[1]тттшш СВЧ ФЕРРИТОВЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ
[2]Предлагаемая полезная модель относится к области СВЧ феррнтовой техннки и может найти применение в РЛС различного назначения.
[3]Известно большое количество СВЧ ферритовых фазовращателей, (см., например, Д.Б. Канарейкин и др. Поляризация радиолокационных сигналов. Изд-во «Советское радио, М. 1966, с. 323-342). Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и совокупности существенных признаков является СВЧ ферритовый фазовращатель , представленный в упомянутом выше источнике информации на с. 326 (рис. 11.5). Этот фазовращатель выбран в качестве прототипа.
[4]Устройство-прототип, схематически изображенное на фиг. 1 содержит: металлический корпус (на фиг. 1 не показан) входное устройство I, представляющее собой переход от прямоугольного волновода к круглому; преобразователь 2 линейной поляризации в круговую; круглый волновод 3, внутри которого расположен продольно намагниченный феррит 4; обмотка управления 5, нанесенная на круглый волновод 3 и выведенная наружу для подключения к устройству управления (на фиг. 1 не показано); преобразователь 6 для преобразования круговой поляризации волны в линейную; выходное устройство 7 для перехода от круглого волновода к прямоугольному
[5]Недостатками прототипа, как и других упомянутых выше СВЧ ферритовых фазовращателей является малая скорость переключения фазы из-за наличия в составе фазовой секции металлического волновода и,как следствие, возникновения существенных вихревых токов в стенках последнего.
[6]Другим еще более существенным недостатком фазовращателей, упомянутых выше, является невзаимность величины фазового набега (другими словами, знак фазового
[7]МПК7: HOIP 1/18, 1/19 приращения зависит от направления распространения СВЧ волны). В то же время
[8]известно, что основным требованием к фазовым элементам приемопередающих РЛС является их взаимность. Условию взаимности удовлетворяет только фазовращатель с непрерывным набегом фазы (фазовращатель работающий на принципе вращающегося поля), однако его реализация требует очень сложной магнитной системы, которая подобна статору электрической машины (см. Канарейкин и др. стр. 330-339). Кстати, последний факт также не способствует быстрой скорости переключения фазы, если даже не учитывать фактора «толстого волновода.
[9]Задачей полезной модели фазовращателя является обеспечение условий работы антенного элемента с линейной поляризацией сигнала на входе и круговой поляризацией на выходе. Необходимость указанных требований, в свою очередь, диктуется конструкцией распределителя СВЧ энергии, позволяющей либо увеличить более чем на 6 дБ потенциал РЛ системы (при той же площади апертуры) либо при неизменном коэффициенте усиления более чем в 2 раза сократить стоимость серийного образца , существующего на сегодняшний день. Последний показатель представляется особенно важным, учитывая, что в состав системы ФАР, например, кораблей среднего водоизмещения требуется более тысячи фазовращателей.
[10]Эта задача решается тем , что в СВЧ ферритовом фазовращателе, содержащем металлический корпус, входное устройство, связанное с преобразованием линейнополяризованной волны в волну с круговой поляризацией, волновод, соединяющий преобразователь линейной поляризации в круговую поляризацию с входом фазовращателя, ферритовый вкладыш с продольным намагничиванием, обмотку управления, намотанную на волновод, концы которой выведены через отверстие в корпусе для подключения к устройству управления, и выходное устройство, входное устройство представляет собой керамический согласователь в виде цилиндрического (или прямоугольного) элемента, состоящего из одинаковых половин, на внутреннюю
[12]поверхность которых нанесен резистивный слой, ориентированный таким образом , чтобы реализовать линейный фильтр, т.е. поглощать моды ортогональные основной, ферритовый вкладыш квадратного сечения металлизирован и вставлен с двух сторон в отверстия металлических волноведущих фланцев в форме диска , скрепленных с корпусом фазовращателя, при этом обмотка управления выполнена двумя параллельными
[13]проводами и нанесена на ферритовый вкладыш, снабженный с четырех сторон по плоскостям его граней ферритовыми замыкателями из материала , выходное
[14]устройство представляет собой цилиндрический согласователь со свободным пространством, в виде диэлектрического цилиндра.
[15]В предлагаемом устройстве преобразователь линейной поляризации в круговую представляет собой часть металлизированного ферритового вкладыша квадратного сечения ,на каждой грани которого размещено по одному постоянному магниту, при этом все четыре магнита ориентированы так, чтобы обеспечить внутри ферритового стержня магнитное поле квадрупольной конфигурации и, как следствие, к достижению эффекта невзаимного преобразователя поляризации, что в совокупности с фазовой секцией приводит к реализации полезной модели быстродействующего ферритового взаимного фазовращателя, высокое быстродействие которого обусловлено тонким слоем металлизации (несколько микрон) нанесенной на наружную поверхность ферритового вкладыша.
[16]Т.о. технический результат предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении, по сравнению с прототипом, более высокой скорости переключения фазы (быстродействия), достижении эффекта взаимности, в отличие от невзаимного фазовращателя - прототипа и обеспечения выходного сигнала в виде волны круговой поляризации. Эти 3 свойства в совокупности открывают перспективы дальнейшего развития РЛС различного применения, в плане существенного повышения их потенциала
[17]прямоугольной петлет гр стерез са (более чем на 6 дБ), либо более чем двукратному снижению стоимости при сохранении
[18]прежнего потенциала (дальности действия).
