Волноводный ферритовый фазовращатель

(51)5 Н 01 Р 1/19 ИЯ институт рахники МГТУ в и В,Б.С 01 Р 1/19, ВЫЙ ФАие относится онструкциям вращателей, олноводных нных решетрукции рь, вно излучвявляет симых ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Использование: изобретенк технике СВЧ, в частности к кволноводных ферритовых фазоиспользуемых, например, в втрактах и фазированных анте Изобретение относится к СВЧ-технике, в частности к конструкциям волноводных ферритовых фазовращателей, используемых, например, в волноводных трактах и фазированных антенных решетках,В технике СВЧ широко применяются волноводные ферритовые фазовращатели с продольным полем подмагничивания, в которых используется эффект Фарадея. Известен, например, волноводный ферритовый фазовращатель, построенный на основе металлизированного ферритового стержня. Функции волновода в этом фазовращателе выполняет тонкий слой металла, нанесенный на боковую поверхность стержня, Продольное магнитное поле в стержне создается электромагнитной обмоткой, размещенной на стержне, а "магнитная память" устройства обеспечивается ферритовыми скобами,Недостатками известной конструкции вол новодного ферритового фазовращателя является низкое быстродействие и высокая ках. Сущность изобретения; в волноводном ферритовом фазовращателе, содержащем аксиально расположенные отрезки входного и выходного волноводов; ферритовый стержень квадратного сечения, к граням которого башмаками примыкают ферритовые скобы, и электромагнитную обмотку, которая размещена на ферритовом стрежне между башмаками ферритовых скоб, для снижения уровня вносимых потерь между каждой гранью стрежня и обмоткой размещена введенная диэлектрическая пластина, диэлектрическая проницаемость еп и толщина д которой выбраны равными 2,5 и 0,1Л соответственно, где А - рабочая длина волны, 1 ил. энергия управления, обусловленные возникновением в стенках волновода вихревых токов при импульсном намагничивании ферритового стержня,Известны также волноводные ферритовые фазовращатели, свободные от указанного выше недостатка, Они выполняются на основе открытых ферритовых структур или с использованием внутриволновой системы продольного намагничивания ферритового стержня. В частности, известна конструкция волноводного ферритового фазовращателя, выбранная в качестве прототипа. Фазовращатель содержит входной и выходной волноводы, цилиндрический ферритовый стержень, ферритовые скобы, примыкающие башмаками к граням ферритового стержня, и электромагнитную обмотку, размещенную на стержне между башмаками ферритовых скоб.Недостатком известной констся высокий уровень СВЧ-поте фазовращателем вследствиеуровня вносимых фазовращателем потерьза счет уменьшения излучения СВЧ-энер скоб; между каждой гранью стержня и обмоткой размещена введенная диэлектричегде А - рабочая длина волны. 25 При размещении между гранями ферри 30 35 лектрические пластины 6 со скобами 7 наконцах. Части боковой поверхности ферритового стержня 3 от концов стержня 3 до .55 ния СВЧ-энергии, Излучение имеет место на стыке открытого ферритового стержня и волновода. Кроме того, имеет место рассеяние поверхностной электромагнитной волны, направляемой открытым ферритовым стержнем, на ферритовых скобах и на электромагнитной обмотке,Целью изобретения является снижение гии. Указанная цеЛь достигается тем; что в волноводном феррйтовом фазовращателе, содержащем аксиально расйоложенные отрезки входного и выходнбго волноводов, ферритовый стержень квадратного сечения, к граням которого башмаками примыкают ферритовые скобы, и электромагнитную обмотку, которая размещена на ферритовом стержне между башмаками ферритовых ская пластина, диэлектрическая проницаемость яп и толщина д которой выбраны равными 2,5 и 0,1 А соответственно,тового стержня и электромагнитной обмоткой диэлектрических пластин с выбранными диэлектрическими проницаемостями и толщинами уменьшается концентрация электромагнитного поля в области электромагнитной обмотки и ферритовых скоб. При этом уменьшается рассеяние СВЧ-энергии на электромагнитной обмотке и скобах и, следовательно, снижается уровень вносимых фазовращателем потерь. Сопоставление с прототипом показывает, что заявленный волноводный ферритовый фаэовращатель отличается тем; что между каждой гранью стрежня и обмоткой Размещена диэлектрическая пластина, диэлектрические проницаемости еп и толщина д которой выбраны равными 2,5 и О,М соответственно, где А - рабочая длина волны,Пример практической реализации изобретения представлен на чертеже.