микрополосковый циркулятор
Классы МПК: | H01P1/387 циркуляторы на основе полосковых линий |
Автор(ы): | Оснос В.М. |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью АРГУС-ЭТ |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-04-12 публикация патента:
20.06.2003 |
Изобретение относится к развязывающим устройствам диапазона миллиметровых волн. Суть изобретения состоит в том, что в микрополосковом циркуляторе, содержащем диэлектрическую подложку, систему из трех металлических полосков, ферритовый элемент с частично металлизированной поверхностью, установленный на диэлектрической подложке, и магнитную систему, ферритовый элемент выполнен в виде цилиндра либо многогранной призмы, полоски электрически изолированы друг от друга и расположены так, что их концы примыкают к ферритовому элементу либо выступают под него, сближаясь друг с другом на расстояние, большее ширины полоска, основание ферритового элемента ограничено окружностью либо многоугольником, вписанным в эту окружность, диаметр d которой находится в пределах, определяемых формулой

где n - числовой коэффициент, значение которого составляет от 150 до 300,
ф - диэлектрическая проницаемость феррита, fср - центральная рабочая частота, при этом высота h ферритового элемента находится в пределах, определяемых по формуле

где k - числовой коэффициент, значение которого составляет от 0.2 до 0.5,
ср - длина волны, соответствующая центральной рабочей частоте. Технический результат изобретения заключается в повышении максимальной рабочей частоты циркулятора с обеспечением высокого уровня его электромагнитных характеристик. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8

где n - числовой коэффициент, значение которого составляет от 150 до 300,


где k - числовой коэффициент, значение которого составляет от 0.2 до 0.5,

Формула изобретения
1. Микрополосковый циркулятор, содержащий диэлектрическую подложку, на нижнюю поверхность которой нанесен слой металлизации, а на верхнюю поверхность - система из трех металлических полосков, ферритовый элемент с частично металлизированной поверхностью, установленный на диэлектрической подложке в ее центре, и магнитную систему для намагничивания ферритового элемента, отличающийся тем, что ферритовый элемент выполнен в виде цилиндра либо многогранной призмы, металлические полоски электрически изолированы друг от друга и расположены так, что их концы примыкают к ферритовому элементу либо выступают под него, сближаясь друг с другом на расстояние, большее ширины полоска, основание ферритового элемента ограничено окружностью либо многоугольником, вписанным в эту окружность, диаметр d которой находится в пределах, определяемых формулой
где n - числовой коэффициент, значение которого составляет от 150 до 300;

f ср - центральная рабочая частота, при этом высота h ферритового элемента находится в пределах, определяемых по формуле

где k - числовой коэффициент, значение которого составляет от 0.2 до 0.5;

Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технике диапазона миллиметровых волн (ММВ), в частности к приборам, которые могут найти применение в качестве развязки в связной аппаратуре, автомобильных радиолокаторах и других устройствах. В настоящее время актуальной задачей техники диапазона ММВ является освоение верхней части этого диапазона, что открывает возможность увеличения плотности каналов связи. Для развязки связных каналов в верхней части диапазона ММВ применяются сейчас волноводные циркуляторы и вентили. Их существенный недостаток - большие габариты. Микрополосковые циркуляторы и вентили, имеющие значительно меньшие габариты в сравнении с волноводными развязывающими приборами и использующие традиционные СВЧ-ферриты, неработоспособны уже в средней части диапазона ММВ. Причина этого кроется в низкой добротности микрополосковых резонаторов известных развязывающих приборов. Микрополосковые циркуляторы и вентили на специальных гексаферритах с внутренними полями анизотропии, которые способны работать в верхней части диапазона ММВ, весьма дороги и имеют неудовлетворительные температурные характеристики [1]. Известны микрополосковые циркуляторы, содержащие сплошную ферритовую подложку и нанесенную на нее систему из трех металлических полосков с диском сочленения, расположенным в центре подложки (см., например, [2, рис.3.28а]). Их достоинством является простота и технологичность конструкции. Однако максимальная рабочая частота таких циркуляторов, при которой потери остаются еще приемлемыми (не более 2 дБ), не превышает 60 ГГц. Известны также микрополосковые циркуляторы, содержащие диэлектрическую подложку, ферритовый элемент в форме диска, встроенный в отверстие диэлектрической подложки, и систему из трех металлических полосков с диском сочленения, нанесенную на поверхность диэлектрической подложки (см., например, [2, рис. 3.28б-г; 3, 4]). Максимальная рабочая частота таких циркуляторов технологически ограничена значением 20-25 ГГц. Это связано с жесткими допусками на размеры элементов конструкции и точность их совмещения, что усложняет технологию изготовления. По совокупности существенных признаков наиболее близким к заявляемому устройству является микрополосковый циркулятор по изобретению [5], содержащий диэлектрическую подложку, на нижнюю поверхность которой нанесен слой металлизации, а на верхнюю поверхность - система из трех подводящих металлических полосков с металлическим диском сочленения, ферритовый элемент в форме диска с металлизированной верхней поверхностью, установленный на диэлектрической подложке так, что его центр совпадает с центром диэлектрической подложки и центром металлического диска сочленения подводящих металлических полосков, и магнитную систему для намагничивания ферритового элемента. Данный микрополосковый циркулятор, выбранный в качестве прототипа, работает в полосе частот от 12,25 до 13,25 ГГц, обеспечивая уровень обратных потерь 15 дБ и развязку 15 дБ. Главный недостаток прототипа - невысокая максимальная рабочая частота. Задачей настоящего изобретения является повышение максимальной рабочей частоты циркулятора при одновременном обеспечении высокого уровня его основных характеристик. Эта задача решается тем, что в микрополосковом циркуляторе, содержащем диэлектрическую подложку, на нижнюю поверхность которой нанесен слой металлизации, а на верхнюю поверхность система из трех подводящих металлических полосков, ферритовый элемент с частично металлизированной поверхностью, установленный на диэлектрической подложке в ее центре, и магнитную систему для намагничивания ферритового элемента, ферритовый элемент выполнен в виде цилиндра либо многогранной призмы, подводящие металлические полоски электрически изолированы друг от друга и расположены так, что их концы примыкают к ферритовому элементу либо выступают под него, сближаясь друг с другом на расстояние, большее ширины полоска, основание ферритового элемента ограничено окружностью либо многоугольником, вписанным в эту окружность, диаметр d которой находится в пределах, определяемых эмпирической формулой
где n - числовой коэффициент, значение которого составляет от 150 до 300,


где k - числовой коэффициент, значение которого составляет от 0.2 до 0.5,


где n - числовой коэффициент, значение которого составляет от 150 до 300,


где k - числовой коэффициент, значение которого лежит в интервале от 0.2 до 0.5,


1. Оснос В.М. и др. Миниатюрные микрополосковые развязывающие устройства Y-типа диапазона ММВ на высокоплотных гексаферритах без подмагничивающего поля и необходимости настройки. - XIV Всесоюзная научно-техническая конференция по СВЧ ферритовой технике. Тезисы докладов. Л., 1988 г. 2. Вамберский М.В. и др. Конструирование ферритовых развязывающих приборов СВЧ. М.: Радио и связь, 1982. 3. Патент США 3922620, НПК 333-1.1, опубл. 28.01.75. 4. Заявка Англии 1450811, НПК H 1 W, опубл. 29.09.76. 5. Заявка Англии 2129623, НПК H 1 W, опубл. 16.05.84.