Сверхвысокочастотный вентиль
Использование: в качестве развязывающего невзаимного элемента в гибридо-интегральных схемах и антенно-фидерных устройствах диапазона крайне высоких частот . Сущность изобретения: устройство содержит плоский металлический проводник 1, диэлектрическую пластину 2 и ферритовую пластину 3 с согласующими скосами, установленные симметрично относительно плоского металлического проводника 1 со слоем поглотителя 6. Ферритовая пластина 3 касательно намагничена в соприкасающейся плоскости магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом 4 с магнитопроводом 5. Приведены соотношения для выбора толщин плоского металлического проводника, ферритовой пластины, диэлектрической пластины, а также для вы-, бора величины эффективных относительных диэлектрических и магнитной проницаемостей их материалов. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 Р .1/32
ГОСУДАРСТВЕй.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
Ф
° О
Ъ Г
Фа
° °
\ Ф
1 (21) 5019428/09 (22) 23,12.91 (46) 23.03.93. Бюл. 1Ф 11 (76) В.В.Гущин. (56) Патент Франции N 2298196, кл. Н 01 Р 1/32, 1976. (54) СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ВЕНТИЛЬ (57) Использование: в качестве развязываю- . щего невзаимного элемента в гибридо-интегральных схемах и антенно-фидерных устройствах диапазона крайне высоких частот, Сущность изобретения: устройство содержит плоский металлический проводник
„„ЯЦ„„1804670 АЗ
1, диэлектрическую пластину 2 и ферритовую пластину 3 с согласующими скосами, установленные симметрично относительно плоского металлического проводника 1 со слоем поглотителя 6. Ферритовая пластина
3 касательно намагничена в соприкасающейся плоскости магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом 4 с магнитопроводом 5. Приведены соотношения для выбора толщин плоского металличе-. ского проводника, ферритовой пластины, диэлектрической пластины, а также для вы-. бора величины эффективных относительных диэлектрических и магнитной проницаемо- стей их материалов. 2 ил.
1804670
Изобретение относится к области гиромагнитной радиоэлектроники и может быть использовано в качестве рвзвязывающего элемента в гибридно-интегральных схемах антенно-фидерных устройств диапазона крайне высоких частот (КВЧ-миллиметровый и сублмиллиметровый диапазоны), Целью изобретения является определеwe конструкционных и эффективных электромагнитных параметров слоев требуемых 10 в одномодовом. режиме при условии резонанса разностей фазовых скоростей в слоях необходимого для перераспределения энергии прямой и отраженной волн в структуре интегрального вентиля при малой вели- 15 чине касательного поля намагничивания.
На фиг.1 изображен общий вид интегрального вентиля в разрезе; на фиг.2 — вид сверху.
Он содержит плоский металлический 20 проводник 1, диэлектрическую пластину 2, ферритовую пластину 3 с согласующими скосами, установленные симметрично относительно плоского металлического проводника 1, со слоем поглотителя 6. Ферритовая пластина 3 касательно намагничена в соприкасающейся плоскости магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом 4 с магнитопроводом S. Плоский металлический проводник 1 является не только на- 30 правляющей плоскостью, а волноводом одномодового типа колебаний не имеющего . отсечки — несимметричной гибридной волны, продольная электрическая составляющая которой Е распределена по сечению по 35 закону гипербол ;ческого синуса и равна 0 в середине толщины слоя, поэтому система слоев рассмотрена как трехслойная феррито-диэлектрическая структура с бесконечно тонким металлическим экраном в центре 40 нее. Выбор величин эффективных проницаемостей материалов ферритов и диэлектрика ставится в зависимость от толщины и. физических свойств металла, определяю щих левую часть уравнения (1), при этом 45 толщины диэлектрической пластины 2 г g u ферритовой пластины 3 t ф лежат соответственно в интервалах:
Тпр < < Яд + пр .
