SU1062812A1

SU1062812A1 - Microwave rectifier tube

Info

Publication number: SU1062812A1
Application number: SU823505984A
Authority: SU
Inventors: Юрий Александрович Кирсанов; Владимир Степанович Лесин; Михаил Константинович Кравченко; Юрий Константинович Колоколов
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6024
Priority date: 1982-10-29
Filing date: 1982-10-29
Publication date: 1983-12-23

Abstract

СВЧ ВЕНТИЛЬ, содержащий отрезок пр моугольного волновода, два ферритовых вкладыша, идентичных по размерами по длине меньших, чем отрезок пр моугольного волновода, расположенных на узких стенках отрезка пр моугольного волновода на одинаковом рассто нии от его концов и намагниченных поперечно, и неоднородность , симметричную относительно поперечной плоскости, проход щей через середины ферритовых вкладышей, и расположенную в продольной плоскости, проход щей через середины широких стенок отрезка пр моугольного волновода , отличающийс тем, что, с целью увеличени вентильного отношени и расширени рабочей полосы частот, отрезок пр моугольного волновода выполнен с сечением, нормальным дл волны Н, а неоднородность выполнена в виде металлической пластины, соединенной с серединами j широких стенок отрезка пр моуголь (Л ного волновода, при этом длина неоднородности меньше длины ферритовых вкладышей не менее, чем на Л/9 и не более, чем на Д/4 , где Я - длина волны в свободном пространстве. о Ю оо гоMicrowave VENTIL containing a segment of a rectangular waveguide, two ferrite liner, identical in length less than a segment of a rectangular waveguide, located on the narrow walls of a segment of a rectangular waveguide at the same distance from its ends and magnetized transversely, and inhomogeneity symmetrical relative to transverse plane passing through the midpoints of ferrite liners, and located in the longitudinal plane passing through the midpoints of the wide walls of a rectangular waveguide segment, is different In order to increase the valve ratio and expand the working frequency band, the rectangular waveguide section is made with a cross section that is normal for the H wave, and the heterogeneity is made in the form of a metal plate connected to the midpoints j of wide rectangular section walls (L waveguide , while the length of the heterogeneity is less than the length of the ferrite liners not less than L / 9 and not more than D / 4, where I is the wavelength in free space. about u oo

