Предложена двухсекционная конструкция переключателя поляризации на квадрупольном магнитном поле. Определены формулы, описывающие его работу, проведена оптимизация конструкции и расчет режимов управления. Результаты расчетов близки параметрам математической модели, построенной с помощью интегрированного программно-вычислительного комплекса «ЬАМВОА+», разработанного специалистами ОАО НПО «Алмаз», и подтверждаются экспериментальными данными.
Введен режим одноимпульсного управления переключателем, позволяющий значительно снизить энергию и время переключения, с сохранением высоких поляризационных характеристик.
Выполнены исследовательские и опытно-конструкторские работы по отработке конструкции переключателя поляризации на квадрупольном магнитном поле. Рассмотрено два варианта переключателя, даны их сравнительные характеристики, отражены особенности работы каждого варианта.
Климатические испытания переключателей в диапазоне температур (-50 . +85)°С подтверждают правильность выводов о высокой температурной стабильности предложенной конструкции.
Разработан переключатель поляризации на квадрупольном магнитном поле, имеющий следующие характеристики:
- Кэ линейных поляризаций в диапазоне рабочих температур (-50 . +85)°С
- не менее 25 дБ;
- Кэ круговой поляризации в диапазоне рабочих температур (-50 . +85)°С-не более 1,3 дБ;
- время переключения 20 мкс;
- энергия переключения поляризации «линейная - линейная» составляет 100
- 120 мкДж; «линейная - круговая» - 50 - 60 мкДж;
- потери 0,25 дБ;
- геометрические размеры поперечного сечения 13,2 х 13,2 мм;
- длина 29 мм;
- масса 13 г.
Расчетным методом определена возможность снижения времени переключения до уровня менее пяти микросекунд, что позволит использовать его в устройствах, требующих высокое быстродействие.
Антенный элемент, содержащий переключатель поляризации, в нормальных климатических условиях на линейных поляризациях имеет коэффициент эллиптичности не менее 23 дБ, на круговой поляризации - не более 2 дБ.
В диапазоне температур (-50 . +85)°С коэффициент эллиптичности антенного элемента, содержащего переключатель поляризации, на круговой поляризации не превышает 3 дБ, на линейных поляризациях - не менее 17 дБ.
Предложен двухсекционный переключатель поляризации, работающий на эффекте Фарадея, приводится расчет его конструкции и режимов управления. На макетных образцах, изготовленных в соответствии с расчетами, проведена отработка конструкции. Экспериментально подтверждается предположение о высокой температурной стабильности двухсекционного вращателя поляризации. Разработанный переключатель поляризации на продольном магнитном поле имеет следующие характеристики:
- Отклонение угла поворота в диапазоне температур (-50 . +85)°С - не более ±10°;
- прямые потери 0,25 дБ;
- время переключения 8 мкс;
- энергия переключения 40 мкДж;
Расчетным методом определена возможность снижения времени переключения до уровня порядка микросекунды.
В качестве примера приводится согласование переключателя поляризации с фазовращателем типа Реджиа-Спенсера, что позволяет дополнить преимущества данного фазовращателя возможностью работы на нескольких видах поляризации.
Разработанные в рамках диссертационного исследования методы контроля поляризационных характеристик антенного элемента позволяют производить оперативный контроль параметров в условиях серийного производства. Предлагается два защищенных патентами варианта автоматизированного стенда контроля поляризационных характеристик антенного элемента, имеющих разные принципы измерения. Работа первого стенда основана на методе поляризационных диаграмм, его отличительными особенностями являются высокая точность измерения и простота конструкции. Второй вариант стенда использует принцип разделения поляризации, внедрение стенда сокращает время измерения с сохранением высоких точностных характеристик.
Проведена разработка стенда автоматизированного контроля потерь антенного элемента в диапазоне рабочих частот, что позволяет сократить время измерения, повысить точность и снизить влияние субъективных факторов.
Предлагаемые стенды используются для проверки параметров антенных элементов и могут быть использованы для контроля параметров других элементов антенной техники. В этом случае может потребоваться введение незначительных изменений в состав стенда и корректировка программного обеспечения.
Переключатели, разработанные в рамках диссертационного исследования, предназначены для работы в составе антенного элемента. Они могут быть использованы в других СВЧ-устройствах, где требуется высокая температурная стабильность, большое быстродействие, малая энергия управления.
По результатам диссертационных исследований созданы новые технические решения, защищенные тремя патентами на изобретение, четырьмя патентами на полезную модель. Разработано программное обеспечение измерительных стендов, защищенное двумя свидетельствами.
Результаты диссертационной работы используются при разработке антенного элемента в «ОАО НПО «Алмаз» им. академика A.A. Расплетина».
Измерительные автоматизированные стенды, разработанные в рамках диссертационного исследования, используются для проверки параметров антенных элементов на Государственном Рязанском приборном заводе.
Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами.
