Материал: Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем. межвузовский сборник научных трудов

данных одного формата.

Литература

1.Lee Sang Hun. A CADCAE integration approach using feature based multiresolution and multiabstraction modeling techniques. – Computer Aided Design №37, 2005 с.941955

2. Chang, K.-H.; Tang, P.-S. Integration of design and manufacturing for structural shape optimization,Advances in Engineering Software 32 (2001) 555-567.

Воронежский государственный технический университет

16

УДК 621.9

Р.Е. Шмыков, Н.А. Нечаев

РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАЩИТЫ ПОЛОСКОВОГО (ФЕРРИТОВОГО) ВЕНТИЛЯ

В данной статье представлена разработка устройства, полоскового вентиля служащего в качестве предохранителя, в основе которого лежит одностороннее прохождение электромагнитной волны путем малого затухания, ее прохождения в одном направлении и очень большим затуханием при обратном прохождении, что дает нам в штатном режиме защиту определенного канала передатчика от случаев прохождения обратных волн без ослабления, которые могут повлечь за собой серьезные материальные затраты

Полосковые вентили применяются с целью поглощения отраженных волн на пути к передатчику для улучшения согласования элементов и защиты передатчика от неослабленных обратных волн. Эффективность вентиля определяется вентильным отношением ослаблений отраженной и прямой волн. Разработка полоскового вентиля является актуальной, так как зарубежные аналоги слишком дороги и малодоступны, в то время как отечественные практически отсутствуют.

Примером защитного действия полоскового вентиля можно привести обрыв провода антенны, вентиль отведет поступающую энергию на резисторы (находящиеся под платой устройства) или в качестве примера может выступить грозовой разряд, канал передатчика оснащенный полосковым вентилем будет защищен от прохождения обратно на передатчик большого количества энергии, что обеспечивает защиту стоящих на выходе элементов от перегрева [4].

Действие вентиля основано на том, что намагниченная ферритовая пластина является невзаимной средой, т.е при прямом прохождении переходит в положение, способное пропускать сигнал с минимальным ослаблением и потерями, а при возвращение волны с приемника пластина не принимает исходное положение: тем самым обратная волна поглощается и рассеива-

17

ется тепловой энергией в окружающею среду [5].

Рис. 1. Схема электрическая принципиальная

Рассмотрим три типа полосковых вентилей. Резонансные вентили - основываются на поглощении

мощности при ферромагнитном резонансе в переменном магнитном поле с круговой поляризацией и правым направлением вращения относительно направления постоянной. В волноводе прямоугольной формы с ферритовой пластиной положение которой близко к четверти ширины волновода переменное магнитное поле на ней имеет круговую поляризацию с различными направлениями вращения поляризации для разных направлений распространения. Это дает меньшие потери для одного направления распространения и значительно большие для другого.

Фарадеевский вентиль состоит из отрезка волновода круглой формы с ферритовым стержнем, с осевым расположением и внешним соленоидом, обеспечивающим поле подмагничивания продольной направленности. Круглый волновод ограничен с обеих сторон плавными переходами к прямоугольным волноводам. Внутри переходы оснащены параллельно расположенными к широким стенкам входного и выходного прямоугольных волноводов поглощающими пластинами.

Выходной волновод расположен по отношению к вход-

18

ному под углом 45 градусов. Параметры ферритового стержня ( длинна и диаметр ) и напряженность поля подмагничивания выбираются так, чтобы плоскость поляризации при распространении волны по круглому волноводу с ферритом поворачивалась по часовой стрелке на 45 градусов и волна без потерь проходила через поглощающий переход в выходной прямоугольный волновод ( при эффекте Фарадея направление плоскости не зависит от направления распространения волны и определяется только направлением поля подмагничивания ) [4].

Рис. 2. Волновод

В настоящее время используются различные доработки и модификации основных типов вентилей такие как коаксиальные ( соосные ), микрополосковые и многие конфигурации с применением различных технологий и материалов, работающих в широком спектре частот и мощностей.

19

Предложеная конструкция вентиля относится к области радиотехники и может быть использована в приемнопередающих трактах. Недостатком указанного вентиля являются большие габариты из-за расположения нагрузки в одной плоскости с циркулятором.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является миниатюрный СВЧ ферритовый вентиль, содержащий постоянные магниты, стальной магнитопровод, диэлектрическую подложку с ферритовым диском, трехплечное полосковое разветвление, в одно из плеч которого включена ферритовая поглощающая нагрузка, лежащая н одной плоскости с диэлектрической подложкой. Недостатком известного вентиля также являются большие габариты из-за расположения нагрузки в одной плоскости с вентилем.

Для уменьшения габаритов ферритовая поглощающая нагрузка установлена также между незамкнутыми концами магнитопровода. Вентиль содержит магнит, создающий постоянное магнитное поле, проводником которого является незамкнутый, диэлектрическую подложку, металлизированную снизу, и ферритовый диск. На подложку нанесено трехплечное полосковое разветвление , выполненное из проводящего материала. Вентиль работает следующим образом электромагнитная энергия, поступая в первое плечо полоскового разветвления, проходит к его центру ферритовый диск, находящийся в центре разветвления, намагничивается таким образом, чтобы за счет дифракции электромагнитная энергия проходила во второе плечо[3,6].

Отраженная энергия в силу невзаимных свойств вентиля проходит третье плечо и далее поступает в ферритовую поглощающую нагрузку. Намагничивание ферритового диска производится с помощью постоянного магнита и магнитопровода, частью которого является пластина ферритовой поглощающей. нагрузки.

Пластина ферритовой поглощающей нагрузки частью своей плоскости достаточно плотно примыкает к разомкнутым концам магнитопровода, замыкая магнитный поток на феррито-

20