[19]Достижение указанного технического результата определяется тем, что входное устройство представляет собой керамический согласователь в виде цилиндрического (или прямоугольного) элемента состоящего из одинаковых половин на внутреннюю поверхность которых нанесен резистивный слой, ориентированный таким образом, чтобы реализовать линейный фильтр, т.е. поглощать моды ортогональные основной, применен ферритовый вкладыш в виде стержня квадратного сечения, наружные поверхности которого металлизированы тонким слом (несколько микрон) металла, вставлен с двух сторон в отверстия металлических волноведущих фланцев в форме диска, скрепленных с корпусом фазовращателя, при этом обмотка управления выполнена двумя параллельными проводами и нанесена на ферритовый вкладыш, снабженный на каждой из его четьфех граней ферритовым замыкателем из материала с ППГ, а выходное устройство представляет собой диэлектрический цилиндрический согласователь , что обеспечивает согласование со свободным пространством.
[20]В предлагаемой полезной модели преобразователь линейной поляризации в круговую представляет собой входную часть металлизированного ферритового вкладыша квадратного сечения на каждой грани которого размещено по одному постоянному магниту, при этом все четыре магнита по совокупности действия должны обеспечить внутри ферритового вкладыша магнитное поле квадрупольной конфигурации и, как следствие, реализации эффекта невзаимного преобразователя поляризации, в отличии от взаимного поляризатора у прототипа. Невзаимный преобразователь поляризации в конструкции предлагаемой полезной модели приводит в совокупности с работой фазовой секции к превращению всего фазовращателя в быстродействующее взаимное устройство, с выходным сигналом в виде волны круговой поляризации, что открывает пути реализации приемопередающих РЛС нового поколения.
[22]4 Предлагаемую полезную модель иллюстрируют: фиг.1, где схематично изображена
[23]конструкция прототипа; фиг. 2, на которой представлено продольное сечение предлагаемой конструкции; фиг. 3, представляющая собой сечение А-А фиг. 2.
[24]Предлагаемое устройство (фиг. 2 и 3) содержит: корпус 8; сопряженные с корпусом 8 волноведущие металлические фланцы 9 дисковой формы; металлизированный ферритовый вкладыш 10 в виде стержня квадратного сечения; входной керамический согласователь И цилиндрической( или прямоугольной) формы с резистивным слоем 12, обеспечивающим подавление ортогональных мод (линейный фильтр); магниты 13 невзаимного поляризатора, преобразующего линейную поляризацию в круговую (см. также сечение А-А на фиг. 3); ферритовые замыкатели 14 из материала с 1ШГ; обмотку управления 15; согласователь 16 со свободным пространством.
[25]Технология сборки включает в себя закрепление СВЧ ферритового вкладыша в волноведущих фланцах, затем подбираются постоянные магниты невзаимного преобразователя поляризации так, чтобы обеспечить на выходе волну круговой поляризации с хорошей эллиптичностью (не более 0,5 дБ). Далее идет отработка фазовой секции, которая включает в себя подбор параметров ферритового СВЧ вкладыша и замыкателей так, чтобы обеспечить хороший режим магнитной памяти.
[26]Предлагаемое устройство работает следующим образом:
[27]Волна линейной поляризации поступает на вход согласователя 11 (фиг. 2). Затем она поступает на ферритовый вкладыш, в начале которого расположен невзаимный круговой преобразователь с постоянными магнитами 13. Пройдя преобразователь поляризации волна преобразуется в круговую и поступает на вход собственно фазовращателя, состоящего из части ферритового вкладыша 10, замыкателей из материала с ППГ 14 и катушки управления 15 намотанной в два провода. Получив соответствующее приращение фазы, волна, оставаясь круговой ,через согласователь 16 излучается в сторону исследуемых объектов. Отраженный сигнал пройдя через фазовую секцию получает
[30]приращение той же величины и того же знака что и входной , после прохождения невзаимного поляризатора он вновь преобразуется в линейную волну и анализируется спец. системами РЛС.
[31]Необходимость намотки в два провода обусловлена спецификой управления фазой по типу сброс-набор. При каждом переключении фазы сначала на одну из обмоток поступает обнуляющий импульс гарантированно «загоняющий феррит в состояние глубокого насыщения (нулевое состояние). После этого на вторую обмотку подается управляющий импульс, длительность которого является величиной переменной, что и обуславливает изменение фазовых состояний. Такой способ управления гарантирует более высокую точность установки управляемой фазы, чем просто управление по частным петлям гистерезиса магнитной системы СВЧ - феррит плюс замыкатель с ППГ.
[32]Техническая реализуемость полезной модели была подтверждена фактом изготовления более 50 экспериментальных образцов фазовращателей, работающих в диапазоне 3 см. При их изготовлении использованы стандартные технологические процессы и оборудование.
[33]Основные технические характеристики экспериментальных образцов :
[34]-диапазон рабочих частот не менее 5 %;
[35]-максимальная величина управляемой фазы не менее 400 эл.град.;
[36]-вносимые потери не более 1,0 дБ;
[38]-время переключения фазы не более 100 мкс;
[39]-интервал рабочих температур: минус 40°С 70 °С;