2 4 2 п з + ф < яр + ) Х
2 4 ф 2 2
55 где Хз иАф — длины волн соответственно в диэлектрическом и ферритовом материалах, В прямом направлении в диэлектрической пластине 2 распространяется основной тип колебаний ТМО не имеющей отсечки, и потери прямой волны минимальны для заданного диэлектрика, Так как область поперечно намагниченного слоя анизотропна, то в нем распространяются гибридные (ТМО + ТЕ1), однако в данном случае поля ТМо и ТЕу волн не удовлетворяют принципу двойственности и преобладающим является основной тип колебаний
ТЕ1. Параметры я щ, е<ф ввиду малой толщины слоев входят в уравнение (1) как эффективные. Прямая волна распространяется в диэлектрической пластине 2, а отраженная — в ферритовой пластине 3. Энергия отраженной волны передается слою поглотителя 6 щелевой волной, возникающей в зазоре, образуемом слоем поглотителя между плоским металлическим проводником 1 и ферритовой пластиной 3. С уменьшением толщины плоского металлического проводника улучшается добротность отрезка линии, однако при этом уменьшается разность фазовых скоростей
AV<>-äð волны направляемой проводни-. ком — скорость распространения ближнего поля, и волны в свободном пространстве, Поэтому сложнее добиться совпадения с разностью фазовых скоростей Ь Чф-д (А, Чд ф) волн в ферритовом и диэлектрическом материалах, т.е. существуют конструкционные и технологические трудности достиже-. ния точности эффективных параметров, определяемой в частности возможностями оборудования и измерительной аппаратуры. В серийном производстве это оправдано простотой конструкции и улучшенными параметрами интегрального вентиля; вентильное отношение не менее 18, КСВ не хуже 1,15 в полосе частот 33 . Следует отметить, что существует принципиальный предел, состоящий в том, что при гпр-+О значение левой части уравнения должно проходить через нуль. Тогда фазовые скорости в ферритовом и диэлектриче-, ском материалах будут равны и эффект резонанса пропадет..Получим обычную двухслойную феррито-диэлектрическую структуру без проводника, в которой для достижения максимальной невзаимности используется классический эффект смещения поля. Поэтому необходимо иметь максимальное расхождение между диэлектрическими и роницаемостями слоев и значение р1- 0 т.е, увеличится значение поля подмагничивания, Термостабильность параметров вентиля достигается не только плавностью изме1 3 нения,и в интервале 0<,и; < 1, но и
1804670
9 4
А а величины эффективных относительных,диэлектрической я ф и магнитной i i npol 1 мицаемостей ферритовой пластины и относительной диэлектрической проницаемости я в диэлектрической пластины выбраны из соотношения Ф 30
2Ао
GnpPnp 4 2
Составитель В;Гущин
Техред М.Моргентал
Корректор М,Шароши
Редактор
Заказ 1080 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 одномодовостью режима работы в полосе частот, Это позволяет производить итерацию в более коротковолновый диапазон, например путем использования моно- и поликристаллических ферритовых пленок, 5 что, в свою очередь, требует создания единого технологического процесса (цикла) производства многослойных пленочных структур с невзаимными свойствами, Формула изобретения 10
Сверхвысокочастотный вентиль, содержащий отрезок линии передачи в виде плоского металлического проводника и касательно намагниченную ферритовую пластину, на которой нанесен слой поглоти- 15 теля, отличающийся тем, что, с целью увеличения термостабильности и вентильного отношения, расширения рабочей полосы частот и уменьшения КСВ, плоский металлический проводник расположен меж- 20 ду слоем поглотителя и введенной диэлектрической пластиной, при этом толщина плоского металлического проводника т пр, толщина ферритовой пластины тф. и толщина диэлектрической пластины r< вы- 25 браны из соотношения
8 ад стп и 1 1 Л и7 Л; где до — рабочая длина волны;
Аф -длинаволны в.ферритовомматериале;
Х я — длина волны в диэлектрическом материале; о np — проводимость материала металлического проводника; ,и пр — магнитная проницаемость материала металлического проводника; д — глубина проникновения электромагнитного поля в материал металлического проводника при скин-эффекте;
К - 1 — коэффициент, согласующий размерность.
