Віртуальний інструментарій для дослідження фазообертачів

Русаков, Микола Юрійович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8012
Title:	Віртуальний інструментарій для дослідження фазообертачів
Authors:	Гавриш, Олександр Степанович Русаков, Микола Юрійович
Keywords:	фазообертач;фазовий зсув;хвилевід;програма labview;віртуальний інструментарій;секція стиснення
Issue Date:	2023
Abstract:	В даній роботі створено віртуальний інструментарій в середовищі LabView для дослідження фазообертача тромбонного типу та секції стиснення. Лицьова панель віртуального стенда для дослідження фазообертачів має 3 вкладки В першій вкладці чисельно розраховується величина фазового зсуву фазообертачів двох типів: «тромбонного» і секції стиснення. На двох додаткових сторінках віртуального стенду в автоматичному режимі будуються графічні залежності величини фазового зсуву від довжини відрізка 2l (для тромбонного фазообертача) та від ширини щілини d (для секції стиснення), що відповідають заданому набору вхідних параметрів.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8012
Appears in Collections:	172 Електронні комунікації та радіотехніка (Радіотехніка та робототехнічні системи)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
Б_172_РТ_Русаков_Гавриш_2023.pdf Restricted Access		1.7 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show full item record
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ, АВТОТРАНСПОРТУ ТА 
МАШИНОБУДУВАННЯ 
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІЧНИХ І ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ ТА 
КІБЕРБЕЗПЕКИ 
 
До захисту допущено  
завідувач кафедри РТСК 
д.т.н., професор __________ В.В. Палагін  
"_____" червня 2023 року 
 
 
Пояснювальна записка 
до кваліфікаційної роботи  
освітнього ступеня «бакалавр» 
на тему: «Віртуальний інструментарій для дослідження фазообертачів» 
 
 Виконав студент 2(4) курсу, групи РТ-95ск 
Спеціальність – 172 «Телекомунікації та 
 радіотехніка» 
Освітня програма – «Радіотехніка та 
 
робототехнічні системи» 
 Русаков Микола Юрійович 
 Керівник роботи Гавриш О.С. 
 Рецензент Бондаренко М.О. 
 
 
 
 
Черкаси 2023 
Форма № Н-9.01 
Черкаський державний технологічний університет 
(назва вузу) 
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування 
Кафедра Робототехнічних і телекомунікаційних систем та кібербезпеки 
Освітній ступінь бакалавр 
Спеціальність 172 -  Телекомунікації та радіотехніка 
Освітня програма Радіотехніка та робототехнічні системи 
 ЗАТВЕРДЖУЮ 
 Завідувач кафедри РТРСК 
 д.т.н., професор Палагін В.В. 
   
 « 16 » січня  2023 р. 
 
ЗАВДАННЯ 
на дипломний проект (роботу) студенту 
Русакову Миколі Юрійовичу 
(прізвище, ім'я, по батькові) 
1. Тема проекту (роботи) Віртуальний інструментарій для дослідження фазообертачів 
 
керівник проекту (роботи) Гавриш Олександр Степанович, к.ф.-м.н., доцент 
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання) 
затверджена наказом по університету від « 28 »  лютого       2023 р.  № 45/04 
2. Строк подання студентом проекту (роботи) 1 червня 2023 р. 
3. Вихідні дані до проекту (роботи) Тип фазообертача: тромбонний і секція стиснення,  
вхідні параметри: частота, ГГц, розміри поперечного перетину хвилеводу ахb, мм2, відносні  
діелектрична та магнітна проникності, ширина щілини; вихідні параметри: величина  
фазового зсуву 
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити)______ 
Вступ. 1. Огляд фазообертачів з ручним та електромеханічним керуванням. 2. Віртуальний  
інструментарій для дослідження роботи фазообертачів. 3. Охорона праці. Висновки. 
Список використаної літератури 
 
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)  
10 слайдів в PowerPoint 
 
6. Консультанти з проекту (роботи) із зазначенням розділів проекту, що їх стосуються 
  Підпис, дата 
Розділ Прізвище, ініціали та посада  завдання         завдання 
консультанта видав прийняв 
Охорона праці Кожем’якін О.С., ст. викладач   
 кафедри геодезії, землеустрою,   
 будівельних конструкцій та   
 безпеки життєдіяльності   
    
    
 
7. Дата видачі завдання 28 лютого 2023 р. 
 
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН 
№ Назва етапів дипломного                               С  т  р  о  к   виконання етапів      П   р имітка 
з/п проекту (роботи) проекту (роботи) 
1. Аналіз технічного завдання та огляд літератури 16.01.2023  
2. Ознайомлення з принципом дії фазообертачів  08.02.2023  
 та їх математичними моделями   
3. Огляд різних типів фазообертачів 28.02.2023  
4. Створення СубВІ для обчислення параметрів    
 фазообертачів тромбонного типу і секції    
 стиснення 20.03.2023  
5. Дослідження фазообертачів різних типів за    
 допомогою віртуального інструментарію 20.04.2023  
6. Розробка розділу з охорони праці 01.05.2023  
7. Оформлення пояснювальної записки та презентації 10.05.2023  
    
    
    
   
 
 Студент   Русаков М.Ю. 
  (підпис) (прізвище та ініціали) 
Керівник проекту (роботи)   Гавриш О.С. 
  (підпис) (прізвище та ініціали) 
 
 
ЗМІСТ 
Стор.   
Вступ 4 
1. ОГЛЯД ФАЗООБЕРТАЧІВ З РУЧНИМ ТА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИМ  
КЕРУВАННЯМ 6 
1.1 Загальні відомості та визначення 6 
1.2 Коаксіальні фазообертачі з ручним управлінням 9 
1.3 Тромбонні фазообертачі 17 
1.4 Хвилеводні фазообертачі з ручним керуванням 24 
1.5 Фазообертачі з електромеханічним керуванням 30 
2. ВІРТУАЛЬНИЙ ІНСТРУМЕНТАРІЙ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ  
ФАЗООБЕРТАЧІВ 39 
2.1 СУБВІ «Фазообертач тромбонного типу» 40 
2.2 СУБВІ «Секція стиснення» 44 
2.3 Віртуальний прилад «Фазообертачі» 49 
2.4 Дослідження фазообертачів за допомогою віртуального інструментарію 55 
3. ОХОРОНА ПРАЦІ 62 
3.1 Аналіз  небезпек  та  шкідливостей,  що  впливають  на працівників  
дослідницької лабораторії 62 
3.2 Модернізація системи загального штучного освітлення 69 
Висновки 74 
Список використаної літератури 76 
 
 
ВСТУП 
 
Актуальність роботи. В трактах НВЧ широко застосовуються фазообертачі 
(фазові трансформатори), призначені для зміни електричної довжини тракту. 
Сучасний ринок пропонує широкий асортимент коаксіальних і хвилеводних 
фазообертачів для вирішення найрізноманітніших технічних завдань. Недорогі 
коаксіальні з'єднувачі та адаптери з невеликим діапазоном регулювання можуть 
успішно застосовуватися для корекції фазових неузгоджень у трактах фазованих 
антенних решіток. Разом з тим на ринку присутні фазообертачі з широким 
діапазоном регулювання, які знаходять застосування в лабораторних та 
промислових системах контролю НВЧ-апаратури. Наступним кроком їх розвитку 
стали фазообертачі з електромеханічним управлінням, що володіють широким 
діапазоном регулювання, високою точністю та можливістю інтегруватися у 
складні прецизійні автоматичні вимірювальні системи. 
Розуміння принципу роботи фазообертачів і розрахунок їх основних 
параметрів представляє інтерес як в навчальних так і в практичних цілях. З 
розвитком комп’ютерних технологій все більше поширення набувають віртуальні 
установки. Хоча вони не можуть повністю замінити фізичні стенди, але суттєво їх 
доповнюють. Віртуальні стенди спрямовані на підвищення якості підготовки 
фахівців, особливо в умовах дистанційного і заочного навчання. Тому створення 
віртуального інструментарію для дослідження фазообертачів є актуальною 
задачею. 
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами темами. Дана робота 
виконується в рамках науково-методичної роботи, що проводиться 
співробітниками кафедри РТСК Черкаського державного технологічного 
університету.  
Метою створення віртуального інструментарію на основі математичних 
моделей є вивчення роботи фазообертачів НВЧ діапазону і дослідження за 
допомогою віртуальної лабораторної установки залежностей її характеристик від 
вхідних параметрів. 
Поставлена мета досягається розв’язком таких завдань: 
• провести огляд конструкцій фазообертачів, розглянути їх основні параметри 
та сфери використання; 
• реалізувати в програмі LABVIEW математичні моделі для знаходження 
величини фазового зсуву фазообертачів двох типів: «тромбонного» (за 
рахунок зміни довжини відрізку тракту) і секції стиснення (за рахунок зміни 
критичної довжини хвилі) ; 
• розробити віртуальний інструментарій в середовищі LABVIEW для 
визначення вихідних характеристик тромбонного фазообертача та секції 
стиснення; 
• побудувати графіки залежностей фазового зсуву від вхідних параметрів. 
Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що розроблені 
імітаційні моделі дозволяють організувати лабораторну роботу «Дослідження 
фазообертачів НВЧ діапазону» з дисципліни «Пристрої мікрохвильового та 
оптичного діапазонів», забезпечуючи при цьому достатньо високу достовірність 
результатів, простоту проведення експерименту і наочність представлення 
результатів комп’ютерного моделювання.  
 
