Przedmiotem wynalazku jest cyrkulator/izolator mikrofalowy zawierajacy wkladke ferrytowa lub z granatu i umieszczona pomiedzy biegunami mag¬ nesu.Znane sa cyrkulatory i izolatory, które sa szero¬ ko stosowane we wzmacniaczach parametrycznych, modulatorach itd. wykorzystywanych w systemach lacznosci mikrofalowej, technice radarowej, jak równiez mikrofalowych urzadzeniach pomiarowych oraz w technice telewizynej. Zadaniem tych ele¬ mentów mikrofalowych jest zapobieganie niepoza¬ danym odbiciom i sterowanie przeplywem energii wielkiej czestotliwosci. Elementy te charakteryzu¬ ja sie nieodwracalnoscia kierunków przeplywu ener¬ gii osiagana dzieki nieodwracalnosci dzialania sto¬ sowanego ferrytu lub granatu oraz asymetrii jego tensora przenikalnosci (w dalszym ciagu pojecie ogólne „ferryt" obejmuje równiez granat). Zgodnie z zasada dzialania ferryt jest przy tym magnesowa¬ ny stalym polem magnetycznym.W znanych cyrkulatorach i izolatorach ¦ stosowa¬ ne sa ferryty o róznych ksztaltach geometrycznych, najczesciej graniastoslupów lub ostroslupów o pod¬ stawie czworokatnej lub trójkatnej, umieszczane za¬ leznie od potrzeby wewnatrz falowodów, linii pas¬ kowych, linii koncentrycznych, mikrolinii oraz w rozgalezieniach tych linii mikrofalowych, przy czym ksztaltki ferrytowe sa magnesowane jednorodnym stalym polem magnetycznym prostopadlym do kie- Tunku przesylania energii; Do dopasowania wrót 10 15 20 25 30 wyjsciowych tych elementów stosowane sa najcze¬ sciej — niezaleznie od ksztaltek ferrytowych — ró¬ wniez elementy dopasowujace róznego rodzaju. Przy tym dopasowaniu dziala równiez okreslona czesc ksztaltki ferrytowej. W znanych rozwiazaniach da¬ zy sie do tego, aby bioraca udzial przy dopasowaniu czesc ksztaltki ferrytowej równiez byla magneso¬ wana prostopadle do dlugosci.Zgodnie z innym znanym rozwiazaniem ksztalt¬ ka ferrytowa nie jest w ogóle magnesowana ze¬ wnetrznym polem magnetycznym, lecz wykorzystu¬ je sie do tego pozostalosc magnetyczna ferrytu.W praktyce dazy sie zazwyczaj do tego, aby kon¬ struowac urzadzenia mozliwie male o mozliwie naj¬ lepszych parametrach technicznych. Im wiecej og¬ niw zawieraja obwody dopasowujace cyrkulatorów i izolatorów, tym szersze jest pasmo przenoszenia elementu. Zwiazane jest to jednak ze wzrostem je¬ go wymiarów i wzrostem strat energetycznych* przy czym wystepujace reaktancje pasozytnicze powo¬ duja przy tym znaczne zmniejszenie teoretycznej szerokosci pasma. Z tych powodów w praktyce prze¬ waznie stosuje sie dopasowanie jednoogniwowe, naj¬ czesciej w postaci transformatorów cwiercfalowych.Jezeli obwód dopasowujacy zbudowany jest z uwzglednieniem wplywu ferrytu, to powstaje mo¬ zliwosc znacznego zmniejszenia wymiarów geome¬ trycznych elementu.Przedmiotem wynalazku jest cyrkulator/izolator mikrofalowy paskowy zawierajacy plytke materialu 114058 6114058 ferromagnetycznego, bedacego ferrytem lub grana¬ tem, na której to plytce, na jednej powierzchni na¬ lozona jest wspólosiowo warstwa z materialu prze¬ wodzacego prad elektryczny, majaca ksztalt okragly, polaczona z kilkoma przewodnikami paskowymi na¬ lozonymi na tej samej powierzchni, a