Przedmiotem wynalazku jest wielowrotowy niewzajemny ferrytowy uklad mikrofalowy realizowany technika hybrydowych mikrofalowych ukladów scalonych, wykazujacy podzial mocy mikrofalowej miedzy dwoma wybranymi wrotami ukladu, cykliczne przenoszenie mocy miedzy innymi wrotami ukladu, oraz sumowanie mocy w jednym z wybranych wrót ukladu przy pobudzeniu wrót sasiadujacych.Wynalazek dotyczy elektroniki, zwlaszcza techniki mikrofalowej, a w szczególnosci hybrydowych niewzajemnych ferrytowych mikrofalowych ukladów scalonych, stosowanych w technice mikrofalowej i telekomunikacji.Znane sa wielowrotowe niewzajemne ferrytowe uklady mikrofalowe zwane cyrkulatorami, które przenosza cyklicznie moc miedzy kolejnymi wrotami ukladu, oraz dwUwrotowe niewzajemne ferrytowe uklady zwane izolatorami przenoszacymi moc tylko w jednym kierunku. Zasada pracy tych ukladów oparta jest o zjawisko fizyczne przemieszczenia pola elektromagnetycznego wystepujace wlferrytowej linii mikropaskowej znajdujacej sie w polu magnetycznym prostopadlym do plaszczyzny paska.Celem wynalazku jest niewzajemny* ferrytowy uklad mikrofalowy spelniajacy funkcje znanych niewzajemnych ferrytowych ukladów mikrofalowych jak: cyrkulatory i izolatory, umozliwiajacy dodatkowo równomierny podzial mocy miedzy dwa wrota przy pobudzeniu Wrota znajdujacego sie miedzy nimi, oraz sumowanie mocy w wybranym wrocie ukladu przy pobudzeniu wrót sasiadujacych.Postawiony cel w bardzo prosty sposób realizuje obwód cyrku latora wie Iowrotowego, naniesiony na plytce ferrytowej znajdujacej sie w stalym niejednorodnym polu magnetycznym skierowanym prostopadle do plaszczyzny obwodu. W opisanej realizacji obwodu niewzajemnego ferrytowego ukladu wedlug wynalazku wykorzystane zostaly zjawiska symetrycznego i niesymetrycznego przemieszczenia pola elektromagnetycznego w ferrytowej linii mikrofalowej.Zjawisko symetrycznego przemieszczenia pola elektromagnetycznego wystepuje w ferrytowej linii mikropaskowej znajdujacej sie w stalym niejednorodnym polu magnetycznym prostopadlym do powierzchni2 108 524 paska. Niejednorodne pole magnetyczne wytwarzane jest przez uklad magnetyczny magnesów stalych w ten sposób, ze jedna polowa przekroju poprzecznego linii znajduje sie w jednorodnym stalym polu magnetycznym skierowanym prostopadle do plaszczyzny paska, a druga polowa przekroju poprzecznego linii znajduje sie w jednorodnym stalym polu magnetycznym o zwrocie przeciwnym. Ferrytowa linie m ikropaskowa tego typu bedziemy nazywali ferrytowa linia mikropaskowa magnesowana przeciwsobnie. Pole elektromagnetyczne w tej linii, dla odpowiedniego kierunku pobudzenia lub zwrotów wektorów przeciwsobnego pola magnetycznego grupuje sie w linii przy obu brzegach paska. W przypadku zmiany kierunku pobudzenia lub zwrotów wektorów stalego przeciwsobnego pola magnetycznego na przeciwny, pole elektromagnetyczne grupuje sie w srodku przekroju poprzecznego linii, w wyniku czego brzegi linii nie zostaja pobudzone. Wskutek opisanego efektu fala elektromagnetyczna rozchodzaca sie w linii, prowadzona jest wzdluz obu brzegów paska, a przy zmianie kierunku pobudzenia lub zwrotów wektorów stalego przeciwsobnego pola magnetycznego na przeciwny, fala elektromagnetyczna prowadona jest w srodku linii wzdluz podluznej osi symetrii paska.Zjawisko niesymetrycznego przemieszczenia pola ejektromagnetycznego zostalo zauwazone w ferrytowej linii mikropaskowej znajdujacej sie w jednorodnym stalym polu magnetycznym, prostopadlym do powierzchni paska. Pole elektromagnetyczne grupuje sie w linii, przy jednym z brzegów