LT6035B - Sic fazės moduliatorius - Google Patents
Sic fazės moduliatorius Download PDFInfo
- Publication number
- LT6035B LT6035B LT2013083A LT2013083A LT6035B LT 6035 B LT6035 B LT 6035B LT 2013083 A LT2013083 A LT 2013083A LT 2013083 A LT2013083 A LT 2013083A LT 6035 B LT6035 B LT 6035B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- waveguide
- sic
- temperature
- metal
- channel
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 abstract 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 abstract 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
Abstract
Išradimas priskiriamas mikrobangų įtaisams ir yra taikomas bangolaidžiu sklindančios bangos fazei moduliuoti. Išradimas gali būti ypatingai aktualus, jeigu prietaisas naudojamas agresyvioje terpėje, pvz., aukštos temperatūros, didelio rūgštingumo, stiprios jonizuojančios spinduliuotės sąlygomis. SiC bangolaidinis moduliatorius sudarytas iš 6 pagrindinių mazgų - metalinių cilindrinių bangolaidžių (1), vienas iš kurių skirtas sužadinti pagrindinio tipo bangą SiC bangolaidyje, o kitas skirtas priimti ir perduoti moduliuotą bangą toliau bangolaidiniu traktu; metalinių kontaktų (2); nuolatinės srovės šaltinio (3); SiC bangolaidžio (4). SiC cilindrinis bangolaidis (4) yra sužadinamas jį įstatant į metalinį bangolaidį (1). Bangolaidžio matmenys parinkti tokie, kad sklistų tik pagrindinė banga. SiC bangolaidžio sienelėmis tarp metalinių kontaktų (2) teka srovė, todėl bangolaidžio medžiaga gali būti įkaitinama nuo tam tikros pradinės darbo temperatūros iki galutinės darbo temperatūros, kuri gali siekti 1800 °C. Įtampos impulsais tarp metalinių kontaktų yra keičiama bangolaidžio medžiagos temperatūra. Kintant bangolaidžio medžiagos temperatūrai, keičiasi SiC dielektrinė skvarba ir atsiranda pagrindinės bangos fazės pokytis. Norint greičiau atšaldyti SiC bangolaidį iki pradinės temperatūros, tokiu būdu padidinant prietaiso veikimo spartą, bangolaidžio viduje yra sudarytas išilginis kanalas (5) užpildytas šaldymo agento, ir prijungtas prie aušinimo sistemos (6).
Description
Išradimas priskiriamas mikrobangų įtaisams ir yra taikomas bangolaidžiu sklindančios bangos fazei moduliuoti. Prietaisas gali dirbti esant aukštai aplinkos temperatūrai.
Analogiškas prietaisas buvo sukurtas Gric T.; Nickelson L., Ašmontas S. (2010). VVaveguide Modulator. Patent 5710. Application of Invention 2010-040 is given in Official bulletin of the statė patent bureau of the republic of Lithuania 2010/11, 2010-11-25, ISSN 1648-9985, Vilnius.
Analogas turi vieną esminį trūkumą - tai nepakankamai greitas silicio karbido (SiC) bangolaidžio, galinčio įkaisti iki 1800 °C temperatūros, aušinimas.
Siekiant išvengti aukščiau minėto trūkumo, yra siūlomas SiC bangolaidinis moduliatorius, sudarytas iš tuščiavidurio cilindrinio SiC bangolaidžio, kurio vidinis kanalas yra užpildytas šaldymo agentu, pvz., freonu. Moduliatorius gali veikti SAD ir YAD diapazonuose, kiekvienam diapazonui yra apskaičiuojamas bangolaidžio spindulys.
Siūlomo bangolaidinio moduliatoriaus, sudaryto iš cilindrinio SiC bangolaidžio (kurio medžiagos santykinė dielektrinė skvarbą priklauso nuo temperatūros), metalinių kontaktų ir nuolatinės srovės šaltinio naujumas yra tas, kad SiC bangolaidis yra tuščiaviduris ir jo vidinis kanalas yra užpildytas šaldymo agentu. Prie tuščiavidurio SiC bangolaidžio prijungta aušinimo sistema.
Išradimo esmė paaiškinta brėžiniuose, kuriuose parodyti:
pav. SiC fazės moduliatoriaus konstrukcija.
pav. SiC-freono bangolaidžio pagrindinio bangos tipo normuoto fazės koeficiento priklausomybės nuo normuoto (pagal išorinį bangolaidžio spindulį) dažnio f-R, prie skirtingų temperatūrų, kai r/R = 0,2.