na drugiej powierzchni — jednolita warstwa z materialu prze¬ wodzacego prad elektryczny. Przewodniki pasko¬ we sa polaczone odpowiednio ze zródlem energii elektromagnetycznej wielkiej czestotliwosci i z od¬ biornikami tej energii.Cyrkulator zawiera równiez pare naprzeciwleg¬ lych magnesów wytwarzajacych w przestrzeni, w której jest umieszczona plytka ferromagnetyczna, pole magnetyczne, przy czym naprzeciwlegle powie¬ rzchnie plytki ferrytowej i biegunów magnesów ró¬ znia sie wzajemnie.Zgodnie z wynalazkiem powierzchnie biegunów magnesów usytuowanych po obu stronach plytki ferrytowej sa uksztaltowane niesymetrycznie wzgle¬ dem plaszczyzny przechodzacej przez srodek ukla¬ du.Jeden z biegunów ma powierzchnie zwrócona ku plytce* ferrytowej lub przynajmniej jej czesc, usy¬ tuowana pod katem równym przynajmniej 10° wzgledem powierzchni plytki ferrytowej.Korzystne jest, gdy przynajmniej jeden z biegu¬ nów magnesów sklada sie z segmentów wytworzo¬ nych z materialów majacych rózne wlasciwosci ma¬ gnetyczne.W cyrkulatorze/izolatorze wedlug wynalazku do dopasowania zródla energii i odbiorników energii wykorzystana jest czesc ksztaltki ferrytowej, przy czym w odróznieniu od znanych rozwiazan — ksztaltka ferrytowa jest magnesowana niejednoro¬ dnym polem magnetycznym, mianowicie tak, ze czesc ksztaltki magnesowana jest prostopadle do dlugosci, a pozostale czesci sa magnesowane polem majacym zarówno skladowa poprzeczna, jak i wzdlu¬ zna. Pole wewnatrz ferrytu jest zatem niejedno¬ rodne* co do kierunku i moze byc równiez niejed¬ norodne co do jego natezenia.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia konstrukcje cyrkulatora/izolatora we¬ dlug wynalazku, fig. 2 — szczególowa konstrukcje cyrkulatora/izolatora, fig. 3 — inny przyklad rea¬ lizacji cyrkulatora/izolatora wedlug wynalazku, fig. 4— nastepny przyklad realizacji cyrkulatora/izola¬ tora wedlug wynalazku, fig. 5 — jeszcze inny przy¬ klad realizacji cyrkulatora/izolatora wedlug wyna¬ lazku, fig. 6 — izolatory szerokopasmowej fig. 7 — charakterystyki czestotliwosciowe cyrkulatora.Budowa cyrkulatora/izolatora jest przedstawiona na fig. 1 przy czym a oznacza energie mikrofalowa, b — odcinek magnesowany prostopadle do dlugosci, c — odcinek magnesowany polem zawierajacym ró¬ wniez skladowa podluzna d — przekrój ksztaltki ferrytowej, a e miejsce dolaczenia falowodu.Cyrkulator/izolator zawiera ksztaltke wykonana z ferrytu lub granatu, odpowiednio umieszczona po¬ miedzy biegunami magnetycznymi, przy czym wy¬ miary przeciwleglych powierzchni elementów wy¬ konanych z ferrytu i granatu oraz powierzchni bie¬ gunów magnetycznych sa rózne. Bieguny magnety¬ czne sa niesymetryczne wzgledem plaszczyzny srod¬ kowej ksztaltki ferromagnetycznej i przynajmniej jeden z biegunów ma powierzchnie mniejsza od naprzeciwleglej powierzchni ksztaltki ferrytowej, 5 lub tez jedna z czesci powierzchni tego bieguna ma¬ gnetycznego jest mniejsza od odpowiadajacej po¬ wierzchni elementu ferrytowego.Niejednorodne pole magnetyczne moze byc wy¬ twarzane w rózny sposób. Jedna z mozliwosci po- 10 lega na tym, ze powierzchnia bieguna magnetycz¬ nego w poblizu