Волноводный фазовращатель

 

Изобретение относится к устройствам СВЧ и может быть использовано в волноводных трактах для изменения фазы проходящего сигнала. Целью изобретения является упрощение конструкции. Волноводный фазовращатель содержит отрезок прямоугольного волновода 1, в котором установлен диск 2, который параллелен широкой стенке отрезка прямоугольного волновода 1 и имеет возможность поворачиваться. На диске 2 параллельно одна другой к оси вращения установлены металлические пластины 6, расстояние между ними одинаково 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 P 1/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (("M (лЭ 0, (21) 4700565/09 (22) 05.06.89 (46) 15.09.92. Бюл. ¹ 34 (72) А.M. Гордин (56) Сазонов Д.М. и др, Устройства СВЧ. М.:

Высшая школа, 1981, с,242, 243.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1091799, кл. Н 01 P 1/18, 1984. (54) ВОЛНОВОДНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к устройствам

СВЧ и может быть использовано в волноИзобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано для управления величиной фазового сдвига электромагнитной волны в волноводных линиях передачи и фазированных антенных решетках.

Известен волноводный фазовращатель, содержащий отрезок прямоугольного волновода, через щель в узкой стенке которого введена диэлектрическая пластина. Изменение фазового сдвига происходит при перемещении диэлектрической пластин ы в волноводе, При перемещении диэлектрической пластины в область большей концентрации электромагнитного поля увеличивается замедление волны в волноводе и растет запаздывание.

Известная конструкция проста в изготовлении, имеет незначительные габа ритные размеры, надежна и долговечна, Однако, наличие диэлектрической пластины в волноводе изменяет коэффициент отражения проходящей волны в отдельных случаях до 15% (в зависимости от материала диэлектрика), Для лучших материалов

„„ Ы „„1762346 А1 водных трактах для изменения фазы проходящего сигнала, Целью изобретения является упрощение конструкции. Волноводный фазовращатель содержит отрезок прямоугольного волновода 1, в котором установлен диск 2, который параллелен широкой стенке отрезка прямоугольного волновода 1 и имеет воэможность поворачиваться. На диске 2 параллельно одна другой к оси вращения установлены металлические пластины 6, расстояние между ними одинаково.

1 з,п. ф-лы, 1 ил. диэлектрика, например, керамика ПТ-5, коэффициент отражения составит 5-6%. Изменение коэффициента отражения зависит от положения диэлектрической пластины в волноводе, что приводит к зависимости амплитуды от фазы сигнала, что является нежелательным при работе фазовращателя в фазированных антенных решетках.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является волноводный фазовращатель, содержащий прямоугольный волновод, в котором размещен фазосдвигающий элемент из поворотных металлических пластин, ось вращения которых связана с элементом управления. В известной конструкции оси вращения двух пластин параллельны друг другу и перпендикулярны оси прямоуго> ьного волновода.

Управляющий элемент каждой металлической пластины выполнен в виде двух катушек, расположенных ортогонально, и постоянного магнита, установленного между ними, и закрепленного на той же оси, Отсутствие в конструкции фазовращателя

1762346 элементов из диэлектрических материалов позволяет снизить потери СВЧ-мощности. а электромеханическое управление поворотом пластин обеспечивает быстродействие фазовращателя.

Недостатком такого фазовращателя является сложность конструкции, обусловленная наличием двух параллельных осей поворотов и сложность элемента управления поворотом пластин, обеспечивающего необходимую синхронизацию поворота осей.

Наличие в волноводе двух пластин, закрепленных на осях, проходящих через узкие стенки волновода, приводит к трехкратному уменьшению высоты волновода, и, следовательно, резкому снижению электрической прочности фазовращателя. К тому же электрическая прочность в конструкции фазовращателя изменяется в диапазоне регулирования фазы, что в ряде случаев является недопустимым.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, Поставленная цель достигается тем, что в волноводном фазовращателе, содержащем прямоугольный волновод, в котором размещен фазовращающий элемент, из поворотных металлических пластин, ось вращения которых, проходящая через стенку волновода, связана с элементом управления, согласно изобретению, пластины закреплены на металлическом диске перпендикулярно его поверхности, на равном расстоянии друг от друга, а диск расположен параллельно широкой стенке волновода и соединен с осью вращения.

