Волноводные секции дифференциального фазового сдвига

Секции дифференциального фазового сдвига (СДФС) для волн с ортогональной поляризацией могут быть построены в виде отрезков квадратного, квазиквадратного или круглого волноводов.

СДФС на отрезке квадратного волновода представляет собой отрезок квадратного волновода с помещенной внутрь него посередине стенки диэлектрической пластиной с ε > 1 (рис. 21а).

Рис. 21

В квадратном волноводе возможно одновременное распростране­ние электромагнитных волн типа Н₁₀ и Н₀₁, векторы напряженности электрического поля Е которых в волноводе располагаются взаимно перпендикулярно. Диэлектрическая пластина не оказывает существенного влияния на процесс распространения электромагнитной волны, у которой силовые линии вектора Е перпендикулярны ей. Для волны же с ориентацией век­тора Е, параллельной пластине, она, находясь в пучности поля, уве­личивает эффективную диэлектрическую проницаемость, что приводит к увеличению набега фазы этой волны. В итоге на выходе секции создается дифференциальный фазовый сдвиг между волнами Н₁₀ и Н₀₁.

СДФС на отрезке квазиквадратного волновода представляет собой отрезок волновода, у которого размеры стенок а и b почти одинаковы (рис. 21 б). В практических конструкциях соотношение размеров стенок следующее:

b ≈ 0,95 a.

В такой секции дифференциаль­ный фазовый сдвиг волн с взаимной ортогональной поляризацией образуется за счет неоди­наковости размеров а и b и, следовательно, различий между критическими длинами волн Н₁₀ (λ_кр=2а) и Н₀₁ (λ_кр=2b):

.

Поэтому, подбирая длину отрезка квазиквадратного волновода, можно добиться требуемого фазового сдвига.

СДФС на отрезке круглого волновода представляет собой отрезок круглого волновода, в котором, например, установлены продольные металлические вставки с четвертьволновыми выступами для согласования (рис. 22 а).

В круглом волноводе возможно распространение двух волн типа Н₁₁ взаимно ортогональной поляризации. Вставки увеличивают критическую длину вол­ны, вектор Е которой параллелен вставкам (рис. 22 б). На распрост­ранение ЭМВ, вектор Е которой перпендикулярен вставкам, они прак­тически не влияют (рис.2. 22 в). В силу неодинаковости критических длин волн неодинаковыми оказываются и коэффициенты распространения:

.

Рис. 22

Поэтому волна с вектором Е, параллельным вставке, по­лучит больший фазовый набег, чем волна с вектором Е, перпендику­лярным вставкам. Подбирая длину секции, добиваются требуемого фа­зового сдвига.

Вместо металлических вставок возможно применение диэлектрической пластины, влияние которой было рассмотрено ранее.