Переключатель поляризации Советский патент 1993 года по МПК H01P1/175 

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к конструкциям волноводных ферритовых переключателей поляризации, используемых, например, в волноводных трактах я в приемных системах спутникового телевидения.

Целью изобретения является уменьшение СВЧ-потерь и увеличение поляризационной развязки переключателя поляризации путем устранения влияния на эти характеристики разброса параметров материалов и размеров устройства.

Указанная цель достигается тем, что в волноводном ферритовом переключателе поляризации, содержащем аксиально расположенные входной круглый и выходной прямоугольный волноводы, диэлектрические трансформаторы, цилиндрический ферритовый стержень с металлизированной боковой поверхностью, четыре ферритовых скобы, примыкающие башмаками к боковой поверхности стержня, и электромагнитную обмотку, размещенную на стержне между башмаками ферритовых скоб, обеспечена возможность смещения двух противоположных скоб относительно двух других скоб

вдоль продольной оси стержня, причем длина скоб определяется параметрами В2 и Ј2,а максимальное относительное смещение скоб - параметрами Bi и Ј 1, где индексы 1 и 2 соответствуют максимальному и минимальному значениям параметров остаточной магнитной индукции В и диэлектрической проницаемости е.

Смещение ферритовых скоб приводит к изменению эффективной длины стержня и, следовательно, к изменению угла поворота плоскости поляризации линейно поляризованной волны, получаемого в результате импульсного перемагничивания ферритового стержня из одного состояния предельной остаточной намагниченности в другое. Регулируя величину смещения скоб, можно уменьшить или полностью устранить отклонение угла поворота плоскости поляризации линейно поляризованной волны от его требуемого значения.

На чертеже представлено продоЬьное сечение переключателя поляризации.

Волноводный ферритовый переключатель поляризации содержит аксиально расел

с

00 4

Сл)

положенные входной круглый волновод 1, выходной прямоугольный волновод 2, диэ- лёктри ческйе; Согласующие трайсфррмато- ры: входной 3 и выходной 4 с резйстивной пленкой 5, размещенной параллельно щи- рокой стенке выходного волновода 2, ферритовый стержень 6 с металлизированной боковой поверхнрстьк 7, четыре феорито- вых скобы 8-1 длиной И, примыкающие башмаками 12 к боковой поверхности стер- жня, и электромагнитную обмотку 13, размещенную на стержне между башмаками ферритовых скоб. При этом две противоположных ферритовых скобы, например 8 и 10, установлены с возможностью смещения вдоль продольной Оси стержня относительно двух других скрб 9 и 11 на растояние г. Волноводиый ферритовый переключатель поляризации работает следующим образом. Линейно по ляризованная волна типа Нц круглого волновода 1 с помощью согласующего диэлектрического трансформатора 3 преобразуется в низшую волну типа Ню квадратного волновода,образованного слоем металла 7 на поверхности ферритового стержня 6. В этом волноводе в результате продольного намагничивания ферритового стержня магнитной системы, состоящей из электромагнитной обмотки 13 и скоб 8-11, имеет место вращение плоскости поляриза- ции линейно поляризованной волны. Величина угла поворота зависит как от длины и размеров поперечного сечения стержня, так и от величины остаточной магнитной индукции и диэлектрической проницаемости стержня. Указанные параметры могут быть выбраны такими, что при перемагничивании устройства из одного состояния предельной остаточной намагниченности в другое угол поворота плоскости поляризации линейно поляризованной волны составит 45°. Тогда при подаче в электромагнитную обмотку импульса тока одной полярности с входа 1 на выход 2 устройства проходит линейно поляризованная волна Еч, а линейно поляризо- ванная волна Е2 при этом поглощается резйстивной пленкой 5. При подаче в электромагнитную обмотку импульса тока, противоположной полярности с входа 1 устройства на выход .2 проходит волна Еа, а волна EI поглощается резйстивной пленкой 5.

Вследствие разброса параметров материалов и размеров устройства угол поворота плоскости поляризации линейно . поляризованной волны может отличаться от заданного значения. Однако смещением двух противоположных ферритовых скоб вдоль продольной оси стержня относительно двух других скоб это отличие может быть

уменьшено или полностью устранено. Таким образом, отпадает необходимость определять геометрические размеры стержня и скоб для каждой отдельной заготовки феррита и использовать для изготовления устройства все образцы феррита, параметры В и Ј которых лежат в заданных пределах Bi.,,B2 и е 1... е г соответственно, которые определяются техническими условиями.

Эффективность предложенного технического решения проверена экспериментально на макетах переключателя поляризации для волноводного тракта приемной антенны систем спутникового телевидения в диапазоне частот 10,9-11,7 ГГц. Стержень и скобы были изготовлены из феррита марки ЗСЧ-19. Согласно техническим условиям, остаточная магнитная индукция этого материала может иметь значения 1305-1695 Гс, а диэлектрическая проницаемость - значения 15,2-17,2. Для каждого образца феррита, параметры которого находятся в указанных выше пределах, путем смещения двух противоположных скоб вдоль продольной оси стержня относительно двух других скоб, удавалось скомпенсировать возникающее отклонение угла поворота плоскости поляризаций волны от ± 45°, при этом обеспечивались вносимые потери не более (0,15± 0,05) дБ и поляризационная развязка не менее(28 ±2)дБ во всем рабочем диапазоне частот.

Таким образом/использование изобретения позволяет существенно улучшить характеристики устройств; вносимые потери и поляризационную развязку при снижении требований к разбросу параметров материалов и размеров ферритового стержня и скоб.

Формула и з о б р ef е н и я

Переключатель поляризации, содержащий аксиально расположенные входной круглый и выходной прямоугольный волноводы, между-которыми установлен ферритовый стержень с металлизированной боковой, поверхностью, на котором расположены четыре ферритовых скобы, примыкающие, башмаками к боковой поверхности ферритового стер- жня, электромагнитную обмотку, размещенную между соответствующими башмаками, и диэлектрические трансформаторы, которые установлены на торцах ферритового стержня, от л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью уменьшения СВЧ-потерь и увеличения поляризационной развязки путем устранения влияния разброса параметров материалов и размеров, две противолежащих ферритовых скобы смещены вдоль продольной оси ферритового стержня относительно двух других ферритовых скоб.

Использование: в волноводных трактах и в приемных системах спутникового телевидения. Сущность изобретения: переключатель содержит аксиально расположенные входной круглый и выходной прямоугольный волноводы, между которыми установлен металлизированный ферритовый стержень круглого или прямоугольного поперечного сечения. На боковой поверхности ферритового стержня установлены четыре ферритовых скобы и электромагнитная обмотка. Две противолежащих ферритовых скобы смещены вдоль продольной оси относительно двух других ферритовых скоб. 1 ил.