paska, w zaleznosci od kierunku pobudzenia lub od zwrotu wektora stalego pola magnetycznego. W wyniku opisanego zjawiska fala elektromagnetyczna, rozchodzaca sie w linii, prowadzona jest wzdluz jednego z brzegów paska. Tego typu rodzaj pola w ferrytowej linii mikropaskowej magnezowanej jednorodnym polem magnetycznym nazywany jest rodzajem brzegowym. Tego typu rodzaj pola elektromagnetycznego wystepuje w ukladzie cyrkulatora wielowrotowego z rodzajem brzegowym. Pobudzajac cyrkulator wielowrotowy w wybranych wrotach obwodu, które sa rozszerzajaca sie ferrytowa linia mikropaskowa, pole elektromagnetyczne grupuje sie przy jednym lub drugim brzegu obwodu laczacego sasiadujace z nimi wrota, co powoduje, ze jedno z sasiadujacych wrót zostaje pobudzone a drugie izolowane.Niewzajemny ferrytowy uklad mikrofalowy wedlug wynalazku uzyskujemy przez umieszczenie obwodu - cyrkulatora wielowrotowego o parzystej liczbie wrót w przeciwsobnym polu magnetycznym. Uklad magnesuje sie w taki sposób, aby kazda polowa obwodu ukladu powstala w wyniku podzialu obwodu osia symetrii przechodzaca przez dwa dowolnie wybrane przeciwlegle wrota, znajdowala sie w jednorodnym polu magnetycznym przy czym wektory pola magnetycznego magnezujacego kazda polowe ukladu maja przeciwne zwroty i sa równe co do modulu.Inne rozwiazanie ukladu wedlug wynalazku polega na tym,ze obwód cyrkulatora wielowrotowego z rodzajem brzegowym umieszcza sie w przeciwsobnym polu magnetycznym, tak, ze kazda polowa obwodu powstala w wyniku podzialu osia symetrii przechodzaca przez dowolnie wybrane jedno wroto przeciwlegly brzeg znajduje sie w jednorodnym polu magnetycznym prostopadlym do powierzchni obwodu. Wektory pola magnetycznego magnesujacego kazda polowe ukladu maja przeciwne zwroty Lsa równe do modulu. W celu wytlumienia odbic przy brzegu, przez który przechodzi os symetrii naniesiona jest warstwa stratna.Wykonany w ten sposób niewzajemny ferrytowy uklad mikrofalowy wedlug wynalazku, realizujacy w pelni postawiony cel, wykazuje korzystne skutki techniczne i techniczno-uzytkowe. Uklad charakteryzuje sie istotnie cyklicznym przenoszeniem sygnalu mikrofalowego miedzy wrotami ukladu znajdujacymi sie po obu stronach osi symetrii obwodu. Wystepuje równiez równomierny podzial mocy sygnalu miedzy dwa wrota, przy pobudzeniu sasiadujacego z nimi wrota znajdujacego sie na osi symetrii obwodu oraz wystepuje sumowanie sygnalu we wrotach przeciwleglych lezacych na osi symetrii obwodu, przy pobudzeniu wrót sasiednich.Funkcje te wskazuja na dodatkowe mozliwosci zastosowania ukladu wedlug wynalazku w technice mikrofalowej oraz telekomunikacji. Przykladowo w technice mikrofalowej stosuje sie przy pomiarach uklady mostkowe zlozone z cyrkulatorów, dzielników i sumatorów mocy mikrofalowej. Funkcje które spelniaja te uklady moga byc realizowane przez niewzajemny uklad ferrytowy wedlug wynalazku. W telekomunikacji, uklad wedlug wynalazku umozliwia przykladowo prace dwóch nadajników na jedna antene. Zastepuje wówczas uklad mikrofalowy zlozony z dwóch cyrkulatorów trójwrotowych, przy czym jeden z nich musi byc dodatkowo kluczowany potem magnetycznym, lub uklad mikrofalowy zlozony z dwóch cyrkulatorów na wejsciu których znajduja sie waskopasmowe filtry srodkowo-przepustowe. Zastosowanie wiec ukladu wedlug wynalazku umozliwia uproszczenie konstrukcji ukladu pomiarowego, jego wymiany oraz koszt realizacji, który przykladowo nie bedzie przekraczal kosztu wykonania jednego cyrkulatora. Ponadto szczególnie korzystna jest okolicznosc iz zjawisko wystepowania symetrycznego