1. ОГЛЯД ФАЗООБЕРТАЧІВ З РУЧНИМ ТА 
ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИМ КЕРУВАННЯМ 
 
1.1 Загальні відомості та визначення 
 
Радіочастотні фазообертачі необхідні для підстроювання або попереднього 
налаштування фазового зсуву в каналах, для вирівнювання фазового зсуву у 
вимірювальних ланцюгах, для квазістатичної установки фазових зсувів у 
ланцюгах управління формою і положенням у просторі діаграми спрямованості 
антени, а також для вирішення інших прикладних завдань. Фазовим зсувом 
називають нормоване до періоду сигналу і виражене в радіанах або кутових 
градусах відхилення моменту переходу миттєвого значення синусоїдального 
сигналу від негативних значень до позитивних через нуль на виході компонента в 
порівнянні з таким моментом для вхідного сигналу. Іноді його для стислості не 
цілком коректно називають «фаза». Поняття «фазовий зсув» означає різницю 
 =вих −вх  між значеннями поточної фази вихідного та вхідного коливань 
електронного вузла, зокрема фазообертача для вузькосмугового сигналу з 
несучою частотою f. Для фіксованої частоти f фазовий зсув пропорційний часу 
затримки сигналу, тому зміною його затримки на t   можна змінити фазовий зсув 
монохроматичного сигналу  = 2pft .  
Класифікація фазообертачів непроста через велику кількість 
класифікаційних параметрів і варіантів пристрою. Вона ускладнюється ще й тим, 
що виробники часто приховують принципи функціонування свого виробу та 
надають користувачеві лише основні технічні параметри приладу. Фазообертачі 
класифікуються за типом управління, принципом дії, способом включення в 
тракт, а також характером зміни фази.  
За способом управління розрізняють фазообертачі:  
• з ручним (механічним) керуванням;  
• з електромеханічним керуванням за допомогою електродвигунів або реле;  
• з електронним керуванням, до яких належать феритові, сегнетоелектричні, на 
основі мікроелектромеханічних систем, PIN-діодів та польових транзисторів.  
За призначенням виділяють:  
• підстроювальні - з невеликим діапазоном зміни фази, малогабаритні, без шкали, 
що налаштовуються одноразово або рідко;  
• вимірювальні - з великим діапазоном зміни фази, що іноді перевищує 360° на 
робочій частоті, розраховані на багаторазове використання, зазвичай забезпечені 
шкалою.  
За принципом дії:  
• прохідні, у яких фазовий зсув досягається зміною електричної довжини 
ланцюга;  
• відбивні, в яких використовується різниця фаз між падаючою та відбитою від 
навантаження хвилями.  
За способом включення до тракту: коаксіальні; хвилеводні.  
За характером зміни фази: з плавною та з дискретною перебудовою.  
Вихідна потужність пасивного фазообертача менше вхідної, що 
характеризується параметром втрат, що вносяться (Insertion Loss, IL). Іноді 
виробник вказує також варіацію втрат сигналу за зміни його фази. Важливий 
параметр, що відрізняє фазообертач як НВЧ-компонент, - коефіцієнт стоячої хвилі 
напруги (КСХН) - відношення найбільшого значення амплітуди напруженості 
електричного поля стоячої хвилі в лінії передачі до найменшого.  
Вибираючи фазообертач для потужних ланцюгів, слід враховувати 
допустиму потужність сигналу для конкретного приладу і пам'ятати, що зі 
зростанням робочої температури і зниженням атмосферного тиску допустима 
потужність сигналу зменшується. Для бортової апаратури значення встановленого 
фазового зсуву має залишатися в допустимих межах у всьому діапазоні зміни 
параметрів навколишнього середовища (температура, вологість та тиск), а також 
зовнішніх механічних впливів (вібрації та удари у певних напрямках).  
Для фазообертачів, що механічно перебудовуються або перемикаються, 
важливий такий параметр, як зносостійкість. Виробник може вказувати його як 
гарантовану кількість перебудов чи перемикань із збереженням параметрів 
приладу в межах допуску. Гарантована тривалість функціонування фазообертача 
багато в чому залежить від умов його експлуатації, які впливають на стан 
шарикопідшипників, ущільнень та контактів. Агресивне довкілля, вібрація, удари, 
екстремально низькі або високі значення температури та вологості можуть 
суттєво скоротити надійність не призначеного для таких умов приладу.  
Один з основних параметрів фазообертача на основі лінії затримки - 
крутизна його фазочастотної характеристики (ФЧХ) S f = d / df . Для 
фазообертача, що використовує затримку сигналу повітряної лінії, крутизна ФЧХ 
пропорційна діапазону зміни затримки: S f = 2t . Помножуючи цей параметр на 
частоту сигналу, отримуємо діапазон можливого регулювання його фази на 
виході фазообертача. У технічній документації крутизна ФЧХ Sf зазвичай має 
розмірність (°/ГГц). Якщо відомий діапазон зміни часу затримки сигналу 
повітряної лінії t  (пс), то крутизна ФЧХ знаходиться по формулі S f = 0,36t . 
Якщо відомий діапазон зміни фізичної довжини лінії  l  (мм), то крутизна ФЧХ 
дорівнює S f =1,2l . 
В силу лінійної залежності фази затриманого сигналу від його частоти точна 
установка фази можлива лише для монохроматичного сигналу, а фазова помилка 
на краях діапазону робочих частот пропорційна його ширині. Для коаксіальних 
фазообертачів на основі лінії затримки характерна широка смуга пропускання. 
Верхня робоча частота таких фазообертачів зумовлена появою вищих типів хвиль 
у коаксіальній лінії та типом з'єднувачів. Хвильовий опір з'єднувачів і лінії 
становить зазвичай 50 Ом.  
Для кожного частотного діапазону виготовляються моделі фазообертачів. 
Найбільш прості та недорогі конструкції призначені для відносно 
низькочастотного діапазону, але зі зростанням робочої частоти вимоги до 
механічних вузлів посилюються, і, відповідно, зростає їхня вартість. 
 
1.2 Коаксіальні фазообертачі з ручним управлінням  
 
У коаксіальних фазообертачах використовується зміна довжини повітряної 
коаксіальної лінії. Її механічна та електрична довжини жорстко пов'язані, тому 
зміна механічної довжини лінії призводить до зміни затримки сигналу та 
відповідної зміни його фазового зсуву. Повітряні лінії дають найменші втрати та 
близьке до одиниці значення КСХН.  
Застосовують телескопічні та тромбонні конструкції плавних фазообертачів. 
У телескопічному фазообертачі розсуваються центральний провідник і зовнішня 
коаксіальна лінія так, що збільшується відстань між вхідним і вихідним 
з'єднувачами, а в тромбонному - використовується петлеподібний шлейф, що 
розсувається, з фіксованим взаємним положенням з'єднувачів. Характерна 
особливість цих типів фазообертачів - лінійна залежність фазового зсуву від 
частоти у всьому робочому діапазоні частот коаксіальної лінії з хвилею ТЕМ.  
Для стабілізації фази у вузькій смузі частот застосовуються складніші 
відбивні фазообертальні схеми на основі квадратурних мостових вузлів з 
реактивними навантаженнями. Такі фазообертачі зазвичай вузькосмугові, їх 
робоча смуга частот вказується у відсотках від центральної частоти. Вони 
пропонуються деякими фірмами (зокрема, Lorch Microwave та Merrimac 
Industries), але широкого поширення не набули.  
Крім терміна «фазообертач» у літературі можна зустріти терміни 
«підстроювальний фазообертач», «фазовий триммер», «фазовий коректор». 
Підстроювальні фазообертачі, фазові тримери і фазові коректори не розраховані 
на багаторазову перебудову фази в широкому діапазоні. Як правило, вони 
використовуються в кінцевих виробах і налаштовуються одноразово або рідко, 
після чого їхнє налаштування надійно фіксується. Вимірювальний фазообертач - 
прилад багаторазового використання, часто зі шкалою, що забезпечує великий 
діапазон перебудови фази і призначений для роботи в складі вимірювальних або 
випробувальних систем.  
Телескопічні фазообертачі. У моделях з невеликою перебудовою по фазі 
застосовується телескопічна коаксіальна система, в якій діаметри провідників 
стаціонарної та рухомої коаксіальних ліній дуже точно сполучаються. Рухлива 
частина телескопічної лінії переміщається за допомогою різьбового кільця, що 
обертається, і фіксується після закінчення налаштування. До фазообертачів цього 
типу відносяться з'єднувачі, кабельні зборки та адаптери з фазовим 
підстроюванням, а також моделі вимірювальних фазообертачів з невеликою 
крутизною ФЧХ.  
З'єднувачі з фазовим коректором - найпростіший варіант фазообертача, в 
якому використовується коаксіальна лінія, що телескопічно розсувається. Такі 
з'єднувачі мають невисоку крутизну ФЧХ і призначені для усунення невеликих 
фазових неузгодженостей. Вони дозволяють відмовитися від виготовлення 
кабельних зборок строго певної довжини. Кабель може лише приблизно 
відповідати необхідній довжині, а точне налаштування фазових співвідношень 
сигналу між компонентами системи виконується з'єднувачем, що 
підлаштовується. З'єднувачі, що підлаштовуються, компактні, надійні і недорогі, 
тому з успіхом застосовуються в активних фазованих антенних решітках (АФАР).  
З'єднувачі з фазовим коректором стандарту SMA моделей 3993-2 (для 
напівжорсткого кабелю RG-402) та 3993-3 (для напівжорсткого кабелю RG-405) 
виробництва Coaxicom (рис.1.1,а) призначені для діапазону частот 0-18 ГГц. Вони 
дозволяють змінювати фазу сигналу до 180°, мають КСХН трохи більше 1,3. 
Виробник зазначає, що ці з'єднувачі можуть працювати з гнучкими кабелями. 
Вони дозволяють змінювати фізичну довжину лінії до 8,9 мм, що відповідає 
крутизні ФЧХ щонайменше 10°/ГГц. Робочий діапазон температур становить –
65…+125 °С.  
З'єднувач з фазовим коректором моделі 3999-1 стандарту SSMA фірми 
Carlisle IT для напівжорсткого кабелю (рис.1.1,б) працює в діапазоні частот 0-26 
ГГц і забезпечує на граничній частоті зміну фази не менше 125° з КСХН 1,3 і 
втратами 0,2 дБ. Його довжина може змінюватися на 4,3 мм, це відповідає 
крутизні ФЧХ близько 5,2 °/ГГц. Модель 5999-1 стандарту SMA відрізняється 
лише значенням втрат 0,3 дБ.  
 
Рисунок 1.1 – З'єднувачі з фазовим коректором: а) моделі 3993-2 та 3993-3 від 
Coaxicom; б) модель 3999-1 фірми Carlisle IT 
 
Декілька моделей з'єднувачів з фазовим коректором випускає фірма 
Spectrum Elektrotechnik. З'єднувачі моделей LS-0141-02 та LS-0085-02 призначені 
для монтажу на напівтверді кабелі діаметрами відповідно 0,141″ та 0,085″ 
(відповідно 3,6 та 2,16 мм). Вони працюють у діапазоні частот 0–26 ГГц, внесені 
ними втрати трохи більше 0,25 дБ, КСХН 1,6. За діапазоном зміни їх довжини, що 
наводиться на кресленні, можна знайти крутизну ФЧХ, що становить 6°/ГГц. 
З'єднувач моделі LS-0085-S001 монтується на панель приладів, в нього 
закладається напівжорсткий кабель діаметром 0,085″ (2,16 мм). Діапазон частот 
цього з'єднувача 0-18 ГГц, втрати 0,25 дБ, КСХН 1,12, розрахункове значення 
крутизни ФЧХ 3 °/ГГц. Всі ці з'єднувачі мають температурний діапазон -
65...+115°С і можуть використовуватися в аерокосмічній апаратурі.  
Частотні залежності діапазону перебудови і втрат для деяких фазозсувних 
пристроїв фірми Spectrum Elektrotechnik показані на рис.1.2 [1]. На вставці 
наводяться залежності прямих та зворотних втрат від частоти. Основні параметри 
з'єднувачів з фазовою корекцією наведені в таблиці 1.  
 
Таблиця 1.1 – Параметри з’єднувача з коректором фазового зсуву 
Фірма Модель fmax, ГГц fmin, ГГц Втрати, КСХН З’єднувач 
дБ 
 
Кабельні зборки з фазовою корекцією. Деякі фірми, наприклад Waka, 
пропонують кабельні зборки, що складаються з напівжорсткого кабелю та 
з'єднувачів стандарту SMA, один з яких має механізм фазової корекції (рис. 4).  
 
