Фазовращатели на ферритах и полупроводниковых диодах

Рис. 2.6 Фазовращатель

Устройства, с помощью которых можно регулировать фазу проходящей электромагнитной волны, называются фазовращателями (рис. 2.6).

Они находят широкое применение в технике СВЧ и антенной технике и выполняют различные функции. Это, например, плавное или дискретное изменение фазы колебаний в одном сечении линии передачи относительно фазы колебаний в другом сечении этой же линии или изменение фазы колебаний в одном канале линии передачи по отношению к фазе колебаний в другом канале. Фазовращатели также находят применение: для создания сдвига фаз волн разных типов, разных поляризаций; для создания волн, распространяющихся в противоположных направлениях; для поддержания разности фаз при изменении внешних условий и т.д.

Появление фазовращателей с высоким быстродействием сделало возможным создание нового класса антенн – фазированных антенных решеток (ФАР).

Принцип работы фазовращателей основан:

· на изменении волновой длины отрезка линии передачи

где l – геометрическая длина отрезка; l_в – длина волны поля в этом отрезке;

· на включении в линию передачи сосредоточенной реактивности (в общем случае регулируемой).

Применительно к волноводам предыдущее выражение имеет вид

, (2.1)

где l₀ – длина волны в свободном пространстве; l – длина волны в неограниченной среде, имеющей такие же параметры e, m, что и среда, заполняющая волновод.

Как видно, при неизменной длине волны генератора (l₀ = const) изменение фазы колебаний в одном сечении линии передачи относительно фазы в другом сечении этой же линии обеспечивается изменением ее геометрической длины l либо критической длины l_кр за счет изменения размеров поперечного сечения, а также изменением значения e и m при введении в волновод диэлектрической или магнитодиэлектрической пластины. Фазовращатели, основанные на механическом изменении своих параметров, называются механическими. Управление фазой можно осуществлять также путем изменения эффективных значений e, m, s, имеющихся внутри волновода сред, параметры которых зависят от величины и направления приложенных внешних управляющих полей или токов. Фазовращатели, использующие управление такого типа, называются электрически (или электронно) управляемыми.

Рассмотрим отдельные конструкции механически и электрически управляемых фазовращателей.