一種鐵氧體鎖式變極化器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種變極化器，特別是一種用于極化捷變雷達(dá)技術(shù)的鐵氧體鎖式變極化器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)除了要同時測量多個目標(biāo)的位置、速度外，獲取目標(biāo)極化信息變得越來越重要。如果天線能在較短轉(zhuǎn)換時間內(nèi)收發(fā)多種極化，一方面可以達(dá)到抗干擾的目的，另一方面還能獲取更多的目標(biāo)極化信息，對目標(biāo)加以有效的識別，這就是極化捷變功能。在八十年代初美國西屋電氣公司就為空軍主力戰(zhàn)斗轟炸機(jī)研制成極化捷變雷達(dá)(EAR)，裝備于B-1B和B52戰(zhàn)斗轟炸機(jī)，可完成自動地形跟蹤和低飛行障礙回避等功能。EAR天線陣使用了上千個移相單元，采用的是鐵氧體變極化移相器，能獲得水平、垂直、圓極化三種極化。我國目前尚無此類移相器投入使用，隨著國防科技的發(fā)展，極化捷變雷達(dá)的應(yīng)用勢在必行。
[0003]鐵氧體可變極化移相器在入射左(右)圓極化波以后，可根據(jù)要求輸出圓極化波或垂直、水平線極化波，并能控制輸出極化波的相移;反之，在接收端輸入已知圓極化波或垂直、水平線極化波時，可從入射端輸出左(右)圓極化波，并產(chǎn)生需要的相移。通過增加一個固定圓極化器還可實(shí)現(xiàn)對線極化波的變極化移相。
[0004]這種鐵氧體可變極化移相器的移相機(jī)理是常規(guī)的縱向磁化對圓極化波的法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，而其實(shí)現(xiàn)極化捷變的關(guān)鍵是變極化技術(shù)。以往變極化技術(shù)通常是采用對磁路上的線圈持續(xù)加電控制的方法，一旦關(guān)斷電流，變極化性能就會消失，這種變極化技術(shù)是非鎖式的。而大型相控陣?yán)走_(dá)若要對每只移相器持續(xù)加電勢必帶來極大的系統(tǒng)功耗，同時這種持續(xù)加電的變極化方式會導(dǎo)致器件的截面尺寸偏大，造成陣面上的柵瓣的出現(xiàn)而影響整機(jī)性能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決以上問題本實(shí)用新型提供了一種節(jié)能、穩(wěn)定性強(qiáng)，體積小的種鐵氧體鎖式變極化器。
[0006]用鐵氧體材料的矩磁特性，設(shè)計(jì)合理的閉鎖式外磁路，采取專用的變極化勵磁方式，以脈沖電流驅(qū)動磁路上的線圈，脈沖電流關(guān)斷，變極化性能繼續(xù)保持，完成鐵氧體鎖式變極化控制，即實(shí)現(xiàn)鎖式變極化器。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種鐵氧體鎖式變極化器，其特征在于:包括外磁路、鍍膜鐵氧體圓棒、線圈，在高矩形比的鍍膜鐵氧體圓棒上緊密配合壓制有外磁路，在外磁路四個圓弧上分別繞有兩組相同圈數(shù)相同電阻的線圈，線圈按照首尾相連的方法連線形成四磁極場型。激勵方式為采用正負(fù)磁化態(tài)調(diào)脈寬控制極化狀態(tài)，以負(fù)飽和態(tài)為復(fù)位態(tài)，通過置位不同的脈寬選取最佳的水平線極化、圓極化、垂直線極化的狀態(tài)，根據(jù)鐵氧體的非互易特性可知這種變極化效應(yīng)是收發(fā)互易的。
[0008]所述的外磁路內(nèi)外圓公差小于2絲。
[0009]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)鎖式變極化器的方法，是對鍍膜的鐵氧體波導(dǎo)外加上配套加工的軟磁或矩磁性鐵氧體材料(優(yōu)選為高磁矩的鋰鐵氧體材料)形成閉鎖式磁路，通過在磁路上繞制線圈，并對線圈采用類似圓極化移相器的控制方式，改變鐵氧體波導(dǎo)內(nèi)的四磁極場強(qiáng)的大小進(jìn)而改變鐵氧體波導(dǎo)變極化效應(yīng)的強(qiáng)弱，對器件輸出的極化狀態(tài)進(jìn)行鎖式控制來實(shí)現(xiàn)鎖式變極化器的方法。
