КОРРЕКТОР ЭЛЛИПТИЧНОСТИ Российский патент 1994 года по МПК H01P1/165 

Изобретение относится к технике СВЧ, конкретно - к устройствам, предназначенным для устранения паразитной кроссполяризованной волны в круглом волноводе и может быть использовано в фидерных трактах радиорелейных линий систем связи.

Важнейшей задачей при создании систем связи являются увеличение поляризационной развязки, обеспечение работоспособности в области как нижних частот, так и верхних частот и простота регулировки. На решение этой задачи применительно к устройствам, корректирующим эллиптичность сигнала в фидерных трактах, направлено данное предложение.

Известен корректор эллиптичности, состоящий из круглого волновода с фазосдвигающей пластиной внутри, последовательно соединенного с круглым волноводом с поглощающей пластиной внутри. Недостатками этого устройства являются большие потери в рабочем диапазоне частот и сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является известный корректор эллиптичности, содержащий два волноводных перехода, которые представляют собой отрезок эллиптического волновода плавно переходящий к круглому сечению по концам. Размеры этого корректора должны обеспечить дополнительный фазовый сдвиг составляющим электромагнитного поля после их прохождения по корректору, равный по величине и противоположный по знаку фазовому сдвигу между этими составляющими в круглом волноводе. Это приводит к компенсации фазового сдвига и отсутствию паразитной кроссполяризованной волны в круглом волноводе. Изменение величины фазового сдвига в корректоре эллиптичности достигается изменением силы сжатия волновода, а компенсация фазового сдвига достигается вращением корректора эллиптичности относительно продольной оси волновода.

Недостатками устройства-прототипа являются малая поляризационная развязка, неработоспособность в области частот выше 8 ГГц и сложность регулировки. Малая поляризационная развязка определяется ограничением величины фазового сдвига в корректоре из-за ограниченной возможности сжатия волновода. В диапазоне частот выше 8 ГГц работа известного корректора эллиптичности мало эффективна. Это связано с тем, что по мере повышения частоты уменьшается диаметр волновода, следовательно, уменьшается возможность сжатия волновода. Сложность регулировки корректора определяется необходимостью обязательной сборки каждого круглого волновода на заводе, изготовления корректора эллиптичности для каждого круглого волновода и последующей компенсации фазового сдвига путем вращения корректора эллиптичности непосредственно на радиорелейной станции.

Цель изобретения - увеличение поляризационной развязки, обеспечение работоспособности в области верхних частот и упрощение регулировки.

Поставленная цель достигается тем, что в корректоре эллиптичности, содержащем два волноводных перехода, упомянутые волноводные переходы выполнены в виде двух одинаковых угловых переходов, последовательно соединенных друг с другом фланцами, причем расстояние по осевой линии между угловыми переходами равно (2n+1) λ_в /4, где λ_в - длина волны в волноводе; n = 0,1,2,3. . . . .

Указанные особенности предложения представляют собой его отличия от прототипа и обуславливают новизну предложения. Это отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают создание положительного эффекта, отраженного в цели предложения, и отсутствуют в известных технических решениях с таким же эффектом.

На чертеже (а, б) представлена конструкция предлагаемого корректора эллиптичности.

