Волноводный ферритовый переключатель с магнитной памятью

Изобретение относится к области радиотехники. Волноводный ферритовый переключатель с магнитной памятью содержит волноводное разветвление, в центре которого между диэлектрическими прокладками расположен ферритовый вкладыш с управляющей обмоткой, при этом ферритовый вкладыш состоит из примыкающих вплотную друг к другу одинаковых ферритовых элементов, число которых соответствует числу плеч устройства и в каждом из которых имеется отверстие для управляющей обмотки, представляющих собой в плане выпуклый пятиугольник, образованный из прямоугольника, в котором одна из коротких сторон заменена на ломаную линию из двух равных отрезков. Технический результат – повышение технологичности конструкции ферритового волноводного переключателя с магнитной памятью. 2 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к развязывающим устройствам миллиметрового диапазона длин волн и может быть использовано в качестве функционального узла в приемо-передающих трактах радиотехнических систем как коммутирующее устройство, а также, для развязки источника сигнала от нагрузки.

Известна конструкция переключателя с магнитной памятью (В.Н. Боголюбов, А.В. Ескин, С.Б. Карбовский. Управляемые ферритовые устройства СВЧ. Изд-во: «Советское радио», 1982 г., стр. 48-49, рис. 30), содержащие симметричное волноводное Y-разветвление в Н-плоскости, Y-образный ферритовый вкладыш, управляющие провода, проложенные в каналах ферритового вкладыша, диэлектрические вкладыши в центре Y-разветвления и в каждом плече устройства. Недостатками данного устройства являются - низкая технологичность, вследствие сложности изготовления и контроля при изготовлении геометрических размеров центральной части Y-образного ферритового вкладыша, что приводит к повышенным затратам трудовых ресурсов на регулировку подобных устройств и необходимости введения в конструкцию переключателя дополнительных согласующих элементов.

Известен также М-плечий переключатель (патент SU №1775768 А1, МКИ: Н01Р 1/38, опубликован 15.11.1992) с М-разветвлением прямоугольных волноводов, выполненное в виде запредельных волноводов, содержащий магнитную систему и М ферритовых элементов. Магнитная система выполнена из постоянного магнита и М катушек перемагничивания с магнитными сердечниками памяти, каждая из которых управляет одним ферритовым элементом. Недостатками данного устройства являются конструктивная сложность из-за необходимости размещения с высокой точностью ферритовых элементов относительно друг друга на расстоянии кратном четверти длины волны и симметрично относительно центра М-разветвления волновода, сложная магнитная система с постоянным магнитом и катушками с раздельным управлением, каждая из которых связана с соответствующим ферритовым элементом, а также ограниченные возможности передачи сигналов между плечами. В переключателе передача сигнала из одного плеча в другое, например, из плеча 1 в плечо 2, осуществляется за счет создания одинаковой намагниченности ферритовых элементов импульсом тока определенной полярности в катушках при одновременном намагничивании магнитных сердечников памяти, которые необходимы для создания магнитного потока из-за разомкнутых магнитных цепей, вокруг которых расположены катушки, что требует значительной мощности импульса перемагничивания и снижает время переключения. При этом необходимо одновременно также подавать импульсы тока обратной полярности на остальные катушки для запирания других каналов, что тоже требует расхода энергии и применения сложной электрической схемы управления. Кроме того, постоянное поле смещения от магнита, определяющее начальное нерабочее состояние ферритовых элементов, не позволяет осуществить намагничивание ферритового элемента таким образом, чтобы осуществить обратную передачу сигнала, например, из плеча 2 в плечо 1.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности является Y-циркулятор (патент RU №2601278, МКИ: Н01Р 1/38, опубликован 27.10.2016) с симметричным трехплечным волноводным Y-разветвлением в Н-плоскости, три ферритовых вкладыша, состоящих из двух ферритовых призм каждый, и магнитную систему. Недостатками данного устройства являются низкая технологичность из-за необходимости размещения с высокой точностью нескольких ферритовых призм относительно друг друга и центра Y-разветвления одновременно на двух широких сторонах волновода; необходимости обеспечения однородного намагничивания всех ферритовых призм, расположенных на некотором расстоянии друг от друга; применения шести ферритовых призм. В процессе размерной обработки ферритовых призм имеется высокая вероятность возникновения сколов на острых кромках, что в конечном итоге приводит к ухудшению электрических характеристик устройства. Описанное устройство принято за прототип изобретения.

Техническим результатом изобретения является упрощение и повышение технологичности конструкции ферритового волноводного переключателя с магнитной памятью, в котором применяется ферритовый вкладыш, за счет упрощения магнитной системы, реализуемой с помощью единой управляющей обмотки, снижения затрат на изготовление ферритового вкладыша и на регулировку вследствие относительно простой конфигурации ферритовых элементов, составляющих ферритовый вкладыш, и высокой повторяемости их размеров.

