Определение
Фазовращатель — это устройство, которое позволяет на выходе управлять фазой электромагнитного колебания относительно его фазы на входе. Оно задерживает или сдвигает сигнал (образуется фазовый сдвиг), не влияя на его частоту или амплитуду.
Принцип работы
Принцип работы основан на регулировании параметров, от которых зависит время прохождения сигнала:
- Изменение длины пути прохождения сигнала. Замена линии передачи на более длинную (например, коаксиальную или волноводную) увеличивает длину пути прохождения сигнала, следовательно, и время
- Изменение фазовой скорости. Скорость распространения волны в среде зависит от ее магнитной и диэлектрической проницаемости, на которые можно воздействовать, например, регулировать магнитное поле в феррите
- Подключение управляемого реактивного сопротивления (емкостного или индуктивного). Управление значениями L и C, например, с помощью варикапа, позволяет изменять фазовый сдвиг за счет зависимости их реактивных сопротивлений от частоты
Виды фазовращателей
Классификация фазовращателей по основным признакам:
- По способу управления: механические; электромеханические; электрические; ферритовые; полупроводниковые
- По типу волн: отражательные; проходные
- По характеру фазового сдвига: аналоговые; дискретные
- По способу включения в тракт: коаксиальные; волноводные; полосковые
Устройство и примеры
В общем случае фазовращатели СВЧ состоят из линии передачи, активных элементов и системы управления. В зависимости от типа и назначения подбираются необходимые компоненты.
Например, в устройстве цифрового фазовращателя применяются p-i-n-диоды, работающие в качестве переключателей сегментов линии передачи, что позволяет регулировать длину пути прохождения сигнала. В устройстве аналогового фазовращателя для электрического способа управления используется сегнетоэлектрический материал, а для магнитного - намагниченный ферритовый.
Область применения
Управление фазой позволяет управлять диаграммой направленности, поэтому фазовращатели широко применяются для настройки фазированных антенных решеток (ФАР), в спутниковых системах связи, радиолокации и измерительной технике.
Заключение
Фазовращатель - фундаментальный компонент современной радиоэлектроники, особенно в области СВЧ, являющийся неотъемлемой частью таких передовых систем, как быстродействующие радары с ФАР, высокоскоростные спутниковые интернет-каналы и компактные мобильные устройства связи.
