PL66675B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 20.11.1973 | LUZBOWT 66675 KI. 21a4,73 MKP H03h 13/00 i [¦ilUOTEJCAT Wspóltwórcy wynalazku: Andrzej Kraszewski, Ryszard Nowaczyk, Sta¬ nislaw Stuchly Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Zaklad Doswiadczalny Bu¬ dowy Aparatury Naukowej UNIPAN), Warszawa (Polska) Obwód magnetyczny cyrkulatora ferrytowego Przedmiotem wynalazku jest obwód magnetycz¬ ny rozgalezionego cyrkulatora ferrytowego prze¬ znaczonego do pracy w mikrofalowym pasmie fal elektromagnetycznych.Cyrkulatory ferrytowe sa to nieodwracalne ele¬ menty wchodzace w sklad mikrofalowych ukladów przesylowych i wykorzystujace wlasciwosci o- srodka zyromagnetycznego. Charakteryzuja sie tym, ze dla jednego kierunku rozchodzenia sie fal, zwa¬ nego kierunkiem cyrkulacji, energia fali z niewiel¬ kimi stratami przedostaje sie z galezi pierwszej do galezi drugiej z galezi drugiej do galezi trzeciej oraz z galezi trzeciej do galezi pierwszej dla przy¬ padku cyrkulatora trójramiennego. Natomiast przej¬ sciu fali w przeciwnym kierunku, to znaczy z ga¬ lezi pierwszej do galezi trzeciej, z galezi trzeciej do galezi drugiej oraz z galezi drugiej do galezi pierwszej towarzyszy znaczne tlumienie energii fa¬ li, zwane izolacja cyrkulatora. W rozgalezionym cyrkulatorze ferrytowym wykorzystuje sie zjawi¬ sko róznych predkosci fazowych fal rozchodzacych sie w prowadnicy falowej zawierajacej namagne¬ sowana wkladke ferrytowa. Podstawowymi para¬ metrami cyrkulatora ferrytowego jest wartosc wprowadzonej izolacji, wyrazana zwykle w decy¬ belach, wartosc wnoszonych strat energii rozcho¬ dzacej sie w kierunku cyrkulacji, równiez wyrazo¬ na w decybelach oraz dopasowanie impedancji roz¬ galezienia ze struktura ferrytowa do impedancji charakterystycznej prowadnic wyjsciowych, które- 15 25 30 go miara jest wejsciowy wspólczynnik fali stojacej.Do waznych parametrów cyrkulatora ferrytowego nalezy zaliczyc stalosc podstawowych parametrów przy zmianach czestotliwosci roboczej oraz przy zmianach temperatury otoczenia.Znane rozgalezione cyrkulatory ferrytowe wy¬ magaja precyzyjnego wykonania rozgalezienia pro¬ wadnic falowych, najczesciej droga frezowania w bloku lub elektroformowania. Precyzyjne musi byc równiez umieszczenie elementu ferrytowego .na osi wytworzonego rozgalezienia. W celu zapewnienia poprawnej pracy cyrkulatora ferrytowego w sze¬ rokim zakresie zmian czestotliwosci, konieczne jest wprowadzenie do rozgalezienia lub w jego najbliz¬ sze sasiedztwo elementów dopasowujacych impe- dancje rozgalezienia prowadnicy falowej ze struk¬ tura ferrytowa do impedancji charakterystycznej prowadnic falowych. Znane elementy dopasowuja¬ ce moga miec postac strojników srubowych umiesz¬ czonych w galeziach cyrkulatora, transformatorów impedancji, elementów zmieniajacych impedancje rozgalezienia w miejscu umieszczenia elementu fer¬ rytowego lub elementów reaktancyjnych umiesz¬ czonych na osi rozgalezienia. W celu utrzymania symetrii cyrkulatora, zarówno element ferrytowy jak i odpowiednie elementy dopasowujace musza byc wykonywane szczególnie precyzyjnie