Description

фиг 7 Изобретение относитс к технике СВЧ и может быть использовано в качестве разв зывающего элемента приемопередающих трактов. Известен вентиль, содержащий отр зок запредельного дл волны пр моугольного волновода, по одной из узких стенок которого расположен по перечно намагниченный ферритовый вкладыш, а в центре - неоднородност в виде штыр Cll. Недостатками такого вентил вл ютс большие пр мые потери, малое вентильное отношение и узка рабоча полоса частот. Наиболее близким техническим реш нием к изобретению вл етс СВЧ вентиль-циркул тор, содержащий отре зок пр моугольного волновода, который вл етс запредельным дл волны , два ферритовых вкладыша, идентичных по размерам, а по длине меньших, чем отрезок пр моугольного волновода, расположенных на узких стенках отрезка пр моугольного волно вода на одинаковом рассто нии от его концов и намагниченных поперечно, и неоднородность, симметричную отно сительно поперечной плоскости, проход щей через середины ферритовых вкладышей, и расположенную в продольной плоскости, проход щей через середины широких стенок отрезка пр моугольного волновода 2J. Недостатками известного вентил вл ютс мала величина вентильного отношени , обусловленна большими пр мыми потер ми и просачиванием вол ны Н.- в обратном направлении, и узка рабоча полоса частот, обусловленна необходимостью согласовани запредельного и нормального дл волны Н волноводов. Цель изобретени - увеличение вентильного отношени и расширение рабочей полосы частот. Поставленна цель достигаетс тем что в СВЧ вентиле, содержащем отрезок пр моугольного волновода, два фе ритовкй вкладыша, идентичных по размерам и по длине меньших, чем отрезок пр моугольного волновода, расположенных на узких стенках отрезка пр моугольного волновода на одинаковс 4 рассто нии, от его концов и намагниченных поперечно, и неоднородность , симметричную относительно поперечной плоскости, проход щей через середины ферритовых вкладышей, и расположенную в продольной плоскости проход щей через середины широких стенок отрезка пр моугольного волновода , отрезок пр моугольного волново да выполнен с сечением, нормальным дл волны , а неоднородность выполнена в виде металлической пластины , соединенной с серединами широких стенок отрезка пр моугольного волново да, при этом длина неоднородности меньше длины ферритовых вкладышей не менее, чем на Л/в ине более, чем на л/4 , где Д - длина волны в свободном пространстве. На фиг.. 1 изображен предлагаемый СВЧ вентиль, сечение плоскостью, проход щей через середины узких стенок отрезка пр моугольного волновода) а фиг.2 - то же, сечение СВЧ плоскостью, проход щей через середины ферритовых вкладьплей, сечение Д-А на фиг.1. СВЧ вентиль содержитотрезок пр моугольного волновода 1 с сечением, нормальным дл волны Н, в котором размещены два идентичных и расположенных симметрично относительно оси отрезка пр моугольного волновода 1 ферритовых вкладыша 2. Ферритовые вкладьлши 2 по длине меньше длины отрезка пр моугольного волновода 1, установлены вплотную к узким стенкам отрезка пр моугольного волновода 1 и равны им по высоте . Между ферритовыми вкладышами 2 параллельно им установлена неоднородность, котора выполнена в виде металлической пластины 3, соединенной с серединами широких стенок отрезка пр моугольного волновода 1. Длина металлической пластины 3 меньше длины каждого из ферритовых вкладышей 2 не менее, чем на Л/8 и не более, чем на Л/4 где д - длина волны в свободном пространстве, т.е. кра ферритовых вкладышей 2 выступают за кра металлической пластины 3 на рассто ние , отсчитываемое по длине узкой стенки отрезка пр моугольного волновода 1 и наход щеес в пределах Л/1Ь i К -i (фиг.1/. Магнитна система СВЧ вентил на фиг.1 и 2 не показана, а направление создаваемого его посто нного магнитного пол Не на фиг.2 показано стрелками. Входом СВЧ вентил вл етс конец 4, а выходом - конец 5 отрезка пр моугольного волновода 1. СВЧ вентиль работает следующим образом. При возбуждении конца 4 и при ориентации посто нного магнита поле Це (фиг. 2) волна Е пространстве между кра ми ферритовых вкладышей 2 и металлической пластиной 3 трансформируетс в поверхностную ферритовую волну, поскольку ее дальнейшее распространение возможно изза наличи металлической пластины 3. Преобразование волны Н в поверхностную ферритовую волну будет полным , если сечение отрезка пр моугольного волновода 1 выбрано нормальным дл волны Н. , а рассто ние 6 между кра ми ферритовых вкладышей 2 и краем металлической пластины 3 выбрано из услови Fig. 7 The invention relates to microwave technology and can be used as a decoupling element of transceiver paths. A valve is known that contains a fragment of an outward-facing wave for a rectangular waveguide, along one of the narrow walls of which a transversely magnetized ferrite insert is located, and in the center is a discontinuity in the form of a pin Cll. The disadvantages of such a valve are large forward losses, low valve ratios and a narrow operating frequency band. The closest technical solution to the invention is a microwave circulator valve containing a rectangular waveguide section, which is out-of-band for a wave, two ferrite liners that are identical in size and smaller in length than the rectangular waveguide section located on narrow walls of a segment of a rectangular wave, water at the same distance from its ends and transversely magnetized, and a heterogeneity symmetric with respect to the transverse plane passing through the midpoints of ferrite liners and longitudinal plane passing through the midpoints of the wide walls of a 2J rectangular waveguide segment. The disadvantages of the known valve are the small value of the valve ratio due to large direct losses and leakage of the H. wave in the opposite direction, and the narrow operating frequency band caused by the need to match the limiting and normal waveguides for the H wave. The purpose of the invention is to increase the valve ratio and the expansion of the working frequency band. The goal is achieved by the fact that in a microwave valve containing a segment of a rectangular waveguide, two ferritic inserts of identical size and length less than a segment of a rectangular waveguide located on the narrow walls of a segment of a rectangular waveguide at the same distance 4 from ends both transversely magnetized and inhomogeneity symmetrical with respect to the transverse plane passing through the midpoints of the ferrite liners and located in the longitudinal plane passing through the midpoints of the wide walls The rectangular waveguide section, the rectangular waveguide section is made with a cross section normal to the wave, and the inhomogeneity is made in the form of a metal plate connected to the middle of the wide walls of the rectangular waveguide section, while the inhomogeneity length is less than the length of the ferrite liners L / in no more than l / 4, where D - the wavelength in free space. Fig. 1 shows a proposed microwave valve, a section by a plane passing through the midpoints of narrow walls of a rectangular waveguide section), and Fig. 2 is the same section of a microwave plane passing through the centers of ferrite inserts, section D-A in FIG. one. The microwave valve contains a segment of a rectangular waveguide 1 with a cross section normal for wave H, in which two identical and located symmetrically with respect to the axis of a segment of a rectangular waveguide 1 ferrite liner 2 are placed. The ferrite inserts 2 are less than the length of a segment of a rectangular waveguide 1 and are installed close to the narrow walls of a segment of a rectangular waveguide 1 are equal in height. Between the ferrite liners 2, parallel to them, a heterogeneity is established, which is made in the form of a metal plate 3 connected to the middle of the wide walls of a segment of a rectangular waveguide 1. The length of the metal plate 3 is less than the length of each of the ferrite liners 2 not less than L / 8 and not more than on L / 4 where d is the wavelength in free space, i.e. the edges of the ferrite liners 2 protrude beyond the edges of the metal plate 3 for a distance measured along the length of the narrow wall of a segment of a rectangular waveguide 1 and within the range of L / 1 i i K - i (Fig. 1 /. Magnetic system of the microwave valve in Fig. 1 and 2 is not shown, and the direction of its permanent magnetic field He is shown by arrows in Fig. 2. The input of the microwave valve is the end 4, and the output is the end 5 of a segment of a rectangular waveguide 1. The microwave valve works as follows. and with the orientation of a constant magnet field (Fig. 2) The wave E between the edges of the ferrite liners 2 and the metal plate 3 is transformed into a surface ferrite wave, since its further propagation is possible due to the presence of a metal plate 3. The transformation of wave H into a surface ferrite wave will be complete if the section of the rectangular section waveguide 1 is chosen normal for wave N., and the distance 6 between the edges of the ferrite liners 2 and the edge of the metal plate 3 is chosen from the condition

