Волноводный ферритовый фазовращатель
Использование: изобретение относится к технике СВЧ, в частности к конструкциям волноводных ферритовых фазовращателей, используемых, например, в волноводных трактах и фазированных антенных решетках . Сущность изобретения: в волноводном ферритовом фазовращателе, содержащем аксиально расположенные отрезки входного и выходного волноводов, ферритовый стержень квадратного сечения, к граням которого башмаками примыкают ферритовые скобы, и электромагнитную обмотку, которая размещена на ферритовом стрежне между башмаками ферритовых скоб, для снижения уровня вносимых потерь между каждой гранью стрежня и обмоткой размещена введенная диэлектрическая пластина, диэлектрическая проницаемость Еп и толщина д которой выбраны равными 2,5 и 0,1 соответственно, где Я - рабочая длина волны. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
1786549 Al (Я)5 Н 01 Р 1/19
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4726334/09 (22) 27.07.89 (46) 07.01.93. Бюл. № 1 (71) Научно-исследовательский институт радиоэлектроники и лазерной техники МГТУ им, Н.Ç.Баумана (72) В.M.ÊðåxòóíoB, А.В.Новиков и В,Б.СОколов (56) Патент США ¹ 4467292, кл. Н 01 P 1/19, опублик. 1984. (54) ВОЛНОВОДНЫЙ ФЕРРИТОВЫЙ ФА30 ВРАЩАТЕЛ Ь (57) Использование: изобретение относится к технике СВЧ, в частности к конструкциям волноводных ферритовых фазовращателей, используемых, например, в волноводных трактах и фазированных антенных решетИзобретение относится к СВЧ-технике, в частности к конструкциям волноводных ферритовых фазовращателей, используемых, например, в волноводных трактах и фазированных антенных решетках, В технике СВЧ широко применяются волноводные ферритовые фазовращатели с продольным полем подмагничивания, в которых используется эффект Фарадея. Известен, например, волноводный ферритовый фазовращатель, построенный на основе металлизированного ферритового стержня.
Функции волновода в этом фазовращателе выполняет тонкий слой металла, нанесенный на боковую поверхность стержня, Продольное магнитное поле в стержне создается электромагнитной обмоткой, размещенной на стержне, а "магнитная память" устройства обеспечивается ферритовыми скобами, Недостатками известной конструкции вол новодного ферритового фазовращателя является низкое быстродействие и высокая ках. Сущность изобретения: в волноводном ферритовом фазовращателе, содержащем аксиально расположенные отрезки ВходноГО и Выходного ВолнОВОДОВ; феРРитовый стержень квадратного сечения, к граням которого башмаками примыкают ферритовые скобы, и электромагнитную обмотку, которая размещена на ферритовом стрежне между башмаками ферритовых скоб, для снижения уровня вносимых потерь между каждой гранью стрежня и обмоткой размещена введенная диэлектрическая пластина, диэлектрическая проницаемость 8> и толщина д которой выбраны равными 2,5 и 0,1
Л соответственно, где А — рабочая длина
Волны, 1 ил. энергия управления, обусловленные возникновением в стенках волновода вихревых токов при импульсном намагничивании ферритового стержня, Известны также волноводные ферритовые фазовращатели, свободные от указанного выше недостатка, Они выполняются на основе открытых ферритовых структур или с использованием внутриволновой системы продольного намагничивания ферритового стержня. В частности, известна конструкция волноводного ферритового фазовращателя, выбранная в качестве прототипа.
Фаэовращатель содержит входной и выходной волноводы, цилиндрический ферритовый стержень, ферритовые скобы, примыкающие башмаками к граням ферритового стержня, и электромагнитную обмотку, размещенную на стержне между башмаками ферритовых скоб.
Недостатком известной конструкции является высокий уровень СВЧ-потерь, вносимых фазовращателем вследствие излуче1786549 уровня вносимых фазовращателем потерь за счет уменьшения излучения СВЧ-энер- 10
15 скоб; между каждой гранью стержня и об- 20 моткой размещена введенная диэлектричегде А — рабочая длина волны. 25
При размещении между гранями ферри30
35 лектрические пластины 6 со скобами 7 на концах. Части боковой поверхности ферритового стержня 3 от концов стержня 3 до.55 ния СВЧ-энергии, Излучение имеет место на стыке открытого ферритового стержня и волновода. Кроме того, имеет место рассеяние поверхностной электромагнитной волны, направляемой открытым ферритовым стержнем, на ферритовых скобах и на электромагнитной обмотке.
Целью изобретения является снижение гии. Указанная цеЛь достигается тем; что в волноводном феррйтовом фазовращателе, содержащем аксиально расйоложенные отрезки входного и выходнбго волноводов, ферритовый стержень квадратного сечения, к граням которого башмаками примыкают ферритовые скобы, и электромагнитную обмотку, которая размещена на ферритовом стержне между башмаками ферритовых ская пластина, диэлектрическая проницаемость еп и толщина д которой выбраны равными 2,5 и 0,11 соответственно, тового стержня и электромагнитной обмоткой диэлектрических пластин с выбранными диэлектрическими проницаемостями и толщинами уменьшается концентрация электромагнитного поля в области электромагнитной обмотки и ферритовых скоб. При этом уменьшается рассеяние
СВЧ-энергии на электромагнитной обмотке и скобах и, следовательно, снижается уровень вносимых фазовращателем потерь.
