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.
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.
10
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 H, 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).
)0
20
10
10
Y-циркулятор работает следующим образом: электромагнитная волна Н 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 H. Одновременно с этим, электромагнитная волна H пришедшая из первого волноводного канала (1), возбуждает равносторонние трехгранные призмы (5) намагниченные ортогонально плоскостям замкнутых линий магнитных составляющих электромагнитной волны H.
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;
0
где µ - магнитная проницаемость свободного пространства;
M - намагниченность феррита;
γ - отношение магнитного момента электрона к его механическому моменту;
0
ω - частота прецессии электрона в постоянном магнитном поле;
ω - рабочая частота настройки циркулятора.
10
20
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 H в Y-разветвлении (4) в H-плоскости и вызывает возбуждение волны H, в свою очередь противофазно возбуждающей волноводные каналы (2) и (3)
10
20
)0
20
10
20
Под воздействием постоянного магнитного поля магнитной системы (6), намагничивающей равносторонние трехгранные призмы (5), первичная электромагнитные волны H и вторичная H, синфазны во втором волноводном канале (2) и противофазны в третьем волноводном канале (3). В результате этого, при равенстве амплитуд первичной Н и вторичной H 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 H и H 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. 1→2→3→1 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 - 1→3→2→1.
10
20
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 H в электромагнитную волну H, что приводит к перераспределению поля в Y-разветвлении, снижению его концентрации, расширению полосы рабочих частот Y-циркулятора и увеличению его электропрочности.