Н.С. Голубева, В.Н. Митрохин - Основы радиоэлектроники сверхвысоких частот - 2008 (1261905), страница 48

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 48)

В этом случае намагничивающее поле создается спомощью катушки, намотанной на участок волновода с ферритовым цилиндром,и переключение волноводных каналов осуществляется изменением направлениятока в катушке. Обычно к плечу4 (см. рис. 7.3) подключается согласованнаянагрузка, и в зависимости от полярности тока в обмотке в плече2сигнал естьили нет (положение «включено» или «выключено»).Если подмагничивающий ток изменяется по синусоидальному закону, то вы­ходной СВЧ-сигнал в плече2будет иметь амплитудную модуляцию. Когда ток вкатушке проходит через нулевое значение, магнитного поля нет и вращение поля­ризации отсутствует, при этом энергия сигнала делится поровну между плечами 2 и 4.При положительных и отрицательных максимумах тока в плечи2и4соот­ветственно поступает больше или меньше половины энергии сигнала.

Если7.302Ферритовые устройства сверхвысоких частотзРис.-7.5. Схема вращателя плоскостипрямоугольный волновод;1-100 %-ной2-поляризации, использующего эффект Фарадея:переход;3-круглый волноводмодуляции не требуется, сигнал в плече2можно увеличить, введяпостоянную составляющую тока управляющей обмотки, создающую постоянноенамагничивание. Для этого можно также использовать кольцевые магниты, оде­ваемые на волновод, или поместить магнитный брусок непосредственно в фер­ритовый элемент.Вентиль для малого уровня мощности, показанный на рис.7.4, также можноиспользовать в качестве переключателя и модулятора.Вращатели плоскости поляризации, использующие эффект Фарадея.Устройство, осуществляющее поворот плоскости поляризации, называется вра­щателем плоскости поляризации.Вращатель плоскости поляризации, использующий эффект Фарадея, являетсяневзаимным устройством.

Оно состоит из участка круглого волновода с продоль­но намагниченным ферритовым ЦИЛИндРОМ, соединенного плавным переходом сволноводом прямоугольного сечения (рис.угольного волноводада3.7.5). Н10-волна,поступающая из прямо­1, преобразуется в переходе 2 в Н11-волнукруглого волново­После прохождения ферритовой секции длиной А линейно поляризованнаяволна будет иметь плоскость поляризации, повернутую относительно первона­чального положения на угол, пропорциональный длине А.

Угол поворота плоско­сти поляризации зависит от напряженности постоянного магнитного поля, элек­трических параметров феррита, размеров стержня и диаметра волновода.Если феррит обладает заметными потерями, различными для различныхкруговых поляризаций, то результирующая волна окажется поляризованной эл­липтически. На практике обычно потерями в феррите пренебрегают.Недостатком рассмотренного вращателя является то, что одновременно споворотом плоскости поляризации изменяется фаза волны, в ряде задач это яв­ляется нежелательным.Для компенсации нежелательного фазового сдвига в круглом волноводе 3вращателя после ферритового стержня может быть установлена тонкая диэлек­трическая пластина (рис.7.6). Пластина 4 установлена параллельно вектору поля1 и изготовлена из диэлектрика с маль1миволны в прямоугольном волноводепотерями, например из тефлона.

Пластина чувствительна к поляризации прохо­дящей через нее волны и обеспечивает фазовую задержку, пропорциональную7.1.Волноводные устройства, использующие эффект Фарадеяз2Рис.1-7.6.3034Схема вращателя плоскости поляризации с диэлектрической пластиной:прямоугольный вошювод; 2 -переход;3-кругЛЬIЙ вошювод;4-диэлектрическая пластинауглу поворота плоскости поляризации. Размеры пластины выбирают таким об­разом, чтобы суммарный фазовый сдвиг, создаваемый ферритовым стержнем ипластиной, оставался на выходе устройства постоянным и не менялся в зависи­мости от угла поворота плоскости поляризации.Компенсатор фазового сдвига может быть выполнен также в виде двух ме­таллических стержней, установленных за ферритовым стержнем перпендику­лярно вектору поля прямоугольного волновода.

Их диаметры и расстояние другот друга подбираются экспериментально, чтобы фазовый сдвиг, создаваемыйими, бьш равен по величине и противоположен по знаку фазовой задержке, обу­словленной ферритовым стержнем.Недостатками описанных выше ферритовых вращателей плоскости поляри­зации являются, во-первых, большая постоянная времени обмотки электромаг­нита, что приводит к низким скоростям поворота плоскости поляризации, и, во­вторых, значительные потери мощности управления в случае изготовления об­моток с малыми постоянными времени.Конструкция вращателей с большой скоростью поворота плоскости поляри­зации представлена на рис.трический стерженьобмотка7.7.Внутри круглого волновода1помещен диэлек­2, в котором запрессован ферритовый элемент.

