PL87136B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest cyrkulator wykonany technika mikrofalowych ukladów scalonych o ramiona¬ ch dolaczonych do rozgalezienia, w którym, w obszarze rozgalezienia, jest umieszczony, wykonany z materialu giromagnetycznego, znajdujacy sie w stalym polu magnetycznym magnesu trwalego, krazek wstawiony w plytke z materialu dielektrycznego, przy czym na jej jednej stronie umieszczone sa polaczone z rozgalezieniem ramiona, zas jej druga strona jest pokryta przewodzaca warstwa metalizacji.Cyrkulatory znajduja szerokie zastosowanie przy zestawianiu ukladów mikrofalowych dzieki temu, ze prawie cala doprowadzona do jednych z jego wrót energia mikrofalowa zostaje prawie w calosci przekazana do nastepnych wrót —zgodnie z kierunkiem cyrkulacji cyrkulatora, podczas gdy wszystkie pozostale wrota sa odsprzezone. Jedno ze znanych specjalnych wykonan takiego cyrkulatora, tak zwanego cyrkulatora rozgalezion¬ ego, zawiera trójramienne rozgalezienie prowadnic. W samym obszarze rozgalezienia umieszczony jest przynajm¬ niej jeden krazek z ferrytu lub granatu.Dla dzialania elektrycznego wazne jest, ze ferryt jest poddawany dzialaniu stalego pola magnetycznego, którego natezenie zalezy zarówno od ksztaltu jak i rodzaju ferrytu dobranego do zakresu czestotliwosci pracy cyrkulatora. Cyrkulatory rozgalezione, w celu zapewnienia ich zwartej budowy, realizuje sie na liniach paskowych, symetrycznych lub niesymetrycznych, to znaczy rozgalezienia prowadnic lub poszczególne ramiona sa wykonane technika mikrofalowych ukladów scalonych. W tym celu ramiona oraz wdanym wypadku rozgalezienia prowadnic nanoszone sa zazwyczaj znana technika trawienia lub druku na plytke z materialu dielektrycznego, na przyklad na podloze ceramiczne. Przeciwlegla strona plytki pokryta jest z reguly przewodzaca warstwa metalizacji. W plytce z materialu dielektrycznego pozostawiona jest wolna przestrzen, na przyklad w postaci okraglego otworu, w którym umieszczony jest krazek wykonany z materialu giromagnetycz¬ nego. Jako material giromagnetyczny stosowane sa znane substancje — ferryt lub granat.Do wytwarzania stalego pola magnetycznego uzywa sie magnesu trwalego.Z polskiego opisu patentowego nr 54515 znane jest urzadzenie falowodowe, zawierajace wkladke z materialu ferromagnetycznego. Wkladka ta jest umieszczona w polu magnetycznym wytwarzanym przez magnes trwaly. Nabiegunniki magnesu trwalego z drugiej strony sa polaczone ze soba za pomoca zwory, która zapewnia zamykanie sie strumienia magnetycznego.<* 87 136 W tego rodzaju cyrkulatorach dopasowanie i jego szerokosc pasma roboczego okreslona jest glównie przez róznice miedzy wartoscia impedancji wejsciowej cyrkulatora z ferrytem lub granatem a wartoscia impedancji falowej prowadnic falowych dolaczonych do cyrkulatora. Cyrkulatory znanej konstrukcji maja impedancje wejsciowa równa okolo 15 do 25 omów, podczas gdy impedancja falowa prowadnic falowych dolaczonych do cyrkulatora wynosi z reguly 50 omów.Dla poprawienia dopasowania i zwiekszenia szerokosci pasma miedzy wrotami cyrkulatora i prowadnicami falowymi przylaczonymi do cyrkulatora sa wlaczane transformujace cwiercfalowe odcinki prowadnic falowych.Mimo zastosowania tego srodka nie osiaga sie tej szerokosci pasma, która moznaby osiagnac przy tego rodzaju cyrkulatorze, gdyz, jak wiadomo, dopasowanie jest bezposrednio powiazane z odsprzezeniem poszczególnych ramion cyrkulatora.Zadanie techniczne wynalazku polega na zaprojektowaniu cyrkulatora wykonanego technika mikrofalo wych ukladów scalonych, zapewniajacego dopasowanie impedancji w mozliwie szerokim pasmie czestotliwosci przy jednoczesnym zapewnieniu mozliwie najmniejszego wejsciowego wspólczynnika odbicia i mozliwie najko¬ rzystniejszych parametrów elektrycznych cyrkulatora na przyklad tlumienia. Zadanie zostalo zrealizowane przez ^projektowanie cyrkulatora wykonanego technika mikrofalowych ukladów scalonych, z ramionami dolaczony¬ mi do rozgalezienia, w którego obszarze rozgalezienia, w polu magnetycznym magnesu trwalego, umieszczony jest krazek z materialu geomagnetycznego wstawiony w otwór w plytce z materialu dielektrycznego, na której po jednej strome umieszczone sa ramiona polaczone z rozgalezieniem, a po drugiej—jednolita