Сопоставление с прототипом показывает, что заявленный волноводный ферритовый фаэовращатель отличается тем, что между каждой гранью стрежня и обмоткой размещена диэлектрическая пластина, диэлектрические проницаемости еп и толщина д которой выбраны равными 2,5 и О,М соответственно, где А — рабочая длина волны, Пример практической реализации изобретения представлен на чертеже.
Волноводный ферритовый фазовращатель содержит аксиально расположенные входной 1 и выходной 2 волноводы, ферритовый стержень 3 квадратного сечения, четыре ферритовые скобы 4, электромагнитную обмотку 5, а также дйэпластин 6 вместе со скобами 7 пластин 6 металлизированы, причем металлизированная поверхность 8 ферритового стержня 3 примыкает к входному и выходному волно40
50 водам. Диэлектрические проницаемости материалов ферритового стрежня 3 и диэлектрических пластин 6„а также размеры их поперечных сечений выбираются из условйя обеспечения максимальной концентрации энергии низшей поверхностной волны при условии обеспечения одноволнового режима работы замедляющей структуры в виде соосно расположенных открытого ферритового стержня с диэлектрическими пластинами и электромагнитной обмотки.
Устройство работает следующим образом.:, При протекании в электромагнитной обмотке 5 управляющего тока в ферритовом стержне 3 создается продольное магнитное поле, под действием которого изменяется магнитная проницаемость материала стержня, а следовательно и скорость распространения в .нем поверхностной электромагнитной волны.
При распространении в возбуждающем волноводе 1 и в части ферритового стержня
3 с металлизированной боковой поверхностью низшей несимметричной круглополя-ризованной волны в области скосов 7 пластин.6 происходит ее преобразование в низшую поверхностную волну открытого ферритового стержня. При этом излучение
СВЧ-энергии на стыке открытой и экранированной ферритовых структур, а также ее рассеяние на электромагнитной обмотке и ферритовых скобах — минимально. При распространении электромагнитной волны вдоль продольно намагниченного электромагнитной обмоткой 5 участка ферритового стержня она приобретает дифференциальный фазовый сдвиг, величина которого определяется параметрами фазовращателя и управляющего сигнала. На противоположном конце фазовращателя в области скосов
7 пластин 6 происходит обратное преобразование поверхностной волны открытого ферритового стержня в низшую несимметричную волну, распространяющуюся в части ферритового стержня 3 с металлизированной боковой поверхностью и в возбуждающем волноводе 2, Таким образом, на выходе фазовращателя образуется электромагнитная волна, получившая требуемый фазовый сдвиг.
Ферритовые скобы, примыкающие башмаками к металлизированной поверхности ферритового стержня, образуют вместе со стержнем замкнутую магнитную цепь в системе управления фазовращателем, вследствие этого обеспечивается "магнитная память" фазовращателя и снижается энергия управления устройством, 1786549
Составитель В; Крехтунов
Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова
Редактор Б. Федотов
Заказ 251 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
У
Источниками СВЧ-.потерь, характерными для фазовращателей с "магнитной памятью", выполненных на основе открытых ферритовых структур, является рассеяние
СВЧ-энергии на ферритовых скобах, примыкающих башмаками к граням ферритового,сте ржня, излучение С В Ч-энергии на переходе от экранированной волноведущей структуры к открытой, рассеяние СВЧ-энергии на электромагнитной обмотке и затухание электромагнитной волны в открытой волноведущей структуре, включающей в себя ферритовый стержень, электромагнитную обмотку и ферритовые скобы. Влияние башмаков ферритовых скоб устранено их размещением на металлизированной поверхности ферритового стержня. Излучение
СВЧ-энергии со стыка металлизированного и открытого ферритового стержня уменьшено введением скосов диэлектрических пластин, металлизированых вместе с боковой поверхностью концов стержня. Влияние электромагнитной обмотки и скоб ослаблено введением диэлектрических пластин. Таким образом, обеспечено снижение вносимых фазовращателем СВЧ-потерь, которые определяются, в основном, затуханием поверхностной волны в направляющей структуре.
Формула изобретения
Волноводный ферритовый фазовраща5 тель, содержащий аксиально расположенные отрезки входного и выходного волноводов ферритовый стержень квадратного сечения между ними, к граням которого башмаками примыкают ферритовые скобы, 10 и электромагнитную обмотку, которая размещена на ферритовом стержне между башмаками ферритовых скоб, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижейия уровня вносимых потерь за счет снижения излучения, 15 между каждой гранью ферритового стержня и электромагнитной обмоткой размещены введенные диэлектрические пластины, которые выполнены со скосами на концах, при этом скосы диэлектрических пластин и час20 ти граней ферритового стержня от его концов до диэлектрических пластин выполнены металлизированними, а диэлектрические проницаемости е толщины д диэлектрических пластин и длины г скосов выбраны рав25 ными: е =25, д =01, r=- 05 k, где Арабочая длина волны, i4 — длина поверхностной волны.
