Читать онлайн «Большая энциклопедия техники». Страница 385

Фазовращатель

Фазовращатель – это устройство, элемент тракта СВЧ, которое служит для изменения фаз электромагнитных колебаний. Фазовращатель используется в измерительной и преобразовательной технике, а также в автоматике. Конструкция фазовращателя изменяется в зависимости от предназначенного диапазона частот, пределов фазовых изменений и точности установки устройства. Фазовращатель, использующийся в диапазоне радиочастот и на низких частотах, представляет собой четырехполюсник. Четырехполюсник состоит из индуктивности, емкости и сопротивления.

Фазовращатель применяется в системах с большим количеством потребителей, чтобы обеспечить необходимое распределение фаз к сигналам, а также в радиосистемных фидерах, выравнивая электрические длины фидера. Кроме этого, фазовращатель используется в фазированных антенных решетках, различных когерентных радиосистемах и других устройствах сверхвысоких частот техники.

Фазовращатели по типу волн делятся на проходные и отражательные. По физическому принципу различаются механические, электромеханические и электрические устройства. По изменению фазы фазовращатели бывают с дискретным изменением или плавным изменением.

Простейшим фазовращателем является цепь, двигающая фазы, которую составляют катушка индуктивности и резистор или конденсатор и резистор. Подобный фазовращатель применяется при фазовом сдвиге, который равен 0—90°. Более сложным по конструкции считается фазовращатель, имеющий вид мостовой цепи с конденсатором и тремя резисторами. Если выходной сигнал мало изменчив, то резисторы и конденсатор регулируют сдвиг фаз от 0 до 180°. Ламповый, или транзисторный мостовой фазовращатель составляет фазоинвертор с разделенной нагрузкой, за счет которого фаза сдвигается на 180°. Все фазовые сдвиги в любых фазовращателях зависят от частоты. И только в следящем фазовращателе при отклонении сдвига от определенного положения параметры меняются автоматически, уменьшая отклонение.

В цепи переменного тока с промышленной частотой фазы регулирует вращающийся трансформатор, сельсина, и, кроме того, асинхронные электродвигатели с тремя фазами, у которого ротор заторможен. В коротковолновых диапазонах и диапазоне дециметровых волн применяются фазовращатели, которые изготавливаются из волноводов и нескольких отрезков коаксиальных линий. Фаза устанавливается с погрешностью, зависящей от вида фазовращателя. В электронных устройствах погрешность составляет 0,05—0,1°, в электромеханических устройствах – 0,5—1°.

В фазовращателях СВЧ фаза электромагнитных колебаний изменяется на выходе передачи СВЧ, это могут быть радиоволновод или полосковая линия. Выходная фаза изменяется относительно входной фазы колебаний за счет перемены электрической длины линии. Подобные фазовращатели делятся на регулируемые и нерегулируемые.

Регулируемый фазовращатель представляет собой участок фидера, который вносит сдвиг фазы на конкретной частоте или полосе частот, регулируемый по необходимости. Функции регулируемого фазовращателя с механическим или электромеханическим управлением сдвигом фазы выполняют раздвижная секция, отрезок волновода, сжимная секция и мостовой фазовращатель. Один из них имеет вид раздвижной секции коаксиальной линии, которая может регулироваться. Также к подобному типу относится волноводный диэлектрический фазовращатель, выглядящий как отрезок волновода. Отрезок содержит в себе перемещаемую диэлектрическую пластину, управление фазовым сдвигом основывается на изменении положения пластины из диэлектрика и фазовой скорости волны. Сжимная секция, или отрезок волновода прямоугольной формы, имеет узкие стенки с упругими подвесками, которые изменяют ширину волновода. Мостовой фазовращатель представляет собой волноводное или коаксиальное устройство СВЧ с несколькими плечами. Мостовой фазовращатель снабжен двумя короткозамкнутыми шлейфами, которые одинаково изменяются по своей длине и считаются направленными ответвителями. К регулируемым фазовращателям с электрическим управлением относятся фазовращатель с ферритовыми устройствами, полупроводниковыми элементами, плазменными устройствами и с сегнетоэлектриком. Работа фазовращателей с ферритовыми устройствами базируется на взаимодействии магнитных моментов ферритовых подрешеток с электромагнитными волнами.

