СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ Российский патент 1996 года по МПК H01P1/19 

Изобретение относится к области СВЧ радиотехники и может быть использовано при создании радиолокационных систем СВЧ диапазона.

Известный фазовращатель представляет собой магнитоуправляемый вариант механического фазовращателя фокса, конструктивно он состоит из перехода от прямоугольного к круглому сечению волновода, кругового поляризатора, полуволновой ферритовой секции, управляемой с помощью специальной магнитной системы, создающей вращающееся магнитное поле квадрупольной конфигурации, выходного кругового поляризатора (деполяризатора) и перехода от круглого сечения волновода к прямоугольному. Фазовращатель является взаимным, обладает точностью установки фазы порядка 0,7-1,8 ^o, при этом величина управляемой фазы может быть сколь угодно большой. Описанный выше фазовращатель принят авторами за прототип. Помимо указанного достоинства этот фазовращатель обладает еще одним ценным свойством чистотой спектра выходного сигнала, что позволяет использовать его в качестве идеального модулятора в высокоточных радиолокационных системах доплеровскогоо типа.

Целью изобретения является создание фазовращателя, обеспечивающего деление СВЧ энергии на два равных потока с противоположными знаками доплеровского эффекта.

На чертеже показана конструкция заявляемого устройства. Устройство состоит из перехода 1 с прямоугольного волновода на круглый, полуволновой дифференциальной фазовой секции 2, внутри которой расположен ферритовый вкладыш 3. На полуволновой дифференциальной фазовой секции размещена система 4 управления вращающимся магнитным полем. К секции 2 подключен взаимный преобразователь поляризации 6, который соединен с поляризационным тройником с Е-плечом. Другое плечо тройника подключено к переходу 7 с круглого волновода на прямоугольный.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

На вход устройства подается линейно поляризованная волна Н₁₀, которая после перехода 1 с прямоугольного волновода на круглый имеет вид линейной волны типа Н₁₁. Для решения поставленной задачи авторами изобретения условно представили волну типа Н₁₁ в виде двух круговых волн правого и левого вращения Н₁₁ прав. и Н₁₁ лев. которые проходят в ферритовую фазовую секцию 2. При воздействии динамической системы, т. е. системы управления вращением магнитного поля с заданной фазовой скоростью, эти круговые волны приобретают фазовый сдвиг, одинаковый по модулю, но противоположный по знаку.

Другими словами, линейная волна может быть представлена в виде следующих четырех составляющих:

Если А_x A_y, то первые два числа это круговая волна с правым направлением вращения, а третий и четвертый описывают волну с левым направлением вращения, при этом энергия, исходной линейной волны делится поровну между составляющими ее круговыми волнами, как видно из приведенной формулы. Таким образом, после фазовой секции имеет две круговые волны равной интенсивности, но с противоположными знаками фазового сдвига, что соответствует разным знакам доплеровского эффекта. Во взаимном преобразователе 5 поляризации эти две волны трансформируются в две отдельные линейные волны равной мощности, одна из которых проходит в Е-плечо волноводного тройника 6 на выход 1 (Р_вых.I), а другая через переход 7 с круглого волновода на прямоугольный выход II (P_вых.II). При этом частоты СВЧ сигналов с выходов I и II будут различны и не равны частоте сигнала, поступающего на вход СВЧ устройства. Так, если частота сигнала с выхода I
f_выхI= f_o±Ω (2)
то с выхода II
f_выхII= f_o∓Ω (3)
здесь f_o частота СВЧ сигнала на входе устройства,
Ω частота вращения управляющего магнитного поля.

При смене направления вращения магнитного поля или пространственной ориентации пластины взаимного преобразователя поляризации в выражениях (2) и (3) соответственно знаки (+) и (-) меняются местами, а при одновременном реверсировании обоих факторов выражения (2) и (3) остаются без изменения.

Пример конкретного выполнения.

Авторами было проведено макетирование предлагаемого устройства в сантиметровом диапазоне.

Так, например, в 10% полосе частот 8 см диапазона были получены следующие основные результаты. Сечение входа и выхода волноводов 72•34 мм.

Полоса частот Df не менее 10%
Вносимые потери на выходах I и II не более 3,7 дБ
К_cтv не хуже 1,25.

Управляемый фазовый сдвиг:
с выхода 1 + 360^o•N.

с выхода II 360^o•N
где N число оборотов управляющего поля.

Точность установки управляемой фазы (отклонение от линейного знака) не более ± 2 ^o.

Развязка между каналами I и II 25 дБ.

Использование: при конструировании радиолокационных систем СВЧ диапазона. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно соединенные переход с прямоугольного волновода на круглый, полуволновый отрезок круглого волновода с намагниченным вращающимся полем ферритовым вкладышем, взаимный преобразователь поляризации, поляризационный тройник с выходным Е-плечом и переход с круглого волновода на прямоугольный. 1 ил.

Сверхвысокочастотный фазовращатель, содержащий последовательно соединенные переход с прямоугольного волновода на круглый, полуволновый отрезок круглого волновода с намагниченным вращающимся полем ферритовым вкладышем, взаимный преобразователь поляризации, и переход с круглого волновода на прямоугольный, отличающийся тем, что, с целью обеспечения деления выходной мощности на два равных потока с противоположными по знаку приращениями частоты, между взаимным преобразователем поляризации и переходом с круглого волновода на прямоугольный включен поляризационный тройник с выходным Е-плечом.