warstwa metalizacji, przy czym rozgalezienie stanowi jeden nabiegunnik magnesu trwalego, a drugi polaczony z pierw¬ szym za pomoca jarzma magnetycznego jest umieszczony po drugiej stronie plytki dielektrycznej wspólosiowo wzgledem pierwszego nabiegunnika i krazka z materialu geomagnetycznego, w którym to cyrkulatorze, wedlug wynalazku miedzy rozgalezieniem, a krazkiem z materialu geomagnetycznego umieszczona jest przekladka z materialu dielektrycznego, którego stala dielektryczna jest mniejsza od stalej dielektrycznej materialu, z jakiego wykonany jest krazek giromagnet/czny.Korzystne jest gdy miedzy nabiegunnikiem polaczonym elektrycznie z warstwa metalizacji a krazkiem giromagnetycznym jest umieszczona przekladka z materialu dielektrycznego, którego stala dielektryczna jest mniejsza od stalej dielektrycznej materialu, z jakiego wykonany jest krazek.Korzystne jest równiez, gdy przynajmniej jeden z nabiegunników magnesu trwalego, co najmniej po stronie zwróconej ku ramionom lub ku warstwie metalizacji, jest pokryty warstwa materialu o dobrej przewodnosci elektrycznej, zwlaszcza warstwa srebra i polaczony elektrycznie bezposrednio z ramionami lub z warstwa metalizacji za pomoca polaczen lutowniczych.Korzystne jest poza tym, gdy magnes trwaly jest umieszczony po tej stronie plytki dielektrycznej, na której sa umieszczone ramiona lub rozgalezienie.Podstawa wynalazku jest zalozenie, iz poprawe dopasowania i powiekszenia szerokosci pasma mozna osiagnac przez powiekszenie impedancji wejsciowej cyrkulatora z materialem giromagnetycznym. To zwieksz¬ enie impedancji wejsciowej mozna osiagnac przez sztuczne obnizenie stalej dielektrycznej czesci roboczej, to jest materialu giromagnetycznego. Stala dielektryczna ferrytu ewentualnie granatu jest okreslona jego skladem chemicznym i budowa krystalograficzna. Przy zmniejszeniu stalej dielektrycznej zwieksza sie impedancja wejsciowa. Mozna, jak sie okazuje, tym samym powiekszyc uzyteczna szerokosc pasma o okolo 50 do 100%.Wynalazek jest blizej objasniony w przykladzie wykonania przedstawiajacym przekrój na rysunku cyrkulatora wedlug wynalazku.Na górnej powierzchni plytki 1 wykonanej z materialu dielektrycznego, na przyklad ceramicznego, znajduja sie, znanym sposobem naniesione ramiona w postaci sciezek przewodzacych 4 polaczonych z rozgale¬ zieniem. Na dolnej powierzchni plytki 1 naniesiona jest zazwyczaj przewodzaca warstwa metalizacji 3. W plytce 1 pozostawiona jest wolna przestrzen, na przyklad okragly otwór, w którym umieszczony jest krazek 6 z materialu giromagnetycznego w ten sposób, ze wypelnia calkowicie wolna przestrzen.Jako materialy giromagnetyczne moga byc uzywane znane substancje czynne: ferryt lub granat. Do wytwarzania stalego pola magnetycznego uzywa sie magnesu trwalego 10 umieszczonego po górnej stronie plytki, to znaczy stronie, na której umieszczone sa równiez sciezki przewodzace 4.W przykladzie wykonania przedstawiono korzystna odmiane konstrukcji z zastosowaniem nabiegunników 2 i 2' magnesu trwalego 10 umieszczonych naprzeciwko siebie i wspólosiowo wzgledem krazka z ferrytu lub granatu 6. Nabiegunniki 2 i 2' wykonane sa z materialu magnetycznego, na przyklad zelaza i sa pokryte przynajmniej po stronie zwróconej do sciezek prowadzacych 4, cienka warstwa materialu o dobrej przewodnosci elektrycznej, na przyklad srebra.W ten sposób zapewnia sie mozliwosc wykonania polaczen lutowniczych 5, które zapewniaja dobre polaczenie elektryczne górnego nabiegunnika 2 ze sciezkami przewodzacymi 4 oraz dolnego nabiegunnika 2'87 136 3 z przewodzaca warstwa metalizacji 3, przez co górny nabiegunnik 2 dziala jako rozgalezienie, a dolny nabiegunnik — jako wyprowadzenie elektryczne warstwy 3 metalizacji, a obydwa nabiegunniki 2 i 2' razem sluza do wytwarzania jednorodnego stalego pola magnetycznego w obszarze, w którym umieszczony jest krazek 6 cyrkulatora.Wspomniane uprzednio zmniejszenie stalej dielektrycznej materialu giromagnetycznego krazka 6 osiaga sie w ten sposób, ze miedzy nabiegunnikiem 2, tworzacym rozgalezienie a krazkiem 6 umieszcza sie przekladke 7, która jest wykonana, z materialu dielektrycznego o stalej dielektrycznej mniejszej od stalej dielektrycznej krazka 6. Grubosc przekladki 7 zalezy od stalej