Ферритовые взаимные фазовращатели обеспечивают одинаковый сдвиг фаз во всех направлениях распространения волн.

Ферритовые невзаимные фазовращатели имеют вид гиратора. Фазовращателями с полупроводниковыми элементами являются варикапы, а самыми перспективными считаются фазовращатели с полупроводниковыми диодами р-i-n-структуры, которые применяются как коммутационные элементы.

Полупроводниковые диоды изменяют сдвиг фазы ступенчато, используя прямое изменение или подключение к линии набора шлейфов через диоды.

Нерегулируемый фазовращатель представляет собой калиброванный по фазе отрезок фидера, который реализует сдвиг фазы, подбирая значение длины, размеров поперечного сечения или проницаемости диэлектриков.

Ферритовая антенна – это магнитная антенна, имеющая ферритовый сердечник. Благодаря высокой магнитной восприимчивости ферритов размеры ферритовой антенны гораздо меньше рамочной антенны, если учесть, что индуктируемые электродвижущие силы в них одинаковы.

Приемная ферритовая антенна используется при приеме электромагнитных волн. Условия приема – расстояние до 300 км, прогрессивное движение, при наличии коротких остановок прием осуществляется дуплексной или симплексной работой. Ферритовая антенна представляет собой прямоугольный блок, у которого имеется диэлектрический кожух. С внутренней стороны кожуха к его основанию прикреплены два стержня из феррита, которые собираются из колец, вместе с катушками индуктивности. Катушки являются в данной конструкции магнитоприемниками. Между ферритовыми стержнями располагается блок, настраивающий антенну с усилителем. На антенном кожухе находятся разъемы для подключения антенны с приемником, а также для управления настройкой и подключения питания усилителя.

Приемная ферритовая антенна имеет вид симметричной рамочной антенны. Ее антенный контур должен находиться в резонансе с набором конденсаторов. Симметричный усилитель усиливает принимаемый сигнал и согласует высокоомный контур с низкоомным входом принимающего устройства антенны. Высокочастотные реле подключают конденсаторы к работе.

В ферритовой антенне поддиапазоны могут настраиваться либо ручным, либо автоматическими способами.

Фильмоскоп – устройство, демонстрирующее неподвижное изображение диафильма, проецирующее его на экран. Диафильм – последовательность позитивных изображений на черно-белой и цветной кинопленке.

Фильтр электрический – это электрическое устройство, которое выделяет определенные составляющие, другие же составляющие не пропускает на вход. Электрические колебания подаются на вход фильтра, который из всего спектра колебаний выделяет и пропускает только те составляющие, которые располагаются в заданной области частот.

Электрические фильтры применяются в радиоустройствах, радиоизмерительной технике, автоматических устройствах, телемеханике, системах многоканальной связи и т. д. Ареалом деятельности фильтра являются приборы и устройства, в которых электрические сигналы передаются наряду с мешающими сигналами и шумами, отличными по частоте. Кроме этого, фильтры используются при сглаживании импульсов выпрямленного тока в выпрямителях тока. В электрическом фильтре присутствуют полоса пропускания и полоса задерживания. Полоса пропускания представляет собой частотную область с составляющими, которые пропускаются фильтром. Полоса задерживания, наоборот, является областью частот, где составляющие задерживаются.

Электрический фильтр вносит затухания в составляющие электрических колебаний. Его фильтрующие свойства определяются именно относительной величиной подобного затухания. Фильтрующие свойства выражены сильнее тогда, когда различий в полосах затухания и пропускания становится больше. Электрические фильтры зависят от кривой затухания частоты, делятся на фильтры нижних частот, верхних частот, полосовые, режекторные и фазовые фильтры. Фильтры нижних частот пропускают низкие колебания и задерживают колебания высоких частот.

У фильтров верхних частот другой принцип действия – они являются пропускающими колебания выше определенной границы и задерживающими колебания ниже данной границы. Полосовые фильтры, или полосно-пропускающие, выделяют колебания в определенном интервале частот. Режекторные фильтры, или полосно-задерживающие, по своим характеристикам частоты являются обратными полосовым фильтрам. Фазовый фильтр пропускает все частоты сигнала с одинаковым усилением, а затем меняет фазу сигнала при изменении задержки частотного пропускания.