Рисунок 1.2 – Кабельна зборка з коригуючим фазу з'єднувачем фірми Waka 
 
У документації фірми Waka ці кабельні зборки звуться фазових тримерів. 
На відміну від з'єднувачів з фазовою корекцією такі фазові тримери є закінченими 
виробами, готовими до встановлення в тракт. Частотний діапазон фазових 
тримерів 0-18 ГГц, втрати, що вносяться, 1 дБ, КСХН 1,3. За даними виробника, 
з'єднувачі з фазовою корекцією забезпечують варіацію часу затримки 9 пс, отже, 
їхня крутизна ФЧХ не менше 3,2 °/ГГц. Фірма пропонує кілька готових моделей 
тримерів, що відрізняються діаметром кабелю, а також може виготовити їх на 
замовлення, причому довжина виробів може вибиратися в діапазоні 50-300 мм. 
Оскільки фазові тримери випускаються в заводських умовах на 
високотехнологічному обладнанні, їх електричні параметри, що багато в чому 
визначаються якістю монтажу з'єднувачів, гарантовані.  
Адаптери з фазовим коректором. Конструкція адаптерів з фазовим 
коректором аналогічна будові відповідних з'єднувачів: у них також 
використовується ковзний телескопічний механізм, керований обертанням 
різьбового кільця, та передбачена фіксація налаштування. Відмінність полягає в 
тому, що адаптер не монтується на кабель, а оформлений двома з'єднувачами, що 
дозволяють підключити його в кабельну лінію із різними стандартами з'єднувачів. 
Завдяки компактності, надійності та невисокій вартості адаптери, що 
підлаштовуються, можуть з успіхом застосовуватися в АФАР.  
Фірма Coaxicom, що спеціалізується на виробництві радіочастотних 
з'єднувачів, пропонує адаптер моделі 3993-1 зі з'єднувачами SMA, що 
підлаштовується. Крутизна ФЧХ цього адаптера щонайменше 10°/ГГц, частотний 
діапазон 0–18 ГГц. Втрати на граничній частоті 0,42 дБ, КСХН 1,3. Робочий 
діапазон температур становить –65…+125 °С. Аналогічний за конструкцією та 
параметрами адаптер моделі BM12000 пропонує також фірма Bracke 
Manufacturing (рис.1.3,а).  
Фірма Fairview Microwave пропонує адаптер моделі SMP08618 зі 
з'єднувачами SMA, у якого КСХН  1,35, крутизна ФЧХ 3,5°/ГГц, допустима 
потужність 50 Вт.  
Багато моделей адаптерів із фазовим коректором випускає фірма Spectrum 
Elektrotechnik. Її адаптери зі з'єднувачами SMA (рис.1.3,б) працюють у діапазоні 
частот до 26 ГГц, із з'єднувачами 2.4mm – до 50 ГГц, а зі з'єднувачами 1.85mm – 
до 63 ГГц. Адаптер моделі LSP165 з крутістю ФЧХ 10,1°/ГГц забезпечує в цьому 
діапазоні частот значення втрат 0,8 дБ і КСХН  1,4. Адаптер моделі LS-P150 із 
з'єднувачами 2.4mm характеризується крутістю ФЧХ 8,3°/ГГц і в діапазоні 0–50 
ГГц має КСХН  1,3 при втратах 0,8 дБ. 
Адаптери серії LS-A121, оснащені з'єднувачами SMA, можуть 
застосовуватись на частотах до 26 ГГц. Значення їх КСХН  та втрати такі самі, але 
крутизна ФЧХ становить 19,8°/ГГц. Крім згаданих вище типів з'єднувачів, в 
адаптаторах фірми Spectrum Elektrotechnik застосовуються з'єднувачі типу N 
(частота до 18 ГГц) і К (частота до 40 ГГц).  
 
Рисунок 1.3 – Підстроювані адаптери: а) від Bracke Manufacturing;  
б) від Spectrum Elektrotechnik; в) від Waka; г) від Narda 
 
Фірма Pasternack випускає дві моделі адаптерів із фазовим коректором на 
основі з'єднувачів SMA: PE8200 та PE8203. Гранична частота обох адаптерів 18 
ГГц, імпеданс 50 Ом, крутизна ФЧХ 9,5 °/ГГц. Адаптер моделі PE8200 має КСХН  
1,3 та втрати 0,5 дБ, у адаптера PE8203 КСХН  1,5, а втрати 0,34 дБ.  
Фірма Waka виготовляє адаптери із фазовим коректором (рис.1.3,в) на 
основі з'єднувачів SMA (частота до 18 ГГц, КСХН  1,3, втрати 0,7 дБ), 2.92mm 
(частота до 40 ГГц, КСХН  1,4, втрати 0, 7 дБ) та 1.85mm (частота до 60 ГГц, 
КСХН  1,5, втрати 1 дБ). Усі адаптери мають діапазон зміни часу затримки 60 пс, 
що відповідає крутизні ФЧХ понад 20 °/ГГц.  
Принцип роботи фазового тримера моделі 4572B (рис.1.3,г) фірма Narda не 
розкриває, але підкреслює, що його довжина фіксована і становить лише 41 мм з 
вагою 19 г. Конструктивно це фазовий адаптер зі з'єднувачами SMA. Згідно з 
технічним паспортом, прилад призначений для частотного діапазону 3–18 ГГц, 
втрати становлять 0,4 дБ, КСХН  1,35. Регулювання фази виконується двома 
підстроювальними гвинтами на бічній поверхні адаптера і становить 2 на нижчій і 
20 на вищій частотах діапазону. Дані у техпаспорті відрізняються від наведених 
на самому приладі.  
Дані про допустиму потужність адаптерів зазвичай (за замовчуванням) 
відносяться до тиску на рівні моря і температурі 25 °С. Підвищення температури 
або висоти над рівнем моря знижує допустиму потужність приладу. Додаткові 
обмеження потужності можуть бути викликані специфічними умовами 
експлуатації адаптера, наприклад, обмеженим об'ємом блоку, що перешкоджає 
відводу тепла, або вібрацією та ударами. Основні параметри деяких адаптеров, що 
підлаштовуються, наведені в таблиці 1.2.  
Таблиця 1.2 – Параметри адаптерів з коректором фазового зсуву 
Фірма Модель fmax, ГГц fmin, ГГц Втрати, дБ КСХН З’єднувач 
 
Вимірювальні телескопічні фазообертачі. Телескопічна конструкція 
використовується у фазообертачі моделі 9428Т виробництва фірми ARRA. 
Фазообертач невеликий, зовні нагадує адаптер, але призначений для монтажу на 
поверхню, тому має кріпильні отвори. Телескопічна лінія розсувається 
поворотним різьбовим кільцем з фіксуючим гвинтом. Смуга частот фазообертача 
становить 0-18 ГГц, крутизна ФЧХ 15 °/ГГц. На граничній частоті має КСХН  1,5 
і втрати 0,75 дБ, допустима середня потужність сигналу становить 100 Вт, пікова 
5 кВт. Аналогічну за конструкцією та параметрами модель RFPSHT0018W7 
пропонує фірма RF-Lamdba. Відмінність полягає у зменшенні середньої 
потужності до 50 Вт та збільшенні значення крутизни ФЧХ до 20°/ГГц.  
Фірма SHX випускає у такому конструктивному оформленні модель BPS-S-
18-360 (рис.1.4,а). Крутизна ФЧХ цієї моделі також становить 20 °/ГГц, на частоті 
18 ГГц у неї КСХН 1,6 та втрати 1,5 дБ.  
Фірма Waka пропонує прецизійний телескопічний фазообертач моделі 
02Х0450-00, оснащений мікрометричною верн'єрною шкалою з роздільною 
здатністю 0,01 мм (рис.1.4,б). Діапазон частот фазообертача становить 0-40 ГГц, 
розрахункова крутизна ФЧХ 7,2 °/ГГц. Мікрометр вигідно відрізняє цю модель на 
тлі інших фазообертачів телескопічного типу.  
 
Рисунок 1.4 – Телескопічні фазообертачі: а) модель BPS-S-18-360 фірми SHX;  
б) прецизійний фазообертач 02Х0450-00 фірми Waka 
 
 
1.3 Тромбонні фазообертачі  
 
Для збільшення діапазону перебудови фази застосовуються тромбонні 
системи. У найпростішому тромбонному фазообертачі використовуються дві 
телескопічні коаксіальні лінії, з'єднані між собою U-подібною рухомою 
коаксіальною конструкцією. Для збільшення кратного діапазону зміни затримки 
кілька механічно пов'язаних тромбонів можуть з'єднуватися послідовно. Сполучні 
конструкції можуть розташовуватися як усередині корпусу фазообертача, так і 
зовні. В останньому випадку один складовий тромбон може бути перетворений на 
кілька одиночних, що синхронно перебудовуються, з відповідно зменшеною 
крутизною ФЧХ. Тромбонні лінії з великим діапазоном зміни часу затримки 
зазвичай застосовуються для низьких частот або досягнення великого діапазону 
зміни фази.  
Часто фірма-виробник не позначає тип фазообертача, і судити про нього 
можна тільки ймовірно. Зокрема, на можливе використання телескопічної або 
тромбонної лінії в конструкції приладу вказує широкий діапазон робочих частот, 
що нерідко починається з постійного струму, або крутизна ФЧХ, що приводиться 
виробником.  
Вимірювальні тромбонні фазообертачі не обмежені у розмірах, на відміну 
від з'єднувачів та адаптерів з фазовим коректором. Достатньо великі розміри 
фазообертачів цього класу дозволяють отримати значну зміну фази сигналу, іноді 
в кілька разів перевищує 360 ° на верхній межі діапазону робочих частот.  
Наочніше конструкція тромбонного фазообертача демонструється моделлю 
ST-05 фірми Microlab FXR (рис.1.5,а). Цей фазообертач працює в інтервалі частот 
0,25-4 ГГц, крутизна його ФЧХ 730 °/ГГц, втрати 1,2 дБ на частоті 4 ГГц, КСХН  
1,45, допустима середня потужність сигналу 100 Вт.  
Тромбонний фазообертач моделі LS-0103-6161 від Spectrum Elektrotechnik 
має смугу робочих частот 0-3 ГГц і крутизна ФЧХ 180 °/ГГц. Виробник гарантує 
працездатність до 500 циклів перебудови із збереженням параметрів. Прилад діє в 
інтервалі робочих температур –65…+115 °C. Фазообертач моделі LS-0203-6161 
представляє собою два каскадно включені фазообертачі LS-0103-6161. В 
результаті, при інших рівних параметрах, ця модель характеризується вдвічі 
вищим значенням крутизни ФЧХ 360 °/ГГц.  
 
Рисунок 1.5 – Тромбонні фазообертачі: а) модель ST-05 Microlab FXR;  
б) фазообертач серії 680 від Spectrum Microwave 
 
Фірма Spectrum Microwave (входить до складу API Technologies) випускає 
три серії тромбонних фазообертачів із з'єднувачами типу N (рис.1.5,б), кожна з 
них складається з трьох моделей. Кодове найменування моделі є чотиризначним 
числом, перші три цифри якого (660, 670 або 680) визначають конструктивні 
особливості фазообертача, а остання (2, 3 або 4) — його електричні параметри. 
Так, у моделей із закінченням 2 смуга частот 0-2 ГГц, крутизна ФЧХ 290 °/ГГц, 
КСХН  1,35, втрати 0,5 дБ. У моделей із закінченням 3 смуга частот 0-4 ГГц, 
крутизна ФЧХ 190 °/ГГц, КСХН  1,6, втрати 0,5 дБ. У моделей із закінченням 4 
смуга частот 0-8 ГГц, крутизна ФЧХ 95 °/ГГц, КСХН  2,0, втрати 1 дБ. Усі моделі 
допускають середню потужність сигналу 350 Вт, пікову 2500 Вт. Діапазон 
робочих температур фазообертачів становить –40…+125 °С. Виробник зазначає, 
що при виготовленні фазообертача застосовуються матеріали та технології, що 
відповідають рівню військової техніки.  
Фазообертач моделі PV-18 від Aeroflex з механічним керуванням за 
допомогою настроювального 15-оборотного гвинта призначений для 
використання в інтервалі частот 1-18 ГГц. При крутизні ФЧХ 20°/ГГц забезпечує 
зсув фази 360° на частоті 18 ГГц. У діапазоні 8-18 ГГц внесені втрати 1,5 дБ, 
КСХН  не більше 1,9, безперервна потужність до 3 Вт, пікова до 3 кВт.  
У фазообертачі моделі VDL-502A від K&L Microwave обертанням гвинта 
підстроювання фазовий зсув змінюється до 70° на частоті 2,1 ГГц, що відповідає 
крутизні  ФЧХ 33°/ГГц. Прилад призначений для смуги робочих частот 0–3,5 ГГц, 
втрати становлять 0,3 дБ, допустима потужність 10 Вт, розміри 25,4х38,1х11,7 мм.  
Фазообертач з механічним налаштуванням моделі LS-0012-1111 від 
Spectrum Elektrotechnik у смузі частот 0–12 ГГц забезпечує при крутизні ФЧХ 
43°/ГГц регулювання фази до 520° на частоті 12 ГГц. Він забезпечений 
з'єднувачем SMA, характеризується втратами 0,8 дБ, його розміри 68х40х12,7 мм.  
Японська фірма Waka випускає дві моделі широкосмугових фазообертачів з 
прецизійним механічним регулюванням довжини лінії за допомогою 
мікрометричного механізму. Модель 02X0518-00 (рис.6,а) із з'єднувачами 2.92mm 
має робочу смугу частот 0–40 ГГц, КСХН  1,3 та втрати 1,3 дБ. У моделі 02X0508-
00 із з'єднувачами 1.85mm смуга 0–60 ГГц, КСХН  1,4 та втрати 3 дБ. Крутизна 
ФЧХ обох моделей однакова і дорівнює 50,4 °/ГГц. Діапазон зміни часу затримки 
складає 140 пс з кроком 0,00666 пс.  
 
