Поглощающие переменные механически управляемые аттенюаторы

Изменение положения пластины и тем самым регулировка ослабления производится с помощью механического или электрического приводного механизма, находящегося снаружи и связанного со шкалой, отградуированной в dB.

Наибольшее применение получили следующие переменные механически управляемые аттенюаторы:

1) в виде поглощающей пластины в отрезке прямоугольного волновода, расположенной параллельно узким стенкам с возможностью перемещения к центру волновода (рис. 2.15);

Рис. 2.15 Рис. 2.16

2) в виде поглощающей пластины в отрезке прямоугольного (коаксиального) волновода, изменяющей глубину своего погружения в волновод через неизлучающую щель по центру широкой стенки прямоугольного волновода (рис.2.16) (через наружный проводник коаксиального отрезка волновода)- аттенюаторы ножевого типа;

3) в виде поглощающей пластины в отрезке круглого волновода, поворачивающейся вокруг своей оси – поляризационные аттенюаторы (рис.2.17).

Рис.2.17

Рис. 2.18

Для понимания механизма варьирования ослаблением ЭМВ в аттенюаторах первых двух типов необходимо помнить распределение поля основной волны по широкой стенке прямоугольного волновода (см. рис. 2.18.б, на котором примерно показан процесс прохождения волны в отрезке прямоугольного волновода с поглощающей пластиной, расположенной параллельно узким стенкам). Как видно из рисунков 2.16, 2.17 и 2.18 тонкая диэлектрическая пластина, покрытая слоем поглощающего материала (графит, слой металла, толщина которого меньше глубины проникновения, и т. д.) размещена параллельно линиям электрического поля. Под влиянием поля в поглощающем слое возникает ток проводимости, что и приводит к затуханию распространяющейся волны. Поскольку амплитуда вектора Е волны Н₁₀ изменяется вдоль широкой стенки, то перемещая пластину в этом направлении, можно в широких пределах изменять величину вносимого затухания L. Максимальное L получается при расположении пластины в центре широкой стенки, минимальное- вблизи узкой. При этом для уменьшения начального ослабления поглощающий слой наносится на поверхность, ближайшую к боковой стенке.

Для уменьшения отражений концы пластины заостряют. При фиксированном положении пластины величина L зависит от ее длины, параметров диэлектрика и свойств поглощающего материала.

Аттенюаторы ножевого типа (рис.2.16) обладают тем преимуществом, что позволяют

получить нулевое ослабление при полном выведении пластины из волновода. Ослабление

таких аттенюаторов до 30-40 дБ,

Общий недостаток: не могут поглощать большой уровень мощности из-за отсутствия принудительного охлаждения поглотителя. Также к недостаткам можно отнести:

-зависимость L от частоты;

-изменение фазового сдвига, получаемого волной при ее распространении со входа на выход, при изменении вносимого затухания, поскольку перемещение пластины вызывает изменение фазовой скорости распространяющейся волны;

-изменение вносимого затухания со временем из-за старения материалов.

Как видно из рис.2.17 поляризационный аттенюатор состоит из трех волноводных секций. Крайние секции выполнены в виде плавного перехода от прямоугольного волновода к круглому и осуществляют трансформацию структуры поля основной волны прямоугольного волновода Н₁₀ в структуру поля основной волны круглого Н₁₁ и наоборот. Внутри каждой секции установлена поглощающая пластина, причем в крайних секциях посередине сечения и параллельно широким стенкам. Средняя секция, выполненная в виде отрезка круглого волновода, может поворачиваться вместе с поглощающей пластиной вокруг продольной оси.

Принцип действия аттенюатора основан на изменении степени поглощения ЭМВ при изменении угла поглощающей пластины по отношению к структуре поля основной волны во второй и третьей секциях. В первой секции волна Н₁₀ проходит без ослабления, так как ее вектор Е перпендикулярен поглощающей пластине. Если поглощающая пластина в отрезке круглого волновода ориентирована параллельно поглощающим пластинам крайних секций, то аттенюатор практически не ослабляет ЭМВ. При повороте средней секции, когда расположенная в ней поглощающая пластина образует с пластинами крайних секций угол , составляющая поля, параллельная пластине, поглощается, а вторая составляющая , перпендикулярная поглощающей пластине проходит без ослабления в сторону третьей секции, где она оказывается ориентированной под углом к поглощающей пластине третьей секции.

В свою очередь, составляющая Е₂ в третьей секции раскладывается на две составляющие:

-параллельную пластине и

- перпендикулярную ей.

Составляющая поглощается в третьей секции, а на выход аттенюатора проходит

составляющая

Таким образом, затухание, вносимое поляризационным аттенюатором, зависит только от угла поворота поглощающей пластины в средней секции.