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.,
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.
Рис. 1. Фазовращатель
на связанных линиях передачи.
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.
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 Гвх определяются ф-лами
где Yо
- волновая проводимость линии, В-реактивная проводимость нагрузок линии,
q=2pl/l -электрич. длина линии, l-геом. длина линии. Если то
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.
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
Здесь X, В-соответственно
последовательное реактивное сопротивление и параллельная реактивная проводимость
ячейки,
-волновое сопротивление линии. Как видно из (5), Гвх = 0, если
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.
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
определяется ф-лой
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
где Хн - реактивное сопротивление нагрузки линии.
Рис. 6. Комплексные плоскости коэффициентов отражений Г в сечении переключательного элемента (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 Г1 и Г2,
соответствующими сопротивлениям переключат. элемента в каждом из состояний
На комплексной плоскости коэф. отражений Г, показанной на рис. 6 (а), эти
коэф. отражений изображаются
радиус-векторами ОГ1 и ОГ2, 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 Г1 и Г2 в сечении переключат.
элемента в коэф. отражения
и
на
входе четырёхполюсника. На комплексной плоскости коэф. отражений r, показанной
на рис. 6 (б), эти коэф. отражений изображаются радиус-векторами
и
внутри
единичной окружности С2. Преобразование единичной окружности
в единичную окружностъ
осуществляется дробно-линейным конформным отображением вида
где
-точка внутри единичного круга в комплексной плоскости Г, переходящая в центр
единичного круга в комплексной плоскости р;
-число,
комплексно сопряжённое с числом Г0;q-произвольное действит. число,
определяющее поворот конформного отображения относит. центра r0=0.
Выбором положения точки Г0 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
где DФ, h -заданные значения
сдвига фаз и отношения амплитуд векторов коэф. отражения Ф. Поскольку точка
Г0 переходит в центр единичной окружности на преобразованной плоскости
коэф. отражения r, то она оказывается согласованной в этой плоскости. Следовательно,
функция четырёхполюсника, включённого перед переключат. элементом, сводится к
согласованию нек-рого фиктивного комплексного сопротивления
соответствующего коэф. отражения Г0. 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 Г0, определяемому ф-лами (10), (11).
Напр., для Ф. на 180° с равными амплитудами в каждом из состояний
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.
В. Г. Шейнкман
1. Электромагнитная волна (в религиозной терминологии релятивизма - "свет") имеет строго постоянную скорость 300 тыс.км/с, абсурдно не отсчитываемую ни от чего. Реально ЭМ-волны имеют разную скорость в веществе (например, ~200 тыс км/с в стекле и ~3 млн. км/с в поверхностных слоях металлов, разную скорость в эфире (см. статью "Температура эфира и красные смещения"), разную скорость для разных частот (см. статью "О скорости ЭМ-волн")
2. В релятивизме "свет" есть мифическое явление само по себе, а не физическая волна, являющаяся волнением определенной физической среды. Релятивистский "свет" - это волнение ничего в ничем. У него нет среды-носителя колебаний.
3. В релятивизме возможны манипуляции со временем (замедление), поэтому там нарушаются основополагающие для любой науки принцип причинности и принцип строгой логичности. В релятивизме при скорости света время останавливается (поэтому в нем абсурдно говорить о частоте фотона). В релятивизме возможны такие насилия над разумом, как утверждение о взаимном превышении возраста близнецов, движущихся с субсветовой скоростью, и прочие издевательства над логикой, присущие любой религии.
4. В гравитационном релятивизме (ОТО) вопреки наблюдаемым фактам утверждается об угловом отклонении ЭМ-волн в пустом пространстве под действием гравитации. Однако астрономам известно, что свет от затменных двойных звезд не подвержен такому отклонению, а те "подтверждающие теорию Эйнштейна факты", которые якобы наблюдались А. Эддингтоном в 1919 году в отношении Солнца, являются фальсификацией. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
![]() |