Поляризационный коммутатор для квазиоптического лучеводного тракта

Поляризационный коммутатор для квазиоптического лучеводного тракта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для проведения радиоизмерений в квазиоптической линии передачи миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн. Сущность изобретения: поляризационный коммутатор выполнен в виде металлического диска, установленного с возможностью вращения вокруг собственной оси. На металлическом диске на ортогональных диаметрах расположены отверстия с закрепленными в них проволочными дифракционными решетками . Проволочные дифракционные решетки установлены с возможностью вращения вокруг собственных осей, параллельных оси вращения металлического диска. Проволоки соседних проволочных дифракционных решеток ориентированы под углом 90° друг к другу и связаны с металлическим диском планетарным механизмом. 2 ил. И

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4866916/09 (22) 14.09.90 (46) 15.01.93. Бюл. М 2 (71) Центральный научно-исследовательский институт измерительной аппаратуры (72) В.К.Киселев, Е.М.Кулешов, Д.Д.Литвинов и Ю.М.Надежкин (56) Патент ФРГ N. 1167925. кл. 21а474, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 519647, кл, G 01 R 27/06, 1974. (54) ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ КОММУТАТОР

ДЛЯ КВАЗИОПТИЧЕСКОГО,.ЛУЧЕВОДНОГО ТРАКТА (57) Использование: для проведения радиоизмерений в квазиоптической линии переИзобретение относится к области радиотехники, а именно — к квазиоптическим ус.тройствам, и может использоваться для проведения радиоизмерений в квазиопти-. ческой линии передачи миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн.

Известен переключатель плоскости по-. ляризации, выполненный в виде пластин из электрооптического кристалла.

Известен также электрооптический переключатель поляризации, содержащий электрооптический кристалл с электродами и управляющий блок.

Известно жидкокристаллическое электрооптическое устройство. содержащее ячейку с двумя электродами, заполненную

„„50„„1788536 А1 (sr)s Н 01 P 1/165//Н 01 P 3/20 дачи миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волк. Сущность изобретения: поляризационный коммутатор выполнен в виде металлического диска, установленного с возможностью вращения вокруг собственной оси. На металлическом диске на ортогональных диаметрах расположены отверстия с закрепленными в них проволочными дифракционными решетками. Проволочные дифракционные решетки установлены с возможностью вращения вокруг собственных осей, параллельных оси вращения металлического диска. Проволоки соседних проволочных дифракционных решеток ориентированы под углом 900 друг к другу и связаны с металлическим диском планетарным механизмом. 2 ил. жидкокристаллическим материалом с поло- („ф жительной диэлектрической анизотропией. Q)

Известно устройство невзаимного вра- д щения плоскости поляризации, в котором используется гиромагкитный материал, а для подмагничивания применен соленоид, Однако, все эти и подобные им устройства в настоящее время неосуществимы на миллиметровых и субмиллиметровых вол- а нах из-за отсутствия в этом диапазоне оптически активных и гиромагнитных материалов с достаточно хорошими электрическими параметрами.

Наиболее близким по технической сущ ности к заявляемому устройству является механический поляризационный коммутатор, выполненный в виде диска. на ортого1788536 нальных диаметрах которого расположены отверстия с закрепленными в них одинаково ориентированными дифракционными проволочными решетками, приводимого во вращение электромотором и снабженного 5 датчиками синхроимпульсов.

Это устройство осуществляет поляризационную коммутацию взаимно-ортогонально поляризованных сигналов, распространяющихся llo квазиоптическому тракту, путем поочередного введения в этот тракт поляризующих проволочных решеток, размещенных в отверстиях вращающегося диска. Каждая решетка пропускает сигнал только в тот поляризационный канал, поляризация сигнала в котором ортогональна направлению натяжения ее проволочек, и не пропускает в ортогональный поляризационный канал.

Недостатком этого устройства является нестабильность азимутов поляризации коммутируемых сигналов, что приводит к появлению параэитной связи между взаимно-поляризационными каналами, нестабильности амплитуд сигналов в поляриэационных каналах и, в конечном итоге, является причиной азимутальных и амплитудных погрешностей измерительного тракта, в который включен этот коммутатор.

Нестабильность азимутов поляризации обусловлена тем, что каждая дифракцион-. ная решетка, жестко закрепленная в отверстии диска, при вращении последнего не только совершает движение rio окружности, но и при этом разворачивается относительно собственной оси с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения диска.

Одновременно с решеткой разворачивается и плоскость поляризации коммутируемого сигнала, т.к. электрический вектор волны, прошедший сквозь решетку, всегда перпендикулярен ее проволокам, За время t, в течение которого дифракционная решетка перекрывает тракт своей апертурой, плоскость поляризации прошедшего сквозь нее сигнала успевает развернуться на угол а, определяемый выражением: (2) 10

20

40 женные на ортогональных диаметрах, проволоки соседних проволочных дифракционных решеток ориентированы под углом

90 одни к другим и проволочные дифракционные решетки закреплены в металличе45 а =Т 360.

« t

55 где Т вЂ” период вращения диска коммутатора.

При этом разворот этой плоскости относительно среднего положения, соответствующего моменту совпадения центра решетки с оптической осью тракта, состава ляет величину + (>).

