RU1826092C

RU1826092C - Circulator

Info

Publication number: RU1826092C
Application number: SU914922140A
Authority: RU
Inventors: Иван Васильевич Орехов; Михаил Васильевич Никитенко
Original assignee: Гомельский государственный университет им.Франциска Скорины
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1993-07-07

Abstract

Использование: дл электрической разв зки сверхвысокочастотных цепей и дл изменени направлени передачи энергии высокого уровн мощности. Сущность изобретени : устройство содержит Y-разветв- ление пр моугольных волноводов в Н-плоскости. В направлении его оси симметрии в одной из стенок выполнено цилиндрическое углубление, на основании которого расположен намагниченный фер- ритовый диск. Приведены соотношени дл выбора геометрических размеров феррито- вого диска и цилиндрического углублени . 2 ил.Usage: for electrical isolation of microwave circuits and for changing the direction of transmission of energy of a high power level. SUMMARY OF THE INVENTION: the device comprises Y-branching of rectangular waveguides in the H-plane. A cylindrical recess is made in one of the walls in the direction of its axis of symmetry, on the base of which there is a magnetized ferrite disk. Relations are given for selecting the geometric dimensions of the ferrite disk and the cylindrical recess. 2 ill.

Description

Изобретение относитс к технике СВЧ, а конкретнее - к циркул торам высокого. уровн мощности миллиметрового диапазона длин волн с использованием трансформатора впадины, и может быть использовано дл электрической разв зки цепей СВЧ, а также дл изменени направлени канализации СВЧ-энергии высокого уровн мощности.The invention relates to microwave technology, and more particularly to high circulators. the millimeter wavelength power level using a cavity transformer, and can be used to electrically isolate microwave circuits, as well as to change the direction of the high-power microwave energy channel.

Цель изобретени - получение минимальных пр мых потерь при од&ов емен- ном повышении уровней средней и импульсной мощностей в циркул торе высокого уровн мощности.The purpose of the invention is to obtain minimal direct losses with a uniform increase in the average and pulse power levels in a high power circulator.

Положительный эффект за вл емого технического решени заключаетс в повышении уровней средней и импульсной мощностей , а также уменьшение и сохранение показател пр мых потерь при более повышенном уровне мощностей.A positive effect of the claimed technical solution is to increase the average and impulse power levels, as well as to reduce and maintain direct loss rates at a higher power level.

Приведенные соотношени размеров диска и углублени получены при экспериментальном обосновании конструкции цир- кул тора.The given ratios of disk sizes and recesses were obtained during experimental substantiation of the design of the circulator.

Вышеприведенные соотношени размеров справедливы лишь в указанных пределах .The above aspect ratios are valid only within the indicated ranges.

При невыполнении соотношени дл диаметров в сторону меньших значений наблюдаетс уменьшение средней мощности и импульсной мощности из-за ухудшени теплоотвода от ферритового элемента, что в конечном итоге приводит к увеличению пр мых потерь. При невыполнении соотношени дл диаметров в сторону больших значений происходит ухудшение пр мых потерь в рабочем диапазоне из-за резкого уменьшени полосы рабочих частот.If the ratio is not fulfilled for diameters smaller, a decrease in average power and impulse power is observed due to deterioration of heat removal from the ferrite element, which ultimately leads to an increase in direct losses. If the ratio for diameters is not fulfilled towards large values, the direct losses in the operating range deteriorate due to a sharp decrease in the operating frequency band.

При отклонении соотношени высоты ферритового диска и глубины углублени в сторону меньших значений происходит уменьшение импульсной мощности из-за близкости острых кромок ферритового диска и углублени , а в сторону больших - ухудшение пр мых потерь из-за уменьшени полосы рабочих частот.When the ratio of the height of the ferrite disk and the depth of the recess deviates to lower values, the pulse power decreases due to the proximity of the sharp edges of the ferrite disk and the recess, and to the larger side, the direct loss worsens due to a decrease in the operating frequency band.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый циркул тор; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.In FIG. 1 schematically shows the proposed circulator; figure 2 is a section aa in figure 1.

Циркул тор выполнен в видетрехплече- го симметричного 120° разветвлени пр моугольных волноводов в Н-плоскости ty-разветвление). Корпус разветвлени обозначен позицией 1. В центре Y-развет00 45The circulator is made in the form of a three-arm symmetrical 120 ° branching of rectangular waveguides in the H-plane, ty-branching). The branching housing is indicated by 1. In the center, Y-branch00 45

оabout

4D4D

влени выполнено цилиндрическое углубление 2, в котором соосно с ним на основании углублени 2 установлен ферритовый диск 3.In addition, a cylindrical recess 2 is made in which a ferrite disk 3 is mounted coaxially with it on the base of the recess 2.