Волноводный ферритовый фазовращатель содержит аксиально расположенные входной 1 и выходной 2 волноводы, ферритовый стержень 3 квадратного сечения, четыре ферритовые скобы 4, электромагнитную обмотку 5, а также дйэпластин 6 вместе со скобами 7 пластин б металлизированы, причем металлизированная поверхность 8 ферритового стержня 3 примыкает к входному и выходному волно 40 45 50 водам. Диэлектрические проницаемости материалов ферритового стрежня 3 и диэлектрических пластин ба также размеры их поперечных сечений выбираются из условйя обеспечения максимальной концентрации энергии низшей поверхностной волны при условии обеспечения одновфлнового режима работы замедляющей структуры в виде соосно расположенных открытого ферритового стержня с диэлектрическими пластинами и электромагнитной обмотки.Устройство работает следующим образом.:,При протекании в электромагнитной обмотке 5 управляющего тока в ферритовом стержне 3 создается продольное магнитное поле, под действием которого изменяется магнитная проницаемость материала стержня, а следовательно и скорость распространения в ,нем поверхностной электромагнитной волны,При распространении в возбуждающем волноводе 1 и в части ферритового стержня 3 с металлизированной боковой поверхностью низшей несимметричной круглополя ризованной волны в области скосов 7 пластин б происходит ее преобразование в низшую поверхностную волну открытого ферритового стержня. При этом излучение СВЧ-энергии на стыке открытой и экранированной ферритовых структур, а также ее рассеяние на электромагнитной обмотке и ферритовых скобах - минимально. При распространении электромагнитной волны вдоль продольно намагниченного электромагнитной обмоткой 5 участка ферритового стержня она приобретает дифференциальный фазовый сдвиг, величина которого определяется параметрами фазовращателя и управляющего сигнала, На противоположном конце фазовращателя в области скосов 7 пластин 6 происходит обратное преобразование поверхностной волны открытого ферритового стержня в низшую несимметричную волну; распространяющуюся в части ферритового стержня 3 с металлизированной боковой поверхностью и в возбуждающем волноводе 2, Таким образом, на выходе фазовращателя образуется электромагнитная волна, получившая требуемый фазовый сдвиг. Ферритовые скобы, примыкающие башмаками к металлизированной поверхности ферритового стержня, образуют вместе со стержнем замкнутую магнитную цепь в системе управления фазовращателем, вследствие этого обеспечивается "магнитная память" фазовращателя и снижается энергия управления устройством,1786549 Составитель В; Крехтуноведактор Б, Федотов Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончак Заказ 251 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5нно-издательский комбинат "Патент", г. Уж Производс ул. Гагарина, 10 УИсточниками СВЧ-.потерь, характерными для фазовращателей с "магнитной памятью", выполненных на основе открытых ферритовых структур, является рассеяние СВЧ-энергии на ферритовых скобах, примыкающих башмаками к граням ферритового,сте ржня, излучение С В Ч-энергии на переходе от экранированной волноведуцей структуры к открытой, рассеяние СВЧ-энергии на электромагнитной обмотке и затухание электромагнитной волны в открытой вОлноведущей структуре, включающей в себя ферритовый стержень, электромагнитную обмотку и ферритовые скобы. Влияние башмаков ферритовых скоб устранено их размещением на металлизированной поверхности ферритового стержня. Излучение СВЧ-энергии со стыка металлизированного и открытого ферритового стержня уменьшено введением скосов диэлектрических пластин, металлизированых вместе с боковой поверхностью концов стержня, Влияние электромагнитной обмотки и скоб ослаблено введением диэлектрических пластин, Таким образом, обеспечено снижение вносимых фазовращателем СВЧ-потерь, которые определяются, в основном, затуханием поверхностной волны в направляющей структуре.Формула изобретения Волноводный ферритовый фазовраща тель, содержащий аксиально расположенные отрезки входного и выходного волноводов ферритовый стержень квадратного сечения между ними, к граням которого башмаками примыкают ферритовые скобы, 10 и электромагнитную обмотку, которая размещена на ферритовом стержне между башмаками ферритовых скоб, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижейия уровня вносимых потерь за счет снижения излучения, 15 между каждой гранью ферритового стержняи электромагнитной обмоткой размещены введенные диэлектрические пластины, которые выполнены со скосами на концах, при этом скосы диэлектрических пластин и час ти граней ферритового стержня от его концов до диэлектрических пластин выполнены металлизированними, а диэлектрические проницаемости е толщины д диэлектрических пластин и длины г скосов выбраны рав ными: е =2,5, д =0,1, т= 0,5 Л 1, где Арабочая длина волны, Х 1 - длина поверхноСтной волны.