Волноводный фазовращатель

(19) 1 Р 1/18 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Сазонов Д.МВысшая школа,Авторское сМ 1091799, кл. Н водных тр дящего сиг ся упроще фазовращ угольного лен диск стенке отр и имеет в диске 2 па щения устны 6, рас 1 з,п. ф-льГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 4) ВОЛНОВОДНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ7) Изобретение относится к устройствамВЧ и может быть использовано в волноИзобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано для управления величиной фазового сдвига электромагнитной волны в волноводных линиях передачи и фазированных антенных решетках.Известен волноводный фазовращатель, содержащий отрезок прямоугольного волновода, через щель в узкой стенке которого введена диэлектрическая пластина, Изменение фазового сдвига происходит при перемещении диэлектрической пластины в волноводе, При перемещении диэлектрической пластины в область большей концентрации электромагнитного поля увеличивается замедление волны в волноводе и растет запаздывание.Известная конструкция проста в изготовлении, имеет незначительные габа ритные размеры, надежна и долговечна,Однако, наличие диэлектрической пластины в волноводе изменяет коэффициент отражения проходящей волны в отдельных случаях до 15% (в зависимости от материала диэлектрика), Для лучших материалов актах для изменения фазы прохонала, Целью изобретения являетние конструкции, Волноводный атель содержит отрезок прямоволновода 1, в котором установ, который параллелен широкой езка прямоугольного волновода 1 озможность поворачиваться, На раллельно одна другой к оси враановлены металлические пластистояние между ними одинаково. ,1 ил. диэлектрика, например, керамика ПТ, коэффициент отражения составит 5-60. Изменение коэффициента отражения зависит от положения диэлектрической пластины в волноводе, что приводит к зависимости амплитуды от фазы сигнала, что является нежелательным при работе фазовращателя в фазированных антенных решетках.Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является волноводный фазовращатель, содержащий прямоугольный волновод, в котором размещен фазосдвигающий элемент из поворотных металлических пластин, ось вращения которых связана с элементом управления. В известной конструкции оси вращения двух пластин параллельны друг другу и перпендикулярны оси прямоугольного волновода. Управляющий элемент каждой металлической пластины выполнен в виде двух катушек, расположенных ортогонально, и постоянного магнита, установленного между ними, и закрепленного на той же оси, Отсутствие в конструкции фазовращателяэлементов из диэлектрических материалов позволяет снизить потери СВЧ-мощности, а электромеханическое управление поворотом пластин обеспечивает быстродействие фазовращателя.Недостатком такого фазовращателя является сложность конструкции, обусловленная наличием двух параллельных осей поворотов и сложность элемента управления поворотом пластин, обеспечивающего необходимую синхронизацию поворота осей,Наличие в волноводе двух пластин, закрепленных на осях, проходящих через узкие стенки волновода, приводит к трехкратному уменьшению высоты волновода, и, следовательно, резкому снижению электрической прочности фазовращателя. К тому же электрическая прочность в конструкции фазовращателя изменяется в диапазоне регулирования фазы, что в ряде случаев является недопустимым.Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции,Поставленная цель достигается тем, что в волноводном фазовращателе, содержащем прямоугольный волновод, в котором размещен фазовращающий элемент, из поворотных металлических пластин, ось вращения которых, проходящая через стенку волновода, связана с элементом управления, согласно изобретению, пластины закреплены на металлическом диске перпендикулярно его поверхности, на равном расстоянии друг от друга, а диск расположен параллельно широкой стенке волновода и соединен с осью вращения.Кроме того с целью увеличения фазового сдвига, диск выполнен с диаметром, равным ширине широкой стенки волновода, толщина пластин б выполнена равной(0,01- 0,011) Л, а расстояние между пластинами с равно (0,018-0,022)Лв, где Л - длина волны в вол новоде.