При этом размеры ферритового диска и углублени удовлетвор ют приведенным соотношени м. Разветвление имеет крыш- ку 4, магнитна система, намагничивающа ферритовый элемент 3 на фигуре не показана .In this case, the dimensions of the ferrite disk and the recess satisfy the given ratios. The branching has a cover 4, the magnetic system magnetizing the ferrite element 3 is not shown in the figure.

Циркул тор работает следующим образом .The circulator works as follows.

СВЧ-мощность поступает в одно из плеч циркул тора, а затем в Y-разветвле- ние, где проникает в углубление 2 и взаимодействует с ферритовым элементом 3, намагниченным магнитной системой. При соответствующем уровне магнитной индукции почти вс электромагнитна энерги будет поступать в одно из выходных плеч, тогда как второе при этом оказываетс изолированным . При изменении направлени магнитной индукции на противоположное выходное и изолированное плечи мен ютс местами и циркул тор работает аналогично вышеизложенному. Попадание электромагнитного пол в углубление 2 возбуждает в ферритовом диске 3 колебаний высших пор дков (Н-волны). Благодар тому, что кромка диска удалена от кромки углублени и от противоположной стенки разветвлени увеличиваетс диапазон импульсных мощностей в сторону больших мощностей, поскольку возрастает электрическа прочность циркул тора. Кромки диска 3 и кромки углублени 2 округл ютс . Выполнение ферритового элемента в виде диска с указанными соотношени ми размеров в сочетании с размерами углублени приводит кThe microwave power enters one of the arms of the circulator, and then into the Y-branch, where it penetrates into the recess 2 and interacts with the ferrite element 3, magnetized by the magnetic system. At an appropriate level of magnetic induction, almost all of the electromagnetic energy will enter one of the output arms, while the second is isolated. When the direction of magnetic induction changes to the opposite output and isolated arms, the arms change places and the circulator works similarly to the above. The electromagnetic field entering the recess 2 excites higher-order oscillations (H-waves) in the ferrite disk 3. Due to the fact that the edge of the disk is removed from the edge of the recess and from the opposite branching wall, the range of pulsed powers increases towards high powers, since the electric strength of the circulator increases. The edges of the disk 3 and the edges of the recess 2 are rounded. The implementation of the ferrite element in the form of a disk with the specified aspect ratios in combination with the dimensions of the recess leads to

00

55

00

55

00

55

00

преимущественному теплоотводу рассе нной в феррите мощности через нижний торец диска, контактирующий с основанием углублени , и улучшению рассе ни тепловой энергии в области углублени в результате излучени и конвекции. Это приводит к тому, что порог наступлени нелинейных эффектов в феррите сдвигаетс в область более высоких значений средних и импульсных мощностей. В результате этого при росте уровней мощностей наблюдаетс уменьшение, а затем сохранение величины пр мых потерь.preferential heat dissipation of the power dissipated in the ferrite through the lower end of the disk in contact with the base of the recess, and improved dissipation of thermal energy in the region of the recess as a result of radiation and convection. This leads to the fact that the threshold for the onset of nonlinear effects in ferrite shifts to the region of higher average and pulsed powers. As a result of this, as power levels increase, a decrease, and then a direct loss, is observed.

В сравнении с прототипом изобретение позвол ет повысить уровень средней мощности в 2 раза, импульсной в 4 раза при уменьшении пр мых потерь не менее 10%.In comparison with the prototype, the invention allows to increase the average power level by a factor of 2, the pulse power by a factor of 4 while reducing direct losses of at least 10%.

Claims

The claims

A circulator containing the Y-branching of rectangular waveguides in the H-plane. in the direction of the axis of symmetry of which a cylindrical recess is made in one of its walls, and a magnetized ferrite element located coaxially with it on the basis of the cylindrical recess, characterized in that, in order to reduce direct losses at a high power level, the ferrite element is made in the shape of a disk, the dimensions of which are related to the dimensions of the cylindrical recess by the relations

Of / Dy (0.8-0.85), Nf / Well (0.7-0.8), where Of - the diameter of the ferrite element;

Nf is the height of the ferrite element;

Dy is the diameter of the cylindrical recess;

Well - the height of the cylindrical recess.

1

.V

L

/ / / /

AND.

Ј

2

-L

/

A-A