ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ ВИДА ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЧ СИГНАЛА

Предлагаемое техническое решение относится к технике СВЧ и может использоваться в приемниках РЛС.
Известна полуволновая дифференциальная секция (Дж.Л.Альтман, Устройство сверхвысоких частот, «МИР», М. 1968 г., стр.205-210), которая представляет собой отрезок круглого волновода с диэлектрической пластиной. Такая секция производит поворот плоскости поляризации линейно поляризованной волны на угол, равный удвоенному углу ее поворота. При этом она обеспечивает передачу сигнала с коэффициентом передачи равным 1 (без учета собственных диссипативных потерь) в прямоугольный волновод. Однако она не может преобразовать сигнал с эллиптической поляризацией в сигнал, например, с линейной поляризацией с коэффициентом передачи по амплитуде равным 1 и определить параметры эллипса: отношение большой и малой осей и угол между большой осью эллипса и одной из осей выбранной системы координат в поперечном сечении круглого волновода.
В общем случае СВЧ сигналы, используемые в различных системах, могут иметь разные виды поляризации в зависимости от различных причин таких, как достижение эффективности действия РЛС в различных условиях применения, обеспечения характера изменения параметров СВЧ сигнала в волноводных секциях с ферритом и др. Наиболее известные и применяемые виды поляризации:
Линейная - вертикальная или горизонтальная;
Круговая - с правым или левым вращением.
Кроме этого, например, при рассмотрении сигналов РЛС с указанными поляризациями из-за влияния поверхности земли, ионизации верхних слоев атмосферы картина поляризации принимает вид эллипса, параметры которого могут иметь различные значения. Эти значения необходимо знать, чтобы производить прием сигналов с наибольшей эффективностью.
Так как прямая линия и окружность являются частными случаями эллипса, то все виды поляризаций могут называться эллиптическими, среди которых все же следует особо выделить линейные и круговые поляризации.
Наиболее близкими по технической сущности является устройство преобразования поляризации СВЧ сигнала, состоящее из волноводной ферритовой секции, содержащей круглый волновод с соосно расположенными на нем ферритовым вкладышем, двух фазных обмоток с двумя основными катушками, расположенными попарно на одной оси. Первая и вторая фазные обмотки подключены соответственно к одному из двух выходов устройства управления. Ферритовый вкладыш выполнен в виде либо стержня, либо трубки, прилегающей к внутренней поверхности круглого волновода. Каждая фазная обмотка содержит по две дополнительные катушки, расположенные попарно на одной оси и последовательно соединенные с соответствующими основными катушками. Оси основных и дополнительных катушек одной фазной обмотки сдвинуты соответственно относительно осей основных и дополнительных катушек
другой фазной обмотки на 45°. (Устройство преобразования поляризации СВЧ сигнала, патент на полезную модель №63602 от 18.12.2006 г.).
Такое устройство преобразования поляризации СВЧ сигнала может преобразовать сигнал с эллиптической поляризацией в сигнал с линейной поляризацией с коэффициентом передачи по амплитуде равным 1. (См. Мамонов А.И., Преобразователь поляризации СВЧ сигнала, Сб. докладов XVII научно-технической конференции НИИП г.Жуковский, 2005 г.), но определить вид поляризации, т.е. параметры эллипса поляризации оно не может.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в достижении возможности определения вида поляризации путем определения параметров эллипса поляризации.
Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что
определитель вида поляризации СВЧ сигнала содержит волноводную ферритовую секцию, состоящую из круглого волновода с расположенным в нем ферритовым вкладышем и двух обмоток управления. Каждая из обмоток управления подключена соответственно к одному из двух выходов устройства управления. Отличительными признаками предлагаемой полезной модели является введение поляризационного моста, детекторной секции и индикатора. Вход поляризационного моста соединен с выходом волноводной ферритовой секции, вход которой является входом определителя вида поляризации СВЧ сигнала, первый выход поляризационного моста является выходом определителя вида поляризации СВЧ сигнала, второй выход поляризационного моста соединен со входом детекторной секции, выход которой соединен со входом индикатора.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого определителя поляризации СВЧ сигнала.
На фиг.2 представлено изображение эллипса поляризации в принятой системе координат.
Определитель вида поляризации СВЧ сигнала содержит волноводную ферритовую секцию 1, поляризационный мост 2, устройство управления 3, детекторную секцию 4 и индикатор 5. Выход волноводной ферритовой секции 1, первый вход которой является входом определителя вида поляризации СВЧ сигнала, соединен с входом поляризационного моста 2, первый выход которого является выходом определителя вида поляризации СВЧ сигнала. Второй выход поляризационного моста 2 соединен с входом детекторной секции 4, выход детекторной секции 4 подключен ко входу индикатора 5. Первый и второй выходы устройства управления подключены соответственно к второму и третьему входам волноводной ферритовой секции 1.
o
o
Определитель вида поляризации СВЧ сигнала работает следующим образом. На вход волноводной ферритовой секции 1 поступает в общем случае СВЧ сигнал с неизвестным видом поляризации, т.е. с неопределенными параметрами эллипса (фиг.2): отношением большой и малой осей а/b и углом наклона ψ большой оси эллипса к оси Х в выбранной системе координат в поперечной плоскости кругового волновода волноводной ферритовой секции 1. При этом ось Y совпадает с электрическим вектором сигнала на выходе определителя вида поляризации СВЧ сигнала. Волноводная ферритовая секция 1 при подаче на ее две обмотки напряжений U Sinθ и U Cosθ образует в круглом волноводе с ферритом фазовые сдвиги - φ и φ в продольных ортогональных плоскостях, следами которых являются прямые АА и ВВ соответственно (фиг.2). В статье Мамонов А.И., «Преобразователь поляризации СВЧ сигнала», сб. докладов XVIII научно-технической конференции, г.Жуковский, 2005 г., стр.461-465, получены два управления (1) и (2), которые связывают два параметра эллипса поляризации а/b и угол ψ с двумя вариационными параметрами волноводной ферритовой секции 1 φ и θ, где θ - угол между плоскостью внесения фазового сдвига - φ и осью X:
При выполнении этих уравнений сигнал на выходе определителя вида поляризации СВЧ сигнала равен 1, а на выходе поляризационного моста 2, соединенного с детекторной секцией 4, равен нулю.
o
o
o
o
o
Определение параметров эллипса нужно производить следующим образом. Вначале, изменяя регулятором параметра G на устройстве управления 5одновременно напряжения U Sinθ и U Cosθ, подаваемые на волноводную ферритовую секцию 1 от устройства управления 3, добиваемся промежуточного минимума сигнала на индикаторе 5 и фиксируем при этом значение θ. Так как в уравнение (1) не входит второй переменный параметр волноводной ферритовой секции 1 φ, вследствие чего его вариация не повлечет изменение θ, то значение θ является окончательным. Далее, изменяя посредством второго регулятора на устройстве управления 5 величину U, которая связана с параметром φ соотношением (3):
o
где Umax - напряжение, при котором ;
o
o
о
добиваемся глубокого минимума сигнала (теоретически нулевого значения) на индикаторе 5 и фиксируем значение φ. Найденные значения θ и φ позволяют из уравнений (1) и (2) определить параметры эллипса поляризации а/b и угол ψ. Таким образом, зная параметры а/b и угол ψ, можно определить вид поляризации.