Переменный аттенюатор Советский патент 1993 года по МПК H01P1/23 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для развязки СВЧ-трактов, для управления амплитудой СВЧ-колебаний в волноводных трактах, в том числе получения амплитудной модуляции.

Известны волноводные переменные аттенюаторы с механической перестройкой, где основой конструкции является прямоугольный одномодовый волновод.

Известен механически перестраиваемый аттенюатор на желобковом волноводе. Механическая перестройка в этих приборах не позволяет осуществлять высокоскоростное управление вносимым в тракт ослаблением.

Повысить быстродействие переменных аттенюаторов позволяет включение в конструкцию элементов, использующих эффект Фарадея. Известен переменный аттенюатор на прямоугольном волноводе с продольным намагниченным ферритом. Этот прибор наиболее близок к предлагаемому.

Прототип содержит подключенный к источнику тока соленоид, в котором размещен отрезок стандартного прямоугольного волновода. В центре волновода установлен ферритовый цилиндр с тонкой поглощающей пластиной, помещенной между расщепленными половинками цилиндра в плоскости, перпендикулярной входному высокочастотному электрическому полю. Поглощающая пластина используется для поглощения перпендикулярной составляющей электрического поля, создаваемой в намагниченном ферритовом цилиндре при вращении плоскости поляризации волны в феррите с помощью управляющего магнитного поля.

К недостаткам прототипа следует отнести использование в конструкции стандарт-, ного прямоугольного волновода, поскольку уровень рабочей мощности и рабочая полоса частот приборов на таком волноводе не могут быть сделаны достаточно большими. Размещение поглощающей пластины между половинами ферритового цилиндра при работе в диапазоне ММ волн является сложной задачей. Неточности в размещении поглощающей пластины или ее большая толщина вызовут высокие начальные потери. Кроме того, ограничивается уровень пропускаемой мощности.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона в сторону ММ волн, повышение уровня рабочей мощности, расширение полосы частот и повышение быстродействия.

Отличительные признаки предлагаемого переменного аттенюатора: отрезок волновода выбран желобковым, поперек его щелей установлены поглотитель (в одну щель) и введенный (в другую щель) дополнительный поглотитель, ширина желобкового

волновода а выбрана больше половины длины рабочей волны. Кроме того, отрезок желобкового волновода выбран так, что ширина щели с и ширина желоба b удовлетворяют условию:

b

Уа2+Ь2

На фиг. 1 показан продольный разрез предлагаемого переменного аттенюатора;

на фиг, 2 - то же, поперечный разрез. Аттенюатор включает в себя две металлические пластины 1 и 2, между которыми образуется щель. В пластинах выполнены желоба глубиной (а-с)/2. Созданный таким образом желобковый волновод помещен в обмотку соленоида 3, к клеммам ББ которой подключен источник тока, управляющего ослаблением СВЧ-энергии в аттенюаторе. В центре волновода вдоль его продольной оси размещен ферритовый цилиндр 4, продольно на- магничиваемый при протекании тока через обмотку соленоида. Для поглощения СВЧ- энергии, переносимой полями, излучающимися из желобкового волновода, раскрывы

щелей полностью закрыты поглотителем 5 и введенным дополнительным поглотителем 6.

Устройство работает следующим образом. Если через клеммы ББ в соленоид не

подан от источника управляющий ток, фер- ритовый цилиндр 4 не намагничен и выполняет роль согласованного слабо возмущающего волновод диэлектрического образца с малыми потерями. В волноводе

возбуждаются поля основного типа колебаний Ни. Поглотители СВЧ-энергии, перекрывающие щели, находятся на таком расстоянии от желобов, на котором амплитуда полей основного типа уже достаточно

мала, например, ослаблена на 40 дБ. Волна практически без потерь передается через отрезок волновода. При пропускании через обмотку соленоида управляющего тока ферритовый цилиндр оказывается продольно

намагниченным и наблюдается фарадеев- ское вращение плоскости поляризации электромагнитной волны, образованной как суперпозиция двух ортогонально поляризованных, одна из которых распространяющаяся без ослабления волна Ни, а другая-это волна, электрическое поле которой направлено ортогонально плоскости пластин 1 и 2. Поля этой волны не удерживаются желобковым волноводом и излучаются через щели, если они открыты, или поглощаются полностью перекрывающими щели поглотителями, как предусмотрено в предлагаемом решении. Увеличение тока в обмотке соленоида до некоторого значения, соответствующего повороту плоскости поляриза- ции на 90°, приводит к полной перекачке энергии из волны типа Ни в излучаемую волну и к полному поглощению СВЧ-энер- гии. Требуемое для этого значение намагниченности ферритового цилиндра невелико, поэтому число витков обмотки соленоида и амплитуда управляющего тока требуются небольшие, а следовательно, управление поглощением СВЧ-энергии или амплитудная модуляция могут осуществляться с вы- соким быстродействием.

Ограничения на размеры желобкового волновода могут быть обоснованы следующим образом.

Ширина волновода а должна быть боль- ше половины рабочей длины волны, чтобы его сечение не было запредельным для полей основного типа волны Ни.

Ближайшим высшим типом является волна Hi2, которая в принципе может воз- буждаться на торцах ферритового цилиндра или других неоднородностях так же, как и следующая за ней волна HSL Наличие.волны типа Hi2 приводит к уменьшению максимального затухания, так как эта волна имеет узел поля в центре волновода и, следовательно, не взаимодействует с ферритовым

цилиндром, Повышение максимального затухания достигается, если размеры желобкового волновода выбирать так, чтобы выполнялись неравенства: b

У

az+b2

. а о

Левая граница соответствует условию, при котором поля волны типа Hi2 излучаются через щели, если они будут возбуждены в волноводе. Правая граница обеспечивает невозбуждение в волноводе волны типа Нз1.

Формула изобретения

1. Переменный аттенюатор, содержащий подключенный к источнику управления соленоид, в котором размещен отрезок волновода с расположенным на его продольной оси ферритовым цилиндром, и поглотитель, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона в сторону миллиметровых волн, отрезок волновода выбран желобковым, поперек щелей которого установлены, соответственно, поглотитель и введенный дополнительный поглотитель, а его ширина а выбрана больше половине длины рабочей волны.

2. Аттенюатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения максимального затухания ширина щелей с и ширина желоба в удовлетворяют условиям; b

У

РТьТ

а .3

Переменный аттенюатор относится к технике СВЧ и может быть использован для развязки и управления амплитудой СВЧ-ко- лебаний. Изобретение позволяет повысить быстродействие управления поглощением СВЧ-энергии. Цель достигается электрическим управлением величиной СВЧ-энергии, излучаемой через щели желобкового волновода 1, внутри которого размещен намагни-- ченный соленоидом 3 ферритовый цилиндр 4, а также выбором ширины желоба, ширины самого желобкового волновода, а также ширины и длины его щелей. Излучаемая щелями СВЧ-энергия рассеивается в поглотителях 5. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

§ГЙ

jffiygg. %Зр;р уУнуф у у 1| cyfffc j SyЈ Ј Ј2з

V

§ГЙ

%Зр;р уУнуф у у 1| cyfffc j SyЈ Ј Ј2з

V