Технический результат достигается тем, что в ферритовом волноводном переключателе с магнитной памятью, содержащем волноводное разветвление, в центре которого между диэлектрическими прокладками расположен ферритовый вкладыш с управляющей обмоткой, ферритовый вкладыш состоит из примыкающих вплотную друг другу одинаковых ферритовых элементов, число которых соответствует числу плеч устройства и в каждом из которых имеется отверстие для управляющей обмотки, представляющих собой в плане выпуклый пятиугольник, образованный из прямоугольника, в котором одна из коротких сторон заменена на ломаную линию из двух равных отрезков.

На фиг. 1 изображен ферритовый элемент: на фиг. 1 (а) - сечение элемента, на фиг. 1 (б) - вид сбоку.

На фиг. 2 представлены конструкции Y - (фиг. 2 (а)) и Х - (фиг. 2 (б)) ферритовых волноводных переключателей с магнитной памятью, где 1 - волноводное разветвление, 2 - ферритовые элементы, 3 - диэлектрические прокладки, 4 - управляющая обмотка.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в ферритовом волноводном переключателе с магнитной памятью, содержащем Y - (фиг. 2 (а)) или Х - (фиг. 2 (б)) волноводное разветвление 1, диэлектрические прокладки 3, между которых установлен ферритовый вкладыш, состоящий из трех (фиг. 2 (а)) или четырех (фиг. 2 (а)) одинаковых ферритовых элементов (фиг. 1). Управляющая обмотка 4, которая может быть выполнена в виде одиночного витка, проложена сквозь отверстия в ферритовых элементах 2. Величина угла а зависит от типа волноводного разветвления 1 и составляет для Y-разветвления 120°, а для Х-разветвления 90°. Ферритовый вкладыш, состоящий из одинаковых ферритовых элементов, позволяет существенно повысить технологичность изготовления переключателя благодаря повышению процента выхода годных ферритовых элементов, так как у ферритового элемента имеется только одна острая грань и брак при изготовлении одного элемента не влечет отбраковку других элементов, при реализации принципа группового изготовления стыкуемых частей. Поскольку элементы, образующие в дальнейшем ферритовый элемент переключателя, одинаковы в плане, возможно изготовление стержня требуемого профиля, выполнение в нем требуемых отверстий с последующей резкой стержня на равные части. Конструкция ферритового элемента (фиг. 1) реализует замкнутую магнитную цепь постоянного сечения, что положительно сказывается на электрических параметрах переключателя из-за равномерного намагничивания ферритового элемента. Кроме того, составной ферритовый вкладыш, состоящий из примыкающих вплотную друг другу одинаковых ферритовых элементов, существенно проще разместить с высокой точностью в центре волноводного разветвления по сравнению с симметричным размещением нескольких ферритовых элементов на некотором удалении от центра.

Работает волноводный ферритовый переключатель с магнитной памятью следующим образом. В случае намагничивания ферритового элемента импульсом тока определенной полярности передача входных электромагнитных волн в полосе рабочих частот переключателя будет осуществлена, например, из плеча 1 в плечо 2, при этом плечо 3 будет «развязано». Передача входных электромагнитных волн в полосе рабочих частот будет осуществлена из плеча 2 в плечо 3, при этом в плечо 1 электромагнитная волна не поступает, из плеча 3 в плечо 1, при этом в плечо 2 электромагнитная волна не поступает. При намагничивании ферритового элемента импульсом тока обратной полярности передача входных электромагнитных волн в полосе рабочих частот будет осуществлена из плеча 1 в плечо 3, из плеча 3 в плечо 2, из плеча 2 в плечо 1, при этом плечи 2, 1, 3 будут, соответственно, развязаны.

Экспериментальные исследования показали, что волноводный ферритовый переключатель с магнитной памятью с ферритовым вкладышем, состоящим из нескольких одинаковых ферритовых элементов, полностью работоспособен и имеет электрические параметры не хуже, чем у известных переключателей с ферритовыми Y-образными ферритовыми элементами. Применение составного ферритового элемента в ферритовых волноводных переключателях с магнитной памятью позволяет существенно снизить затраты на изготовление переключателей за счет упрощения технологии изготовления ферритовых элементов, упростить их регулировку за счет обеспечения более высокой точности размеров ферритовых элементов при их изготовлении.

Для промышленной реализации предлагаемого ферритового волноводного переключателя с магнитной памятью могут быть использованы известные средства и методы, применяемые для изготовления ферритовых волноводных переключателей.

Волноводный ферритовый переключатель с магнитной памятью, содержащий волноводное разветвление, в центре которого между диэлектрическими прокладками расположен ферритовый вкладыш с управляющей обмоткой, отличающийся тем, что ферритовый вкладыш состоит из примыкающих вплотную друг к другу одинаковых ферритовых элементов, число которых соответствует числу плеч устройства и в каждом из которых имеется отверстие для управляющей обмотки, представляющих собой в плане выпуклый пятиугольник, образованный из прямоугольника, в котором одна из коротких сторон заменена на ломаную линию из двух равных отрезков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к диплексерам. Микрополосковый диплексер состоит из диэлектрической подложки, одна сторона которой металлизирована и выполняет функцию заземляемого основания, а на вторую нанесены полосковые проводники.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к перестраиваемым полосно-запирающим волноводным фильтрам. Фильтр состоит из металлического корпуса, включающего отрезок прямоугольного волновода с фланцами.