Кроме того с целью увеличения фазового сдвига, диск выполнен с диаметром, равным ширине широкой стенки волновода, толщина пластин d выполнена равной (0,010,011) i4, а расстояние между пластинами с равно (0,018-0,022)il, где А — длина волны в волноводе.

Жесткое закрепление на металлическом диске параллельных и равноотстоящих друг от друга пластин, установленных перпендикулярно поверхности диска, размещение диска параллельно широкой стенке волновода и перпендикулярно оси вращения пластин, проходящей через его центр, обеспечивают симметричность конструкции фазосдвигающего элемента с одной осью вращения, что приводит к упрощению конструкции.

Размер диаметра диска, толщина пластин и расстояние между ними определяют длину пути электромагнитной волны. При толщине пластин d>0,011Àâ не обеспечи5

55 вается максимальный фазовый сдвиг, а при

d<0,01 i4 эффективность работы фазовращателя снижается из-за возникающих краевых эффектов на пластинах. При выборе расстояния С между пластинами >0,022 4 не обеспечивается максимальный фазовый сдвиг, а при выборе расстояния С между пластинами <0,084 работоспособность также снижается из-за краевых эффектов на пластинах.

В случае установки диска с меньшим диаметром для получения максимального фазового сдвига требуется уменьшение количества пластин, что приводит к неэффективности работы фазовращателя.

Таким образом, заявляемое изобретение имеет признаки отличительные от прототипа, обеспечивающие достижение цели, являющейся новым, более высоким результатом по сравнению с тем, который дает прототип.

При поиске известных в науке и технике решений, совокупность отличительных признаков заявляемого изобретения не выявлена.

Из вышеизложенного следует, что заявляемое техническое решение обладает новизной, существенными отличиями и обеспечивает получение положительного эффекта, На чертеже представлен волноводный фазовращатель.

Фазовращатель содержит прямоугольный волновод 1, в котором параллельно широкой стенке размещен металлический диск

2. Диск 2 установлен на оси 3 вращения, проходящей через центр диска 2 и отверстие в широкой стенке волновода 1. Ось 3 вращения соединена с элементом управления 4, который может быть выполнен шаговым двигателем. На диске 2 перпендикулярно его поверхности, на равном расстоянии друг от друга установлены металлические пластины 5.

Фазовращатель работает следующим образом. Электромагнитная волна, поступающая на вход волновода 1, распространяется в нем и из-за наличия пластин 5, установленных на диске 2, изменяет фазу, т.к. изменяется длина пути прохождения электромагнитной волны, При этом величина фазового сдвига зависит от ориентации пластин 5 относительно продольной оси волновода 1. Поворотом диска 2 получают необходимый фазовый сдвиг. Минимальный фазовый сдвиг 0 получают при положении пластин 5 параллельно продольной оси волновода 1. Сдвиг фазы 360 получают при положении пластин 5 перпендикулярнс

1762346

Формула изобретения

Составитель H,Òêà÷åâà

Техред М.Моргентал Корректор О.Густи

Редактор А.Бер

Заказ 3262 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 продольной оси. Таким образом, предложенный фазовращатель обеспечивает плавный сдвиг фазы от 0 — 360 поворотом диска, имеющего одну ось вращения.

Достоинством предложенной конструк- 5 ции в сравнении с прототипом является упрощение конструкции, что обусловлено симметричностью конструкции фазосдвигающего элемента, постоянно перекрывающего одну и ту же часть плоскости 10 поперечного сечения волновода, хорошим согласованием устройства.

Изготовлен опытный образец и проведены испытания конструкции фазовращателя, На частоте 10 ГГц, размеры 15 прямоугольного волновода составили

23х10 мм. Высота пластин 6 мм, толщина пластин 0,3 мм, расстояние между пластинами 0,7 мм. Получено хорошее совпадение результатов расчета с данными 20 эксперимента.

Волноводный фазовращатель, содержащий отрезок прямоугольного волновода. в котором установлены с возможностью поворота металлические пластины, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения конструкции, введен диск, установленный параллельно широкой стенке волновода с возможностью вращения, а металлические пластины закреплены на диске параллельно одна другой и оси вращения диска на равном расстоянии друг от друга.

2, Фазовращатель по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения фазового сдвига, диаметр диска равен размеру широкой стенки отрезка прямоугольного волновода, толщина металлических пластин равна (0,01-0,011) и,, а расстояние между ними равно (0.,018-0,22) 4, где Я вЂ” длина волны в волноводе.