Жесткое закрепление на металлическом диске параллельных и равноотстоящих друг от друга пластин, установленных перпендикулярно поверхности диска, размещение диска параллельно широкой стенке волновода и перпендикулярно оси вращения пластин, проходящей через его центр, обеспечивают симметричность конструкции фазосдвигающего элемента с одной осью вращения, что приводит к упрощению конструкции.Размер диаметра диска, толщина пластин и расстояние между ними определяют длину пути электромагнитной волны. При толщине пластин б 0,011 Л не обеспечи 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вается максимальный фазовый сдвиг, а при 00,01 4 эффективность работы фазовращателя снижается из-за возникающих краевых эффектов на пластинах. При выборе расстояния С между пластинами 0,022 Л, не обеспечивается максимальный фазовый сдвиг, а при выборе расстояния С между пластинами 0,084 работоспособность также снижается из-за краевых эффектов на пластинах.В случае установки диска с меньшим диаметром для получения максимального фазового сдвига требуется уменьшение количества пластин, что приводит к неэффективности работы фазовращателя.Таким образом, заявляемое изобретение имеет признаки отличительные от прототипа, обеспечивающие достижение цели, являющейся новым, более высоким результатом по сравнению с тем, который дает прототип.При поиске известных в науке и технике решений, совокупность отличительных признаков заявляемого изобретения не выявлена,Из вышеизложенного следует, что заявляемое техническое решение обладает новизной, существенными отличиями и обеспечивает получение положительного эффекта,На чертеже представлен волноводный фазовращатель.Фазовращатель содержит прямоугольный волновод 1, в котором параллельно широкой стенке размещен металлический диск 2, Диск 2 установлен на оси 3 вращения, проходящей через центр диска 2 и отверстие в широкой стенке волновода 1. Ось 3 вращения соединена с элементом управления 4, который может быть выполнен шаговым двигателем. На диске 2 перпендикулярно его поверхности, на равном расстоянии друг от друга установлены металлические пластины 5.Фазовращатель работает следующим образом, Электромагнитная волна, поступающая на вход волновода 1, распространяется в нем и из-за наличия пластин 5, установленных на диске 2, изменяет фазу, т.к, изменяется длина пути прохождения электромагнитной волны, При этом величина фазового сдвига зависит от ориентации пластин 5 относительно продольной оси волновода 1. Поворотом диска 2 получают необходимый фазовый сдвиг. Минимальный фазовый сдвиг 0 получают при положении пластин 5 параллельно продольной оси вол. новода 1. Сдвиг фазы 360 получают при положении пластин 5 перпендикулярнс1762346 Формула изобретения Составитель Н,ТкачеваТехред М,Моргентал Корректор О,Густи Редактор А.Бер Заказ 3262 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 продольной оси. Таким образом, предложенный фазовращатель обеспечивает плавный сдвиг фазы от 0 - 360 поворотом диска, имеющего одну ось вращения.Достоинством предложенной конструк ции в сравнении с прототипом является упрощение конструкции, что обусловлено симметричностью конструкции фазосдвигающего элемента, постоянно перекрывающего одну и ту же часть плоскости 10 поперечного сечения волновода, хорошим согласованием устройства.Изготовлен опытный образец и проведены испытания конструкции фазовращателя, На частоте 10 ГГц, размеры 15 прямоугольного волновода составили 23 х 10 мм. Высота пластин 6 мм, толщина пластин 0,3 мм, расстояние между пластинами 0,7 мм. Получено хорошее совпадение результатов расчета с данными 20 эксперимента. Волноводный фазовращатель, содержащий отрезок прямоугольного волновода, в котором установлены с возможностью поворота металлические пластины, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, введен диск, установленный параллельно широкой стенке волновода с возможностью вращения, а металлические пластины закреплены на диске параллельно одна другой и оси вращения диска на равном расстоянии друг от друга,2, Фазовращатель по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения фазового сдвига, диаметр диска равен размеру широкой стенки отрезка прямоугольного волновода, толщина металлических пластин равна (0,01-0,011) Л а расстояние между ними равно (0.,018-0,22) Л где Я - длина волны в волноводе.