Kirsanov Юрий Александрович
Радий софтуер, София
В статията се предлага увеличение на връщане загуба на вълна ферит микровълнова изолатор чрез едно просто решение дизайн. Изолаторът има К-група операционна честотна лента от 25%, за затихване на не повече от 0,4 db, връщане загуба е повече от 80 db, т.е. nonreciprocal отношение е не по-малко от 200. А физическа обосновка за избора на структурни елементи на устройството. Тази статия е предназначена за инженери, работещи в областта на не-реципрочни ферит микровълнови устройства.
Ферит Микровълнова техника; Феритна Микровълнова клапан; нереципрочно; магнитна система; Wave клапан; затихване; обратната затихване; ферит вложка.
техника ферит микровълнова; микровълнова феритни изолатор; nonreciprocal; магнитна система; вълноводни изолатор; затихване; загуба на връщане; ферит вложка.
Феритни отделяне микровълнови устройства, работещи на повърхностно-вълна ферит (PGF) се добре известни и описани в литературата [3]. Тези устройства имат относително голяма обратна затихване чиято величина е приблизително 30 db вмъкване загуба 0,5db ... ..0,6. Въпреки това, развитието на микровълнова техника представя на електрическите параметри на отделяне устройства все по-високи изисквания.
Увеличаването на обратен амортисиращо постига чрез каскадни на известни устройства увеличава загубата на вмъкване и размерите на микровълнова веригата като цяло. Тези недостатъци стават важни при създаването на малки микровълнови устройства с повишено съотношение на обратни и преки загуби.
Този документ представя конструктивна схема на действието и резултатите от експериментални изследвания с микровълнова вълна клапан гигантски стойност обратна затихване. Проучвания, проведени в два честотни обхвата: KU (вълна раздел 17H4 mm 2) и R (вълна раздел 13H3,2 mm 2). Обратна връзка и директна загуба е не по-малко от 85 db / 0,4 db, т.е. големият устройство за гасене обратна превишава известните микровълнови феритни изолатори повече от 50 db.
II. Физически основи на изграждането на микровълнова клапан с висока обратна преки загуби.
В основата на изграждането на ферит микровълнова клапана на PPV с висока назад и напред от загуби въз основа на следните физическите условия.
1. antisymmetrical разпределение на амплитудата на електрическия компонент от областта микровълновата в секцията PPV напречно на вълновода, по тесните стени, които са разположени напречно магнетизирани в противоположни посоки правоъгълна ферит вмъква Фиг.1, [15].
Това позволява на разпределението на полето за микровълнова по оста вълноводни включени в E-равнина на металната плоча тънък, което води до почти никакво смущение на областта на PPV и в същото време отразява обемен тип H10 вълна (фиг.2) [4]. E-равнинна електрически стена (стоманена плоча съгласно претенция 1, Pic2) отделяне сегмент вълна в две паралелни вълна канал значително засилва ефекта на нереципрочно гранична стойност.
2. ферити отделяне в микровълнови устройства често са под формата на цилиндри или правоъгълни плочи. Поради отклонения от елипсоидни проби форма феритни в единна външно магнитно поле, вътрешният магнитното поле в феритни хомогенна. В нехомогенно разпределение на намагнитване резултата на възбуждане на магнитостатичните вълни в ферит тип (МСВ) Фигура 3 [13].
За директна посока на енергия размножаване, тези колебания са паразитни защото извличане на енергия от PPV и техния честотен диапазон се припокрива честотната лента на PPV съществуване. Затова MSW възбуждане води до увеличаване на затихването, въведена от пряка и стесняване на работна честота клапан лента.
Фигура 4 (а) показва схематично качествено разпределение Hz ориентирани - вътрешните компоненти на постоянно магнитно поле заедно и през правоъгълна плоча ферит в единна външно магнитно поле.
Премахване на негативно влияние MRV управлява чрез намаляване на вътрешното магнитно нееднородност по дължината на границата ферит-въздух, при което се разпространява в посока напред на PPV. Това се постига чрез използването на клиновидна магнит (4В) [5]. Фигура 5 показва качествено разпределение Hz ориентирания -component вътрешния DC магнитно поле по (претенция 1) и напречно (претенция 2) на феритни плоча, разположена в клиновидна магнита.
