одном технологическом цикле. При этом сама пластина используется почти полностью. В остатки попадают только неровные края пластины
Задачей, решаемой полезной моделью, является создание унифицированного СВЧ-циркулятора поверхностного монтажа, конструкция которого позволит упростить технологию их производства.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемый СВЧ-циркулятор содержит, как и известный, ферритовую подложку с расположенными в ее центре микрополосковым Y-сочленением и цилиндрическим магнитом, последовательно соединенные друг с другом. Но, в отличие от известного устройства, ферритовая подложка выполнена в виде шестиугольника, на каждой из трех сторон которого выполнена металлизированная прорезь, равно отстоящая от двух других и находящаяся в контакте с микрополосками.
Достигаемым техническим результатом является увеличение видов СВЧ-циркуляторов поверхностного монтажа, позволяющих упростить их монтаж в другие приборы.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где
на фиг. 1, 2 и 3 показана конструкция циркулятора.
Циркулятор содержит ферритовую подложку 1, выполненную в виде шестиугольника, в середине которого находится микрополосковое Y-сочленение 2, образованное полосками 3, 4, 5 и цилиндрический магнит 6. На каждой второй стороне шестиугольной подложки выполнена сквозная металлизированная прорезь 7, к которой подведена одна из полосок. Изделие имеет круговую симметрию, микрополоски отстоят друг от друга на равное расстояние, поэтому электрические характеристики между плечами циркулятора будут одинаковыми. При такой конструкции ферритовый материал, из которого изготовлена подложка, используется только по своему прямому назначению.
Геометрия расположения выводов задается одним размером, и он четко определяется рабочим диапазоном развязывающего прибора. Число типоразмеров циркуляторов может быть сведено только к определению требуемого рабочего диапазона частот, который можно определить раз и навсегда и исключить необходимость подбора требуемой конструкции.
Также преимуществом предложенной конструкции является упрощение технологии изготовления прибора и уменьшение его себестоимости за счет выполнения ферритовой подложки в виде шестиугольника, которая позволяет экономить материал. Технология ее изготовления включает в себя нанесение на подготовленную монолитную ферритовую пластину проекций подложек в виде шестиугольников вплотную друг к другу. При этом каждая сторона одного шестиугольника является стороной другого. Таким образом, на монолитной пластине создается рисунок в виде сплошной сетки, полностью покрывающий ее поверхность за исключением ее краев. Затем по этим линиям шестиугольники вырезаются. Остатков неиспользованного феррита практически не остается
Как видно из описания конструкции создан новый унифицированный СВЧ-циркулятор поверхностного монтажа, без увеличения себестоимости его изготовления.