ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ

ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ
ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ

- устройство, осуществляющее поворот фазы электрич. сигнала. Широко используется в разл. радиотехн. устройствах - антенной технике, технике связи, радиоастрономии, измерит. технике и др. (см. также Антенна, Радиоприёмные устройства, Радиопередающие устройства). Ф. подразделяются на фиксированные (с фиксированным фазовым сдвигом) и регулируемые (с регулируемым фазовым сдвигом).

Простейшим фиксированным Ф. является отрезок линии передачи. Фазовый сдвиг, вносимый таким Ф.,

5052-40.jpg

где l -длина Ф., l - длина волны в линии передачи. В таком Ф. фазовый набег пропорц. рабочей частоте. Диффе-ренц. фазовый сдвиг, являющийся разностью фазовых сдвигов, вносимых трактом с Ф. (р а б о ч и й к а н а л) и трактом без Ф. (о п о р н ы й к а н а л), в этом случае также пропорц. частоте. Введением спец. корректирующих цепей можно получить постоянный в диапазоне рабочих частот фазовый сдвиг в рабочем канале относительно фазового сдвига в опорном канале. В качестве корректирующих цепей используется обычно одна или неск. секций связанных однородных линий, каскадно соединённых между собой, как показано на рис. 1. Соответствующим выбором параметров связанных линий в Ф. может быть получен заданный фазовый сдвиг относительно опорного канала, не изменяющийся в полосе рабочих частот. Типичные фа-зочастотные характеристики Ф. на связанных линиях и линии опорного канала приведены на рис. 2. Для получения фиксированного фазового сдвига, равного 90°, могут использоваться направленные ответвители с равным делением мощности, в выходных плечах к-рых сигналы сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90° во всём диапазоне рабочих частот.

5052-41.jpg

Рис. 1. Фазовращатель на связанных линиях пе редачи.

5052-42.jpg

Рис. 2. Фазочастотные характеристики рабочего и опорного каналов фазовращателя на связанных линиях передачи.

Регулируемые Ф. подразделяются на Ф. с электрич. и "ручным" управлением. В Ф. с "ручным" управлением регулировка фазы может осуществляться за счёт изменения геом. длины линии либо за счёт изменения длины волны в линии. Геом. длина может регулироваться, напр., в телескопич. конструкции линии. Регулировка длины волны в линии может осуществляться регулировкой параметров заполняющей среды, напр., при помощи перемещения в линии диэлектрич. пластины с достаточно высокой ди-электрич. проницаемостью. Электрич. регулировка фазы осуществляется с помощью активных элементов с управляемым сопротивлением, в качестве к-рых могут применяться полупроводниковые диоды.

5052-43.jpg

Рис. 3. Фазовращатель типа периодически нагруженной линии.

По характеру перестройки фазы Ф. подразделяются на аналоговые и дискретные соответственно с плавной и ступенчатой регулировкой вносимого фазового сдвига. По методу построения-на проходные и отражательные. Ф. проходного типа используют свойство изменения фазы коэф. передачи при изменении нагрузки линии, а Ф. отражательного типа - фазы коэф. отражения. Пример ячейки проходного Ф., выполненного по схеме типа периодически нагруженной линии, приведён на рис. 3. Фазовый сдвиг Ф., вносимый такой ячейкой, и коэф. отражения от входа Г вх определяются ф-лами

5052-44.jpg

5052-45.jpg

где Y о - волновая проводимость линии, В- реактивная проводимость нагрузок линии, q=2pl/l -электрич. длина линии, l -геом. длина линии. Если 5052-46.jpgто ячейка Ф. оказывается согласованной. При изменении проводимости В в процессе регулировки вносимого фазового сдвига возникаем рассогласование. Макс. величина фазового сдвига в Ф. типа периодически нагруженной линии ограничивается допустимым уровнем рассогласования.

5052-47.jpg

Рис. 4. Фазовращатели с фильтрами верхних и нижних частот Т- и П-типов.

