161225. lajstromszámú szabadalom • Tápvonalcsomópontok és nemreciprok fázistolók összekapcsolásával kialakított elemi három és több kapus cirkulátorok és kapcsolók
3 jesítmény nagysága nagymértékben korlátozott, ez az előbb említett 100 GHz feletti tartományokban még kritikusabb és ez az egyes alkalmazásokban eleve gátat jelenthet; c) az a) ponttal ellentétben az alacsonyabb frekvenciás tartományokban a mágneses testre igen nagy alapméret adódik úgy, hogy az eszköz mérete előnytelenül nagyra adódna; d) nagyon Jényeges szempont, hogy nagyobb kapuszámú n kapus elemi csomóponti cirkulátorok az elvileg adott lehetőség ellenére sem kerültek elterjedten felhasználásra, főleg a nehéz beállíthatóság, az instabil működési feltételek és a kedvezőtlen elektromos paraméterek miatt. A találmány célja az, hogy előnyösen megvalósítható és kiváló paraméterekkel rendelkező új, passzív, nemreciprok, lineáris és invariáns elemek sorozatával növelje a kapcsolási elemek számát. Olyan cirkulátorokat kívánunk létrehozni, amelyek az előbbi pontban adott bírálatban szereplő tények szempontjából lényegesen kedvezőbben viselkednek. A találmány szerint létrehozott ,,gyűrűs cirkulátor" rendelkezik mindazokkal a jó tulajdonságokkal, amelyekkel a csomóponti cirkulátorok, mindamellett számos lényeges szempontból előnyösebb paraméterekkel jellemezhetők. A találmány szerint létrehozott 2 n- pólusú (n kapus), aszimmetrikus //, vagy e tenzor anyagjellemzőjű passzív, lineáris, nemreciprok és invariáns elemekből kialakított áramkörök, melyek cirkulátorok, illetve cirkulátorból kialakított kapcsolók és izolátorok, tápvonal-csomópontok és hemreciprok fázistolók váltott sorrendű gyűrűs geometriájú kapcsolásából állnak. Alkalmazásukra lehetőség nyílik híradástechnikai berendezésekben különösen antenna-áramkörök, szűrőváltók, kommutátorok, videoforuielefonközpontok esetében, illetve tudományos kísérleteknél. Nagy jelentőségű az elemi gyűrűs n kapus cirkulátor, mert megvalósítása felismert törvényszerűségek alapján történhet. A megvalósítás feltételei röviden megfogalmazhatók, ha n törzsszám. Amennyiben a gyűrűs elemi n kapus cirkulátor a síkját merőlegesen döfő tengelyre forgásszimmetrikus, könnyen kimutatható, hogy a gyűrűs cirkulátor scattering mátrixának bármelyike főátlóeleme felírható mint: An (e in * + e^r) + 2 Ai ei! (* + </> Sü _ _ B»(e'n *+e' !,! /) -f 2 Bi&H'i' + '-i) ahol A; és B; tényezők a tápvonal-csomópontok paramétereinek függvényei, cp a nyíl irányában (4. ábra) mért fázistolás és az ellenkező irányban mért fázistolás, n pedig a cirkulátor kapuinak száma. Han = 3,5,7,11,13, ... tetszőleges törzsszám, úgy a gyűrűs cirkulátorok létének szükséges és A elégséges feltétele: Su = O (2) Ha n tetszőleges nem törzsszám, úgy a gyűrűs cirkulátor megvalósításának a 2 egyenlet tovább-5 ra is szükséges feltétele, de van még más elégséges felitétel is. A találmány szerinti cirkulátor kivitelezése tehát A;, B; <2> és (p paraméterek megfelelő megválasztásából áll úgy, hogy a 2 egyenlet, illetve 10 szükség esetén más feltétel is kielégített legyen. A fenti meggondolások segítségével cirkulátor tetszőleges tápvonalakban megvalósítható. Ha a tápvonal-csomópontok és a nemreciprok fázistolók paramétereinek frekvencia-, hőmér-15 séklet- és egyéb függése ismert, úgy a gyűrűs cirkulátor paramétereinek függése is meghatározható. A találmány szerint megvalósított gyűrűs cirkulátor minőségi változást jelent a csomóponti 20 cirkulátorok előbbiekben ismertetett korlátaival szemben. A felsorolt tényeknek megfelelően: a) A frekvencia növelésével sokkal kevésbé korlát a méretcsökkenés, mert a gyűrűs cirkulátorban szereplő nemreciprok fázistolók 25 tetszőleges hosszúságban megvalósíthatók. b) A disszipáció által termelt hő könnyen elvezethető. c) Alacsonyabb frekvencián szükségszerűen a méretek csökkenése következik be. °" d) Nagyobb kapuszámú elemi n kapus gyűrűs cirkulátor elvileg olyan pontosan állítható be elektromosan, mint az elemi delta (gyűrűs cirkulátor n = 3 esetben) cirkulátor, ami viszont az ismert stabilitású elemi csomóponti cirkulátorral analóg. A fentieken túlmenően lényeges előny, hogy a gyűrűs cirkulátorok megvalósítására még nagyobb kapuszámok esetén is van pontos módszer, amely explicit formában számszerű eredményeket is ad a gyűrűs cirkulátor paramétereire, a mechanikus és elektromos paraméterekre egyaránt. Ezek a módszerek egyszerű számító programokkal megvalósíthatók, a csomó. ponti cirkulátorok megvalósításával szemben, amelyek mindmáig empirikus módszerrel készülnek, A gyűrűs, illetve az elemi delta cirkulátor még tökéletesebb eszköz lehet továbbra is a profesz-50 szioná^is híradástechnika azon ágaiban, ahol eddig más ismert cirkulátorokat használtak. A találmányban szereplő cirkulátor felhasználása kiterjeszthető újabb területek felé a híradástechnikán belül és kívül is. Így az n kapus elemi cir-55 kulátor mint video és KF-kommutátor a hírközlő hálózatok csomópontjain használhatók lehetnek mint kapcsolók az igen bonyolult, terjedelmes és drága — jelenleg gyártás alatt álló — ilyen célú berendezések helyett. 60 Az n kapus cirkulátor, mint a jövő videofon központjának teljesen elektronikus (mozgó alkatrész nélküli) kapcsológépe igen nagy jelentőségű műszaki alkalmazás előtt áll. Általa nagy sávszélességű jelek kis veszteséggel 65 és minimális nemlineáris torzítással kapcsolha-2