Первичная3, намотаннаявдоль диэлектрического стержня, состоит из двух секций,намотанных навстречу друг другу. Последние витки имеют хороший контакт свнутренней поверхностью волновода. Диэлектрический стержень и обмотка3образуют вспомогательный волновод, по которому проходят электромагнитныеволны. Для создания постоянного магнитного поля служит обмотканая поверх обмоткиВыводы обмотки3.44, намотан­4 проходят через отверстие в стенкеЗ2Рис.1-7.7.

Схема вращателякруглый волновод;обмотка катушки;4-2-с большой скоростью поворота плоскости поляризации:диэлектрический стержень с ферритовым элементом;вторичная обмотка катушки3-первичная7.304Ферритовые устройства сверхвысоких частотволновода. Поскольку обмотка 3 состоит из двух секций, намотанвых навстречудруг другу, взаимвая индукция между обмотками 3 и 4 отсутствует. Поэтому вобмотке3отсутствует наведенвый ток, хотя проходящий через обмотку4токимеет переменную составляющую.

Постоянвая времени обмотки4 такова, чтоплоскость поляризации может поворачиваться с частотой доКГц. Это по­100зволяет использовать такие вращатели для изменения поляризации антенн припереходе из режима излучения в режим приема.Фазовращатели, управляемые продольным магнитным полем. Фазо­вращатели, управляемые продольным полем, представляют собой круглую вол­новодную секцию с продольно намагниченным ферритовым стержнем. При рас­пространении через такую секцию волны круговой поляризации происходит за­держка по фазе, значение которой зависит от направления поляризации волны инапряженвости намагничивающего поля. Последняя зависимость сильно выра­жена именво при малых значениях напряженности, что делает рассматриваемыефазовращатели экономичными и конструктивно удобными.Конструкция фазовращателя с продольным намагничивающим полем, пред­назначенная для осуществления фазовой задержки линейно поляризованвойволны, схематично показана на рис.3,7.8, а.Она состоит из двух поляризаторов1,двух переходных секций с прямоугольного сечения на круглое и участкакруглого волновода 2 с продольно намагниченным ферритовым цилиндром.Поляризатор представляет собой устройство, служащее для преобразованиялинейно поляризованной волны в волну круговой поляризации (поляризаторнаоборот (поляризаторJ)и3).

Он состоит из четвертьволновой диэлектрическойпластины в круглом волноводе, установленной под углом45°к вектору поля Епрямоугольного волновода. На пластине вектор Е раскладывается на две орто­гональные составляющие, одна из которых (Ех) ориентированадругая (Еу)-по нормали к ней (рис.7.8,по пластине, аб). Составляющая Еу, проходя черезсекцию с пластиной, никаким изменениям не подвергается(еслипренебречьочень незначительным затуханием), а составляющая Ех претерпевает задержку,значение которой зависит от длины и толщивы пластины.

Размеры пластиныподбираются таким образом, чтобы составляющая Ех задержалась относительноЕу на90°. Врезультате на выходе секции с пластиной образуется кругополяри­зованная волна. Причем в зависимости от того, как ориентирована пластина от-аРис.7.8.Схема фазовращателя, управляемого продольным магнитным полем (а) и раз­ложение вектора Е на две ортогональные составляющие (б):1, 3 -бполяризаторы;2-круглый волновод7.1.Волноводные устройства, использующие эффект Фарадея305---tcJ[J[Z]~~абРис.а-ка;7.9.

Схемыфазовращателей, управляемых продольным магнитным полем:с волноводным тройником; б -2-с вращателем, использующим эффект Фарадея;/-заглуш­вращательносительно вектора Е, под углом45°или-45°,будет иметь место круговая по­ляризация правого или левого вращения соответственно.Рассматриваемый фазовращатель в принципе является невзаимным, посколь­ку волна, проходящая ферритовую секцию в обратном направлении, будет иметьлевое (а не правое) вращение. Однако при малых управляющих полях эта невза­имность проявляется слабо, так как фазовые сдвиги для круговых волн разныхвращений примерно одинаковы.Недостатком такого фазовращения является необходимость преобразованиялинейно поляризованной волны в волну круговой поляризации и наоборот.На рис.7.9приведены схемы фазовращателей, в которых фазовый сдвиг притом же управляющем поле получается вдвое больше, чем в рассмотренном вышеслучае.

Характеристики

Список файлов книги