Bangolaidinis moduliatorius yra sudarytas iš šešių pagrindinių konstrukcinių dalių (1 pav.). SiC bangolaidis (4) su kanalu (5) yra įstatytas į metalinius bangolaidžius (1). Bangolaidžio (4) galuose yra įbrėžos (2). Šios jbrėžos cilindro galuose sudaro SiC bangolaidį juosiančius metalinius žiedus. Šie žiedai laidais prijungti prie nuolatinės įtampos maitinimo šaltinio (3). Maitinimo šaltinis yra valdomas trumpųjų impulsų. Kai šaltinis (3) įjungtas, SiC bangolaidžio sienelėmis (4) teka nuolatinė srovė, kuri greitai įkaitina bangolaidį. Norint paspartinti įtaiso veikimą ir atkurti pradinę darbo temperatūrą, bangolaidžio centre suformuotas išilginis kanalas (5) yra užpildytas šaldymo agentu, kuris patenka į bangolaidį iš aušinimo sistemos (6) . Tokiu būdu, tuščiaviduris SiC bangolaidis yra atšaldomas iki reikiamos temperatūros žymiai greičiau negu bangolaidis, neturintis vidinio išilginio kanalo.
Dviejų skaičių santykis, t. y., vidinio kanalo spindulio r ir išorinio bangolaidžio spindulio R santykis, priklausantis nuo šaldymo agento medžiagos, turi būti intervale r/R = 0,2-0,5. Priklausomai nuo šaldymo agento ir darbo dažnių diapazono, yra apskaičiuojamas optimalus bangolaidžio kanalo spindulio r dydis. SiC bangolaidžio kanalas (5) sujungtas su aušinimo sistema (6). Bangolaidžio plačiajuostiškumas yra didelis (> 75 %) prie visų darbo temperatūros ir leistinų kanalo spindulio reikšmių, žr. 1 lentelę. Galima pabrėžti, kad siūlomos konstrukcijos įtaiso elektromagnetinių (EM) bangų nuostoliai (slopinimas) yra mažesni, o plačiajuostiškumas lieka beveik toks pat didelis, lyginant su analogu.
lentelė. SiC-freono bangolaidžio plačiajuostiškumo priklausomybė nuo temperatūros ir kanalo storio:
| - | r/R = 0,2 | r/R = 0,4 | r/R = 0,5 |
| 7=20 °C | 83,92 % | 83,27 % | 82,57 % |
| 7=500 °C | 82,00 % | 83,40 % | 87,60 % |
| 7= 1000 °C | 80,62 % | 83,09 % | 84,58 % |
| 7= 1500 °C | 76,06 % | 78,79 % | 81,72% |
| 7= 1800 °C | 85,39 % | 84,88 % | 83,19% |
SiC bangolaidžio vamzdelyje teka elektros srovė, tokiu būdu ši medžiaga gali būti įkaitinama iki 1800 °C. Reguliuojant elektros srovės stiprį arba šaldymo agento cirkuliaciją, yra valdoma bangolaidžio temperatūra. Dėl temperatūros pokyčio atsiranda bangolaidyje sklindančios pagrindinio tipo EM bangos fazės pokytis.
Temperatūros valdymo procesas yra pakankamai spartus ir prietaisas veikia greičiau už analogą. Impulsai, įjungiantys maitinimo šaltinį, gali būti skirtingos trukmės, tokiu būdu galima pasiekti skirtingą temperatūrą ir fazės pokytį. Taip galima moduliuoti bangolaidžiu perduodamą informaciją.
SiC bangolaidis buvo išnagrinėtas, esant penkioms skirtingoms temperatūroms. Kai T= 20 °C, ε = 6-i0,5, kai T = 500 °C, ε = 6,5-i0,5, kai T= 1000°C, ε = 7-ί1, kai T= 1500°C, ε = 8-i2, kai T= 1800 °C, ε=11-ΐ7. Buvo laikoma, kad freono, užpildančio bangolaidžio vidinį kanalą, santykinė dielektrinė skvarbą ε = 2.
Analizuojant SiC bangolaidinio fazės moduliatoriaus veikimą, buvo gautos dispersinės charakteristikos (2 pav.). Skaičiuojant pagrindinės EM bangos fazės pokytį, buvo išanalizuotos dispersinės kreivės prie skirtingų bangolaidžio temperatūros ir normuoto dažnio f-R reikšmių. Prie aukštos temperatūros (> 500 °C) fazės pokyčiai yra daug didesni negu žemesnėje temperatūroje. Fazės pokytis (laipsniais) yra skaičiuojamas pagal (1) formulę:
lA3l/i=C0„.« ^60/2^° (laip.), (1) čia Aį, 'r ^ro - pagrindinio bangos tipo išilginė sklidimo pastovioji, kai bangolaidžio temperatūra yra atitinkamai Tf = 1800oC ir To= 1000 °C; normuotas dažnis f-R = 0,0625 GHzm; L - bangolaidžio ilgis.
Tarus, kad L = 2,5 cm, r/R= 0,2, normuotas dažnis f-R = 0,0625 GHz m, /^1=1432 m'1 ir Aįo =1043 m'1, apskaičiuotas fazės pokytis lygus |Δθ|« 557°.