Рисунок 1.6 – Фазообертачі з ручним налаштуванням:  
а) 02X0518-00 від Waka; б) RMPS.20000Sf від Response Microwave;  
в) 3752 від Narda; г) TKE-900-1-X-A від SHX 
 
Фазообертач моделі BX00-0577-00 з механічною установкою фазового зсуву 
від японської корпорації Orient Microwave має крутизна ФЧХ 53,5°/ГГц, смугу 
частот 0–18 ГГц, втрати 0,25 дБ, КСХН  1,15, інтервал робочих температур –54 
…+100 °С. Така ж конструкція та практично ідентичні параметри у фазообертача 
RMPS.20000Sf від Response Microwave (рис.1.6,б). 
Фазообертач моделі 3752 (рис.1.6,в) від Narda призначений для діапазону 
частот 0-40 ГГц. Ця модель із з'єднувачами типу N забезпечує точне 
налаштування в межах до 180 ° на частоті 1 ГГц, робочий діапазон частот 
становить 1-5 ГГц. Прилад допускає середню потужність 200 Вт, пікову 
потужність до 5 кВт, має втрати 0,5 дБ і КСХН  1,25. Фазообертач має 
багаторозрядний механічний індикатор встановленого значення фази, точність 
установки фази ±0,5°/ГГц.  
Фазообертачі для коаксіального тракту з ручним управлінням від фірми 
SHX відрізняються високою потужністю (до 100 Вт в безперервному режимі, до 5 
кВт в піковому), різними варіантами відліку встановленого значення і варіантами 
значень крутизни ФЧХ від 10 до 900°/ГГц в діапазоні 0-18 ГГц. Модель TKE-900-
1-X-A (рис.1.6,г) має крутизна ФЧХ 900 °/ГГц, частотний діапазон 0-1 ГГц, втрати 
2,5 дБ; інтервал робочих температур -10 ... +50 °С. Маса приладу становить 2,7 кг, 
у ньому використовуються з'єднувачі типу N чи SMA. На відміну від розглянутих 
вище моделей, тромбонні системи цього фазообертача з'єднуються кабельною 
збіркою зовні корпусу. При необхідності її можна зняти і отримати два тромбони, 
що синхронно перебудовуються, з крутизною ФЧХ 450°/ГГц.  
Фірма ATM випускає кілька серій фазообертачів, що відрізняються 
значеннями крутизні  ФЧХ відповідно 30, 40, 60, 90, 180 і 360 °/ГГц. Кожна серія 
має моделі без індикатора, а також з механічним або електронним індикаторами 
кута повороту ручки налаштування (рис.7). Фазообертачі допускають середню 
потужність сигналу 100 Вт, пікову 3 кВт. Діапазон робочих частот залежить від 
моделі та досягає 40 ГГц.  
Для низькочастотної моделі TKE-2000-0.09-X-A фірми SHX вказується 
значення крутизні  2000 °/ГГц. Діапазон робочих частот приладу 90 MГц, діапазон 
перебудови фази до 180°, КСХН  1,3 при втратах 2 дБ та потужності сигналу до 
100 Вт. Зіставляючи інформацію виробника, що у фазообертачі варіюється час 
затримки і є дві сполучні кабельні зборки зовні приладу, можна припустити, що в 
конструкції застосований потрійний тромбонний механізм. Зазначеній крутизні  
ФЧХ відповідає зміна довжини повітряної лінії 1667 мм, у цьому випадку зміна 
довжини тромбону становить 277 мм за довжини приладу 760 мм.  
 
Рисунок 1.7 – Фазообертачі фірми ATM: а) з регулювальним гвинтом; 
б) із механічним індикатором; в) з електронним індикатором 
 
Тромбонні механізми застосовують як для повітряних, так і для полоскових 
ліній. Для зручності керування тромбон розташовується по колу (рис.8,а). 
Повертаючи ручкою рухомий диск з нанесеним на нього замикаючим контактом, 
можна змінювати довжину лінії і відповідно фазу затриманого сигналу. Для 
збільшення діапазону зміни часу затримки геометрія смужкових ліній може 
ускладнюватись і представляти собою кілька включених тромбонів послідовно, як 
показано на рис.8,б [2].  
Фазообертач моделі A5N1102 від Anritsu (рис.9,а) для смуги частот 0-11 ГГц 
забезпечує варіацію часу затримки 110 пс, що відповідає крутизні  управління 
фазовим зсувом до 40 °/ГГц. Внесені фазообертачем втрати становлять 1 дБ.  
 
Рисунок 1.8 – Схема полоскових варіантів тромбонних фазообертачів: а) 
одинарного; б) подвійного; в) потрійного 
 
Фазообертачі серії 980 від Weinschel (рис.9,б) мають вбудований механізм 
фіксації налаштування, що надійно забезпечує її збереження. Серію складають 
чотири моделі, що відрізняються робочим діапазоном частот та діапазоном 
регулювання фази. Наприклад, модель 980-2 має діапазон регулювання фази 340° 
на частоті 3 ГГц (крутизна ФЧХ 113 °/ГГц), а 980-4 діапазон 290° на частоті 12 
ГГц (крутизна 24°/ГГц). Залежність фазового зсуву від частоти в робочому 
діапазоні частот лінійна. Середня допустима потужність сигналу всіх приладів 
цієї серії 10 Вт, інтервал робочих температур –50…+85 °С.  
 
Рисунок 1.9 – Фазообертачі з полосковими тромбонами: 
а) A5N1102 від Anritsu; б) серія 980 від Weinschel 
Параметри деяких моделей фазообертачів з ручним налаштуванням 
представлені у таблиці 1.3. 
Таблиця 1.3 – Параметри фазообертачів з коаксіальними з'єднувачами 
Фірма Модель ∆f, ГГц S, °/ГГц Втрати, КСХН З’єднувач 
дБ 
 
 
1.4 Хвилеводні фазообертачі з ручним керуванням 
 
Як і коаксіальні, хвилеводні фазообертачі також можуть бути прохідними і 
відбивними, але на цьому їх схожість закінчується. Для зміни фази сигналу в 
хвилеводних фазообертачах використовуються зовсім інші методи. Наприклад, 
телескопічні та тромбонні конструкції у хвилеводному варіанті виконання лінії 
передачі широкого поширення не отримали.  
У прохідних фазообертачах використовується здатність хвилеводу 
змінювати електричну довжину лінії незалежно від її механічної довжини. 
Керувати електричною довжиною можна, вводячи в хвилевід діелектричну 
пластину через щілину в його широкій стінці або переміщуючи таку пластину від 
широкої стінки у середину хвилеводу. При цьому довжина хвилі у хвилеводі 
зменшується і виникає фазовий зсув. Для керування фазою також передбачено 
стиск хвилеводу по щілинах, прорізаних уздовж широкої стінки. Зміна розміру 
хвилеводу змінює швидкість поширення хвилі у ньому, завдяки чому досягається 
зсув фази.  
На рис.10 показано пристрій прохідного поворотного хвилеводного 
фазообертача з поворотом площини поляризації (англ. Rotary Vane). Він 
складається з секції, що обертається, з напівхвильовою пластиною, по обидва 
боки якої розташовані секції з чвертьхвильовими пластинами, забезпеченими 
переходами на прямокутний хвилевід. Перша пластина створює хвилю із 
круговою поляризацією. Ця хвиля проходить через напівхвильову пластину, 
внаслідок чого змінюється напрямок обертання площини поляризації. Вихідна 
пластина знову робить хвилю лінійно-поляризованою. Механічний поворот 
центральної пластини на кут   викликає зміну фази вихідного сигналу на кут 2 .  
У відбивних хвилеводних фазообертачах використовуються такі гібридні 
з’єднання, як щілинні мости. Щілинний міст є двома прямокутними хвилеводами, 
з'єднаними вікном у вузькій стінці (рис.11). Сигнал подається на порт 1 
щілинного моста, хвилі, що відгалужуються в порти 2 і 3 будуть мати однакові 
амплітуди і відрізняються на 90° фази. У плечі 2 і 3 вводять два однаково 
розташовані короткозамикачі. Хвилі відбиваються від короткозамикачів також зі 
зсувом фаз 90°,  в порту 1 вони компенсуються (віднімаються), а в порті 4 
сумуються. Якщо міняти довжину обох плеч 2 і 3 на ∆l, то довжина шляху хвилі 
на порті 4 зросте на 2∆l, що еквівалентно зміні фази сигналу на 4π∆l/λ. 
 
Рисунок 1.10 – Cхема фазообертача з поворотом площини поляризації 
 
Хвилеводні фазообертачі характеризуються розміром вікна, видом 
сполучного фланця, діапазоном робочих частот, значенням втрат, КСХН, 
допустимою потужністю та діапазоном зміни фази.  
 
Рисунок 1.11 – Щілинний міст 
 
Прохідні хвилеводні фазообертачі. Керовані хвилеводні фазообертачі серії 
CPL від Ducommun (рис.12,а) забезпечені багатооборотним мікрометричним 
гвинтом для забезпечення плавного регулювання переміщення діелектричної 
вставки. До складу серії із загальним діапазоном частот 18-110 ГГц входить 
кілька однотипних моделей, що відрізняються розміром хвилеводного вікна та 
конкретним інтервалом частот для використаного хвилеводу. В інтервалі частот 
18-26,5 ГГц фазообертач моделі CPL-42-02 на хвилеводі WR-42 забезпечує зміну 
фази не менше 180 ° при прохідній потужності 0,6 Вт і втратах 0,4 дБ. Модель 
CPL-10-02 на хвилеводі WR-10 за такої самої зміни фазового зсуву для інтервалу 
частот 75-110 ГГц характеризується втратами 1 дБ, що проходить потужністю до 
0,3 Вт і КСХН  1,4.  
  