elementu ferrytowego (w poblizu jego górnej lub dolnej powierzchni) jest powierzch¬ nia plaska, przy czym jedna z czesci powierzchni bieguna jest usytuowana wzgledem powierzchni 15 drugiej czesci pod katem równym okolo 10d lub wie¬ cej i przynajmniej jedna z nich jest mniejsza niz sasiadujaca z tym biegunem powierzchnia elemen¬ tu ferrytowego.Bieguny magnetyczne moga byc magnesami trwa- 20 lymi, elektromagnesami, moga byc wykonane z ma¬ terialów magnetycznie twardych lub miekkich, z miekkiej stali, ferrytu malej czestotliwosci lub in¬ nych materialów o malej reluktancji magnetycz¬ nej. 25 Konstrukcja ta jest przedstawiona schematycz¬ nie na fig. 2, gdzie 1 oznacza bieguny magnetyczne, 2 — element z ferrytu wielkiej czestotliwosci, S — powierzchnie biegunów magnetycznych, 4 — sasia¬ dujace z nimi powierzchnie elementu ferrytowego, 30 5 — scianke falowodu, a 6 — plaszczyzne srodkowa elementu ferrytowego.Niejednorodne pole magnetyczne mozna wytwa¬ rzac badz w ten sposób, ze przynajmniej jedna z po¬ wierzchni biegunów wykonana jest jalko zlozona, 35 której przynajmniej jedna z jej czesci tworzy z po¬ wierzchnia ferrytu kat co najmniej 10 stopni, jak przedstawiono na fig. 3, badz tez w ten sposób, ze przynajmniej jeden biegun utworzony jest przez kil¬ ka segmentów z materialów o róznych wlasciwos- 40 ciach magnetycznych, jak przedstawiono na fig. 4.W przypadku konstrukcji przedstawionej na fig. 5 powierzchnia bieguna uksztaltowana jest w ten sposób, ze tworzy kat co najmniej 10 stopni z od¬ powiednia powierzchnia ferrytu. Mozliwe jest rów- 45 niez wykonanie cyrkulatora/izolatora wedlug wy¬ nalazku bedace polaczeniem wspomnianych rozwia¬ zan.W charakterystyce przykladu pokazano cyrkula¬ tor skonstruowany zgodnie z wynalazkiem, który so nadaje sie do zastosowania w wielozwrotnikach mi¬ krofalowych wytwarzanych w technologii ukladów scalonych. Cyrkulator jest wytworzony na podlozu ferrytowym '/i"*8// w technologii cienkich warstw.Sklada sie on z okraglej czesci srodkowej i trzech 55 transformatorów sluzacych do zapewnienia szero¬ kiego pasma przenoszenia i dopasowania. Na pod¬ lozu ferrytowym 2 naniesiona jest cienka warstwa 8.Figura 7 przedstawia charakterystyki cyrkulato- 60 ra magnesowanego niejednorodnym stalym polem magnetycznym, majacym równiez skladowa wzdlu¬ zna. Z charakterystyki widac, ze mozliwe jest skon¬ struowanie takiego cyrkulatora o bardzo duzej sze¬ rokosci pasma przenoszenia przy bardzo niewiel- « kich jego rozmiarach.5 114058 6 Jezeli do jednych z wrót dolaczone jest dopaso¬ wane obciazenie 7, jak przedstawiono na fig. 6, wówczas calosc stanowi izolator szerokopasmowy.Wynalazek jest zatem przeznaczony do wykorzy¬ stania w planarnych cyrkulatorach trzeciej gene¬ racji. Wynalazek moze jednak z powodzeniem byc stosowany w wypadku linii paskowych lub cyrku- latorów i izolatorów stosowanych w falowodach lub wspólpracujacych z elementami parametrach sku¬ pionych. Warto przy tym zwrócic uwage, ze jeden ze znanych cyrkulatorów szerokopasmowych, w któ¬ rym stosowane jest jednorodne pole magnetyczne i transformator dopasowujacy o dlugosci równej co najmniej