е i Aid e i Aid

Поверхностна ферритова волна распростран етс по поверхност м ферритовых вкладышей 2, не контактирующим с узкими стенками отрезка пр моугольного волновода 1, Достигнув пространства между .краем металлической пластины 3 и кра ми ферритовых вкладышей 2, наход щегос со стороны конца 5, поверхностна ферритова волна снова преобразуетс в волну Н,- . Услови полного преобразовани поверхностной ферритовой волны в волну 1Цдте же, что и на конце 4 СВЧ вентил . В результате возникша волна доходит до конца 5 с малыми пр млми потер ми.The surface ferrite wave propagates along the surfaces of ferrite liners 2 that are not in contact with the narrow walls of a segment of a rectangular waveguide 1. Having reached the space between the edge of the metal plate 3 and the edges of the ferrite liners 2 located on the side of the end 5, the surface ferrite wave again transforms in wave H, -. The conditions for the complete conversion of the surface ferrite wave to the 1Cdte wave are the same as at the end of the 4 microwave valves. As a result, the resulting wave reaches the end of 5 with small losses.

В обратном направлении (от конца 5 к концу 4 } распространение волны невозможна из-за наличи металлической пластины 3, а преобразов -ч. ние ее в поверхностную ферритовуюIn the opposite direction (from end 5 to end 4}, wave propagation is impossible due to the presence of a metal plate 3, and its conversion into surface ferrite

волну невозможно, так как при ориентации посто нного магнитного пол (фиг.2) така волна должна была бы распростран тьс по поверхност м ферритовых вкладышей 2, прилегающим вплотную к узким стенкам отрезка пр моугольного волновода 1, которые делают электрическую составл ющую пол такой волны равной нулю, а са ,м5,волну невозможной, что приводит К большим обратным потер м.the wave is impossible since with the orientation of a constant magnetic field (Fig. 2) such a wave would have to propagate along the surfaces of ferrite liners 2 adjacent closely to the narrow walls of a segment of a rectangular waveguide 1, which make the electric field of such a wave equal to zero, and sa, m5, a wave impossible, which leads to a large reverse loss of m.

Экспериментальные исследовани СВЧ вентил в Кгдиапазоне волн показали, что при рассто нгии Е Л/1о он имеет рабочую полосу частот 25%, пр 1«ые потериExperimental studies of the microwave valve in the wavelength range showed that with the distance ЕL / 1о it has a working frequency band of 25%, etc. 1 "losses

0,4 дБ/см, обратные 80 дБ/см, т.е. по сравнению с известным СВЧ вентилем рабоча полоса частот увеличена в 2 раза, уровень пр мых потерь0.4 dB / cm, inverse 80 dB / cm, i.e. compared to the known microwave valve, the working frequency band is increased by 2 times, the level of direct losses

уменьшен на 0,2 дБ, обратных потеоь .увеличен на 50 дБ/см, а вентильное отношение возрастает в 2,5 раза.reduced by 0.2 dB, reverse sweat. increased by 50 dB / cm, and the valve ratio increases 2.5 times.

A-A(ftogepHymo)A-A (ftogepHymo)

НеNot

фиг 2fig 2

Claims

A microwave valve containing a segment of a rectangular waveguide, two ferrite inserts that are identical in size and less than the length of a segment of a rectangular waveguide, located on the narrow walls of a segment of a rectangular waveguide at the same distance from its ends and transversely magnetized, and inhomogeneity symmetrical with respect to a transverse plane passing through the middle of the ferrite inserts, and located in the longitudinal plane passing through the middle of the wide walls of a segment of a rectangular waveguide, distinguishing the fact that, in order to increase the gate ratio and expand the working frequency band, a segment of a rectangular waveguide is made with a cross section normal for the H ^ wave, and the inhomogeneity is made in the form of a metal plate connected to the midpoints of the wide walls of a segment of a rectangular waveguide, the length the inhomogeneities are shorter than the length of the ferrite inserts by no less than λ / 0 and no more than 3/4, where A is the wavelength in free space.

L fig 1