Другой разновидностью проходного Ф. является Ф. с фильтрами верхних (ФВЧ) или нижних (ФНЧ) частот. Схемы таких Ф. с ячейками Т- и П-типов приведены на рис. 4. Фазовый сдвиг и коэф. отражения от входа ячейки Ф. Т-типа определяются ф-лами

5052-48.jpg

Здесь X, В- соответственно последовательное реактивное сопротивление и параллельная реактивная проводимость ячейки, 5052-49.jpg -волновое сопротивление линии. Как видно из (5), Г вх = 0, если

5052-50.jpg

Для Ф. П-типа в ф-лах (4)-(6) X и В меняются местами. Если условие (6) в процессе регулировки выполняется, то Ф. остаётся согласованным во всём диапазоне регулировки фазы. Одновременная регулировка ёмкостных и индуктивных элементов фильтров, при к-рой условие (6) выполняется, затруднительна. Поэтому Ф. с ФВЧ и ФНЧ, как правило, используются для дискретной регулировки фазы. Переключение фазы в таких Ф. осуществляется переключением фильтров ФВЧ и ФНЧ. Схема ячейки дискретного Ф. с ФВЧ и ФНЧ приведена на рис. 5. В каждом из фильтров

Ф. условие (6) должно выполняться. Эта схема дискретного Ф. по принципу работы близка к Ф. типа переключаемых каналов. В этих Ф. переключаются не фильтры, а отрезки линий передачи (каналы), имеющие разл. длины.

5052-51.jpg

Рис. 5. Дискретный фазовращатель с фильтрами верхних и нижних частот.


Рабочий канал может содержать описанную выше корректирующую цепочку для выравнивания фазочастотной характеристики.

В Ф. отражательного типа фаза коэф. отражения регулируется сопротивлением оконечной нагрузки линии. Зависимость фазы коэф. отражения от сопротивления нагрузки

5052-52.jpg определяется ф-лой

5052-53.jpg

Если сопротивление нагрузки линии носит чисто реактивный характер, что, как правило, имеет место в аналоговых Ф., где используются управляющие элементы с малыми активными потерями, такие, как диоды с нелинейной ёмкостью, работающие при обратном смещении р-n -пере-хода, то

5052-54.jpg

где Х н - реактивное сопротивление нагрузки линии.

5052-56.jpg

Рис. 6. Комплексные плоскости коэффициентов отражений Г в сечении переключательного эле мента ( а) и на входе четырёхполюсника ( б).

В дискретных Ф. в качестве управляющих элементов применяются pin-диоды, переключательные диоды с Шоттки барьером и др. В этих диодах необходимо учитывать активные потери, к-рые к тому же могут не оставаться постоянными при переключении. Если переключат. элемент непосредственно включить в линию, то фазы и амплитуды отражённых волн будут определяться комплексными коэф. отражений Г 1 и Г 2, соответствующими сопротивлениям переключат. элемента в каждом из состояний 5052-55.jpg На комплексной плоскости коэф. отражений Г, показанной на рис. 6 ( а), эти коэф. отражений изображаются радиус-векторами О Г 1 и О Г 2, лежащими внутри единичной окружности C1. Для получения необходимой разности фаз с пост. значениями амплитуд отражённых волн в каждом из состояний (или с заданным отношением амплитуд) перед переключат. элементом включается спец. четырёхполюсник, осуществляющий преобразование коэф. отражения Г 1 и Г 2 в сечении переключат. элемента в коэф. отражения 5052-57.jpg и 5052-58.jpg на входе четырёхполюсника. На комплексной плоскости коэф. отражений r, показанной на рис. 6 ( б), эти коэф. отражений изображаются радиус-векторами 5052-59.jpg и 5052-60.jpg внутри единичной окружности С2. Преобразование единичной окружности в единичную окружностъ осуществляется дробно-линейным конформным отображением вида


5052-61.jpg

где 5052-62.jpg -точка внутри единичного круга в комплексной плоскости Г, переходящая в центр единичного круга в комплексной плоскости р;5052-63.jpg -число, комплексно сопряжённое с числом Г 0;q-произвольное действит. число, определяющее поворот конформного отображения относит. центра r0=0. Выбором положения точки Г 0 в единичном круге С1. на комплексной плоскости Г можно добиться необходимого положения радиус-векторов r1 и r2 на комплексной плоскости коэф. отражения. Для этого должны выполняться условия

5052-64.jpg

5052-65.jpg

где DФ, h -заданные значения сдвига фаз и отношения амплитуд векторов коэф. отражения Ф. Поскольку точка Г 0 переходит в центр единичной окружности на преобразованной плоскости коэф. отражения r, то она оказывается согласованной в этой плоскости. Следовательно, ф-ция четырёхполюсника, включённого перед переключат. элементом, сводится к согласованию нек-рого фиктивного комплексного сопротивления 5052-66.jpg соответствующего коэф. отражения Г 0. Это фиктивное сопротивление, называемое "согласуемый импеданс", определяется сопротивлениями переключат. элемента в каждом из состояний и заданными параметрами Ф. и может быть найдено по коэф. отражения Г 0, определяемому ф-лами (10), (11). Напр., для Ф. на 180° с равными амплитудами в каждом из состояний

5052-67.jpg

5052-68.jpg

Для обеспечения заданных параметров Ф. в широкой полосе частот необходимо согласование согласуемого импеданса Zc во всей рабочей полосе частот.