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано в приемо-передающих модулях активных фазированных решеток (АФАР) и других устройствах для коммутации приемо-передающих каналов.

Изобретение относится к логическим элементам на магнитостатических волнах. Технический результат - создание логического устройства типа инвертор/повторитель на поверхностных магнитостатических волнах с возможностью управления режимами работы.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к фазовращателям СВЧ на полупроводниковых приборах. Фазовращатели (ФВ) широко используются в аппаратуре связи, радиолокации и измерительной технике.

Микрополосковый диплексер относится к радиотехнике. Микрополосковый диплексер содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону нанесены полосковые проводники резонаторов и П-образный проводник согласующей цепи, причем резонаторы формируют фильтры низкочастотного и высокочастотного каналов, один конец согласующей цепи короткозамкнут, а ко второму подключен общий вход диплексера, входные резонаторы каналов связаны с согласующей цепью электромагнитно.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к технике СВЧ. Волноводный поляризационный селектор содержит отрезок круглого волновода диаметром D, первый отрезок прямоугольного волновода с поперечным размером широких стенок A>D и поперечным размером узких стенок B<D, волноводный переход, имеющий N ступеней, расположенный между ними и имеющий с ними общую продольную ось, второй отрезок прямоугольного волновода, продольная ось которого перпендикулярна, а широкие стенки параллельны упомянутой общей продольной оси, диафрагму, установленную в месте соединения второго отрезка прямоугольного волновода с отрезком круглого волновода, и продольную диаметральную металлическую пластину, установленную параллельно широким стенкам первого отрезка прямоугольного волновода, одна поперечная грань которой расположена в отрезке круглого волновода, а другая - в волноводном переходе.

Изобретение относится к радиотехнике. Фрактальные взаимосвязанные резонаторы сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний выполнены в виде диэлектрических трехгранных односторонних поверхностей с металлическими обкладками и образуют кольцевую структуру.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к приборам на магнитостатических волнах, и может быть использовано в качестве фазовращателя. Устройство содержит, размещенный на подложке микроволновод из пленки железоиттриевого граната (ЖИГ), имеющий раздвоенную среднюю часть, размещенные на сплошных частях микроволновода входной и выходной преобразователи магнитостатических волн, элементы управления, источник внешнего магнитного поля.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к фильтрам. Микрополосковый полосно-пропускающий фильтр содержит микрополосковые резонаторы, разделенные металлическими экранами и расположенные с образованием не менее чем двух ярусов, взаимодействие которых осуществляется через поперечную щель, выполненную в разделительном экране между ярусами.

Использование: для создания СВЧ фотонного кристалла. Сущность изобретения заключается в том, что СВЧ фотонный кристалл выполнен в виде прямоугольного волновода, содержащего периодически чередующиеся в направлении распространения электромагнитного излучения металлические элементы, по крайней мере одну n–i–p–i–n диодную структуру в центральном элементе и источник питания, согласно решению металлические элементы выполнены в виде штырей, в количестве не менее пяти, расположенных вдоль продольной оси широкой стенки волновода, при этом центральный штырь гальванически соединен с обеими противоположными стенками волновода, имеет разрыв для размещения диодной n–i–p–i–n структуры, n-области которой соединены с противоположными концами центрального штыря, а p-область соединена с положительным полюсом источника питания, штыри, расположенные справа и слева от центрального, ближайшие к нему, имеют емкостные зазоры у одной из широких стенок волновода и выполнены с возможностью регулировки величины этих зазоров, последующие штыри, расположенные слева и справа от ближайших к центральному, имеют емкостные зазоры меньшей величины у противоположной широкой стенки, при этом диаметр центрального штыря меньше диаметров остальных штырей. Технический результат: обеспечение возможности достижения указанной величины диапазона регулировки мощности при уменьшении продольного размера СВЧ фотонного кристалла и сокращении, даже до одного, количества управляющих элементов в виде полупроводниковых n–i–p–i–n-диодов. 4 ил.

Изобретение относится к области радиотехники. Волноводный ферритовый переключатель с магнитной памятью содержит волноводное разветвление, в центре которого между диэлектрическими прокладками расположен ферритовый вкладыш с управляющей обмоткой, при этом ферритовый вкладыш состоит из примыкающих вплотную друг к другу одинаковых ферритовых элементов, число которых соответствует числу плеч устройства и в каждом из которых имеется отверстие для управляющей обмотки, представляющих собой в плане выпуклый пятиугольник, образованный из прямоугольника, в котором одна из коротких сторон заменена на ломаную линию из двух равных отрезков. Технический результат – повышение технологичности конструкции ферритового волноводного переключателя с магнитной памятью. 2 ил.

Наверх