Експериментът показва, че приблизително същото разпределение на вътрешното магнитно поле може да се получи в по-прост начин - леко отместване магнити в напречна посока на корпуса (или един до друг). Стойността на отместването се определя експериментално и 2 см. Дължина на вълната на не по-малко от 0,2 пъти широчината на ферит. Формата на клин на магнита или леко изместване на магнитите в напречна посока на устройството, от една страна, елиминира условията възбуждане на твърдите битови отпадъци в границата "ферит-въздух", по която се простира PPV в посока напред, а от друга - не пречи на възбуждане на твърдите битови отпадъци на граничния "ферит-метал "по която отслабва PPV, простираща се в противоположна посока. Опитът показва, че степента на затихване на единица дължина в обратна посока на PPV и намаляване отразява нивото на сигнала може да бъде значително увеличен, ако границата на "ферит-метал" промяна на посоката на магнетизация на ферит в напречна вертикално напречно-хоризонтална. Смяна на посоката на намагнитване по протежение на границата с разпространението на PPV затихване създава условия за по-ефективно преобразуване на PPV в един бързо разлагаща се върти и магнитостатичните видове вълни. В [6] е конструктивна схема, което позволява да се осигури това състояние. Фиг.6 е напречен разрез структурна оформление на такова устройство.
На външните странични повърхности на правоъгълни магнитите (претенция 2) са разположени подвижно по напречната ос на правоъгълна плоча от магнитен материал (3). Надлъжната ос е успоредна на оста на вълноводни плочи и външната страна на повърхността на магнита и страничните повърхности на правоъгълните феритни вложки пред тесните стени на вълновода, разположени в една равнина. Дължината на всяка плоча (претенция 3) е дължината на феритни обшивката, а дебелината "# 8710;" избрана в интервала [6]:
където: Не - външно магнитно поле, насочено по оста Z (д);
Физическата тълкуването на този метод е, както следва. Поради нехомогенни вътрешния намагнитването на феритни плоча, поради demagnetizing фактори правоъгълна форма ферит, честотния диапазон на наличието на паразитен насипно MRV, както вече бе споменато по-горе, частично покрива честотния диапазон на PPV съществуване. Когато въведена между феритни и екраниране равнина на разликата, има стесняване на честотната лента за съществуването на насипни ТБО поради изчезването на твърдите битови отпадъци с високо вълнови числа. Спектър е изместен към МСВ честоти под PGF наличието на честотна област. MRV спектър компенсира явление в зависимост от дебелината на изолационната разликата между възбудител и ферит подробно описани в [1]. UTC компенсира лъжлива честотна област на съществуване на PPV намалява електромагнитните загубите и увеличаване на работната честотна лента на микровълновата - вентила.
4. горните методи [5], [6], [7] обратен увеличението на затихване и намаляване вмъкване загуба на електромагнитното имат различен механизъм на действие на спектъра на паразитни ТБО и следователно допълват. Практиката показва, че тези техники могат да бъдат използвани успешно не само в изграждането на феритни устройства, работещи на PPV, но също така в дизайна на нереципрочните феритни устройства, работещи на обемни колебания в ферит [8].
Диаметърът на щифта е λ0 / 8, където λ0 - централна дължина на вълната от обхвата на операционната дължина на вълната в свободното пространство. Разликата между края на щифта и обратна широката стена на сегмента на вълна е избран такъв софтуер в централната честота на работния обхват на серия резонансната конвертора. Конверторът работи по следния начин. Когато възбуден вълна сегмент H10 вълна енергия поради серийния резонанс верига, образувана от метална втулка мостова празнина и локализиран в реактивен елемент. Близостта на реактивен елемент на феритни повърхност осигурява силна електромагнитна вълна свързващ сегмент с феритни вложка. Еквивалентността микровълнова плътност на тока в реактивен елемент и структурата на работа тип вълна поле (PPV) в феритни позволява да се превърне H10 вълна в PPV висок коефициент на предаване. Така малкият размер на металния щифт, отговаряща на плътността на микровълнова ток в течение на областта в елемент PPV феритната и близост до повърхността на щифта, който се простира по протежение на ГФУ, намаляване причина в електромагнитни загуби и разширяване на операционната лента H10 вълна преобразувател в PPV. Ясно е, че този конвертор може да се използва не само в микровълновите клапани на PPV, но в по-голямата част от феритни устройства на PPV. Като пример, в Фиг.9 и Фиг.10 показва използването на описан вълна преобразувател 4 plechnom вълна циркулационната помпа на в вълна nonreciprocal делител с неравномерно разпределение на енергия. И двете устройства работят на PPV.
6. Използване на диелектрик вълна ефект в две ферит слой намагнетизирана в противоположни посоки. Известно е [14], че в някои случаи има перфектно плоска вълна между феритни плочи вътре вълновода (sm.Ris.11).
Устройството се състои от правоъгълна вълна сегмент (1), две идентични правоъгълна вложка ферит (2) и идентични метални плочи (3), в близост до външната тесните странични повърхности на феритни вложки. Дължината на метални плочи (Lm) се избира от състоянието:
където: LF - дължината на феритни вложки;
λ0 - централната дължина на вълната от порядъка на операционната дължина на вълната в свободното пространство.
