ФЕРРИТОВЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ

Предлагаемое техническое решение относится к технике сверхвысокой частоты (СВЧ) и предназначено для использования в СВЧ трактах систем регулирования.
Известен СВЧ фазовращатель [RU 2066505 опубл. Бюл.18 1994 г], содержащий отрезок волновода круглого сечения, вдоль оси которого расположен ферритовый тороид и управляющий проводник, состоящий из центральной части, находящейся в центре тороида вдоль всей его длины, и боковых выводов.
Недостатком этого СВЧ фазовращателя являются трудности с обеспечением ввода в волновод и вывода из него проводника с током, невозможность получения в таком устройстве дифференциального фазового сдвига между двумя ортогональными волнами Нц в круглом волноводе с ферритом, а также значительная мощность, расходуемая на управление.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является ферритовый фазовращатель [RU 2158991 опубл. 10. 11. 2000 г]. Он содержит ферритовый вкладыш в виде трубки или стержня, установленный соосно в круглом волноводе, толщина стенки которого много меньше его радиуса, и магнитную систему, аналогичную статору асинхронного
двигателя. Магнитопровод статора выполнен из магнитопроводящих зубцов, между которыми располагаются катушки, и магнитопроводящего съемного ярма, а круглый волновод на границах ферритового вкладыша имеет ступеньки для расположения согласователей.
11
11
11
При подаче токов в фазные катушки статора магнитной системы в ферритовом трубчатом вкладыше создается четырехполюсное (квадрупольное) поле, причем каждая из четырех ветвей имеет центральную линию Н. Это поле взаимодействует в ферритовом трубчатом вкладыше с СВЧ волной Н и сообщает ей управляемый фазовый сдвиг, причем эффективность взаимодействия тем больше, чем ближе расположены центральные линии Н потоков квадрупольного поля к линиям А, являющимися геометрическими местами точек, где происходит вращение магнитного вектора волны Н в круглом волноводе с ферритовым трубчатым вкладышем [А.Д.Фокс, С.Г.Миллер Свойства ферритов и их применение в диапазоне СВЧ, 1956 г. Москва,советское радио. Стр.80]. В таком фазовращателе проводники с током находятся снаружи волновода; кроме того, он может обеспечивать дифференциальный фазовый сдвиг между двумя ортогональными волнами Н, что требуется при создании различных СВЧ устройств. Кривые Н и А совпадают лишь в крайних точках, на остальных участках они удалены друг от друга, в результате чего эффективность взаимодействия полей невысока и величина мощности управления значительная. Попытки совмещения или сближения кривых Н и А путем изменения толщины ферритового вкладыша или диаметра волновода не приводят к успеху, так как при этом изменяется положение как линий Н, так и линий А, и поэтому управлять их сближением для получения экономии управляющей мощности практически невозможно.
Технический результат предлагаемого ферритового фазовращателя заключается в уменьшении потребления мощности управления.
r
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что ферритовый фазовращатель содержит круглый волновод, с установленной внутри круглого волновода соосно ему ферритовой трубкой, а также размещенную на поверхности круглого волновода магнитную систему. Отличительными признаками предлагаемой полезной модели является то, что внутри ферритовой трубки вдоль ее продольной оси расположен стержень или трубка из немагнитного диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε>1,
r
где ε - диэлектрической проницаемостью немагнитного диэлектрика.
На фиг.1 приведен предлагаемый ферритовый фазовращатель.
r
Ферритовый фазовращатель состоит из круглого волновода 1, внутри которого соосно ему расположена ферритовая трубка 2, на поверхности круглого волновода размещена магнитная система 3 управления магнитным полем, а внутри ферритовой трубки 2 вдоль ее продольной оси установлен стержень или трубка 4 из немагнитного диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε>1.
Ферритовый фазовращатель работает следующим образом.
11
r
СВЧ сигнал на волне Нц поступает в круглый волновод 1. При подаче токов в магнитную систему 3 в ферритовой трубке 2 создается квадрупольное поле Н, которое взаимодействует с СВЧ волной Н и при соответствующей ориентации электрического вектора Е сообщает ей управляемый фазовый сдвиг. Размещение соосно с круглым волноводом 1 стержня или трубки 4 из немагнитного диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε>1 приводит к «втягиванию» СВЧ электромагнитного поля в центр волновода и деформации линий А. Их крайние точки остаются на месте, а центральные части деформируются наиболее сильно, в результате чего линии А могут быть приближены или даже совмещены с линиями Н полностью на значительном участке их длины путем изменения диаметра трубки или
стержня из немагнитного диэлектрика 4, а также посредством вариации Sr диэлектрика. Таким образом происходит регулирование формы только линий геометрических мест точек вращения магнитных векторов СВЧ поля Нц с одновременным сближением их с центральными линиями магнитных потоков управляющего поля.
r
Предлагаемый ферритовый фазовращатель по сравнению с прототипом при соответствующем выборе ε диэлектрика стержня или трубки, из немагнитного диэлектрика, установленной внутри ферритовой трубки, и его диаметра позволяет в 2-3 раза уменьшить требуемую энергию управляющего магнитного поля, а значит и мощность, потребляемую ферритовым фазовращателем от устройства управления.