i umiesz¬ czone symetrycznie wzgledem osi prowadnic falo¬ wych tworzacych rozgalezienia. Najskuteczniejszymi i najczesciej stosowanymi znanymi elementami do- 66 675 43 66 675 4 pasowuj acymi w cyrkulatorach ferrytowych sa transformatory impedancji oraz elementy zmieniaja¬ ce impedancje rozgalezienia w miejscu dolaczenia elementu ferrytowego. Jednakze dla uzyskania cyr¬ kulatorów ferrytowych o wysokich parametrach ko¬ nieczne jest precyzyjne umieszczenie tych elemen¬ tów dopasowujacych, bedacych zwykle brylami metalowymi o skomplikowanej strukturze prze¬ strzennej takimi jak prostopadlosciany lub grania- stoslupy, na osi galezi wykonanych rozgalezien prowadnic falowych. Znane rozwiazania tego za¬ gadnienia polegaja badz na frezowaniu z bloku roz¬ galezienia wraz z odpowiednim elementem dopa¬ sowujacym, badz na elektroformowaniu takiej struktury. t % , Sa to zazwyczaj operacje pracochlonne, dla prze¬ prowadzenia których wymagane sa precyzyjne i rozbudowane zespoly obrabiarek badz urzadzen galwanotechniczn^ch.Obwód magnetyczny znanych cyrkulatorów fer¬ rytowych stanowia magnesy trwale, umieszczone w obwodzie otwartym badz zamknietym. W szcze¬ linie zewnetrznego obwodu magnetycznego umiesz¬ czone jest rozgalezienie prowadnic falowych z od¬ powiednim elementem ferrytowym i elementami dopasowujacymi. Do poprawnego dzialania cyrku- latora ferrytowego niezbedne jest dobranie odpo¬ wiedniej wartosci natezenia pola magnetycznego.Przy konkretnych parametrach magnesów trwa¬ lych tworzacych obwód magnetyczny cyrkulatora, natezenie pola magnetycznego w szczelinie pomie¬ dzy magnesami okreslone jest szerokoscia wzgled¬ nie dlugoscia tej szczeliny. W wielu przypadkach znanych rozwiazan cyrkulatorów. ferrytowych nie mozna osiagnac optymalnych parametrów cyrku¬ latora, gdyz natezenie stalego zewnetrznego pola magnetycznego jest zbyt niskie na skutek skonczo¬ nej wartosci gestosci strumienia natezenia pola magnetycznego dostepnych magnesów trwalych, lub gdy gestosc strumienia pola magnetycznego jest zbyt niejednorodna. Zwiekszenie natezenia pola magnetycznego w szczelinie nie jest wiec mozli¬ wym, gdyz wiazaloby sie to ze zmniejszeniem szczeliny, a wiec zmiana rozmiarów prowadnicy falowej w miejscu umieszczenia elementu ferryto¬ wego.Celem wynalazku jest umozliwienie wykonywania cyrkulatorów rozgalezionych w tych przypadkach, gdy dla uzyskania optymalnych warunków cyr¬ kulacji konieczne jest wytworzenie znacznej war¬ tosci natezenia pola magnetycznego, niemozliwej do osiagniecia przy zastosowaniu dostepnych mag¬ nesów trwalych, przy czym wartosc natezenia po¬ la megnetycznego nie powinna ulegac zmianie przy zmianach temperatury otoczenia cyrkulatora. Ce¬ lem jest równiez usprawnienie procesu wykony¬ wania cyrkulatorów rozgalezionych o wysokich pa¬ rametrach, zawierajacych elementy dopasowujace umieszczone na osi rozgalezienia.Cel ten osiagnieto przez zastosowanie w cyrku- latorze ferrytowym obwodu magnetycznego wedlug niniejszego wynalazku, zgodnie z którym element dopasowujacy cyrkulatora ferrytowego jest wyko¬ nany z materialu o duzej przenikalnosci magne¬ tycznej