[0010]—般地說對線圈采用分割幅度、分割脈寬、通量反饋的電路驅(qū)動方法進(jìn)行控制。
[0011]本器件外磁路上繞線圈數(shù)較少，線圈也短，而線圈與樣品的間隙又較大，因此對其控制相對于圓極化移相器而言復(fù)位電流應(yīng)更大，置位電流無需對脈寬進(jìn)行等間距分割，而應(yīng)該提供幾個較精確的脈寬使之能實(shí)現(xiàn)較純的圓極化和線極化。
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型采用矩磁性材料，利用閉鎖式外磁路，，實(shí)現(xiàn)了鎖式變極化器的設(shè)計(jì)。其截面尺寸比持續(xù)加電的非鎖式變極化器有了明顯改觀，不會超過移相器的磁路寬度，因此在陣面上使用不會產(chǎn)生柵瓣，而鎖式控制也大大降低了系統(tǒng)的功耗。
[0013]外磁路與鐵氧體較緊密的配合，通過對置位脈寬的合理分割本鎖式變極化器產(chǎn)生的變極化效應(yīng)可使輸入圓極化波轉(zhuǎn)變?yōu)闄E圓度小于1.0dB的圓極化波，或正交隔離度大于25dB的線極化波。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的鐵氧體鎖式變極化器截面圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型的鐵氧體鎖式變極化器磁路線圈的接線形式。
[0016]圖3是本實(shí)用新型的鐵氧體鎖式變極化器應(yīng)用之一示意圖。
[0017]圖4是本實(shí)用新型的鐵氧體鎖式變極化器應(yīng)用之二示意圖。
[0018]圖5是本實(shí)用新型的鐵氧體鎖式變極化器應(yīng)用之三示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0020]如圖1、2所示，本實(shí)用新型提供了一種鐵氧體鎖式變極化器，包括外磁路1、鍍膜鐵氧體圓棒2、線圈3，在高矩形比的鍍膜鐵氧體圓棒2上緊密配合壓制有外磁路1，在外磁路1四個圓弧上分別繞有兩組相同圈數(shù)相同電阻的線圈3，線圈按照首尾相連的方法連線形成四磁極場型。
[0021]首先選擇合適的鐵氧體波導(dǎo)尺寸在3cm頻段典型尺寸為直徑7mm，為具備良好的鎖式特性，應(yīng)選擇矩磁性能好的鋰鐵氧體材料;根據(jù)波導(dǎo)直徑的大小為其外磁路配制合適的模具，采用高磁矩的鋰鐵氧體材料燒制外磁路;外磁路燒結(jié)成型后，采用內(nèi)外圓磨的工藝磨加工出符合公差要求的內(nèi)圓尺寸，如+0.01?+0.02mm;磨圓外磁路所有棱角后進(jìn)行繞線;繞線方法為在每個圓弧上用雙股線繞10圈左右，線徑0.3mm左右，采用首尾相連的繞線方式，形成反向串聯(lián)回路(如圖2)。
[0022]激勵方式同鐵氧體圓極化移相器的激勵方式類似，在圖(2)中4-5方向加電至飽和后形成復(fù)位狀態(tài)，再對6-5方向加一個可調(diào)寬度的脈沖，使變極化器固定在一個置位狀態(tài)。調(diào)節(jié)置位脈沖的寬度可獲得不同的置位狀態(tài)，與之對應(yīng)的是不同的輸出極化特性。這樣在微波性能上給定極化特性輸入時，對不同置位狀態(tài)分別測試鎖式變極化器的輸出特性，即可確定幾個固定的置位脈沖獲得需要的變極化輸出，實(shí)現(xiàn)鎖式變極化器的規(guī)定性能。
[0023]應(yīng)用之一(如圖3所示):圓極化波輸入的互易可變極化移相器，輸入圓極化波，對其移相后可變極化輸出。其中匹配器7實(shí)現(xiàn)輸入空波導(dǎo)與鍍膜鐵氧體移相段的匹配;圓極化移相段9實(shí)現(xiàn)該器件的相移功能;本實(shí)用新型的鎖式變極化器10可實(shí)現(xiàn)該器件的極化控制功能;對圓/方波導(dǎo)的匹配器11實(shí)現(xiàn)鍍膜鐵氧體移相段與輸出空波導(dǎo)的匹配。
