Електрично керований поляризатор

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для выбора сигнала одной из двух ортогональных линейно-поляризованных волн. В современных приемных установках, используемых для космической радиосвязи и спутникового телевидения выбор поляризации осуществляется магнитным или механическим поляризатором. Магнитный поляризатор [3лотников Е.А. и др. Прием телевидения со спутников. Вестник связи, 1990. № 6, с. 48, рис. 5.7] содержит отрезок круглого волновода, вдоль оси которого расположен ферритовый стержень 4, катушка подмагничивания и отрезок прямоугольного волновода. При распространении электромагнитной волны в круглом волноводе с намагниченным ферритом направление ее поляризации изменяется в рассматриваемом устройстве на 90°. Если ток в катушке отсутствует, т.е. магнитное поле равно нулю осуществляется прием сигнала одной поляризации, вектор напряженности электрического поля Е, которой перпендикулярен широким стенкам прямоугольного волновода. При наличии определенного тока подмагничивания происходит поворот плоскостей поляризации волн на 90°, и будет осуществляться прием сигнала другой ортогональной поляризации, вектор Е которой станет перпендикулярным широким стенкам прямоугольного волновода. Недостатком магнитного поляризатора является относительно большие потери и узкая полоса частот. Потери обусловлены затуханием волны в феррите и существенным коэффициентом отражения. Узкая полоса частот связана с зависимостью угла поворота плоскости поляризации и величиной напряженности магнитного поля (тока подмагничивания). которые для разных частот различны. Для разделения сигналов ортогонально-поляризованных волн используется поляризационный селектор [Модель A.M. Фильтры СВЧ в радиорелейных системах. -М.: Связь, 1967, с. 251,. рис. 7.11]. Селектор представляет собой волноводный тройник. Отрезок прямоугольного волновода с помощью продольной щели связан с отрезком круглого волновода, в одном из плеч которого диаметрально расположена пластина металлическая. При подаче в противоположное плечо круглого волновода волн ортогональных поляризацией одна из них, вектор E которой перпендикулярен пластине, пройдет во второе плечо отрезка круглого волновода, другая волна ответвляется в прямоугольный волновод. Пластина отражает волну, вектор E которой лежит в плоскости пластины. Оба сигнала принимаются одновременно. Это требует использования двух приемных телевизионных конверторов (или приемников), выходы которых связаны через коммутатор с трактом промежуточной частоты приемника. Применение двух конверторов усложняет конструкцию и повышает ее стоимость. Недостатком рассмотренного устройства является также ортогональное расположение облучателя и одного из конверторов, что приводит к частичному перекрытию зеркала параболической антенны и уменьшению ее эффективной поверхности. В качестве прототипа может быть рассмотрен механический поляризатор [Злотников Е.А. и др. Прием телевидения со спутников. Вестник связи, 1990, № 6, с. 47, рис. 5.6], который содержит отрезок круглого волновода, с расположенным в торце линейным возбудителем, выполненным в виде емкостного зонда. Выбором положения зонда добиваются наличия сигнала одного вида поляризации волны, вектор E которой параллелен зонду. Волна ортогональной поляризации не возбуждает зонд, так как ее вектор напряженности E электрического поля 2 перпендикулярен зонду. E Поворачивая зонд на 90°, принимает сигнал ортогональной поляризации, т.к. вектор 2 теперь с. ал параллелен зонду. Поворот элемента связи (зонда) осуществляется с помощью шагового двигателя. В указанном поляризаторе происходит преобразование волны типа H11 в круглом волноводе в поперечную электромагнитную волну в волноводно-коаксиальном переходе так как зонд требует поворота при переходе от волны одной поляризации к волне другой поляризации, что для сопряжения поляризатора с конвертором необходим еще один коаксиально-волноводный переход. Двойное преобразование типов волн приводит к увеличению КСВ и потерь. Другим недостатком этого поляризатора является ортогональное расположение облучателя и конвертора, что, как и в случае с поляризационным селектором, приводит к частичному перекрытию зеркала параболической антенны и уменьшению ее эффективной поверхности. Поворот элемента связи приводит к снижению надежности механического поляризатора. Заявляемое изобретение направлено на уменьшение потерь и повышение надежности работы. Решение поставленной задачи ' достигается тем,что (в отличии от механического поляризатора) элемент связи выполнен в виде двух ортогональных зондов, имеющих общий выход, и в каждой из зондов встроены p-i-n диоды с возможностью их подключения. Подавая разнополярные напряжения на p-i-n диоды, их проводимость меняется в тысячи раз. Направление зондов совпадает с направлением векторов напряженности электрического поля каждой из ортогональных линейно-поляризованных волн. Но возбуждается только тот зонд, на p-i-n диоды которого подается прямое напряжение, так как сопротивление p-i-n диодов при этом очень мало. На p-i-n диоды другого зонда подается обратное напряжение, сопротивление их резко возрастает (становится близким к диэлектрику) и этот зонд не возбуждается. Таким образом, переключая полярность напряжений на p-i-n диодах зондов, можно возбуждать тот или другой зонд и принимать один из сигналов ортогонально-поляризованных волн. В отличии от механического поляризатора выход элемента связи в предлагаемом поляризаторе неподвижен и его можно использовать соосно подключая к конвертору, минуя дополнительный коаксиальноволноводный переход и не затеняя зеркало параболической антенны. Сравнение известных устройств с предлагаемым показывает, что надежность его выше, чем у механического поляризатора с поворачиваемым зондом; ему не требуется дополнительный коаксиальноволноводный переход; соосное сопряжение предлагаемо-i го поляризатора с конвертором не приводит к дополнительному перекрытию зеркала параболической антенны и дополнительным потерям; заявляемое устройство конструктивно проще и технологичнее магнитного поляризатора, имеет меньшие потери и дешевле. Вышеизложенное позволяет сделать вывод о более высоких технико-экономических параметрах заявляемого устройства. На чертеже представлен эскиз вида электрически управляемого поляризатора. Поляризатор содержит отрезок круглого волновода 1, в котором расположены два ортогонально емкостных зонда 2 и 3, имеющих общий вы ход 4 на коаксиал. В каждый из зондов встроены p-i-n диоды 5 и 6. Работа управляемого поляризатора осуществляется следующим образом. На вход волновода поступают сигналы двух линейно-поляризованных волн, векторы напряженности E E2 E E2 электрического поля которых 1 и взаимно_ перпендикулярны. Параллельно векторам 1 и устанавливает зонды 3 и 2 соответственно. Они возбуждаются этими волнами. Однако, сигнал на выход элемента связи происходит только от того зонда, на p-i-n диоды которого подано прямое напряжение, так как сопротивление их очень мало и обеспечивается гальваническая связь этого зонда с выходом его на конвертор. На p-i-n диоды другого зонда подается в это время обратное напряжение, при котором их сопротивление становится очень большим и практически будет отсутствовать гальваническая связь этого зонда и выходы. И сигнал волны этой поляризации на вход конвертора приемника поступать не будет. Для приема сигнала другой поляризации полярность управляющих напряжений меняется на обратное. Предложенное устройство благодаря улучшению электрических параметров, более высокой надежности, технологичности и меньшей стоимости найдет широкое применение в системах спутникового телевидения и космической связи.