ФАЗОВЫЙ СДВИГАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО Советский патент 1970 года по МПК H01P3/20 

Известны фазовые сдвигатели частоты субмиллиметр01вого диапазона волн, состоящие из двух па-раллельных отрезко:в лучевого и помещенного между их торцами вращающегося диэлектрического элемента.

Предлагаемое устройство отличается от известных устройств подобного назначения тем, что его вращающийся диэлектрический элемент выполнен в виде двух одинаковых полудилиндров, которые прилегают плоскостями один к другому, и помещен в отрезки лучевода между двумя диэлектрическим.и вкладышами, имеющими цилиндрическую поверхность со стороны полуцилиндров и плоскую поверхность под углом Брюстера относительно осей смещенных отрез-ков лучевода с другой стороны. При этом перестройка осуществляется изменением расстояния между осями полуцилиндров, равного длине волны.

Это обеспечивает перестройку сдвигателя в шир:оком диапазоне частот и позволяет улучшить его согласование.

Па фиг. 1 представлена конструкция фазового сдвигателя частоты, поперечный разрез его в плоскости симметрии лучевода; на фиг. 2 - вид сдвигателя частоты в пла-не.

ми. Расстояние между осями полуцилиндров может регулироваться, при этом оси обоих полуцилиндров одновременно удаляются от оси вращения элемента в целом. Вращающийся элемент .помещен между отрезками лучевода 3 м 4, в которь х установлены диэлектрические вкладыши 5 к 6. Каждый из вкладышей имеет одну цилиндрическую поверхность, обращенную к вращающемуся элементу ц совпадающую по профилю с поверхностью полуцил индров, и одну плоскую поверхность, образующую угол Брюстера с осью лучевода. Лучеводы смещены относительно центра прибора. На фиг. 2 изо.бражен мотор, приводящий

во вращение диэл1ектрический элемент и лимб 7 для установки и отсчета фазы опорного синусоидального напряжения, генератором которого является вращающийся восьмиполюсньгй кольцевой магнит, и статор 8, связанный с

лимбом 7. С торца сдвигателя имеется механизм для смещения полуцилиндров со шкалой для его отсчета.

Фазовый сдвигатель частоты работает следующим образом. Па вход его поступает волна, представляющая собой основную моду колебаний лучевода, имеющая практически плоский фазовый фронт и поперечное амплитудное распределение, которое спадает к периферии липии по закону, близкому к гауссовому.

Сначала она поступает под ушом Брюстера во вкладыши 5 и 6, а затем в полуцилиндры J и 2 вращающегося элемента. Расстояние между осями полуцилиндров регулируется так, чтобы разность хода лучей, 1параллельных плоскости сопряжения, составляла 2 радиан и, таким образом, мода колебаиий сохраняется во вращающемся элементе и при прохождении ступенек в сечении пучка. Точно также мода колебаний «е искажается на выходе из вращающегося элемента. После прохождения через вкладыш 6 волна выходит из него в лучевод под углом Брюстера.

В процессе вращения элемента электрическая длина пути изменяется по пилообразному закону в случае вылолнения цилиндрических поверхностей со спиралью Архимеда и основании и по закону, близкому к пилообраз«ому, в случае выполнения цилиндрических поверхностей с о/кружностью в основании. Изменение электрической длины, т. е. фазы по пилообразному закону, приводит к сдвигу частоты 1на выходе прибора. При вращении элемента с ЗТловой частотой - происходит сдвиг частоты на выходе прибора на величину +4. либо 1В зависимости от направления вращения элемента.

Существенной Я1ВлЯется возможность перестройки вращающегося элемента, а именно: выбор вел1ичины ступеньки, -которая обеспечивает разность хода лучей, параллельных поверхности сопряжения -полуцилиндров, рав-ную длиие волны. При этом ра-сстояние м-ежду осями полуцилиндров (или величина ступеньки d) связано с диэлектрической п-роницаемостью мате-риала 2 и длиной волны соотношением

d Л/КЕ -1.

Весь диэлектрический набор прибора в некотором приближении представляет собой нлоскопараллельную пластинку из диэлектрика, плоские границы которой расположены под углом Брюстера к пучку. Кольцевые зазоры в этом диэлектрике ;вызывают лишь небольшое ослабление (рассеяние) волны и не влияют существенно на работу прибора.

Предлагаемый -фазовый сдвигатель частоты исследовался в -прямом тракте лучевода, где измерялась амплитудная модуляция на его выходе, и в двух-канальной схеме с испытываемым прибором в одном ка-нале и образцовым фазовращателем в другом.

. В последнем -случае сравнивалась зависимость фазо-вого сдвига от угла поворота диэлектрического элемента с линейной.

Исследования проводились на ряде частот

в диапазоне 1,0-1,6 мм. При этом на каждой

частоте вращающийся элемент перестраивался

/, в соответствии с соотношением d V/p Г

Проведенные -измерения показали, что уровень побочных составляюнщх спектра лежит на 27-30 дб ниже урова1я полезного сигпала сдвинутой частоты. Ослабление нрибора в середцне диапазона составляет -- 2 дб.

Таким обр.азо-м, предлагаемый прибор может быть использован в качестве простого фазового сдвигателя частоты в измерительных схемах, в которых допускается уровень побочных составляющих спектра, лежащих на

SO дб ниже уровня полезного сигнала.

Предмет изобретения

Фазовый сдвигатель частоты субмиллл.метрового диапазона волн, состоящий из двух параллельных отрезков лучевода и помещенного между их -торцами вращающегося диэлектрического элемента, отличающийся тем, что, с целью Обеспечеии-я его перестройки в широком дианаз-оне частот и улучшения согласоваНия, упомянутый диэлектрический элемент выполнен в виде двух одинаковых полуцилиндров, которые нрил-егают плоскостями один к другому, и помещен в отрезки лучевода между двумя диэлектрическим-н -вкладышами, имеющими цилиндрическую поверхность со стороны л-олуцилиндров и плоскую поверхность под утviOM Брюстера относительно осей смещенных отрезков лучевода с другой стороны, причем перестрой-ка осуществляется из-менением расстояния между осями полуцилиндров, равного длине волны.