Разстоянието (г) от метална плоча с тясна стена на вълновода е избран от състоянието:
Наличието на две метални слоеве, разположени надлъжно в нормалната част на вълновода в зоната на максимална електрическо поле обратен PPV, вълна разделя на три успоредни прекомерен слой. Това ви позволява да превърнете назад вълна H10 в най-високата тип H30 вълна. като в сравнение с по-ниска тип вълна обратна връзка посадъчен в вълновода с феритни подложка три пъти обратни затихване на единица дължина (най-малко 90 db / cm).
Местоположение феритни вложки в региона 0,1 λ0 ÷ 0,2 λ0 от тесните стени на вълновода дава възможност да се образува ферити между директно разпространение на сигнала, плоска вълна, която има основната част от енергията се разпространява е ферит, което дава възможност, при значително по-голям обратен затихване, достатъчно да задържи ниско ниво на затихване на единица дължина директно (не повече от 0,5 db / cm). Имайте предвид, че изпълнението на микровълни вентил съгласно схемата, описана по-горе, Клапанът има съотношение на не по-малко от 180.
III.Konstruktivnaya верига и електрическите характеристики на вентила с гигантски микровълнова nonreciprocal ефект.
Фигура 13 показва конструктивен схема на устройството. Клапанът съдържа правоъгълна вълна сечение на отвъд тесните стени, които са залепени правоъгълно напречно намагнитване в феритни protivopodlozhnye странични вложки. Според вълноводни оста на сегмента в E-равнина между вложки феритни включена метална плоча електрически свързан с общите стените на вълновода. Дължината на плочата е по-малка от дължината на феритни подложки от стойността на λ0 / 4, където λ0 - централна дължина на вълната от обхвата на операционната дължина на вълната в свободното пространство. има въздушна междина между феритни и вмъква един от основните стени на вълновода, който се определя в съответствие с претенция 3 (виж по-горе). Трансформация на H10 вълна в PPV (и обратно), както и координация с нормалната линия на секцията вълна с помощта на видовете преобразувател на вълни, състоящи се от метални щифтове с регулируема дълбочина на потапяне и четвърт вълна трансформатор.
Две щифт диаметър λ0 / 8 са разположени в равнината на краищата на вложките на ферит, ферит докосва повърхността и - диаметър λ0 / 16, разположен по оста на вълноводни rsstoyanii λ0 / 8 от равнината на крайните повърхности на ферит. За да се осигури локална отклонение на хоризонтална граница "ферит-метал" и едновременно термично стабилизиране на електрическите параметри на устройството, използвайки магнитна N32H6YU сплав плоча. Дължината, ширината и дебелината на плочите се определя в съответствие с претенция 2 (виж по-горе) и е равна съответно дължината и височината на магнитите, а дебелината е 1.2 мм.
В обратна посока сигнал страда от тежка затихване поради превключване между феритни вложки в метална плоча E-равнина (вж. По-горе претенции 1), както и приложение на местно хоризонтална граница намагнитване ферит от "ферит-метал" (вж. По-горе ал. 2) , В сравнение с познати устройства на PPV стойност на единица дължина на обратната затихване в този случай достига по-голяма стойност в широк честотен диапазон.
Настройките на структурните инструменти за Ku - и K- обхвати на дължини на вълните са съответно: ферит насищане магнетизиране 4800 гауса (ферит печат 1SCH-4), вътрешната намагнетизиране областта от 2500 и 3000 Ое Ое (Brand магнит COP-37); размери ферит вмъква 10h4h0,9 mm и 10h3h0,95mm; марка лепило е приложен ферит плоча по тясната стена на вълна, BT-25-200. Достъп до височината на корпуса, дебелината на феритни плочи и лепило съединението се дава от състоянието между феритни и осигуряване на гарантиран капак над процепа. Размери на метални плочи, подредени в E-равнина между феритни вложки са: 5h1h0,75mm и 6h1h0,7mm; стойност на изчистване между подложките и широката стена ферит 0.1 и 0.5 mm вълновод.
Фигура 14 показва електрическите параметри на устройствата.
Клапан Ci - дължина на вълната група в групата # 8710; F / f0 = 15% VSWR е не повече от 1,2; директно затихване αpr 0,4dB не повече; обратния затихване αobr малко 85db; диапазон на работната температура от -60 до +85 0 ° С; размери 31h27h23 мм.
Клапан K-лента дължини на вълните в групата # 8710; F / f0 = 10% VSWR е не повече от 1,2; директно затихване αpr 0,4dB не повече; αobr обратен намаляване на най-малко 85 db; диапазон на работната температура от -60 до +85 0 ° С; размери 25h25h22 мм.
Фигура 15 показва външния вид на разработен микровълнова порта.
Стойността на клапаните взаимоотношения разработени устройства да не е по-малко от 200, докато широко известен отделяне устройства на PPV тази цифра е почти три пъти по-малък и 60.
Свързани статии