Рисунок 1.12 – Прохідні хвилеводні фазообертачі з діелектричними вставками: 
а) серія CPL виробництва Ducommun; б) серія RWPSHT виробництва RF-Lamdba 
 
Фірма RF-Lamdba пропонує хвилеводні фазообертачі з діапазонами варіації 
фази 180 і 360° (рис.12,б). Фазообертачі з регулюванням фази в межах 180° 
випускаються для хвилеводів від WR-90 (8,2-12,4 ГГц) до WR-19 (40-60 ГГц). У 
всіх моделей КСХН становить 1,2, втрати трохи більше 0,3 дБ. Допустима 
потужність знижується зі зростанням робочої частоти фазообертачів: вона 
становить 300 Вт для моделей на хвилеводах WR-90 і 20 Вт для моделей на 
хвилеводах WR-19. Фазообертачі з регулюванням фази в межах 360 ° 
випускаються для хвилеводів від WR-75 (10-15 ГГц) до WR-42 (18-26,5 ГГц). 
Втрати цих фазообертачів 0,2 дБ, КСХН  1,2, середня потужність 300 Вт.  
Керовані малопотужні фазообертачі фірми MDL за схемою з 
діелектричними вставками виконані на хвилеводах від WR-137 до WR-28 
(загальний діапазон частот 5,4-37 ГГц) і відрізняються зниженим рівнем втрат 
(0,1-0,3 дБ), значенням КСХН не гірше 1,25 та найбільшою зміною фазового зсуву 
до 90 або 180°.  
Прецизійні калібровані хвилеводні фазообертачі серії 063 для частот 1,72–
330 ГГц від Flann Microwave (рис.13,а) використовують поворот площини 
поляризації при переході від круглого хвилеводу до прямокутного і назад. Вони 
відрізняються прямим відліком фази з високою точністю та повторюваністю. У 
них можлива безперервна зміна фази в межах не менше 360 °, а багатооборотний 
механізм управління забезпечує високу точність установки. Зі збільшенням 
робочої частоти моделей цієї серії їх втрати зростають від 1 до 2,5 дБ, КСХН  
збільшується від 1,25 до 1,5, а допустима потужність падає з 15 до 0,2 Вт.  
  
Рисунок 1.13 – Прохідні хвилеводні фазообертачі поворотного типу: 
а) серії 063 від Flann Microwave; б) серії QPS від QuinStar Technology; 
в) серії 528 від MI-WAVE; г) серії CDS від CERNEX 
 
Фірма QuinStar Technology випускає серію QPS поворотних хвилеводних 
фазообертачів (рис.13,б) з прямим відліком фази. Серія із шести приладів 
охоплює частотний діапазон 26,5–110 ГГц. Зі зростанням робочої частоти 
приладів похибка установки фази змінюється з 3 до 4°, втрати збільшуються від 1 
до 2 дБ, КСХН від 1,3 до 1,35, середня потужність падає з 1 до 0,6 Вт.  
Фірма MI-WAVE випускає серію 528 поворотних хвилеводних 
фазообертачів з прямим відліком фази (рис.13,в) в межах 360°. Серія складається 
з восьми приладів, що сумарно охоплюють діапазон частот 26,5-170 ГГц. Зі 
збільшенням робочої частоти внесені фазообертачами втрати зростають від 1 до 4 
дБ, КСХН  збільшується від 1,3 до 1,5, середня потужність сигналу падає від 1 до 
0,3 Вт, похибка установки фази змінюється від 3 до 5°.  
Серія CDS (рис.13,г) поворотних хвилеводних фазообертачівр фірми 
CERNEX перекриває діапазон частот 26,5-110 ГГц (хвилеводи від WR-28 до WR-
10). Їх відмінні риси — низький КСХН  (не гірше 1,35), малі втрати (не більше 2 
дБ на верхньому краю діапазону) та незначна (не більше 1 дБ) зміна рівня втрат у 
всьому інтервалі управління фазовим зсувом. Діапазон зміни фазового зсуву 
становить 360° з похибкою установки 0,5°. 
Параметри деяких моделей прохідних хвилеводних фазообертачів 
представлені в таблиці 1.4.  
Таблиця 1.4 – Параметри прохідних хвилеводних фазообертачів 
Фірма сер Частота, фаза Втрати, дБ КСХН Рвих, Вт Хвилеводи 
ГГц 
 
Відбивні хвилеводні фазообертачі. Керовані поворотною рукояткою 
хвилеводні відбивні фазообертачі виробництва MDL (рис.14,а) виконані на 
хвилеводах від WR-284 до WR-28 (діапазон частот 2,6 ГГц і забезпечує 
встановлення фазового зсуву не менше 360 °. Втрати становлять не більше 0,28 
дБ, КСХН не гірше 1,2 при піковій потужності сигналу, що проходить не менше 
18 кВт. Серія складається із 15 моделей.  
Для зміни фази сигналу екстремально високої потужності фірма Mega 
Industries пропонує серію з 23 хвилеводних фазообертачів, що використовують 
гібридний міст і шлейфи з безконтактними короткозамикачами, які 
переміщуються фторопластовими напрямними (рис.14,б). Втрати, що вносяться 
фазообертачем становлять трохи більше 0,05 дБ. У цій серії фазообертачів 
використовуються хвилеводи від WR-2300 до WR-90 (діапазон частот 0,32-12,4 
ГГц).  
 
Рисунок 1.14 – Відбивні хвилеводні фазообертачі: 
а) виробництва MDL; б) виробництва Mega Industries 
 
Серія з 36 моделей потужних відбивних фазообертачів пропонується 
фірмою ATM. Серія використовує хвилеводи від WR-284 до WR-28 та перекриває 
частотний діапазон 2,66–40 ГГц. Кожна модель у своєму частотному піддіапазон 
забезпечує фазовий зсув 360°. Зі збільшенням робочої частоти втрати 
фазообертачів цієї серії збільшуються з 0,25 до 0,3 дБ, КСХН  зростає з 1,2 до 
1,25, середня допустима потужність знижується з 11,5 кВт до 160 Вт. Основні 
параметри деяких відбивних хвилеводних фазообертачів наведені в таблиці 1.5.  
Таблиця 1.5 – Параметри відбивних хвилеводних фазообертачів 
Фірма К-ть в серії ∆f, ГГц S, °/ГГц Втрати, КСХН Рімп, кВт 
дБ 
 
1.5 Фазообертачі з електромеханічним керуванням  
 
До цього класу фазообертачів відносяться прилади, в яких використані 
керовані електричним сигналом механізми (крокові двигуни або електромагнітні 
реле). Самі принципи керування фазою сигналу залишаються механічними, але 
можливість електронного керування дозволяє включати такі фазообертачі в 
автоматизовані контрольно-вимірювальні системи. У числі переваг таких 
фазообертачів можна відзначити низький рівень нелінійних спотворень сигналу, 
що проходить, обумовлений відсутністю напівпровідникових компонентів у 
сигнальному тракті.  
Для прецизійного механічного приводу елементів фазообертача переважно 
використовуються крокові двигуни з відповідними системами управління 
(рис.1.15) [1]. Ці двигуни дозволяють змінювати фазу сигналу з малим кроком. До 
недоліків таких систем слід віднести інерційність управління: тривалість процесу 
перемикання сягає одиниць і десятків секунд.  
 
Рисунок 1.15 – Структурна схема моторизованого фазообертача 
 
Принцип комутації окремих ліній із кратними значеннями затримки за 
своєю суттю є цифровим. Він дозволяє отримати великий діапазон зміни фази, що 
іноді досягає тисяч градусів, але не з безперервними, а з дискретними значеннями. 
Оскільки фазообертачі використовуються для ВЧ- та НВЧ-сигналів, у них 
застосовуються високочастотні реле, у тому числі і коаксіальні. Ці фазообертачі 
менш інерційні, час їх перемикання може становити від одиниць до десятків 
мілісекунд.  
Моторизовані коаксіальні фазообертачі. Фірма ARRA пропонує дві 
моделі моторизованих фазообертачів серії 9428 для діапазону частот 0-18 ГГц: 
модель з індексом А має крутизна ФЧХ 60°/ГГц, з індексом В - 30°/ГГц. 
Перебудова фазообертача виконується двигуном постійного струму з напругою 
живлення 28 В. Швидкість перебудови контролюється перемикачем на корпусі 
приладу і може приймати два значення: за високої швидкості повна перебудова 
виконується за 1,5 хв, а при низькій — за 4 хв. Фазообертачі допускають 
потужність безперервного сигналу до 100 Вт, пікову потужність імпульсного 
сигналу до 3 кВт, втрати на найвищій частоті становлять 1 дБ, КСХН  1,6.  
Фірма ATM пропонує серію моторизованих фазообертачів для діапазону 
частот до 18 ГГц зі значеннями коефіцієнта крутизні  ФЧХ 30, 60, 90, 180 і 360 
°/ГГц. Зовнішній вигляд моделі з максимальним діапазоном перебудови P1103-
SM24 показано на рис.16,а. Її робочий діапазон частот 0-2,5 ГГц, крок перебудови 
по фазі 0,02 на частоті 1 ГГц, максимальний час перебудови становить 36 с.  
Фірма Spectrum Elektrotechnik пропонує серію із семи фазообертачів 
(рис.16,б) з комп'ютерним керуванням для інтервалів частот від постійного 
струму до 2; 12,4; 18; 26,5; 40; 50 та 63 ГГц. Залежно від максимальної робочої 
частоти, прилади оснащуються з'єднувачами типу 7mm, N, SMA, TNC, 3.5mm, K*, 
2.4mm або 1.85mm. Варіація часу затримки становить 110 пс з кроком 0,2 пс та 
похибкою відтворюваності 0,1 пс. Розрахункова крутизна ФЧХ близько 40 °/ГГц. 
На частоті 18 ГГц виробник гарантує діапазон регулювання фази 700° і втрати 1 
дБ. Механічна система фазообертача управляється кроковим двигуном, час повної 
перебудови не більше 30 с. Для живлення фазообертача використовується 
джерело з напругою 12 В. Прилад управляється за інтерфейсом RS-232 від 
комп'ютера з операційною системою Windows.  
Японська фірма Waka випускає дві моделі широкосмугових фазообертачів з 
прецизійним механічним регулюванням довжини лінії за допомогою крокового 
двигуна. Модель 01X0557-00 (рис.1.16,в) із з'єднувачами 2.92mm має робочу 
смугу частот 0–40 ГГц, КСХН  1,3 та втрати 1,3 дБ. У моделі 01X0556-00 із 
з'єднувачами 1.85mm смуга 0–60 ГГц, КСХН  1,4 та втрати 3 дБ. Крутизна ФЧХ 
обох моделей 50,4 °/ГГц. Діапазон зміни часу затримки становить 140 пс із 
кроком 0,00666 пс. Керуються фазообертачі за допомогою спеціальної програми 
для Windows.  
 
Рисунок 1.16 – Моторизовані коаксіальні фазообертачі: а) модель P1103-SM24 від 
ATM; б) модель від Spectrum Elektrotechnik; в) модель 01X0557-00 від Waka 
 
Фірма Colby Instruments випускає моторизовані тромбони затримки PDL-
100A і PDL-200A. У цих моделях використовуються здвоєні тромбонні механізми 
(рис.1.17,а), кожен із яких забезпечує варіацію часу затримки до 312,5 пс при 
смузі пропускання 0-18 ГГц. Вони послідовно з'єднуються на передній панелі 
приладу напівжорстким кабелем. Їх з'єднання дозволяє отримати сумарну 
затримку 625 пс з похибкою установки трохи більше 0,5 пс. Механічна система 
керується кроковим двигуном, час налаштування трохи більше 1,5 с.  
 