dlugosci fali, mozna przy zastosowaniu rozwiazania wedlug wynalazku zmodyfikowac po¬ przez zastosowanie rozwiazania wedlug wynalazku osiagajac znacznie mniejsze jego rozmiary dzieki stosowaniu transformatora cwiercfalowego. Zasto¬ sowanie niejednorodnego pola magnetycznego za¬ wierajacego równiez skladowa wzdluzna zapewnia przy tym powiekszenie szerokosci pasma.Wytwarzanie niejednorodnego pola magnetyczne¬ go zawierajacego równiez skladowa wzdluzna za pomoca magnesów o róznych wielkosciach jest, we¬ dlug wynalazku, bardzo proste.Stopien niejednorodnosci pola, nachylenie i war¬ tosc wektora stalego pola magnetycznego oraz ksztalt jego linii silowych mozna dobierac przez zmiane polozenia obu magnesów lub jednego z nich.Na podstawie powyzszego mozna stwierdzic, ze wedlug wynalazku mozna konstruowac cyrkulato- ry i izolatory o bardzo malych wymiarach, co poz¬ wala na zmniejszenie zuzycia materialów oraz po¬ lepszenie wskazników ekonomicznych procesu wy¬ twarzania.Poza tym te elementy wyrózniaja sie bardzo duza szerokoscia pasma, co umozliwia budowanie naj¬ nowoczesniejszych urzadzen. Szczególna zaleta wy¬ nalazku jest w odniesieniu do cyrkulatorów dla linii mikrofalowych to, ze dzieki bardzo malym wymiarom biegunów magnetycznych poprawia sie dostepnosc wrót, na przyklad przy lutowaniu.Zastrzezenia patentowe 1. Cyrkulator/izolator mikrofalowy paskowy za¬ wierajacy plytke materialu ferromagnetycznego, bedacego ferrytem lub granatem, na której to plyt¬ ce, na jednej powierzchni, nalozona jest wspól¬ osiowo warstwa z materialu przewodzacego prad elektryczny, majaca ksztalt okragly, polaczona z kil¬ koma przewodnikami paskowymi nalozonymi na tej samej powierzchni, a na drugiej powierzchni — jednolita warstwa z materialu przewodzacego prad elektryczny, które to przewodniki paskowe sa po¬ laczone odpowiednio ze zródlem energii elektroma¬ gnetycznej wielkiej czestotliwosci i z odbiornikami tej energii, oraz pare naprzeciwleglych magnesów wytwarzajacych w przestrzeni, w której jest umie¬ szczona plytka ferromagnetyczna, pole magnetycz¬ ne, przy czym naprzeciwlegle powierzchnie plytki ferrytowej i biegunów magnesów róznia sie wza¬ jemnie, znamienny tym, ze powierzchnie (3) biegu¬ nów (1) magnesów usytuowanych po obu stronach plytki ferrytowej (2) sa uksztaltowane niesymetry¬ cznie wzgledem plaszczyzny (6) przechodzacej przez srodek ukladu. 2. Cyrkulator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jeden z biegunów (1) ma powierzchnie (3) zwró¬ cona ku plytce ferrytowej (2) lub przynajmniej jej czesc, usytuowana pod katem równym przynaj¬ mniej 10° wzgledem powierzchni (4) plytki ferro¬ magnetycznej (2). 3. Cyrkulator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przynajmniej jeden z biegunów (1) magnesów sklada sie z segmentów wytworzonych z materia¬ lów majacych rózne wlasciwosci magnetyczne. 15 20 25 30114058 Fig-1 Fig.z FigA- U^ i i } r-r^Tj^ VZZZZZZZk^1 Fig.3 d ,5 Fig.5 Fig.6 l fdB) 50 25 20 15 10 0,5 \A r S^s "p K k^V< i- ^v ^ S^: £* ~S^_ ^ \ \ \ ^ nv ~/A '/\ 5A 5,7 6.0 6.3 66 6.9 7.Z 7.5 7.6 6.1 BA 6.7 9.0 93 9.6 GHz Fig. 7 ZGK 0316/1,110/82 — 100 szt.Cena zl 100,— PL