[0024]應(yīng)用之二(如圖4所示):互易鎖式變極化器，可對入射線極化波進(jìn)行可變極化輸出。其中匹配器7實(shí)現(xiàn)輸入空波導(dǎo)與鍍膜鐵氧體移相段的匹配;本實(shí)用新型的鎖式變極化器10對圓/方波導(dǎo)的匹配器11實(shí)現(xiàn)鍍膜鐵氧體移相段與輸出空波導(dǎo)的匹配；
[0025]應(yīng)用之三(如圖5所示):線極化輸入的互易可變極化移相器，輸入線極化波，先將其轉(zhuǎn)換為圓極化波，再移相并可變極化輸出。其中匹配器7實(shí)現(xiàn)輸入空波導(dǎo)與鍍膜鐵氧體移相段的匹配；圓極化器8將入射的線極化波轉(zhuǎn)換為圓極化波；圓極化移相段9實(shí)現(xiàn)該器件的相移功能;本實(shí)用新型的鎖式變極化器10對圓波導(dǎo)的匹配器11實(shí)現(xiàn)鍍膜鐵氧體移相段與輸出空波導(dǎo)的匹配。
[0026]圖3?圖5幾個應(yīng)用實(shí)例都是裝配在一個鍍膜的鐵氧體棒上，根據(jù)需求的不同再裝配圓極化移相段、圓極化器等裝置。
[0027]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不限制于本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鐵氧體鎖式變極化器，其特征在于:包括外磁路(1)、鍍膜鐵氧體圓棒(2)、線圈(3)，在高矩形比的鍍膜鐵氧體圓棒(2)上緊密配合壓制有外磁路(1)，在外磁路(1)四個圓弧上分別繞有兩組相同圈數(shù)相同電阻的線圈(3)，線圈按照首尾相連的方法連線形成四磁極場型。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵氧體鎖式變極化器，其特征在于:所述的外磁路(1)內(nèi)外圓公差小于2絲。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鐵氧體鎖式變極化器，其特征在于:所述的外磁路(1)采用軟磁或矩磁性鐵氧體材料。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鐵氧體鎖式變極化器，其特征在于:所述的矩磁性鐵氧體材料為高磁矩的鋰鐵氧體材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鐵氧體鎖式變極化器，其特征在于:所述的外磁路(1)內(nèi)圓尺寸為+0.01?+0.02mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵氧體鎖式變極化器，其特征在于:所述的每個圓弧上繞有10圈線圈(3)，線圈(3)的線徑為0.3mm。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種鐵氧體鎖式變極化器，包括外磁路(1)、鍍膜鐵氧體圓棒(2)、線圈(3)，在高矩形比的鍍膜鐵氧體圓棒(2)上緊密配合壓制有外磁路(1)，在外磁路(1)四個圓弧上分別繞有兩組相同圈數(shù)相同電阻的線圈(3)，線圈按照首尾相連的方法連線形成四磁極場型。所述的外磁路(1)內(nèi)外圓公差小于2絲。用鐵氧體材料的矩磁特性，設(shè)計(jì)合理的閉鎖式外磁路，采取專用的變極化勵磁方式，以脈沖電流驅(qū)動磁路上的線圈，脈沖電流關(guān)斷，變極化性能繼續(xù)保持大大降低了系統(tǒng)的功耗。
【IPC分類】H01Q15/24
【公開號】CN205122781
【申請?zhí)枴緾N201520941273
【發(fā)明人】蔡群峰, 胡嵐, 徐筱玲
【申請人】南京國睿微波器件有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月23日