Рисунок 1.17 – Моторизовані коаксіальні фазообертачі фірми Colby Instruments: 
а) механізм здвоєного тромбону; б) модель PDL-100; в) модель PDL-200A 
 
Міжсервісний інтервал складає 500 тисяч циклів переміщення. Модель 
PDL-100A (рис.1.17,б) містить один здвоєний тромбон, її крутизна ФЧХ 
становить 225 °/ГГц. Модель PDL-200A (рис.1.17,в) містить два здвоєних 
тромбона в одному корпусі, у разі їх послідовного з'єднання крутизна ФЧХ 
зростає до 450 °/ГГц. Фазообертачі керуються за допомогою інтерфейсів IEEE-
488.2, Ethernet TCP/IP, RS-232 або спеціалізованим мікротерміналом MT-100A.  
Параметри деяких моделей моторизованих коаксіальних фазообертачів 
представлені в таблиці 1.6.  
Таблиця 1.6 – Параметри моторизованих коаксіальних фазообертачів 
Фірма Модель ∆f, ГГц S, °/ГГц Втрати, КСХН З’єднувач 
дБ 
 
Моторизовані хвилеводні фазообертачі. Ряд фірм випускає практично 
одну і ту ж конструкцію моторизованих фазообертачів поворотного типу, що 
використовує принцип зміни фази коливання при переході з прямокутного 
хвилеводу на круглий і назад. У CERNEX це серія СМР з восьми фазообертачів, у 
MI-WAVE - серія 529 з семи фазообертачів, у QuinStar Technology - серія QMP 
також з семи фазообертачів. Прилади вказаних серій зовні однакові (рис.1.18) та 
мають однакові параметри. Усі серії фазообертачів охоплюють діапазон частот 
18-110 ГГц і використовують хвилеводи від WR-42 до WR-10. У своєму 
піддіапазоні частот фазообертачі забезпечують зсув фази 360° з похибкою 
установки не більше 0,5°. Механічні вузли фазообертачів рухаються кроковими 
двигунами. Усі необхідні для керування двигуном електронні вузли розміщені в 
корпусі фазообертача. Спеціалізований мікропроцесор перетворює встановлений 
фазовий зсув команди управління двигуном. Фазообертачі можуть керуватися 
дистанційно за інтерфейсом IEEE-488 або вручну за допомогою перемикача на 
передній панелі. Значення фазового зсуву відображається трирозрядним 
дисплеєм. Живиться прилад від джерела постійної напруги 24 В зі струмом 500 
мА. Втрати, що вносяться, становлять 1 дБ у низькочастотних діапазонах і 
досягають 1,5 дБ у високочастотних. КСХН  становить 1,3 у низькочастотних 
діапазонах і знижується до 1,2 у високочастотних діапазонах. Допустима 
потужність знижується зі зростанням частоти з 1 до 0,2 Вт. 
 
Рисунок 1.18 – Фазообертач серії QMP виробництва QuinStar Technology: 
а) лицьова панель; б) задня панель 
 
Поворотні електромеханічні фазообертачі серії 670 (рис.1.19,а) фірми Flann 
Microwave. Ця серія із 24 моделей охоплює діапазон частот 3,22–500 ГГц.  
 
Рисунок 1.19 – Поворотний електромеханічний фазообертач фірми Flann 
Microwave серії 670 (а) та його блок управління (б) 
Прецизійний кроковий двигун забезпечує плавну зміну фази в обох 
напрямках зі швидкістю до 1480 °/с з кроком 0,2°. Точність установки фази 
становить 3° для низьких та 6° для високих частот. Зі збільшенням робочої 
частоти приладів їх КСХН  збільшується від 1,25 до 1,5, а втрати від 1 до 2,5 дБ, 
допустима потужність безперервного сигналу знижується з 10 до 0,2 Вт. Для 
управління фазообертачами призначений процесор CP2021 (рис.1.19,б).  
Параметри моторизованих хвилеводних фазообертачів показані в таблиці 
1.7.  
 
Таблиця 1.7 – Параметри моторизованих хвилеводних фазообертачів 
Фірма сер К-ть в серії Частота, ГГц Втрати КСХН Рвих, Вт Хвилеводи 
 
Релейні коаксіальні фазообертачі. На рис.1.20 показана схема 
фазообертача з комутованими лініями затримки. У цій схемі відрізки лінії 
передачі з довжиною, кратній цілій ступені числа 2, включаються в сигнальний 
тракт для зміни його сумарної довжини. Кількість секцій дорівнює кількості 
двійкових розрядів коду, що управляє. Комутація ліній виконується 
високочастотними реле. Такі фазообертачі дуже добре підходять для цифрового 
управління фазою в межах, що визначаються розрядністю коду.  
 
Рисунок 1.20 – Спрощена схема прохідного чотирирозрядного фазообертача з 
комутованими лініями затримки 
 
Фірма Aeroflex випускає фазообертач з дискретним керуванням моделі 984-
1 (рис.1.21). Прилад працює в діапазоні частот 0-6 ГГц, забезпечуючи на 
граничній частоті фазовий зсув 630° з кроком 10°. У тракті використовуються 
шість комірок на основі реле з фазовим зсувом 10, 20, 40, 80, 160 та 320°. Прилад 
пропускає вхідну середню потужність 1 Вт, пікову 50 Вт. Втрати, що вносяться, 
становлять 4,3 дБ, КСХН  1,6. Зносостійкість застосованих реле дуже висока, вони 
витримують 5 млн. циклів комутації при номінальній потужності. Для живлення 
реле використовується джерело напругою 12 В, час перемикання реле 6 мс. 
Робочий діапазон температур становить –30…+70 °С.  
 
Рисунок 1.21 – Фазообертач з цифровим керуванням моделі 984-1 від Aeroflex 
 
Аналогічні електричні параметри мають багатоканальні фазообертачі 8420 
(два канали) та 8421 (12 каналів) цієї ж фірми. Прилади оснащені розташованими 
на лицьовій панелі органами управління, що дозволяють оперативно змінювати 
фазовий зсув окремо в кожному каналі. Крім того, прилади допускають 
дистанційне керування фазообертачами за інтерфейсами Ethernet, USB, RS-232 та 
опціонально за IEEE-488.  
Як приклад фазообертача, що використовує принцип комутації відрізків 
коаксіальних ліній затримки з напівжорсткого коаксіального кабелю, можна 
навести модель CPDL-100A фірми Colby Instruments (рис.1.22). Виробник може 
виготовити комутовану лінію затримки з необхідними замовнику параметрами за 
умови, що часовий дискрет повинен бути не менше 10 пс і сумарна затримка не 
більше 200 нс. Максимально досяжна крутизна ФЧХ становитиме у цьому разі 
72000°/ГГц. Діапазон робочих частот фазообертача 0-18 ГГц, точність 
встановлення часу затримки 0,5 пс, середня потужність сигналу 10 Вт, пікова 50 
Вт. Механічний ресурс становить 500 тис. перемикань, час спрацьовування 50 мс. 
Керується прилад за інтерфейсами IEEE 488.2, Ethernet TCP/IP, RS-232 чи 
мікротерміналом MT-100A.  
 
Рисунок 1.22 – Фазообертач з комутованими лініями 
затримки моделі CPDL-100A від Colby Instruments 
 
2. ВІРТУАЛЬНИЙ ІНСТРУМЕНТАРІЙ ДЛЯ  
ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ФАЗООБЕРТАЧІВ 
 
Метою створення віртуального інструментарію на основі математичних 
моделей є вивчення роботи фазообертачів НВЧ діапазону і дослідження за 
допомогою віртуальної лабораторної установки залежностей її характеристик від 
вхідних параметрів. 
Будемо припускати, що лабораторна установка дозволить визначати 
величину фазового зсуву фазообертачів двох типів: «тромбонного» (за рахунок 
зміни довжини відрізку тракту) і секції стиснення (за рахунок зміни критичної 
довжини хвилі). В якості вхідних параметрів для обох типів фазообертачів 
виступають частота сигналу, розмір широкої стінки хвилеводу, діелектрична та 
магнітна проникності, довжина відрізка, а для секції стиснення, додатково – 
ширина щілини. Для контролю правильності ходу експерименту в установці 
передбачено розрахунок критичної довжини хвилі. Необхідно контролювати, що 
довжина хвилі у вільному просторі була менше ніж критична. 
 
2.1 СУБВІ «Фазообертач тромбонного типу» 
 
Зміна електричної довжини тракту необхідна для зміни фази коливань, що 
надходять на навантаження. Відомо, що в режимі біжної хвилі фаза коливання в 
даному перерізі тракту залежить від коефіцієнта фази β (постійної поширення) і 
відстані l до генератора:  = l , тому можливі кілька методів зміни фази 
коливань.  
Стосовно хвилеводів вираз електричної довжини (у радіанах) має вигляд 
 
 = 2 l  − ( /  )2 /  ,                                        (2.1) 
кр
 
де  ,   - відносні діелектрична та магнітна проникності середовища, що 
заповнює хвилевод; кр  - критична довжина хвилі в хвилеводі, що залежить від 
типу хвилі та розмірів поперечного перетину хвилеводу;   - довжина хвилі у вільному 
просторі.  
 
Рисунок 2.1 – Механічний фазообертач «тромбонного» типу  
 
Керування електричною довжиною в механічних фазообертачах при незмінній 
частоті коливань (=const) здійснюється шляхом зміни їх геометричної довжини l  або 
критичної довжини хвилі кр . Найбільша зміна фази в механічному фазообертачі 
«тромбонного» типу (рис.2.1) визначається величиною 2 l , яку необхідно підставити в 
формулу (2.1) замість l .  
Створимо в LabVIEW новий прилад, вибравши команди меню File   New 
VI. Створюємо лицьову панель СУБВІ: 
Ліворуч на рис.2.2 розмістимо 5 цифрових регуляторів, що задають: частоту 
сигналу, відносні електричну та магнітну проникності, розмір широкої стінки 
хвилеводу (для визначення критичної довжини хвилі; для хвилі Н10 критична 
довжина хвилі кр = 2а ), довжину відрізка, за допомогою зміни якого відбувається 
зміна фазового зсуву в пристрої згідно з виразом (2.1). При цьому в мітку кожного 
цифрового регулятора внесемо його назву.  
Для всіх вхідних параметрів є фізичні обмеження на їх значення. 
Відповідно для забезпечення цієї умови для регуляторів, необхідно клацнути на 
ньому правою кнопкою миші та вибрати Data Entry. Відкривається вікно 
Numeric Properties (рис. 2.3). У цьому вікні встановлюємо мінімальне Minimum, 
максимальне Maximum значення регульованих величин і крок їх зміни 
Increment. Тепер при регулюванні значення змінних не зможуть прийняти 
неприпустимих значень.  
 
Рисунок 2.2 – Лицьова панель СУБВІ «Фазообертач тромбонного типу» 
 
Рисунок 2.3 – Вікно Numeric Properties регулятора «Частота» 
 
Праворуч помістимо на лицьову панель з палітри Controls   Numeric три 
цифрових індикаторів для вихідних величин і дамо їм мітки «Довжина хвилі, мм», 
«Критична довжина хвилі, мм», «Фазовий зсув тромбонного фазообертача, град» 
(рис.2.2).  
Перейдемо у вікно структурної схеми: 
Алгоритм функціонування СУБВІ «Фазообертач тромбонного типу» 
повністю описується математичним виразом (2.1), в якому замість величини l  
потрібно взяти подвоєне значення 2 l . Для реалізації схеми скористаємося 
формульним вузлом Formula Node, який відноситься до елементів «Структури» і 
викликається правою клавішею миші на панелі блок-діаграм по дорозі: All Functions 
  Structures   Formula Node. Для визначення довжини хвилі з палітри 
Functions   Numeric візьмемо оператор ділення Divide і цифрову константу 
Numeric Constant із значенням 300, що дозволить отримати значення в мм. Для 
визначення критичної довжини хвилі палітри Functions   Numeric беремо 
оператор множення Multiply і цифрову константу Numeric Constant із значенням 
2 і з’єднуємо відповідним чином. 
 