lub niesymetrycznego przemieszczenia pola elektromagnetycznego w obwodzie jest prawie niezalezne od czestotliwosci. Odpowiednio ferrytowe uklady niewzajemne oparte na tych zjawiskach sa ukladami szerokopasmowymi.Niewzajemny ferrytowy uklad mikrofalowy wedlug wynalazku nalezy do szerokiej klasy niewzajemnych ferrytowych ukladów mikrofalowych, realizowanych technika hybrydowych ukladów scalonych, które V w chwili obecnej znajduja szerokie zastosowanie w technice mikrofalowej i telekomunikacji108 524 3 Przedmiot wynalazku jest przedstawiony schematycznie w przykladach wykonania, na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny wedlug osi x niewzajemnego ferrytowego ukladu mikrofalowego zrealizowanego na bazie obwodu wielowrotowego cyrkulatora ferrytowego we wspólrzednych prostokatnych z i x, fig. 2 — konfiguracje obwodu ukladu w widoku z góry we wspólrzednych prostokatnych x i y, natomiast fig. 3 obwód sumatora lub dzielnika mocy mikrofalowej w widoku z góry we wspólrzednych prostokatnych x i y, który jest zrealizowany na bazie obwodu trójwrotowego cyrkulatora z dodatkowa warstwa stratna.Przedstawiony na fig. 1 obwód niewzajemnego ferrytowego ukladu mikrofalowego, zrealizowany jest standardowymi metodami technologicznymi stosowanymi w technice hybrydowych mikrofalowych ukladów scalonych na plytce ferrytowej 1 magnesowanej przeciwsobnym polem magnetycznym HQ, prostopadlym do kazdej z polówek przekroju poprzecznego ukladu powstalych w wyniku podzialu obwodu osia symetrii '?z. Na pierwszej stronie plytki 1 naniesiona jest warstwa metaliczna 2, tworzaca ekran. Na drugiej stronie plytki 1 znajduje sie obwód uwidoczniony na fig. 2. Obwód niewzajemnego ferrytowego ukladu mikrofalowego (fig. 2) podzielony jest na dwie polowy x W wyniku takiej konstrukcji brzegi obwodu ukladu maja ksztalt luków o promieniu R dochodzacych do krawedzi plytki 1. Strzalki 3 i 4 okreslaja kierunek przenoszenia mocy mikrofalowej miedzy wrotami znajdujacymi sie na pierwszej lub drugiej polowie obwodu. Strzalka 5 okresla kierunek przenoszenia mocy mikrofalowej przy pobudzeniu wrót f.Obwód trójwrotowego sumatora lub dzielnika mocy mikrofalowej fig. 3 jest realizowany na plytce ferrytowej 1 magnezowanej przeciwsobnym polem magnetycznym Ho, prostopadlym do kazdej polowy obwodu, powstalej w wyniku podzialu obwodu osia symetrii y. Szerokosci pasków w sa tak dobrane, aby zapewnic dopasowanie obwodu do ukladów zewnetrznych. Brzeg obwodu 12 jest linia prosta, laczaca wrota I im. Brzegi obwodu 10 i 11 maja ksztalt luku o promieniu r wyprowadzonego odpowiednio z punktu D iC.Brzeg 10 laczy wrota k i I. Brzeg 11 laczy wrota lk i m. Na osi symetrii y, naniesiona jest warstwa stratna 13 w ksztalcie trójkata równoramiennego o dluzszym boku n i krótszym boku p przylegajaca bokiem f do brzegu 12 obwodu.Zasada dzialania niezwajemnego ukladu ferrytowego we wszystkich przykladach jest taka sama i opiera sie na zjawiskach symetrycznego przemieszczenia pola elektromagnetycznego w ferrytowej linii mikropaskowej znajdujacej sie w przeciwsobnym polu magnetycznym oraz niesymetrycznego przemieszczenia pola oraz w ferrytowej linii mikropaskowej umieszczonej w jednorodnym polu magnetycznym.Przykladowo pobudzajac wrota a ukladu przedstawionego na rys. 1 pole elektromagnetyczne zostaje przesuniete do zewnetrznych krawedzi obwodu 6 i 7 laczacych odpowiednio wrota a i wrota b i j. Wskutek tego, przy pobudzeniu wrót a moc dzieli sie po polowie miedzy wrota bija pozostale wrota c, d, e, f, g h i sa izolowane. Pobudzajac odpowiednio wrota b lub j