PL200877B1 - Paskowy cyrkulator ferrytowy spolaryzowany powyżej rezonansu - Google Patents

Abstract

Paskowy cyrkulator ferrytowy spolaryzowany powyżej rezonansu, zawierający elementy ferrytowe umieszczone w osi rozgałęzienia linii paskowych, spolaryzowane stałym polem magnetycznym wytworzonym w obwodzie magnetycznym złożonym z zespołów magnesów i zwory magnetycznej, zawierający transformator w postaci odcinków linii paskowych wypełnionych dielektrykiem, znamienny tym, że przynajmniej do jednej z linii paskowych transformatorów, w odległości 0.18:0.30 długości fali od krawędzi transformatora (14) dołączona jest dodatkowa linia paskowa (10) rozwarta na końcu o długości elektrycznej zawierającej się w granicach 0.45: 0.55 długości fali na częstotliwości środkowej

Description

Przedmiot wynalazku. Przedmiotem wynalazku jest paskowy cyrkulator ferrytowy spolaryzowany powyżej rezonansu, przeznaczony do stosowania w układach nadawczo-odbiorczych radarów.

Stan techniki. Rozgałęzieniowe cyrkulatory paskowe są elementami nieodwracalnymi, stosowanymi szeroko w technice radiolokacyjnej, telewizyjnej i pomiarowej. Zastosowanie cyrkulatorów zmniejsza ujemny wpływ odbić energii mikrofalowej od niedopasowanych elektrycznie elementów na charakterystyki użytkowe urządzeń. Cyrkulatory zastosowane w układach nadawczo-odbiorczych radarów umożliwiają wykorzystanie jednej anteny do nadawania i odbioru sygnałów.

Nieodwracalne właściwości cyrkulatorów osiąga się poprzez umieszczenie w osi rozgałęzienia linii transmisyjnych elementów wykonanych z ferrytu lub granatu, spolaryzowanych stałym polem magnetycznym, prostopadłym do kierunku transmisji energii mikrofalowej. Źródłem stałego pola magnetycznego są obwody magnetyczne zawierające magnesy stałe, elektromagnesy lub zwory magnetyczne. W technice mikrofalowej pod pojęciem ferryt rozumie się również granat.

Wartość stałego pola magnetycznego polaryzującego elementy ferrytowe wybiera się z dwóch podzakresów: poniżej lub powyżej rezonansu żyromagnetycznego. Wartości z zakresu poniżej rezonansu są korzystne, ponieważ umożliwiają szerokopasmową pracę cyrkulatorów. Jednak przy przesyłaniu przez taki cyrkulator dużych mocy średnich i impulsowych efekty termiczne i nieliniowe powodują gwałtowne pogorszenie parametrów elektrycznych.

W cyrkulatorach, przez które przesyła się duże moce średnie i impulsowe, zwłaszcza w zakresie małych częstotliwości mikrofalowych, stosuje się pola magnetyczne z zakresu powyżej rezonansu. Takie cyrkulatory są bardziej odporne na działanie wysokich temperatur i dużych mocy mikrofalowych. Mankamentem tych cyrkulatorów jest węższe pasmo pracy.

Każda z linii transmisyjnych tworzących rozgałęzienie zakończona jest złączem o standardzie umożliwiającym podłączenie cyrkulatora do obwodów zewnętrznych. Dopasowanie elektryczne rozgałęzienia z ferrytem do linii transmisyjnych doprowadzających energię mikrofalową do cyrkulatora realizuje się przez zastosowanie transformatorów dopasowujących, które mają postać odcinków linii paskowej wypełnionej dielektrykiem o odpowiednio dobranej impedancji. Zastosowanie kilku stopni transformujących w każdym z odgałęzień powoduje, że otrzymuje się szersze pasmo i lepsze parametry cyrkulatora. Powiększa to jednak zdecydowanie wymiary i ciężar układu. Dlatego też w cyrkulatorach stosuje się najczęściej transformatory w postaci pojedynczego odcinka linii o długości elektrycznej zbliżonej do 1/4 długości fali.

W innym, znanym powszechnie rozwiązaniu, opisanym w patencie PRL Nr 114 058, w obwodach dopasowujących oprócz odcinków linii transmisyjnych wykorzystuje się również fragmenty elementów ferrytowych umieszczonych w rozgałęzieniu linii paskowych, przy czym fragmenty te pozostają poza zasięgiem polaryzującego pola magnetycznego.

Znane jest również rozwiązanie, w którym fragmenty obwodów ferrytowych wykorzystywane do dopasowania spolaryzowane są w swoim obszarze niejednorodnym polem magnetycznym. To niejednorodne pole magnetyczne wytworzone jest przez niesymetryczne rozmieszczenie magnesów lub przez zastosowanie magnesów złożonych z materiałów o różnych właściwościach magnetycznych.

Wykorzystanie do celów dopasowania elektrycznego fragmentów umieszczonych w rozgałęzieniu elementów ferrytowych niespolaryzowanych lub spolaryzowanych niejednorodnym polem magnetycznym powoduje wzrost tłumienia w cyrkulatorach w polu magnetycznym, z zakresu powyżej rezonansu.

Istota wynalazku. Paskowy cyrkulator ferrytowy spolaryzowany powyżej rezonansu według wynalazku wyróżnia się tym, że przynajmniej do jednej z linii paskowych transformatorów, w odległości 0.18-: 0.30 długości fali od krawędzi transformatora, dołączona jest dodatkowa linia paskowa rozwarta na końcu o długości elektrycznej zawierającej się w granicach 0.45: 0.55 długości fali na częstotliwości środkowej.