Рисунок 2.4 – Структурна схема СУБВІ «Фазообертач тромбонного типу» 
 
Монтажним інструментом з'єднаємо відповідні елементи і термінали на 
структурній схемі (рис. 2.4). 
Відкоректуємо ікону СУБВІ, напис в іконі відображає виконувані операції 
«ФТТ», тобто «фазообертач тромбонного типу». Оскільки цей СубВІ надалі 
використовуватиметься як самостійний блок, необхідно у вікні лицьової панелі 
перейти від ікони до з'єднувача (Shov Connector) (рис. 2.2). Монтажним 
інструментом зіставимо контакти з'єднувача з регуляторами і індикаторами на 
лицьовій панелі. Збережемо СУБВІ, давши йому ім'я «Фазообертач тромбонного 
типу». 
2.2 СУБВІ «Секція стиснення» 
 
Регулювання фази за рахунок зміни довжини хвилеводу (тромбонні 
фазообертачі) застосовується нечасто, так як виготовлення розсувного хвилеводу 
викликає великі конструктивні труднощі.  
Тому регулювання фази здійснюють зміною коефіцієнта поширення 
(фазової швидкості) хвилі у хвилеводі. Фазові трансформатори можуть бути 
оборотними (взаємними) пристроями (створюють однаковий зсув фази для прямої 
та зворотної хвиль) та незворотними, в яких використовуються намагнічені 
ферити.  
Відповідно до способу регулювання фази за рахунок зміни коефіцієнта 
поширення на практиці застосовують фазообертачі у вигляді відрізка хвилеводу, 
що стискається (рис.2.5). Трансформатор представляє собою відрізок 
прямокутного хвилеводу, в центрі широких стінок якого прорізані поздовжні 
щілини. Наявність щілин дозволяє стискати хвилевід, зменшуючи розмір широкої 
стінки. Стиснення хвилеводу здійснюється спеціальним гвинтом. Шкала 
стискаючого пристрою може бути проградуйована безпосередньо в градусах. При 
зменшенні ширини хвилеводу збільшується хв , тому величина зміни фази на 
одиницю довжини зменшується. 
 
Рисунок 2.5 – Секція стиснення прямокутного хвилеводу з  хвилею Н10  
 
Максимальний фазовий зсув на виході секції стиснення прямокутного хвилеводу з 
хвилею Н10 (рис.2.2) знаходиться так 
 
2l( 1− [ / 2a]2 − 1−{ /[2,5(a − d )]}2 )
max = ,                   (2.2) 

 
де d - ширина повздовжніх щілин, прорізаних посередині широких стінок 
хвилевода. 
З формули (2.2) випливає, що довжину хвилі в хвилеводі, а отже, і 
коефіцієнт фази можна змінювати декількома способами:  
• зміною розміру широкої стінки хвилеводу;  
• зміною ε діелектричної проникності середовища;  
• зміною μ магнітної проникності середовища;  
• зміною довжини шляху, що проходить ЕМХ. 
Керування електричною довжиною в електричних фазообертачах здійснюється 
варіюванням   або   за рахунок прикладення зовнішніх постійних (повільно змінних) 
електричних або магнітних полів до розташованих всередині хвилеводу пластинок, 
електричні параметри яких залежать від амплітуди та напрямку прикладених зовнішніх 
полів. 
Істотним недоліком розглянутого фазообертача є те, що щілини 
випромінюють деяку частину енергії. При високому рівні потужності у хвилеводі 
це випромінювання є неприпустимим, оскільки створює паразитні наведення на 
іншу апаратуру та шкідливо для обслуговуючого персоналу. Для усунення цього 
недоліку щілини закривають пружними екранами. Така конструкція фазового 
трансформатора застосовується зазвичай у трисантиметровому діапазоні хвиль. У 
більш довгохвильовому діапазоні як секції стиснення використовуються відрізки 
хвилеводів з гофрованими широкими стінками. 
Створимо в LabVIEW новий допоміжний прилад, вибравши команди меню 
File   New VI. 
Створюємо лицьову панель СУБВІ: 
На рис.2.6 ліворуч розмістимо шість регуляторів і дамо їм назви: «частота, 
ГГц», «відносна діелектрична проникність», «відносна магнітна проникність», 
«широка стінка хвилеводу а, мм», «довжину відрізка l, мм» і «ширина щілини 
секції стиснення, мм».  
Як і раніше, кожен вхідний параметр має певний діапазон зміни своїх 
значень. Тому для кожного з регуляторів, клацнувши на них правою кнопкою 
миші, вибираємо Data Entry, після чого відкривається вікно Numeric Properties. 
У цьому вікні встановлюємо відповідні мінімальне Minimum, максимальне 
Maximum значення регульованої величини і крок її зміни Increment.  
 
Рисунок 2.6 – Лицьова панель СУБВІ «Секція стиснення» 
 
На лицевій панелі, праворуч, помістимо з палітри Controls   Numeric три 
цифрових індикатори і дамо їм мітки Довжина хвилі, мм», «Критична довжина 
хвилі, мм», «Фазовий зсув секції стиснення, град» (рис.2.6). 
Переходимо у вікно структурної схеми (рис.2.7). 
Взаємозв’язок між величинами, представленими в 2-х колонках на лицьовій 
панелі, повністю описується виразом (2.2). Для реалізації працездатності схеми 
скористаємося формульним вузлом Formula Node, який беремо з панелі елементів 
«Структура» і викликається правою клавішею миші на панелі блок-діаграм по 
шляху: All Functions   Structures   Formula Node. 
 
Рисунок 2.7 – Структурна схема СУБВІ «Секція стиснення» 
 
Рамка формульного вузла, що з'явилася, розтягується до потрібного розміру 
і в неї вписуються розрахункова формула (2.2). Невідомі (шукані величини) 
записуються в лівій частині формул. Кожна формула пишеться в окремому рядку і 
закінчується крапкою з комою. 
Потім у формули потрібно внести початкові дані і вивести результати 
розрахунку. Для цього курсор встановлюється правою клавішею миші на рамці 
формульного вузла і із спливаючого меню лівою клавішею викликається Add 
Input (додати вхід) для вхідних величин і Add Output (додати вихід) для 
вихідних величин. У рамки, що з'явилися, вписуються найменування цих величин. 
До вхідних рамок підключаються цифрові елементи, що управляють, до 
вихідних - індикатори. Входи і виходи можна встановлювати в будь-якому місці 
рамки. Найменування в рамках повинні бути такими самими, як у формульному 
вузлі.  
Фазовий зсув секції стиснення  по формулі (2.2) має розмірність радіани, 
тому для зручності сприйняття результату доцільно його перевести в градуси. Для 
цього значення в радіанах множиться на 180 і ділиться на  . Для реалізації цього 
перетворення використовуються оператор ділення Divide і множення Multiply з 
палітри Functions   Numeric, які під’єднуються до відповідних констант.  
З'єднаємо монтажним інструментом елементи і термінали на структурній 
схемі (рис. 2.7). 
Скоректуємо ікону СУБВІ, напис в іконі відображає виконувані операції 
«Секція стиснення». У вікні лицьової панелі перейдемо від ікони до з'єднувача 
(Shov Connector) (рис. 2.6) та  зіставимо монтажним інструментом контакти 
з'єднувача з шістьма регуляторами і трьома індикаторами на лицьовій панелі. 
Збережемо СУБВІ, давши йому ім'я «Секція стиснення». 
 
 
2.3 Віртуальний прилад «Фазообертачі» 
 
Створимо в LabVIEW лабораторну установку, вибравши команди меню File 
  New VI. 
Створюємо лицьову панель ВІ (рис.2.8). Передбачається, що віртуальний 
інструментарій дозволить як проводити чисельні розрахунки вихідних параметрів 
так і отримувати залежності фазового зсуву від довжини відрізка (для 
фазообертача тромбонного типу) і від ширини щілини (для секції стиснення). Для 
цього, з палітри Controls   Containers візьмемо елемент управління Tab 
Control і помістимо його на лицьову панель. Розтягнемо його межі на весь екран. 
Клацнувши на ньому правою кнопкою миші, вибираємо в контекстному меню 
пункт Add Page After, додаючи третю сторінку. 
 
Рисунок 2.8 – Лицьова панель ВІ «Фазообертачі».  
Сторінка «Визначення фази»  
Міточним інструментом внесемо у всі три сторінки цього елементу їх 
мітки: «Визначення фази», «Графіки для тромбонного фазообертача», «Графіки 
для секції стиснення». Формування першої сторінки лицьової панелі багато в 
чому схоже з формуванням панелей СУБВІ «Фазообертач тромбонного типу» і 
«Секція стиснення». 
Відкриємо сторінку «Визначення фази». 
Регулятори і індикатори будуть складати дві групи, одна з яких містить 
елементи, за допомогою яких можна керувати параметрами схеми, решта 
елементів відображають результати функціонування віртуального приладу. 
Вхідні регулятори розмістимо на лицьовій панелі ліворуч (рис.2.8) і дамо їм 
ті ж назви, що і на лицьовій панелі СубВІ «Секція стиснення». 
Для кожного з регуляторів вхідних параметрів задаємо діапазон значень, 
клацнувши на них правою кнопкою миші, вибираємо Data Entry, після чого 
відкриваємо вікно Numeric Properties. У вікні встановлюємо відповідні 
мінімальне Minimum, максимальне Maximum значення регульованої величини і 
крок її зміни Increment. 
На лицевій панелі розмістимо праворуч чотири цифрових індикатори з 
палітри Controls   Numeric і дамо їм відповідні мітки: «Довжина хвилі, мм», 
«Критична довжина хвилі, мм», «Фазовий зсув тромбонного фазообертача», 
«Фазовий зсув секції стиснення, град» (рис.2.8). 
Відкриємо наступну сторінку «Графіки для тромбонного фазообертача» 
(рис.2.9). З палітри Controls   Graph візьмемо графічний індикатор XY Graph і 
помістимо його на лицьовій панелі. У мітку індикатора внесемо напис 
«Тромбонний фазообертач». Міточним інструментом задамо назви та відповідний 
розмах обох шкал екрану.  
Відкриємо сторінку «Графіки секції стиснення» (рис.2.10). З палітри 
Controls   Graph візьмемо графічний індикатор XY Graph і помістимо його на 
відповідній сторінці. У мітку індикатора внесемо напис «Секція стиснення». 
Міточним інструментом задамо відповідний розмах обох шкал екрану і 
підпишемо вісі графіка. 
 
Рисунок 2.9 – Лицьова панель ВІ «Фазообертачі».  
Сторінка «Графіки для тромбонного фазообертача» 
 
Для всіх елементів лицьової панелі для підвищення наочності і зручності 
можна задати кольори розфарбовування, розміри і тип шрифтів, і на цьому 
формування лицьової панелі буде закінчено. 
Перейдемо у вікно структурної схеми Block Diagram. 
Розмістимо зручно термінали регуляторів і індикаторів (рис. 2.11). 
З палітри Functions вибираємо Select а VI. Почергово, з вікна, що 
відкрилося, переміщаємо у вікно структурної схеми створені нами СУБВІ: 
«Фазообертач тромбонного типу» і «Секція стиснення». Монтажним 
інструментом з'єднаємо відповідні елементи і термінали на структурній схемі 
(рис. 2.11). 
 
 
Рисунок 2.10 – Лицьова панель ВІ «Фазообертачі».  
Сторінка «Графіки для секції стиснення»  
 
Для побудови графіків залежності фазового зсуву тромбонного 
фазообертача від довжини лінії необхідно отримати масив даних для всього 
діапазону змінної величини з певним кроком. Для цього організовується цикл. З 
палітри Functions   Structures вибираємо оператора циклу For Loop. 
Помістивши його у вікно структурної схеми, розтягуємо рамку і міточним 
інструментом задаємо число його виконань, рівне 290. Межі зміни довжини лінії  
становлять від 1 до 30мм, а крок 0,1мм, тобто якщо 29 мм (розмах шкали, який 
буде змінюватись) розділити на крок 0,1, отримаємо кількість виконань циклу.  
Оскільки за умовчанням і змінюється з нуля з кроком 1, розмістимо 
всередині циклу For Loop оператор додавання Add і оператор множення 
Multiply, а також дві константи: 10 і 0,1, перша з яких задає значення лівої 
границі інтервалу довжини лінії – 1, а друга – крок зміни довжини лінії. 
 