pole elektromagnetyczne zostaje odpowiednio przesuniete do brzegu 9 lub 8 co powodujecie pobudzone zostaja odpowiednio wrota c i i. Moc mikrifalowa miedzy pozostalymi wrotami znajdujacymi sie na pierwszej polowie obwodu x< o, przenoszona jest cyklicznie z wrót c do d, z d do e, oraz e do f zgodnie z kierunkiem strzalki 3. Podobnie, moc przenoszenia miedzy pozostalymi wrotami umieszczonymi na drugiej polowie obwodu x o, przenoszona jest cyklicznie z wrót i do h, z h do g oraz g do f zgodnie z kierunkiem strzalki 4. Pobudzajac wrota f pole elektromagnetyczne grupuje sie przy srodku obwodu i jest prowadzone wzdluz osi symetrii j do wrót a zgodnie z kierunkiem strzalki 5.W ukladzie dzielnika lub sumatora mocy mikrofalowej (fig. 3) przy pobudzeniu wrót k pole elektromagnetyczne grupuje sie przy krawedzi obwodu 10 i 11. W wyniku tego moc dzieli sie po polowie miedzy wrota I i m. Fala odbita od wrót I lub m, w wyniku niedopasowania ukladu prowadzona jest wzdluz krawedzi obwodu 12 i zostaje wytracona w warstwie stratnej 13. W przypadku kiedy pobudzone zostaja wrota I liit} m fala elektromagnetyczna prowadzona jest wzdluz krawedzi 12 obwodu i wytracona zostaje w warstwie stratnej 13, co powoduje, ze wrota k sa izolowane. Uklad w takim przypadku pracuje jako dzielnik mocy mikrofalowej. W celu zastosowania ukladu fig. 3 jako sumatora mocy mikrofalowej nalezy zwroty wektorów Ho przeciwsobnego pola magnetycznego zmienic na przeciwne. Wówczas pobudzajac wrota I i m fala prowadzona jest wzdluz brzegu 10 i 11 do wrót k. Fala odbita od wrót k prowadzona jest wzdluz osi symetrii y obwodu w kierunku warstwy stratnej w której zostaje wytracona. Wynika stad, ze przy pobudzenia wrota k, wrota I i m sa izolowane.4 108 524 Parametry elektryczne niewzajemnych ferrytowych ukladów mikrofalowych opartych o zjawiska fizyczne wystepujace w ferrytowych liniach mikropaskowych, jak izolacja, Straty, podzial lub sumowanie mocy uwarunkowane sa wymiarami obwodu, pasmem czestotliwosci,wartoscia przeciwsobnego pola magnetycznego Ho, oraz rodzaju materialu ferrytowego podloza. Zmiane kierunku pracy ukladu mozna uzyskac przez zmiane zwrotów przeciwsobnego pola magnetycznego Ho na przeciwny.Zastrzezenia patentowe 1. Niewzajemny wielowrotowy ferrytowy uklad mikrofalowy realizowany technika hybrydowych mikrofatowch ukladów scalonych, znamienny t y m, ze obwód cyrkulatora wielowrotowego z rodzajem brzegowym umieszczony jest w przeciwsobnym polu magnetycznym, tak, ze kazda polowa obwodu ukladu powstala w wyniku podzialu ukladu osia symetrii przechodzaca przez cjwa dowolnie wybrane wrota znajduje sie w jednorodnym polu magnetycznym, prostopadlym 'do powierzchni obwodu przy czym wektory pola magnetycznego, magnesujacego kazda polowe ukladu, maja przeciwne zwroty i sa równe co do modulu. 2. Niewzajemny wielowrotowy ferrytowy uklad mikrofalowy realizowany, technika hybrydowych mikrofalowych ukladów scalonych, znamienny tym, ze obwód cyrkulatora wielowrotowego z rodzajem brzegowym umieszczony jest wprzeciwsobnym polu magnetycznym tak,ze kazda polowa obwodu powstala w wyniku podzialu ukladu osia symetrii przechodzaca przez dowolnie wybrane jedno wroto i przeciwlegly brzeg, znajduje sie w jednorodnym polu magnetycznym prostopadlym do powierzchni obwodu, przy czym wektory pola magnetycznego, magnesujacego kazda polowe ukladu, maja przeciwne zwroty i sa równe co do modulu, ponadto przy brzegu, przez który przechodzi os symetrii, naniesiona jest warstwa stratna dla wytlumienia odbic.Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl PL