Фазовращатель

Фазовращатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и предназначено для управления фазой СВЧ-сигнала.

Известен СВЧ-фазовращатель Хэлфорда [Halfford G.J. A wideband waveguide phase-shifter. - «Proc, IEE, 1953, p.111, р.117], состоящий из линии передачи (волновода) и диэлектрической пластины, перемещающейся внутри волновода от боковой стенки к центру волновода. Это приводит к изменению фазовой скорости передаваемого в волноводе сигнала, следовательно, к изменению фазового сдвига.

Такой фазовращатель в сантиметровом диапазоне имеет большие габариты, что является его недостатком.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом является сверхвысокочастотный фазовращатель [патент № RU 2257648 С1], взятый за прототип, содержащий диэлектрическую подложку, на поверхности которой нанесен нерегулярный проводник линии передачи, причем длина и ширина регулярных участков выбирается такими, чтобы на рабочих частотах устройства в этих участках возбуждались полуволновые резонансы. Нерегулярный проводник и экранирующий проводник линии передачи разделены слоем из управляемого диэлектрика.

Фактически такое устройство представляет собой микрополосковую линию передачи (МПЛ) с управляемыми параметрами. Поскольку значение фазового набега в прототипе зависит от влияния внешних климатических факторов и стабильности управляющего напряжения, фазовращатель Хэлфорда имеет большие габариты в сантиметровом диапазоне (примерно 165×82×350 мм), поэтому как первый, так и второй фазовращатели непригодны для работы в сантиметровом диапазоне и в условиях воздействия климатических факторов и нестабильности управляющего напряжения.

Целью изобретения является получение управляемого сдвига фазы в сантиметровом диапазоне при стабильном его значении в условиях воздействия климатических факторов и отсутствии управляющего напряжения.

Для достижения указанной цели предлагается фазовращатель, содержащий диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположен токонесущий проводник, состоящий из регулярных отрезков полосковых проводников разной длины и ширины, которые на рабочих частотах представляют собой полуволновые резонаторы и служат для формирования полосно-пропускающей характеристики, на другой стороне подложки нанесено металлизированное покрытие.

Согласно изобретению в него введен экранирующий проводник, перемещающийся относительно токонесущего проводника на определенной высоте.

Отличие заявляемого устройства от прототипа заключается в том, что с целью изменения фазовой скорости передаваемого сигнала вместо диэлектрика с управляемой диэлектрической постоянной в него введена диэлектрическая подложка с токонесущим проводником и экранирующий проводник, перемещающийся относительно нее на определенной высоте.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого фазовращателя в доступной литературе не обнаружены, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

На фиг.1 приведена конструкция фазовращателя, на фиг.2 - амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), где S21 - коэффициент передачи, S11 - коэффициент отражения, на фиг.3 - фазочастотная характеристика.

Фазовращатель содержит диэлектрическую подложку 1 (фиг.1), на одной стороне которой расположен токонесущий проводник 2, состоящий из регулярных отрезков полосковых проводников разной длины и ширины, которые на рабочих частотах представляют собой полуволновые резонаторы и служат для формирования полосно-пропускающей характеристики. На другой стороне подложки нанесено металлизированное покрытие. На определенной высоте относительно токонесущего проводника 2 расположен экранирующий проводник 3.

Фазовращатель работает следующим образом.

Токонесущий проводник 2, состоящий из регулярных отрезков МПЛ разной ширины с электрической длиной λ/4 имеет АЧХ, представленную на фиг.2. При перемещении экранирующего проводника 3 над токонесущим проводником 2 изменяется эффективная диэлектрическая проницаемость линии и соответственно фазовый сдвиг. Расчет проводился с помощью пакета Microwave Office производства американской компании Applied Wave Research (AWR) http://www.mwoffice.com/. На фиг.2, 3 приведены рассчитанные амплитудные и фазовые характеристики предложенного фазовращателя, из которых видно, что изменение фазы не приводит к рассогласованию и изменению АЧХ устройства.

Фазовращатель, содержащий диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположен токонесущий проводник, состоящий из регулярных отрезков полосковых проводников разной длины и ширины, которые на рабочих частотах представляют собой полуволновые резонаторы и служат для формирования полосно-пропускающей характеристики, на другой стороне подложки нанесено металлизированное покрытие, отличающийся тем, что в него введен экранирующий проводник, перемещающийся относительно токонесущего проводника на определенной высоте.