175308. lajstromszámú szabadalom • Nagyfrekvenciás ferrit illetve gránát formatestek mágnespólusok közötti elrendezésével megvalósított cirkulátor, izolátor
3 175308 4 mágneses tér iránya minden esetben inhomogén a ferritben, de a nagysága is lehet inhomogén. Ezt az elrendezést mutatja az 1. ábra, ahol a mikrohullámú energia iránya, b terjedési irányra merőlegesen mágnesezett szakasz, c terjedési irányú komponenseket is tartalmazó mágnesezett szakasz, d ferrittest egyik keresztmetszete, e tápvonalcsatlakozás. A találmány nagyfrekvenciás ferrit illetve gránát formatestek mágnespólusok közötti elrendezésével megvalósított cirkulátor és izolátor, ahol a ferrit illetve gránát formatestek és a mágnespólusok kölcsönös felületei eltérnek egymástól. A mágnespólusok az osztósíkjukra nézve aszimmetrikusak és legalább az egyik mágnespólus a hozzá közeleső ferritfelülethez viszonyított felülete, vagy annak valamelyik részfelülete a vonatkozó ferritfelületnél kisebb. Az inhomogén mágneses teret többféleképpen biztosíthatjuk. Például úgy, hogy a nagy frekvenciás ferrittest, ferrittestek mágnespólus felőli felületei (alsó és felső felület) közelében levő mágnespólus felületét síkfelületnek képezzük ki, az egyik felületet a másiktól legalább 10%-ban eltérő méretben készítjük és legalább az egyiket a szomszédos ferrit felületnél kisebbre készítjük. A mágnespoluson kemény- és lágymágneses anyagokat, állandó mágnest, elektromágnest, lágyvasat, nem nagyfrekvenciás ferritet és más kis mágneses ellenállású anyagokat értünk. Ezt mutatjuk be a 2. ábrán sematikusan, ahol 1 a mágnespólust, 2 a nagyfrekvenciás ferrittestet, 3 a mágnespólus kölcsönös felületeit, 4 a ferrittest szomszédos felületeit, 5 a tápvonal falát, 6 a mágnespólusok osztósíkját jelöli. Az inhomogén teret biztosíthatjuk, ha a mágnespólus felületek közül legalább az egyiket nem síkfelületnek képezzük ki és annak legalább egy részét úgy készítjük, hogy a szomszédos ferritfelüiettel legalább 10°-os szöget zárjon be, amint a 3. ábra szemlélteti vagy oly módon, hogy legalább az egyik mágnespólus felületét heterogén mágneses anyagok metszetéből képezzük. Ezt szemlélteti a 4. ábra. Az 5. ábra szerinti kivitelnél az egyik mágnespólus felületét úgy alakítjuk ki, hogy legalább 10 -os szöget zárjon be a vonatkozó ferrit felülettel. A találmány megvalósítható a felsorolt változatok valamely kombinációjának alkalmazásával is. Példaként bemutatunk egy, a találmány szerint megvalósított csomóponti mikrosztrip integrált áramköri felhasználásra alkalmas cirkulátort. A cirkulátor 3/4” x 3/4”-os ferrit hordozón készült vékonyréteg technikával. Áll egy tárcsa alakú középrészből és három, az illesztés és szélessávúsítás célját szolgáló transzformátorból. A 2 nagyfrekvenciás ferrittestből álló hordozón 8 vékonyréteg van. A 7. ábrán a jelen találmány alkalmazásával a 6. ábra szerinti, inhomogén terjedési irányú komponenseket is tartalmazó állandó mágneses térrel mágnesezett cirkulátor műszaki paramétereit közöltük. Az eredményekből látható, hogy kis geometriai méretben nagyon szélessávú eszközt lehetett létrehozni. Ha az egyik kaput 7 illesztett lezáróval lezárjuk, szélessávú izolátort kapunk. A találmány alkalmazását a napjainkban legmodernebb harmadik generációs, planáris cirkulátoron mutattuk be, de ugyanúgy alkalmazható szalagtápvonalban, vagy bármilyen csőtápvonalban kialakított, illetve koncentrált paraméteres cirkulátorok, vagy izolátorok esetén. Megjegyezzük, hogy az (5) irodalomban ismertetett szélessávú cirkulátornál, ahol homogén mágnesteret és folyamatos, lineáris, legalább X hosszú transzformátoros illesztést alkalmaztak, a találmányunk szerint megvalósított cirkulátor, mivel csak X/4 hosszú transzformátoros illesztést használunk, jóval kisebb méretben valósítható meg. Ennek ellenére a találmány szerinti inhomogén longitudinális komponenseket is tartalmazó állandó mágneses tér alkalmazásával nagyobb sávszélességet sikerült elérni. Az inhomogén longitudinális komponenseket is tartalmazó mágnestér megvalósítása — jelen találmány szerint — nagyon egyszerűen lehetséges különböző átmérőjű, vagy különböző méretű mágnesek felhasználásával (2. 3. 4. 5. ábrák). Az egyik, vagy mindkét mágnes egymástól való helyzetének változtatásával az inhomogenitás mértékét, az állandó mágneses térvektor nagyságát, szögét, az erővonalképet célszerűen változtathatjuk. Az előzőek alapján megállapíthatjuk, hogy jelen találmány alkalmazásával készült cirkulátorok és izolátorok kis méretben realizálhatók és emiatt anyagfelhasználásuk kicsi, így előállításuk gazdaságos. Mindemellett jelentős technikai előnyük a nagy sávszéle. ;ég realizálhatósága, ami nagyon korszerű eszközök létrehozását teszi lehetővé. Mikrosztrip cirkulátoroknál történt felhasználásnál külön előnyt jelent, hogy mivel az egyik mágnes kis méretű, a kapukhoz való hozzáférés, például forrasztás esetén, nagyon jó. Irodalom: (1) Almássy Gy.: Mikrohullámú Kézikönyv. Műszaki Könyvkiadó 1973. (2) J. Helszajn: Nonreciprocal Microwave Junctions John Wiley and Sons Inc., 1975. (3) Advances in Microwaves (Leo Young) Volume 6. 1971, Academic Press New York and London. (4) Ferrite Control Components Vol, 1., Vol. 2. (L.R. Whicker) Artech House, Inc., USA, 1974. (5) Y. S. WU: Wide-Band Operation of Microstrip Circulators IEEE Trans, on MTT, MTT-22, No. 10. October 1974. Szabadalmi igénypontok: 1. Nagyfrekvenciás ferrit illetve gránát formatestek mágnespólusok közötti elrendezésével megvalósított cirkulátor és izolátor, ahol a ferrit illetve gránát formatestek és a mágnespólusok kölcsönös felületei (3) eltérnek egymástól, azzal jellemezve, hogy a mágnespólusok (1) az osztósíkjukra (6) nézve aszimmetrikusak és legalább az egyik mágnespólusnak a hozzá közeleső ferritfelülethez viszonyított felülete vagy annak valamelyik részfelülete a vonatkozó ferritfelületnél kisebb. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
