Фазовращатель

 

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

СОО3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК. (l 9) (! 1) 4(51) Н 01 P 1 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) . 3716570/24-09 (22) 26.03.84 (46) 30.06.85. Бюп. N 24 (72) А. Н. Ахиеэер (53) 621.372.852.2(088.8) (56) 1.. Авторское свидетельство СССР

;У 340002, кл. Н 01 Р !/18, 1970.

2. Харвей А. Ф. Техника сверхвысо" ких частот. Т. 1, М., "Советское радио", 1965, с. 177-178 (прототип). (54)(57) ФАЗОВРА!ЦАТЕЛЬ, содержащий отрезок прямоугольного волновода, вдоль середины каждой широкой стен ки которого выполнена щель, и узел сжатия и растяжения отрезка прямоугольного волновода, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьшения коэффициента отражения и обеспечения его постоянства при ре гулировке фазы, каждая щель имеет форму, описываемую выражением

to= Р sin где ы — ширина щели в текущей координате Х;

L - длина щЕпи;

D — ширина щели, при х я-, для установленной величины фазы.

1164808

Изобретение относится к измерительной технике в волноводных трактах сантиметрового и миллиметрового диапазонов радиоволн и может быть использовано в интерферометрах при измерении фазовых характеристик, устройств, для точного измерения коэффициента отражения приборов и элементов волноводных трактов.

Известен волноводный фазовраща- !О тель с диэлектрическим элементом, вводимым в волновод (1 1.

Изменение вносимого фазового сдвига достигается перемещением диэлектрического элемента внутри волновода в поперечном направлении, однако он не позволяет получить малый собственный коэффициент отражения и потери, не зависящий от регулировки фазы, и поэтому непригоден для проведения 211 многих видов измерений, в особенности в миллиметровом д апазоне, Наиболее близким к предлагаемому является фазовращатель, содержащий отрезок прямоугольного волновода, 25 вдоль середины каждой широкой стенки которого выполнена щель и узел сжатия и растяжения отрезка прямоугольного золнонода $2 1, Увеличивая или уменьшая сдвиг таЗО кого отрезка прямоугольного волновода регулируют фазовый сдвиг, При изготовлении отрезка прямо-" угольного волновода со щелями, важно, чтобы каждая щель была очень узкой и З проходила точно вдоль середины широкой 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 фазозращателя °

Недостатком известного фазовращателя являются собственные отражения, вызЫваемые краями щели, Отражения от двух концов щели интерферируют, складываясь 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 отргзок прямоугольного волновода, вдол середины каждой широкой стенки когорого выполнена щель, и узел сжатия и растяжения отрезка прямоугольного волновода, каждая щель имеет форму, описываемую выражением

Ld )) 81п где ы - ширина щели в текущей координате Х; — длина щели;

D — ширина щели при х =—

2 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 упирает" ся ручка 7, подпружиненная пружиной

8 и установленная на микрометрическом винте 9, Щели 3 имеют форму, з описываемую выражением ь>= D sin x х(-)

Такая форма щели 3 может быть технологически получена при выполнении отрезка прямоугольного волновода

1 из двух половин, жестко закрепленных на концах.

Фазовращатель работает следующим образом.

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 х = « . определяется углом

2 поворота ручки 7 и отсчитывается по

b9= 2LDA/ За 1 — — (1)

4а å лимбу, Изменение связано с Йеличиюэй

2Л лМ=—

71 ь

При П с а

1164808 фазы д Ч линейно

D формулой

2)71

3 — длина волны в отрезке прямоугольного волновода: а и Ъ вЂ” ширина и высота сечения отрезка прямоугольного волно" вода;

ы - ширина щели, являющаяся функцией от х.

Таким образом

f0 где а - ширина отрезка прямоугольного волновода при D = О.

В начальном положении (D = О) щели 3 отсутствуют и отрезок прямоуголь- ного волновода 1 совпадает с невозмущенным волноводом идеальной геометрической формы. Укаэанная форма щелей

3 принципиально обеспечивает отсутствие отражений, независимо от регулирования величины D, Согласно общей 20 формуле Слэтера коэффициента отражения в любой линии с непрерывными и плавно меняющимися параметрами может. быть вычислен по формуле х

-2 ус1х ." "в 3 где Z(x) — волновое сопротивление в сечении х данной линии: у - фазовая постоянная в сечении х данной линии индексы 0 и 1 относятся к концам участка с плавно

35 меняющимися параметрами, В отрезке прямоугольного волновода

1 со щелями 3 волновое сопротивление

Е зависит от ширины щели 3 в соответ-. ствии с формулой о

2-2 z(Д 2 ь bZ t u) 8 ь

Zî 2о л аЬ йы где 2ь — волновое сопротивление нее-- 45 возмущенного отрезка прямоугольного волновода (при о-о), bk-z-z.-, Z(X)=Z, 1 — =Z <+ — (4)

DZ 1 и) 6

2, ь 2#i ыЬ 2а

В формулу (4) входит выражение

d — l knZ(x)1 которое вычисляется при

dx

1 х = Ха и х = Х„. Можно показать, что

Ф

d Z ((" Э=

dx 4-„а З 4ы ы dx (Используя выражение для формы meли 3 и проводя дифференцирование, находим, что в нашем случае множитель ш — равен

Дю

dx

du) (. з >хlA . zт хh Тх л

4) — =(D5 п 93sin соз — — . (ь)

1. )

На краях щели 3, при х = х = 0 и х = х„ = L, этот множитель обращается в нуль. Таким образом, при такой форме щели 3 оба члена в формуле .Слэтера равны нулю и коэффициент отражения

Г = О. Равенство коэффициента отражения Г нулю не зависит от длины волны и регулирования ширины щели D в точке

L х е

Экспериментальные исследования данного фазовращателя для диапазона частот 53,6-78,3 Гц показали, что измеренный коэффициент отражения при регулировке фазы в пределах от 0 до 180 не превосходит 0,003 (КСВН 1,006), а наибольшее изменение потерь не превышает 0,6Х что лучше параметров прототипа °

1164808

Составитель Н. Ткачева

Редактор С. Лисина Техред Л.Мартяшова Корректор С.Черни

Заказ 4194/50 Тираж б38 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгооод, ул. Проектная, 4