Фазовращатель Советский патент 1985 года по МПК H01P1/18 

Изобретение относится к измери тельной технике в волноводных трактах сантиметрового и миллиметро вого диапазонов радиоволн и может быть использовано в интерферометрах при измерении фазовых характеристик, устройств, для точного измерения коэффициента отражения приборов и элементов волноводнытс трактов. . Известен волноводнь(й фазовращатель с диэлектрическим элементом, вводимым в волновод С 1Изменение вносимого фазового сдви га достигается перемещением диэлект рического элемента внутри волновода в поперечном направлении, однако он не позволяет получить малый собствен ный коэффициент отражения и-потери, не зависящий от регулировки фазы, и поэтому непригоден для проведения многих видов измерений, в особенност в миллиметровом д апазоне. Наиболее близким к предлагаемому является фазовращатель, содержащий отрезок прямоугольного волновода, вдоль середины каждой широкой стенки которого выполнена щель и узел сжати и растяжения отрезка прямоугольного волновода 2 1 . . Увеличивая или уменьшая сдвиг такого отрезка прямоугольного волновод регулируют фазовый сдвиг. При изготовлении отрезка прямО угольного волновода со щелями, важно чтобы каждая щель была очень узкой и проходила точно вдоль середины широ кой стенки волновода, так как края щели вызывают собственные отражения фазовращателя, а малейшее нарушение симметрии расположения приводит к образованию щелевых волн и потерям энергии на, излучение, зависящим от настройки фазовращателя. Недостатком известного фазовраща™ теля являются собственные отражения вызьщаемые краями щели. Отражения от двух концов щели интерферируют, скла дываясь или вычитаясь в зависимости от регулировки фазы и чистоты, т.е. коэффициент отражения непостоянен. Цель изобретения уменьшение коэффициента отражения и обеспечение его постоянства при регулировке фазы,. Поставленная цель достигается тем что в фазовращателе, содержащем OTpa зок прямоутольного волновода, вдоль середины каждой широкой стенки кого роге выполнена щель, и узел сжатия и растяжения отрезка прямоугольного волновода, каждая щель имеет форму, описываемую вьфажением где ы - ширина щели в текущей коор динате X; L - длина щели; D - ширина щели при х у, для установленной величины фазы. На фиг. 1 схематически показана конструкция фазовращателя; на фиг, 2узел сжатия и растяжения отрезка прямоугольного волновода; на фиг, 3 форма щели. Фазовращатель содержит отрезок прямоугольного волновода 1, вдоль середины широких стенок 2 которого выполнены щели 3. В средней части отрезка прямоугольного волновода 1 имеются утолщения 4, на которых крепится узел сжатия и растяжения отрезка прямоугольного волновода 1, состоящий из плиты 5,,установленной на стойках 6, закрепленных на одном из утолщений 4, и в которую упирается ручка 7, подпружиненная пружиной 8 и установленная на микрометричес-ком винте 9, Щели 3 имеют форму, . 3 описываемую выражением u) D sin « Такая форма щели 3 может быть технологически получена при выполнении отрезка прямоугольного волновода из двух половин, жестко закрепленных на концах. Фазовращатель работает следующим образом, I При вращении ручки 7, упирающейся в плату 5, создается усилие, приводя щее к растяжению отрезка прямоугольного волновода 1, При вращении ручки 7 в обратном направлении сжатие отрезка прямоугольного волновода 1 обеспечивается пружиной 8, выбирающей также мертвый ход микрометрического винта 9, При растяжении отрезка прямоугольного волновода 1 образуется щель 3 вдоль середины его широких стенок 2, Ширина D щели 3 в точке X i..- определяется углом 2 поворота ручки 7 и отсчитывается по ге лимбу. Изменение фазы л Ч линейно связано с йеличилой D формулой л I -5 -11 . я IJIL ,.1L .) При D а йЧ- 2ЬВЛ/ за ф J а - ширина отрезка прямоугольног волновода при D О, В начальном положении (D О) ще ли 3 отсутствуют и отрезок прямоугол ного волновода 1 совпадает с невоз мущенным волноводом идеальной геомет рической формы. Указанная форма щеле 3 принципиально обеспечивает отсутст вие отражений, независимо от регулирования величины -D. Согласно общей формуле Слзтера коэффициента отраже ния в любой линии с непрерывными и плавно меняющимися параметрами может быть вычислен по формуле сечении х данной линии; фазовая постоянная в сечении X данной линии индексы О и 1 относятся концам участка с плавно меняющимися параметрами. В отрезке прямоугольного волновода 1 со щелями 3 волновое сопротивлени Z зависит от ширины щели 3 в соотве ствии с формулой 2 .(M (Л ТГ 2 db Ч2«/ где ZQ - волновое сопротивление не возмущенного отрезка прям угольного волновода (при 0 0), k Ag - длина волны в отрезке прямоугольного волновода: а и b- ширина и высота сечения отрезка прямоугольного волновода;со- ширина щели, являющаяся функцией от X. Таким образом i--i( (-.p f-«IN л аЬ 2а JJ В формулу (4) входит выражение fnZ(x)J, которое вычисляется при Xj, и X Х. Можно показать, что e.z(.)i Ml. 4/7c,4 L 4«V« Ir, Используя выражение для формы ще 3 и проводя дифференцирование, ходим, что в нашем случае множитель du) равен dxC/U) /« . i J f«, 2 77x TTx I , . -rrr T: Ha краях щели 3, при х x О и X х L, зтот множитель обращается в нуль. Таким образом, при такой фор ме щели 3 оба члена в формуле -Слзтера равны нулю и козффициент отражения Г 0. Равенство коэффициента отраже- ния Г нулю не зависит от длины волны и регулирования ширины щели D в точке , L х. 2. Экспериментальные исследования данного фазовращателя для диапазона час- тот 53,678,3 Гц показали, что измеренный козффициент отражения при регулировке фазы в пределах от О до 180° не превосходит 0,003 (КСВН - 1,006), а наибольшее изменение потерь не превышает 0,6%, что лучше параметров прототипа.

ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ, содержащий отрезок прямоугольного волновода, вдоль середины каяадой широкой стенки которого выполнена щель, и узел сжатия и растяжения отрезка прямоугольного волновода, отличающийся тем, что, с целью уменьшения коэффициента отражения и обеспечения его постоянства при реТулировке фазы, каждая щель имеет форму, описываемую выражением Г7Гх D sin U) где to - щирина щели в текущей координате X; L длина ще;пи; D при X у, ширина щели. для установленной величины фазы. (Л О) 41 00 о 00