Корректор эллиптичности содержит два уголковых волноводных перехода, соединены между собой фланцами. Радиус и угол изгиба уголковых переходов определяется максимально возможной для данного фидерного тракта величиной фазового сдвига между ортогональными составляющими электромагнитного поля в круглом волноводе, который должен быть скомпенсирован корректором эллиптичности, а также трассировкой фидерного тракта. Фланцы, соединяющие уголковые переходы, допускают возможность поворота уголковых переходов друг относительно друга и относительно фидерного тракта на любой угол (возможный вариант исполнения - накидные фланцы). Расстояние между угловыми переходами по осевой линии равно (2n+1) λ_в/4, где λ_в - длина волны в волноводе n = 0,1,2,3. . . . Устройство работает следующим образом. В фидерных трактах паразитная кросс-поляризованная волна появляется вследствие разности фазовых скоростей ортогональных составляющих сигнала, приводящей к появлению фазового сдвига между этими составляющими. Компенсацию этого сдвига осуществляет корректор эллиптичности, включенный в фидерный тракт. СВЧ-сигнал, поступающий на вход корректора эллиптичности, проходит через два угловых перехода, в каждом из них получая дополнительный фазовый сдвиг. Как известно, эквивалентная схема углового перехода в пл. Е имеет вид последовательной емкости углового перехода в пл. Н. параллельной индуктивности. Таким образом, если угловые переходы расположены в одной плоскости (см. чертеж, а), то для составляющей сигнала, вектор напряженности электрического поля которого деpжит в той же плоскости, угловые переходы представляют собой изгибы в пл. Е и, следовательно, СВЧ-сигнал замедляется в каждом изгибе на некоторый угол ϕ , а для ортогональной составляющей сигнала угловые переходы представляют собой изгибы в пл. Н и, следовательно, каждый из них ускоряет СВЧ-сигнал на некоторый угол Ψ (величины ϕ и Ψ определяются из известного технического решения). Таким образом, дифференциальный сдвиг фаз между ортогональными составляющими сигнала на выходе корректора составляет 2 ( ϕ + Ψ ). Если же угловые переходы расположить перпендикулярно друг другу (см. чертеж, б), то для составляющей сигнала, вектор напряженности электрического поля которой параллелен плоскости расположения первого углового перехода, первый угловой переход представляет собой изгиб в пл. Е, а второй угловой переход - изгиб в пл. Н и, соответственно, СВЧ-сигнал замедляется в первом уловом переходе на некоторый угол ϕ и ускоряется во втором угловом переходе на некоторый угол Ψ . Наоборот, для ортогональной составляющей сигнала первый угловой переход представляет собой изгиб пл. Н, а второй угловой переход - изгиб в пл. Е и, соответственно, первый из них ускоряет ортогональную составляющую сигнала на угол Ψ , а второй - замедляет на угол ϕ . Следовательно, дифференциальный сдвиг фаз между ортогональными составляющими сигнала на выходе корректора равен нулю. Таким образом, изменяя угол поворота между первым и вторым угловым переходом от 90^о до 0^о можно изменять дифференциальный сдвиг фаз, вносимый корректором эллиптичности от нуля до величины, равно 2( ϕ + Ψ ). Изменить знак дифференциального сдвига фаз, вносимого корректором, можно поворотом корректора эллиптичности на 90^о относительно фидерного тракта. Таким образом, предлагаемый корректор эллиптичности позволяет скомпенсировать фазовый сдвиг в фидерном тракте от нуля до величины 2 | ϕ + Ψ | простым поворотом угловых переходов друг относительно друга, устраняя тем самым паразитную кроссполяризованную волну в фидерном тракте. Как известно, для достижения высокого согласования средняя длина изгиба по осевой линии должна быть равна целому числу полуволн - при этом компенсируются отражения от концов изгиба, а для компенсации отражений угловых переходов друг от друга расстояние между ними равно (2n+1) λ₆/4. где λ₆ - длина волны в волноводе; n = = 0,1,2,3. . . .

Предлагаемое устройство имеет более высокую поляризационную развязку, работоспособно в диапазоне частот выше 8 ГГц и более простую регулировку, чем прототип. Высокая поляризационная развязка определяется тем, что корректор эллиптичности позволяет компенсировать практически любую величину фазового сдвига между ортогональными составляющими сигнала в фидерном тракте. В области высоких частот (выше 8 ГГц) корректор работает так же как и в области нижних частот, так как нет никаких ограничений эффективности его работы. Простота регулировки определяется простотой операции, которую необходимо выполнить при устранении кроссполяризованной волны - достаточно поворота угловых переходов друг относительно друг, причем есть возможность использовать уже имеющиеся в тракте угловые переходы, даже если они удалены друг от друга участками тракта.

Следует отметить также, что предлагаемый корректор эллиптичности может использоваться и просто как угловой переход - для этого угловые переходы, из которых состоит корректор, устанавливаются перпендикулярно друг другу. Достоинством такого углового перехода является отсутствие кроссполяризационных искажений.

Использование: регулировка поляризационной развязки в СВЧ трактах. Сущность изобретения: корректор содержит два угловых изгиба круглого волновода, соединенных между собой прямолинейным участком длиной, кратной λ_в/4 . 1 ил.

КОРРЕКТОР ЭЛЛИПТИЧНОСТИ, содержащий два волноводных перехода, соединенных между собой, отличающийся тем, что, с целью упрощения регулировки поляризационной развязки в тракте, каждый волноводный переход выполнен в виде углового изгиба круглого волновода, причем длина прямолинейного участка между угловыми изгибами выбрана равной (2n+1) λ_в / 4 , где λ_в - длина волны в круглом волноводе, n = 0, 1, 2, 3 . . .