dielektrycznej uzytego na przekladke materialu oraz od stalej dielektrycznej krazka 6.W szczególnosci korzystne jest stosowanie na wkladke 7 materialu o nazwie handlowej „teflon", którego wzgledna stala dielektryczna wynosi w przyblizeniu 2.Dalsze zwiekszenie impedancji wejsciowej cyrkulatora mozna, w razie potrzeby, osiagnac przez umieszcze¬ nie dodatkowej wkladki T miedzy warstwe metalizacji 3 w miejscu jej polaczenia z nabiegunnikiem 2' a krazkiem 6.W pewnych wypadkach mozna zrezygnowac z górnej wkladki 7 i zastosowac tylko wkladke dolna T w roboczym obszarze cyrkulatora.W przykladzie wykonania przedstawiono korzystne uksztaltowanie cyrkulatora, przy czym magnes trwaly umieszczony jest po tej stronie plytki ceramicznej 1, na której umieszczone sa sciezki przewodzace 4, dzieki czemu mozliwe jest zamkniecie strumienia stalego pola magnetycznego przez jarzmo 8 wykonane z materialu magnetycznego i praktycznie calkowite wyeliminowanie mozliwosci wystapienia zaklócen od pól rozproszenia magnesu trwalego. W zwiazku z tym przy konstruowaniu cyrkulatora w poblizu elementów zelaznych, jak na przyklad konstrukcji nosnej stojaka, lub w poblizu elementów magnetycznych, jak na przyklad lampy z fala biezaca, bez obawy o wystapienie wzajemnych szkodliwych oddzialywan poszczególnych elementów.Pomijajac juz wspomniane zwiekszenie impedancji wejsciowej cyrkulatora i zwiazane z tym znaczne poszerzenie uzytecznego zakresu czestotliwosci od 50 do 100%, jak równiez wynikajace stad zmniejszenie wejsciowego wspólczynnika odbicia, przy stosowaniu opisanego scalonego cyrkulatora osiaga sie jeszcze i to, ze ewentualnie potrzebny transformujacy, cwiercfalowy odcinek prowadnicy falowej moze miec wieksza impedao cje falowa i przez to mniejsze wymiary, co powoduje zmniejszenie zawartosci zaklócajacej podluznej skladowej pola.Poniewaz zmniejszenie stalej dielektrycznej obszaru roboczego pociaga za soba z reguly powiekszenie srednicy ferrytu ewentualnie granatu, taka konstrukcja cyrkulatora nadaje sie szczególnie dla czestotliwosci pasma X i wiekszych, poniewaz srednica ferrytu nawet po jej zwiekszeniu pozostaje niewielka. , . . <- PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Cyrkulator wykonany technika mikrofalowych ukladów scalonych z ramionami dolaczonymi do rozgalezienia, w którego obszarze rozgalezienia, w polu magnetycznym magnesu trwalego, umieszczony jest krazek z materialu giromagnetycznego wstawiony w otwór w plytce z materialu dielektrycznego, na której po jednej stronie umieszczone sa ramiona polaczone z rozgalezieniem, a po drugiej -jednolita warstwa metalizacji, przy czym rozgalezienie stanowi jeden nabiegunnik magnesu trwalego, a drugi polaczony z pierwszym za pomoca jarzma magnetycznego jest umieszczony po drugiej stronie plytki dielektrycznej wspólosiowo wzgledem pierwszego nabiegunnika i krazka z materialu giromagnetycznego, znamienny tym, ze miedzy nabiegun¬ nikiem (2) a krazkiem (6) z materialu giromagnetycznego umieszczona jest przekladka z materialu dielektrycz¬ nego, którego stala dielektryczna jest mniejsza od stalej dielektrycznej materialu, z jakiego wykonany jest krazek (6).

2. Cyrkulator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze miedzy nabiegunnikiem (2), polaczonym elektrycznie z warstwa metalizacji (3), a krazkiem (6) z materialu giromagnetycznego umieszczona jest przeklad¬ ka (7') z materialu dielektrycznego, którego stala dielektryczna jest mniejsza od stalej dielektrycznej materialu, z jakiego wykonany jest krazek (6).

3. Cyrkulator wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze przynajmniej jeden z nabiegunników (2 lub 2') magnesu trwalego (10), co najmniej po stronie zwróconej ku ramionom (4) lub po stronie zwróconej ku warstwie metalizacji (3), jest pokryty warstwa materialu o dobrej przewodnosci elektrycznej, zwlaszcza warstwa srebra i polaczony elektrycznie bezposrednio z ramionami (4) lub z warstwa metalizacji (3) za pomoca polaczen lutowniczych (5).

4. Cyrkulator wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze magnes trwaly (10) jest umieszczony po tej stronie plytki dielektrycznej (1), na której sa umieszczone ramiona (4) lub rozgalezienie.87 136 Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 10 zl PL PL