i jest zamocowany rozlacznie do scianki rozgalezienia, a ponadto do elementu dopasowuja¬ cego jest przylozony jeden z magnesów tworzacych obwód magnetyczny.Korzysci techniczne wynikajace ze stosowania 5 wynalazku polegaja na tym, ze odpowiednie na¬ tezenie pola magnetycznego w szczelinie uzyskuje sie przy uzyciu magnesów trwalych o mniejszych rozmiarach, co pozwala zminiaturyzowac w znacz¬ nym stopniu konstrukcje rozgalezionego cyrkula- 10 tora ferrytowego. Usprawnieniu ulega równiez pro¬ ces wykonywania precyzyjnych rozgalezien prowad¬ nic falowych zawierajacych elementy dopasowujace, umieszczone na swej osi, gdyz wedlug wynalazku element dopasowujacy odpowiednich ksztaltów 15 i rozmiarów wykonuje sie oddzielnie poza rozgale¬ zieniem.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym poka¬ zano w przekroju trójramienny rozgaleziony cyr- 20 kulator ferrytowy typu Y zbudowany z falowodu prostokatnego.Cyrkulator sklada sie z rozgalezienia 1 falowodu prostokatnego w ksztalcie litery Y, na osi któ¬ rego umieszczony jest element dopasowujacy 2.Symetrycznie wzgledem galezi rozgalezienia 1 u- mieszczony jest na elemencie dopasowujacym 2 element ferrytowy 3.Istotny dla wynalazku element dopasowujacy 2 wykonany jest z materialu o duzej przenikalnos¬ ci magnetycznej i jest zamocowany rozlacznie do scianki rozgalezienia 1. Dla tego celu, w przykla¬ dowym wykonaniu element dopasowujacy 2 jest zaopatrzony w nagwintowana czesc 5, a zamoco¬ wanie uzyskuje sie przez dokrecenie go nakretka 6. Nakretka 6 wykonana jest równiez z materialu o duzej przenikalnosci magnetycznej.Stale zewnetrzne pole magnetyczne wytwarzane jest przez pare magnesów trwalych 4 umieszczo- 40 nych na zewnetrznych powierzchniach falowodo¬ wego rozgalezienia 1. Jeden z magnesów 4 jest przylozony do elementu dopasowujacego 2 od stro¬ ny zamocowania tego elementu. Linie pola magne¬ tycznego przebiegaja od jednego z magnesów 4 45 poprzez element ferrytowy 3 i element dopasowu¬ jacy 2 do drugiego magnesu 4. Wprowadzenie do ukladu magnesów 4 elementu dopasowujacego 2 wykonanego z materialu o duzej przenikalnosci magnetycznej powoduje efektywne zmniejszenie 50 szczeliny pomiedzy magnesami 4, wskutek czego wzrasta natezenie pola magnetycznego w elemencie ferrytowym 3.Poslugiwanie sie cyrkulatorem ferrytowym z ob¬ wodem magnetycznym wedlug niniejszego wyna- 55 lazku nie odbiega od poslugiwania sie znanymi cyrkulatorami. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe 60 Obwód magnetyczny cyrkulatora ferrytowego przeznaczonego do pracy w mikrofalowym pasi#ie fal elektromagnetycznych, skladajacy sie z mag¬ nesów trwalych miedzy którymi w szczelinie u- 65 mieszczone jest rozgalezienie prowadnic falowych,66 675 5 6 na osi którego to rozgalezienia umieszczone sa e- netycznej i jest zamocowany rozlacznie do scian- lement ferrytowy oraz element dopasowujacy, zna- ki rozgalezienia (1) a ponadto do elementu dopa- mienny tym, ze element dopasowujacy (2) jest wy- sowujacego (2) jest przylozony jeden z magnesów konany z materialu o duzej przenikalnosci mag- (5) tworzacych obwód magnetyczny. PL PL