Ферритовый фазовращатель

Предлагаемое техническое решение относится к технике сверхвысокой частоты (СВЧ) и предназначено для использования в СВЧ трактах систем регулирования. Технический результат предлагаемого ферритового фазовращателя заключается в уменьшении потребления мощности управления. 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 _r>1, где _r - диэлектрической проницаемостью немагнитного диэлектрика.

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.

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 Н₁₁ 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 ₁₁ 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 Н₁₁, 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.

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 _r>1,

где _r - диэлектрической проницаемостью немагнитного диэлектрика.

На фиг.1 приведен предлагаемый ферритовый фазовращатель.

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 _r>1.

Ферритовый фазовращатель работает следующим образом.

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 Н₁₁ 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 _r>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.

Предлагаемый ферритовый фазовращатель по сравнению с прототипом при соответствующем выборе _r 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.

Ферритовый фазовращатель, содержащий круглый волновод с установленной внутри круглого волновода соосно ему ферритовой трубкой и размещенную на поверхности круглого волновода магнитную систему, отличающийся тем, что внутри ферритовой трубки вдоль ее продольной оси установлен стержень или трубка из немагнитного диэлектрика с диэлектрической проницаемостью _r>1.