Разделение падающей и отражённой волн в Ф. отражат. типа осуществляется при помощи спец. развязывающих устройств, таких, как Y -циркуляторы или направленные ответвители с равным делением мощности в выходных плечах. Работа Ф. отражат. типа с Y -циркулятором основана на однонаправленном прохождении сигнала по Y -циркулятору. Сигнал, поданный на один из входов Y -циркулятора, полностью поступает на др. его вход, к к-рому подключена отражат. ячейка Ф. Отражённый от ячейки сигнал поступает на третий вход Y -циркулятора, являющийся выходом Ф.

В Ф. с направленным ответвителем отражательные ячейки подключают к прямому и ответвлённому плечам. Сигналы, поступающие со входа направленного ответвителя на отражат. ячейки, равны по амплитуде и находятся в квадратуре. Отражённые от отражат. ячеек сигналы поступают на вход и выход Ф. Если отражат. ячейки идентичны, то на входе направленного ответвителя сигналы находятся в противофазе, а на выходе - в фазе и, следовательно, полностью поступают на выход Ф. В качестве развязывающих устройств могут использоваться также кольцевые гибридные соединения длиной 3l/2 Отражат. ячейки подключаются к развязанным входам гибридного соединения. Поскольку поступающий на вход сигнал достигает развязанных входов в фазе, то для обеспечения необходимого 90°-ного фазового сдвига перед одной из отражат. ячеек должен быть установлен дополнительный четвертьволновый отрезок линии либо др. фиксированный Ф. Это при идентичности отражат. ячеек обеспечивает суммирование отражённых сигналов в четвёртом плече гибридного соединения, являющемся выходом Ф., и их отсутствие во входном плече.

Лит.: Соколинский В. Г., Шейнкман В. Г., Частотные и фазовые модуляторы и манипуляторы, М., 1983.

В. Г. Шейнкман.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Синонимы:

Смотреть что такое "ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ" в других словарях:

  • фазовращатель — фазовращатель …   Орфографический словарь-справочник

  • фазовращатель — гиратор Словарь русских синонимов. фазовращатель сущ., кол во синонимов: 1 • гиратор (2) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин …   Словарь синонимов

  • фазовращатель — Часть вихретокового прибора, которая поворачивает изображение комплексной плоскости [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения (справочное пособие). Москва 2003 г.] фазовращатель… …   Справочник технического переводчика

  • ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ — устройство для изменения фазы электрических колебаний. Применяется в автоматике, преобразовательной, измерительной и сверхвысокочастотной технике. Конструкция фазовращателя зависит от диапазона рабочих частот, пределов изменения фазы и точности… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Фазовращатель — элемент СВЧ тракта, предназначенный для изменения фазы отраженной или проходящей волны. Используются, в том числе, и в фазированных антенных решетках. Классификация По типу волн Отражательные Проходные По физическому принципу Механические… …   Википедия

  • Фазовращатель —         устройство автоматики, преобразовательной и измерительной техники, служащее для изменения фазы электромагнитных колебаний. Конструкция Ф. зависит от диапазона частот, для которого он предназначен, пределов изменения фазы и точности её… …   Большая советская энциклопедия

  • фазовращатель — я; м. Устройство для изменения фазы электрических колебаний. * * * фазовращатель устройство для изменения фазы электрических колебаний. Применяется в автоматике, преобразовательной, измерительной и СВЧ технике. Конструкция фазовращателя зависит… …   Энциклопедический словарь

  • фазовращатель — fazės keitiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. phase changer; phase converter; phase shifter; phase shifting device vok. Phasendreher, m; Phasenschieber, m; Phasenumformer, m rus. фазовращатель, m; фазовый преобразователь, m;… …   Automatikos terminų žodynas

  • фазовращатель — fazės keitiklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas, keičiantis išėjimo signalo fazę įėjimo signalo fazės atžvilgiu. atitikmenys: angl. phase changer; phase converter; phase shifter vok. Phasenschieber, m;… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • фазовращатель — fazės keitiklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. phase changer; phase converter; phase shifter vok. Phasendreher, m; Phasenschieber, m; Phasenumformer, m rus. преобразователь фазы, m; фазовращатель, m; фазопреобразователь, m pranc.… …   Fizikos terminų žodynas


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»