Įtaisas gali būti naudojamas fazinėse antenų gardelėse, kurios yra taikomos informacijai perduoti. Išradimas ypač aktualus, jeigu aplinka, kurioje turi veikti prietaisas, yra agresyvi, pvz., aukšta temperatūra, didelis rūgštingumas, stipri jonizuojančioji spinduliuotė.
Claims (3)
- IŠRADIMO APIBRĖŽTIS1. Bangolaidinis moduliatorius, sudarytas iš metalinių bangolaidžiu (1), atvirojo cilindrinio silicio karbido (SiC) bangolaidžio (4), kurio santykinė dielektrinė skvarbą priklauso nuo temperatūros, bangolaidžio konstrukcija sujungta su nuolatinės srovės šaltiniu (3), kurio laidai prijungti prie bangolaidžio konstrukcijoje padarytų metalinių jbrėžų (2), besiskiriantis tuo, kad bangolaidis (4) yra tuščiaviduris ir turi išilginį kanalą (5) viduje.
- 2. SiC fazės moduliatorius pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad kanalas (5) užpildytas šaldymo agentu ir prijungtas prie aušinimo sistemos (6).
- 3. SiC fazės moduliatorius pagal 1 ir 2 punktus, besiskiriantis tuo, kad cilindrinio bangolaidžio normuotas dažnis yra diapazone nuo 0,038 GHz m iki 0,062 GHz m, o kanalo normuotas spindulys yra intervale r/R = 0,2-0,5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2013083A LT6035B (lt) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Sic fazės moduliatorius |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2013083A LT6035B (lt) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Sic fazės moduliatorius |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2013083A LT2013083A (lt) | 2014-02-25 |
| LT6035B true LT6035B (lt) | 2014-05-26 |
Family
ID=50114945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2013083A LT6035B (lt) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Sic fazės moduliatorius |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT6035B (lt) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LT5710B (lt) | 2010-05-13 | 2011-02-25 | Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras | Bangolaidinis moduliatorius |
-
2013
- 2013-07-30 LT LT2013083A patent/LT6035B/lt not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LT5710B (lt) | 2010-05-13 | 2011-02-25 | Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras | Bangolaidinis moduliatorius |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2013083A (lt) | 2014-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mueller et al. | Broad-band microwave characterization of liquid crystals using a temperature-controlled coaxial transmission line | |
| Mueller et al. | Passive phase shifter for W-band applications using liquid crystals | |
| NO325850B1 (no) | Radiofrekvens- og mikrobølgeassistert bearbeiding av materialer | |
| Gao et al. | Nonmagnetic spoof plasmonic isolator based on parametric amplification | |
| Reese et al. | Design of a continuously tunable W-band phase shifter in dielectric waveguide topology | |
| Jung et al. | Guided-wavelength-controlled dynamic microwave heating in a near-cutoff waveguide | |
| Jost et al. | Tunable dielectric delay line phase shifter based on liquid crystal technology for a SPDT in a radiometer calibration scheme at 100 GHz | |
| LT6035B (lt) | Sic fazės moduliatorius | |
| Kaur et al. | Dielectric theory and its properties | |
| TWI631763B (zh) | 可切換輻射器及其操作方法 | |
| WO2020191481A1 (en) | Signal generators for electromagnetic heating and systems and methods of providing thereof | |
| Munir et al. | Frequency selective surface with dual band switchable reflection and transmission characteristics | |
| Panahi et al. | An efficient high power RF dummy-load | |
| Nesimoglu et al. | A frequency tunable metamaterial resonator using varactor diodes | |
| Zhang et al. | Permanent magnetic ferrite based power-tunable metamaterials | |
| Chen et al. | RF design, power handling, and Hot switching of waveguide water-based Absorptive switches | |
| Reese et al. | A dielectric waveguide switch based on tunable multimode interference at W-band | |
| Nozokido et al. | A millimeter-wave quasi-optical grid phase shifter using liquid crystal | |
| Doumanis et al. | Conical horn antenna with spiral phase plate for difference pattern generation | |
| Hu et al. | Temperature controlled artificial coaxial line for microwave characterization of liquid crystal | |
| Murakami et al. | Systematic investigation of molecular structure of nematic-phase liquid crystals for reduction of dielectric loss in microwave control applications | |
| Jablonski | Power-handling capabilities of circular dielectric waveguide at millimeter wavelengths | |
| Chen et al. | Pattern reconfigurable antenna with flowing liquid switch | |
| Mitchell-Thomas et al. | Broadband metasurface for surface wave lenses | |
| Hesselbarth | Low-loss millimeter-wave propagation in silicon-based suspended dielectric image guide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Patent application published |
Effective date: 20140225 |
|
| FG9A | Patent granted |
Effective date: 20140526 |
|
| MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20160730 |