Dodatkowa linia paskowa składa się z kilku odcinków o różnej szerokości paska, jest zagięta pod kątem ostrym, wypełniona dielektrykiem na co najmniej części swej długości.

Opis rysunku. Wynalazek w przykładzie wykonania odtworzony jest na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny paskowego cyrkulatora ferrytowego, Fig. 2, przedstawia widok cyrkulatora z dodatkowym odcinkiem linii paskowej, Fig. 3 - widok cyrkulatora z dwoma transformatorami, na Fig. 4 pokazane są dodatkowe linie paskowe o różnych szerokościach, Fig. 5 przedstawia cyrkulaPL 200 877 B1 tor ferrytowy z dodatkowymi liniami paskowymi zagiętymi pod kątem, zaś na Fig. 6 dodatkowe linie paskowe wypełnione są dielektrykiem.

Przykład wykonania wynalazku. Paskowy cyrkulator ferrytowy spolaryzowany powyżej rezonansu zawiera elementy ferrytowe 1 umieszczone w osi rozgałęzienia linii paskowych 2, 3, 4. Elementy ferrytowe 1 spolaryzowane są stałym polem magnetycznym, wytworzonym w obwodzie magnetycznym złożonym z magnesów 5 i zwory magnetycznej 6. Energia mikro falowa doprowadzona jest do cyrkulatora poprzez złącza X1, X2 i X3. Transformatory 7, 8, 9 wykonane w postaci odcinków linii paskowych wypełnionych dielektrykiem poprawiają właściwości cyrkulatora i poszerzają jego pasmo pracy.

W rozwiązaniu paskowego cyrkulatora ferrytowego na Fig. 2 do paska jednego z transformatorów dołączony jest odcinek dodatkowej linii paskowej 10 rozwarty na końcu. Dodatkowy odcinek linii paskowej 10, posiada długość z przedziału 0.45-:0.55 długości fali, liczonej na częstotliwości środkowej pasma pracy cyrkulatora. Linia ta dołączona jest w odległości 0.18:0.30 długości fali od krawędzi transformatora 14. Dołączona linia paskowa 10 poprawia własności cyrkulatora widziane od strony wejścia X2 przylegającego do transformatora z dodatkową linią paskową 10.

W przykładzie wykonania, który obrazuje Fig. 3, do pasków transformatorów 7 i 8 dołączono po jednej dodatkowej linii paskowej, odpowiednio 10 i 13, zaś do paska transformatora 9, dołączono dwie dodatkowe linie paskowe 11 i 12. To rozwiązanie poprawia właściwości cyrkulatora na wszystkich trzech wejściach X1, X2 i X3.

Kolejny wariant cyrkulatora według wynalazku przedstawia Fig. 4. Cztery dodatkowe linie paskowe 10, 11, 12 i 13 składają się z odcinków o różnych szerokościach paska. Takie rozwiązanie zapobiega występowaniu dużych wartości pola elektrycznego na rozwartych końcach linii i zmniejsza ryzyko przebić przy przesyłaniu przez cyrkulator dużych mocy impulsowych.

Dodatkowe linie paskowe 11 i 12 w rozwiązaniu, które obrazuje Fig. 5 zagięte są pod kątem 15°. Zagięcie dodatkowych linii paskowych ułatwia upakowanie elementów cyrkulatora w obudowie. Ponadto, na małych częstotliwościach mikrofalowych, gdy dodatkowe linie paskowe są długie, zastosowanie zagięć linii paskowych eliminuje możliwość występowania szkodliwych sprzężeń między liniami paskowymi 10 i 11 oraz 12 i 13.

Konstrukcja cyrkulatora pokazana na Fig. 6 przedstawia dodatkowe linie paskowe 10, 11, 12 i 13 wypełnione dielektrykiem w części swej długości. To rozwiązanie zmniejsza wymiary linii, a więc wymiary i ciężar cyrkulatora są mniejsze. Zaletą tego rozwiązania jest łatwość strojenia cyrkulatora. Przesuwanie dielektryka wzdłuż paska powoduje zmianę długości elektrycznej dodatkowej linii i umożliwia w prosty sposób poprawę właściwości i szerokości pasma pracy cyrkulatora.

Claims (4)

1. Paskowy cyrkulator ferrytowy spolaryzowany powyżej rezonansu, zawierający elementy ferrytowe umieszczone w osi rozgałęzienia linii paskowych, spolaryzowane stałym polem magnetycznym wytworzonym w obwodzie magnetycznym złożonym z zespołów magnesów i zwory magnetycznej, zawierający transformator w postaci odcinków linii paskowych wypełnionych dielektrykiem, znamienny tym, że przynajmniej do jednej z linii paskowych transformatorów, w odległości 0.18-: 0.30 długości fali od krawędzi transformatora (14) dołączona jest dodatkowa linia paskowa (10) rozwarta na końcu o długości elektrycznej zawierającej się w granicach 0.45-:0.55 długości fali na częstotliwości środkowej.

2. Paskowy cyrkulator ferrytowy według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowa linia paskowa (10) składa się z kilku odcinków o różnej szerokości paska.

3. Paskowy cyrkulator ferrytowy według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowa linia paskowa (10) jest zagięta pod kątem ostrym.

4. Paskowy cyrkulator ferrytowy według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowa linia paskowa (10) wypełniona jest dielektrykiem na co najmniej części swej długości.