ФЕРРИТОВЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ

Предлагаемое техническое решение относится к технике СВЧ и предназначено для использования в фазированных антенных решетках (ФАР), а также в СВЧ-трактах систем регулирования.
Известен двухмодовый ферритовый фазовращатель [C.R.Boyd, A Dual-Mode Latching Reciprocal Ferrite Phase Shifter, IEEE Trans.v.MTT-18,1970 г, №12]. Он состоит из ферритовой фазосдвигающей секции с обмоткой управления, при подаче тока в которую создается продольное магнитное поле в СВЧ-феррите, двух невзаимных ферритовых поляризаторов, каждый из который содержит четыре постоянных магнита, образующих в СВЧ-феррите квадрупольное магнитное поперечное поле, и двух поглотителей сигналов ортогональной поляризации, расположенных на концах фазовращателя.
Недостатком такого фазовращателя является большие габариты и вес, что затрудняет его использование, например, в ФАР на летающих объектах. Кроме того, для подачи СВЧ-сигналов в такие фазовращатели в составе ФАР
требуется громоздкая волноводная распределительная система, которая также увеличивает вес и габариты ФАР.
Наиболее близким по технической сущности является ферритовый фазовращатель [А.П.Микаэлян, Теория и применение ферритов на СВЧ, Госэнергоиздат, М., Л.,1963 г., стр.631, рис.10-120]. Он состоит из волноводной ферритовой фазосдвигающей секции, к которой с одного конца присоединена металлическая заглушка, а к другому концу -взаимный поляризатор (например, круглый волновод с четвертьволновой диэлектрической пластиной, расположенной в плоскости, проходящей через ось волновода под углом 45° к электрическому вектору входного сигнала). На входе взаимного поляризатора располагается поляризационный мост, так как входной и выходной СВЧ-сигналы фазовращателя в пространстве ортогональны и поэтому входной и выходной волноводы не совпадают.
Однако из-за наличия поляризационного моста конструкция такого фазовращателя имеет все же значительную длину и вес, что препятствует его применению. Кроме того, использование такого фазовращателя, например, в ФАР, осложняется из-за наличия у него раздельного входа и выхода, поскольку при этом и на прием и на передачу в ФАР образуется сильно разреженная апертура, что значительно ухудшает ее характеристики излучения.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в уменьшении габаритов и веса фазовращателя, а так же в совмещении его СВЧ входа и выхода в одном канале.
Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что ферритовый фазовращатель содержит волновод с ферритовым вкладышем, обмотку управления, металлическую заглушку, присоединенную с одного конца к волноводу с ферритовым вкладышем. Между другим концом волновода с ферритовым вкладышем и обмоткой управления вводится
система с постоянными магнитами, которые создают в ферритовом вкладыше поперечное квадрупольное магнитное поле.
Новым в предлагаемом техническом решении является введение системы с постоянными магнитами, создающей в ферритовом вкладыше поперечное квадрупольное магнитное поле.
На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого ферритового фазовращателя.
На фиг.2 представлено поперечное сечение ферритового фазовращателя в месте расположения системы с постоянными магнитами.
Ферритовый фазовращатель содержит волновод 1, ферритовый вкладыш 2, обмотку управления 3, магнитопроводящие скобы 4, металлическую заглушку 5, систему с постоянными магнитами 6.
Магнитная система состоит из двух постоянных магнитов 7 и двух магнитопроводящих пластин 8.
Ферритовый фазовращатель работает следующим образом:
Линейно-поляризованный СВЧ-сигнал подается на вход-выход ферритового фазовращателя. После прохождения им отрезка волновода 1 с ферритовым вкладышем 2, на котором располагается система с постоянными магнитами 6, поляризация сигнала становится круговой. Для этого величина поля Н (фиг.2), создаваемая постоянными магнитами 7, должна быть такая, чтобы между двумя ортогональными линейнополяризованными волнами в ферритовом вкладыше 2 создавался дифференциальный фазовый сдвиг 90°. При прохождении отрезка волновода 1 с ферритовым вкладышем 2, расположенного под обмоткой 3, сигнал с круговой поляризацией получает управляемый сдвиг фазы, который определяется величиной управляющего магнитного поля Ну (фиг 1). Это поле создается током, который подается в обмотку 3 со входа фазовращателя. Далее СВЧ-сигнал отражается от металлической заглушки 5, - при этом направление вращения поляризации изменяется на противоположное - и вновь проходит отрезок волновода 1 с
ферритовым вкладышем 2, расположенный под обмоткой 3. При этом величина управляемой фазы удваивается. Сигнал с обратным круговым вращением и приобретенной управляемой фазой поступает на вход отрезка волновода 1 с ферритовым вкладышем 2. На его входе-выходе образуется линейно-поляризованный сигнал, который является выходным сигналом ферритового фазовращателя.
Так как картина поля Н (фиг.2) одинакова при прямом и обратном распространении сигнала в ферритовом фазовращателе, то поляризация выходного линейно-поляризованного сигнала не будет поворачиваться на 90°. а будет такой же, как и поляризация входного сигнала. Поэтому волноводный вход и выход ферритового фазовращателя совпадают, что исключает необходимость установки поляризационного моста на его входе. Это приводит к уменьшению длины и веса ферритового фазовращателя на 30÷40%.