СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ

Полезная модель относится к технике сверхвысокой частоты (СВЧ) и может быть использована в качестве управляющего элемента фазированной антенной решетки (ФАР) с электронным сканированием луча.
0
0
Известен «Отражательный СВЧ фазовращатель» (RU 2379799 С1, опубл. 20.01.2010 г, МПК Н01Р 1/19), Он содержит отрезок запредельного прямоугольного волновода с короткозамыкателем и магнитной системой управления полем СВЧ-энергии, а также расположенный внутри отрезка запредельного прямоугольного волновода продольно намагниченный ферритово-диэлектрический вкладыш. Перед короткозамыкателем установлен дополнительный отрезок прямоугольного волновода, причем длина, высота и ширина его выбраны из условия наилучшего согласования основного типа СВЧ-волны и полного затухания высших типов СВЧ-волн, причем дополнительный отрезок прямоугольного волновода выполнен полым. Длина и высота дополнительного отрезка прямоугольного волновода выбраны равными (0,15±0,05)λ, а ширина, равной (0,6±0,05)λ, где
0
λ - длина СВЧ-волны в свободном пространстве.
Известен «СВЧ ферритовый фазовращатель» (RU 39227 U1, опубл. 20.07.2004 г, МПК Н01Р 1/19), содержащий соосно расположенные ферритовый цилиндрический стержень с металлизацией боковой поверхности, катушку с обмоткой управления на каркасе, охватывающей ферритовый стержень, два магнитопровода, симметрично расположенных по обе стороны от обмотки управления, охватывая ее, ступенчатые согласователи, примыкающие с двух противоположных сторон к торцам ферритового стержня, фланцы для обеспечения стыковки устройства с подводящими и отводящими волноводными трактами. В качестве несущего узла конструкции устройства служит каркас катушки из пластмассы, к которому прикреплены, например, с помощью клея, ферритовый стержень, магнитопроводы, а с двух противоположных сторон фланцы с закрепленными в них согласователями, изготовленными, например, из фторопласта, внутрь каждого из которых введен цилиндрический стержень или диск из диэлектрического материала, у которого диэлектрическая проницаемость выше диэлектрической проницаемости материала согласователей, например из ситала, контактирующий с соответствующими неметаллизированными торцами ферритового стержня, концы которого введены в отверстия фланцев, боковая поверхность ферритового стержня металлизирована на всем протяжении. Магнитопроводы изготовлены из магнитомягкого материала с прямоугольной петлей гистерезиса, имеют продолговатую П-образную форму и введены ножками с двух противоположных сторон в углубления прямоугольной формы в каркасе катушки до контакта с ферритовым стержнем с образованием замкнутой магнитной цепи. Каркас катушки имеет внутреннее продольное отверстие для размещения ферритового стержня.
Известен «СВЧ ферритовый фазовращатель отражательного типа» (RU 119548 U1, опубл. 20.08.2012 г, МПК Н03Н 7/18),содержащий волновод в виде металлизированного ферритового стержня круглого или квадратного сечения, согласователь, катушку для продольного подмагничивания ферритового стержня, внешние магнитопроводы, отличающийся тем, что двухслойная металлизация ферритового стержня имеет наружный слой из нитрида титана. Внутренний диэлектрический элемент согласователя выполнен в конической форме, а внешний конический полиэтиленовый элемент надет на внутренний. Последовательно с катушкой намагничивания ферритового стержня включено сопротивление.
Недостатками известных устройств является то, что для обеспечения необходимой прочности, их помещают либо в защитные кожухи, либо обмотки обнуления и управления этих устройств располагаются на каркасе, являющемся несущим узлом конструкции, при этом поперечные размеры фазовращателей увеличиваются, что при использовании в фазированной антенной решетки уменьшает сектор ее сканирования. Технический результат предлагаемого устройства заключается в повышении механической прочности и жесткости сверхвысокочастотного фазовращателя без увеличения его поперечных размеров при уменьшении разброса фазовых характеристик и повышения их стабильности.
Сущность предлагаемой полезной модели в том, что сверхвысокочастотный фазовращатель содержит металлизированный ферритовый стержень и два внешних магнитопровода.
Новым в предлагамом устройстве является то, что ферритовый стержень выполнен с частичной металлизацией, на металлизированнном участке ферритового стержня располагают обмотки обнуления и управления. Промежутки, один - между внешними магнитопроводами и ферритовым стержнем с обмотками, а другой - между магнитопроводами и ферритовым стержнем заполнен эпоксититанкремнийорганическим компаундом. Последовательно в обмотку управления включен резистор, причем сопротивление резистора выбирают больше сопротивления обмотки управления в 15-20 раз. В заявляемом сверхвысокочастотном фазовращателе резистор и выводы обмоток обнуления и управления расположены на плате, закрепленной между внешними магнитопроводами и установленной с одной стороны сверхвысокочастотного фазовращателя
На фиг.1 изображен предлагаемый сверхвысокочастотный фазовращатель
Сверхвысокочастотный фазовращатель состоит из ферритового стержня 1, выполненного с частичной металлизацией 16 (не металлизированный участок 1а). На металлизированном участке ферритового стержня 16 располагаются обмотка обнуления 2 и обмотка управления 3. Промежутки один - между внешними магнитопроводами 4 и ферритовым стержнем 1 с обмотками 2 и 3, а другой - между внешними магнитопроводами 4 и ферритовым стержнем 1 заполнен эпоксититанкремнийорганическим компаундом 7. Кроме того, сверхвысокочастотный фазовращатель содержит печатную плату 5, закрепленную между внешними магнитопроводами 4 и установленную с одной стороны сверхвысокочастотного фазовращателя, резистор 6 и, эпоксититанкремнийорганический компаунд 7. Выводы обмотки обнуления 8 и выводы обмотки управления 9 расположены на плате 5.
Сверхвысокочастотный фазовращатель работает следующим образом: на вход фазовращателя подается электромагнитная волна круговой поляризации, которая проходя через продольно намагниченный ферритовый стержень, взаимодействует с ферритом. В результате этого меняется электрическая длина фазовращателя, а электромагнитная волна приобретает фазовый сдвиг, зависящий от параметров материала и размеров ферритового стержня, внешних магнитопроводов и величины подмагничивающего поля. Фазовращатель имеет замкнутую магнитную цепь и обладает магнитной памятью, характеризующейся параметрами петли гистерезиса.
Управление работой сверхвысокочастотного фазовращателя осуществляется через две обмотки: обнуления и управления. Подавая в обмотку обнуления импульс тока определенной амплитуды и длительности, фазовращатель выводится на предельный гистерезисный цикл. После выключения импульса тока определенной амплитуды фазовращатель переходит в состояние остаточной намагниченности, которое принимается за ноль отсчета фазового сдвига. Далее, подавая в обмотку управления импульсы тока противоположной полярности различной амплитуды и длительности, устанавливается требуемое значение фазового сдвига. Максимальное значение управляемого фазового сдвига зависит от прямоугольности петли гистерезиса.
Фазовременные характеристики сверхвысокочастотных фазовращателей из-за разброса параметров ферритов, размеров ферритов в пределах допусков на них, разброса толщин металлизации ферритовых сердечников, качества сборки фазовращателя могут иметь различные наклоны. Изменяя номинал включенного последовательно в обмотку управления резистора, фазовременные характеристики сверхвысокочастотных фазовращателей подстраивают под усредненную характеристику, уменьшая тем самым разброс. Кроме того, для исключения дополнительного разброса фазовременных характеристик фазовращателей сопротивление резистора должно превышать сопротивление обмотки управление в 15-20 раз.