Фазовращатель. Фазовращатель – это электронное устройство, изменяющее фазу электромагнитных колебаний на выходе устройства относительно фазы колебаний на его входе

Фазовращатель – это электронное устройство, изменяющее фазу электромагнитных колебаний на выходе устройства относительно фазы колебаний на его входе.

В задачи этого аппарата входит проведение некоторого постоянного или регулируемого сдвига по фазе электромагнитной волны или напряжения. Фазовращатели конструируют на основе применения в них таких частей, как электрические цепи, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, магнитные усилители, и множества других электромагнитных приборов. Фазовращатели чаще всего используются в технике измерения.

Фазовращатели различают по диапазону частот. Так, например, в диапазоне низких частот, а также радиочастот (до нескольких МГц) фазовращатель представляет собой обычный четырехполюсник. В зависимости от пределов изменения фазы и точности ее установки, фазовращатель – это фазосдвигающая цепь, которую можно использовать для создания фиксированного фазового сдвига в пределах от 0 до 90°. В цепях с сосредоточенными параметрами сдвиг фаз осуществляется под действием реактивных элементов.

В фазосдвигающих цепях с распределенными параметрами сдвиг фаз определяется конечным временем распространения электрического сигнала от входа цепи до ее выхода. Современные фазовращатели обычно собираются по мостовой схеме из трех резисторов и одного конденсатора, которые обеспечивают регулируемый сдвиг фаз в пределах от 0 до 180°. В настоящее время применяются также транзисторные (или ламповые) мостовые фазовращатели. В состав последних входит устройство, преобразующее входное напряжение в два напряжения, сдвинутых по фазе на 180° по принципу работы фазоинвертора.

Фазовращатели СВЧ-диапазона работают на дециметровых и более коротких волнах. Они собираются из отрезков СВЧ линий передачи, в которых фазовый сдвиг осуществляется посредством изменения электрической длины линии.

СВЧ-фазовращатели могут быть регулируемые и нерегулируемые. К регулируемым фазовращателям СВЧ-диапазона относятся: раздвижные секции коаксиальной линии; волноводные диэлектрические СВЧ-фазовращатели, т. е. отрезки волновода, содержащие перемещаемую пластину из диэлектрика; сжимаемые секции, т. е. отрезки прямоугольного волновода, узкие стенки которого снабжены упругими подвесками, позволяющими изменять ширину волновода; мостовые СВЧ-фазовращатели, т. е. многоплечевые устройства (коаксиальные или волноводные), снабженные двумя согласованно изменяющимися по длине короткозамкнутыми отрезками линии передачи (шлейфами), включенными в основную линию, по которой осуществляется передача энергии СВЧ от генератора к нагрузке, последовательно с нагрузкой или параллельно ей; фазовращатели с полупроводниковыми элементами (такими, как полупроводниковые диоды с p-i-n- структурой, варикапы), ферритовыми устройствами, сегнетоэлектриками.

СВЧ-фазовращатели на p-i-n- диодах используются в качестве коммутационных элементов. Диоды позволяют изменять фазовый сдвиг ступенчато посредством прямого изменения длины линии, либо подключения к линии (через диоды) набора шлейфов. В настоящее время находят широкое распространение ферритовые фазовращатели, работа которых основана на использовании Фарадея эффекта на СВЧ и явления ферромагнитного резонанса в намагниченном феррите. В зависимости от направления фазового сдвига ферритовые фазовращатели подразделяются на взаимные, обеспечивающие одинаковый фазовый сдвиг для обоих направлений распространения волны, и не взаимные, в которых сдвиг фаз для волн, распространяющихся в противоположных направлениях, не одинаков. Широко используются нерегулируемые фазовращатели, которые реализуют в виде калиброванного по фазе отрезка линии передачи, фазовый сдвиг в них достигается подбором значения его длины, размеров поперечного сечения (при использовании волновода) либо эффективной диэлектрической проницаемости.

Фазовращатели применяются в устройствах радиотехники, автоматики, вычислительной, измерительной техники, СВЧ-технике для изменения формы входного сигнала, компенсации фазовых искажений, фазовой модуляции, выравнивания электрической длины линий передачи, создания заданных фазовых сдвигов сигналов в когерентных радиосистемах (например, в фазированных антенных решетках) и др.