В результате амплитуда сигнала в поляризационном канале изменяется в сов P) раз, а в ортогональном поляризаг,а ционном канале появляется паразитный сигнал, амплитуда которого пропорциональна

sin — ) cos P) - — в(па.а 1

2 2 2

Оба эти явления крайне нежелательны, так как приводят к появлению больших амплитудных и аэимутальных погрешностей измерительного тракта, к которому подключен коммутатор, Для уменьшения влияния нестабильности азимутов поляризации коммутируемых сигналов приходится либо укорачивать время индикации, т.е. индицировать эти сигналы лишь в течение промежутков времени малых по сравнению со временем t, либо увеличивать время коммутации, т.е. уменьшать скорость вращения диска, Уменьшение времени индикации ведет к пропорциональному увеличению потерь энергии коммутируемых сигналов, а увеличение времени коммутации снижает быстродействие устройства.

Целью изобретения является повышение стабильности азимутов поляризации коммутируемых сигналов при сохранении величин потерь и быстродействия коммутатора, Для этого в поляризационном коммутаторе, содержащем металлический диск, выполненный с воэможностью осевого вращения и в котором закреплены дифракционные проволочные решетки, располоском диске с воэможностью вращения вокруг собственных осей, параллельных оси вращения металлического диска, посредством планетарного механизма передачи.

На фиг.1 представлен общий вид предложенного поляризационного коммутатора, разрез; на фиг,2 — диск с решетками.

Поляризационный коммутатор содержит металлический диск 1 с четырьмя одинаковыми круглыми отверстиями, расположенными на его ортогональных диаметрах и равноотстоящими от центра.

В каждом отверстии размещена дифракционная проволочная решетка, представляющая собой кольцо 2 с натянутыми на него параллельными мегалличг.сvèãëè про1788536

15 (3) 20 волочкам 3, толщина и расстояние между которыми много меньше рабочей длины волны излучения. Решетки ориентированы так, что направления натяжения проволок любых двух соседних решеток взаимно-ортогональны, например, как показано на фиг.2, Кольца 2 жестко прикреплены к сателлитам 4 и вместе с ними могут вращаться в подшипниках 5, закрепленных в отверстиях диска 1. Сателлиты 4 связаны с валом 6 диска 1 через редуктор, образованный зубчатыми колесами 7, 8, 9, 10, 11.

Передаточное отношение редуктора подобрано таким, чтобы выполнялось условие: где 0 — диаметр сателлита 4;

Dö — диаметр центрального колеса 11 (см. фиг,2).

Вал б соединен с электромотором 12.

Коммутатор снабжен фотодатчиками 13, подсвечиваемыми лампами 14 через секторные щели 15 (см.фиг.2), прорезанные в диске 1. Все устройство, эа исключением электромотора 12 размещено в корпусе, на котором имеются фланцы для подключения коммутатора к ква®иоптической линии пе.редачи.

Коммутатор работает следующим образом. При вращении вала электромотора 12 крутящий момент передается диску 1 и ведущему зубчатому колесу 7. Последнее через зубчатые колеса 8, 9, 10 приводит во вращение центральное зубчатое колесо 11 планетарного механизма.: входящее в зацепление с сателлитами 4. Благодаря определенно выбранному передаточному отношению редуктора 7-8-9-10-11 (см. отношение 3), на сегменты.4 передается крутящий момент, обеспечивающий их поворот вокруг собственных осей при вращении диска 1. Сателлиты 4 вместе с прикрепленными к ним дифракционными проволочными решетками вынуждены двигаться по окружности в плоскости диска 1, поворачиваясь вокруг собственных осей таким образом, чтобы направление натяжения проволочек каждой дифракционной решетки оставалось неизменным. Диск 1 пересекает квазиоптический тракт, по которбму распространяются взаимно-ортогонально поляризованные сигналы. При вращении диска размещенные в его отверстиях дифракционные решетки поочередно вводятся

55 в этот тракт и перекрывают его своими апертурами. Каждая решетка и ропус кает тол ько тот сигнал, электрический вектор которого перпендикулярен ее проволочкам, и не пропускает ортогонально поляризованный сигнал, Проволочки решеток. расположенных на ортогональных диаметрах диска, имеют . взаимно-ортогональную ориентацию, поэтому при вращении диска происходит поляризационо-временное разделение сигналов, проходящих по тракту; в течении времени, пока одна иэ решеток перекрывает тракт своей апертурой, открыт только тот поляризационный канал, в котором сигнал поляриэован перпендикулярно проволочкам этой решетки; через четверть оборота диска, когда тракт перекрывается решеткой с ортогональной ориентацией проволочек, коммутатор пропускает сигнал в ортогональный поляризационный канал. Еще через четверть оборота диска цикл начинается сначала. Таким образом, на выходе коммутатора получаются разделенные во времени на четверть периода вращения диска 1 взаимно-ортогонально поляризованные BollHoвые пакеты со строго стабилизированными азимутами поляризации.

Стабилизация азимутов поляризации коммутируемых сигналов дОстигается такой конструкцией, дает возможность получить максимальную развязку между ортогональными поляризованными каналами (определяемую способностью проволочных решеток подавлять паразитные компоненты поляризации), стабилизировать амплитуду сигналов в каналах и тем самым свести к минимуму потери сигналов при коммутации без снижения быстродействия устройства, что в совокупности позволяет повысить точность измерений.

Формула изобретения

Поляризационный коммутатор для квазиоптического лучеводного тракта, содержащий металлический диск, выполненный с возможностью осевого вращения и s котором закреплены дифракционные проволочные решетки, расположенные на ортогональных диаметрах, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с цел ью повышения стабильности азимутов поляризации коммутируемых сигналов, проволоки соседних проволочных дифракционных решеток ориентированы под углом 90 одни к другим и проволочные дифракционные решетки закреплены в металлическом диске с возможностью вращения вокруг собственных ссей, параллельных оси вращения металлического диска, посредством планетарного механизма передачи, 1788536

1788536

Составитель Ю.Надежкин

Техред М.Моргентал Корректор Л.Ливринц

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 74 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5