Рисунок 2.11 – Структурна схема ВІ «Фазообертачі» 
 
З палітри Functions вибираємо Select а VI. Повторно на структурній схемі, 
всередині рамки першого оператора циклу, розміщуємо створений нами СУБВІ: 
«Фазообертач тромбонного типу».  
Розмістимо зручніше всі ці елементи в рамці оператора і монтажним 
інструментом з'єднаємо термінали (рис. 2.11). Зовнішні для оператора циклу For 
Loop вхідні величини і сигнали, що управляють, проходять всередину циклу 
через тунелі, що утворюються при проході через границю оператора монтажного 
інструменту. 
На правій стороні оператора циклу утворюємо тунелі вихідних величин.  
З палітри Functions   Cluster вибираємо оператор Bundle і переносимо 
його у вікно структурної схеми до вихідних тунелів оператора циклу. 
Монтажним інструментом сполучаємо вихідні тунелі оператора For Loop і 
оператор Bundle між собою і з терміналом першого індикатора XY Graph 
(рис.2.11). Цим ми забезпечили побудову на екрані індикатора графіка залежності 
фазового зсуву тромбонного фазообертача від довжини лінії. 
Для побудови графіка в третій вкладці, що описує залежність фазового 
зсуву секції стиснення від ширини щілини  також необхідно отримати масив 
даних з урахуванням діапазону зміни нової величини з певним кроком. Для цього 
аналогічно організовується цикл. З палітри Functions   Structures биремо 
оператора циклу For Loop. Помістимо його у вікно структурної схеми, 
розтягуємо рамку до потрібних меж і міточним інструментом задаємо число його 
виконань, рівне 90. Це обумовлено тим, що діапазон зміни величини вужче і 
становить від 1 до 10мм, а крок 0,1мм.  
Всередині циклу For Loop, для зміни вхідної величини в заданих межах і 
визначеним кроком, будемо до кожного поточного значення і додавати константу 
10 за допомогою оператора додавання Add і множити на константу 0,1 за 
допомогою оператора множення Multiply. Очевидно,  що добуток констант задає 
значення лівої границі інтервалу ширини щілини. 
З палітри Functions вибираємо Select а VI. Вдруге на структурній схемі, 
всередині рамки другого оператора циклу, розміщуємо створений нами СУБВІ: 
«Секція стиснення». Розмістимо зручно всі ці елементи в рамці оператора цикла і 
монтажним інструментом з'єднаємо термінали між собою (рис. 2.11). Зовнішні 
вхідні величини і сигнали, що проходять всередину оператора циклу For Loop 
через тунелі, що утворюються при проходженні через границю оператора 
монтажного інструменту. 
На правій стороні другого оператора циклу утворюються тунелі вихідних 
величин. З палітри Functions   Cluster беремо другий оператор Bundle і 
переносимо його у вікно структурної схеми до вихідних тунелів другого 
оператора циклу. За допомогою монтажного інструменту сполучаємо вихідні 
тунелі другого оператора циклу For Loop і другого оператора Bundle між собою і 
з терміналом другого індикатора XY Graph (рис.2.11). Цим ми забезпечили 
побудову на екрані індикатора графіка залежності фазового зсуву секції 
стиснення від ширини щілини. 
На цьому робота із створення віртуальної лабораторної установки 
завершена. Збережемо її результати як ВІ з ім'ям «Фазообертачі». 
2.4 Дослідження фазообертачів за допомогою віртуального 
інструментарію 
 
Проведемо дослідження фазообертачів тромбонного типу і секції стиснення 
за допомогою синтезованої віртуальної установки.  
1. Запускаємо лабораторну установку, знайомимось з органами керування. 
Включення приладу здійснюється натисненням на двонаправлену стрілку в рядку 
кнопок вікна LabVIEW. Розташована правіше кнопка STOP вимикає віртуальну 
лабораторну установку. 
2. Виконаємо дослідження згідно індивідуального варіанту, виданого викладачам, 
для вихідних параметрів, наведених в табл. 2.1. Розглянемо результати для 1 
варіанту. 
3. Проведемо дослідження впливу вхідних параметрів фазообертачів обох типів 
на величину фазового зсуву. Вводимо відповідні вхідні параметри відповідно до 
варіанту з табл.2.1. При цьому один з параметрів будемо змінювати і спостерігати 
як це вплинуло на вихідний параметр (фазовий зсув).  
Таблиця 2.1  
Початкові параметри для дослідження параметрів фазообертачів 
Варіанти 
Параметри 
1 2 3 4 5 
Частота, ГГц 10 12 14 16 18 
Тип хвилеводу R58 R70 R84 R100 R120 
Відносна діелектрична проникність 1 2 3 4 5 
Відносна магнітна проникність 1 5 10 15 20 
Довжина відрізка, мм 40 45 50 55 60 
Ширина щілини, мм 2 3 4 5 6 
3.1 Дослідимо залежність фазового зсуву фазообертача тромбонного типу і секції 
стиснення від частоти. Результати вимірювань зведемо в табл.2.2 і побудуємо 
графіки залежності фазового зсуву обох типів фазообертачів від частоти. 
 
Таблиця 2.2 
Частота, ГГц 8 9 10 11 12 13 14 15 
Фазовий зсув 680,2 787,0 891,3 994,0 1095,4 1196,0 1295,9 1395,2 
тромбонного 
фазообертача 
Фазовий зсув секції -13,3 -11,6 -10,2 -9,2 -8,4 -7,7 -7,1 -6,6 
стиснення 
 
Рисунок 2.12 – Залежність фазового зсуву тромбонного фазообертача від частоти 
 
Рисунок 2.13 – Залежність фазового зсуву секції стиснення від частоти 
З рис.2.12 і рис.2.13 видно, що з ростом частоти величина фазового зсуву 
для фазообертачів обох типів збільшується. 
3.2 Дослідимо залежність фазового зсуву фазообертачів обох типів від ширини 
хвилеводу а. Результати вимірювань зведено в табл.2.3 і побудовано графіки 
залежності фазового зсуву обох типів фазообертачів від розмірів широкої стінки 
хвилеводу. 
Таблиця 2.3 
Ширина хвилеводу, мм 19 23 28 34 40 47 57 66 
Фазовий зсув 589,2 727,7 810,6 861,5 889,9 909,8 926,2 934,9 
тромбонного 
фазообертача 
Фазовий зсув секції -45,4 -30,0 -20,5 -14,2 -10,4 -7,7 -5,3 -4,0 
стиснення 
 
Рисунок 2.14 – Залежність фазового зсуву тромбонного фазообертача від ширини 
хвилеводу 
 
Аналізуючи поведінку графіків на рис.2.14 і рис.2.15 можна зробити 
висновок, що зі збільшенням ширини хвилеводу, що відповідно приводить до 
збільшення критичної довжини хвилі, величина фазового зсуву для фазообертачів 
обох типів нелінійно збільшується з поступовим зниженням динаміки. 
 
Рисунок 2.15 – Залежність фазового зсуву секції стиснення від ширини хвилеводу 
 
3.3 Дослідимо залежність фазового зсуву тромбонного фазообертача від відносної 
діелектричної проникності. Результати вимірювань зведемо в табл.2.4 і побудуємо 
графік залежності фазового зсуву від відносної діелектричної проникності. 
Таблиця 2.4 
Відносна 1 3 5 7 9 11 12 14 
діелектрична 
проникність 
Фазовий зсув 891,3 1624,1 2116,8 2514,8 2857,9 3164,0 3306,4 3574,3 
тромбонного 
фазообертача 
3.4 Дослідимо залежність фазового зсуву тромбонного фазообертача від відносної 
магнітної проникності. Результати вимірювань зведемо в табл.2.5 і побудуємо 
графік залежності фазового зсуву від відносної магнітної проникності. 
Таблиця 2.5 
Відносна 1 5 10 15 20 25 30 40 
магнітна 
проникність 
Фазовий зсув 891,3 1624,1 2116,8 2514,8 2857,9 3164,0 3306,4 3574,3 
тромбонного 
фазообертача 
 
Рисунок 2.16 – Залежність фазового зсуву тромбонного фазообертача від 
відносної діелектричної проникності 
 
Рисунок 2.17 – Залежність фазового зсуву тромбонного фазообертача від 
відносної магнітної проникності 
 
З рис.2.16 і 2.17 видно, що залежності фазового зсуву тромбонного 
фазообертача від відносних електричної та магнітної проникностей повністю 
співпадають. 
3.5 Дослідимо залежність фазового зсуву тромбонного фазообертача від довжини 
відрізка. Результати вимірювань зведемо в табл.2.6 і побудуємо графік залежності 
фазового зсуву фазообертача від довжини відрізка. 
Таблиця 2.6 
Довжина відрізка, 40 50 60 70 80 90 100 110 
мм 
Фазовий зсув 891,3 1114,2 1337,1 1559,9 1782,7 2005,6 2228,4 2451,2 
тромбонного 
фазообертача 
 
Рисунок 2.18 – Залежність фазового зсуву тромбонного фазообертача від довжини 
відрізка 
 
3.6 Дослідимо залежність фазового зсуву секції стиснення від ширини щілини. 
Результати вимірювань зведемо в табл.2.7 і побудуємо графіки залежності 
фазового зсуву секції стиснення від ширини щілини. 
Таблиця 2.7 
Ширина щілини 2 3 4 5 6 7 8 9 
Фазовий зсув секції -10,2 -8,9 -7,5 -5,9 -4,1 -2,2 -0,17 2,1 
стиснення 
 
Рисунок 2.19 – Залежність фазового зсуву секції стиснення від ширини щілини 
 
З рис.2.18 і 2.19 видно, що збільшення довжини відрізка або ширини 
щілини приводять до росту фазового зсуву у фазообертачі відповідного типу.  
3. ОХОРОНА ПРАЦІ  
 
3.1 Аналіз  небезпек  та  шкідливостей,  що  впливають  на    
      працівників дослідницької лабораторії 
 
Усі роботи, щодо виконання даної бакалаврської роботи проводяться в 
приміщенні дослідницької лабораторії, де проводиться проектування віртуального 
інструментарію для дослідження фазообертачів.   
Подібні роботи проводяться виключно з використанням сучасного 
персонального комп’ютера (ПК) для відповідних розрахунків та побудови планів 
та схем. Тому для більш продуктивної та безпечної праці співробітників 
лабораторії необхідно створити раціональні та безпечні умови праці під час 
роботи з в приміщенні лабораторії.   
Потрібно звернути особливу увагу на фактори середовища які 
безпосередньо впливають на працюючого, що призводить до зміни його 
продуктивності. 
Проаналізуємо фактори, що впливають на здоров'я і працездатність  
співробітника, який працює у лабораторії. За рівнем фізичних навантажень дана 
робота відноситься до категорії I а, оскільки не потребує навіть деякого фізичного 
навантаження при роботі з ПК.  
Робоче місце співробітника є постійним і складається зі столу (для вільного 
переміщення спеціаліста за столом встановлено рухоме крісло, яке повторює 
анатомію тіла людини), в лівій і правій частині якого встановлений персональний 
комп'ютер. Робоче місце знаходиться в окремому приміщенні, мебльованому 
столами зі встановленими на них ПК. Монітори комп'ютерів розміщені так, щоб 
о
відстань від очей користувача до екрану складала не менше 70 cм, кут зору 30 , 
для мінімізації  впливу випромінювання на зір. 
Розміри лабораторії становлять: ширина – 4,5 м, довжина – 8 м, висота стелі 
– 3 м, площа приміщення складає 36 м2. Лабораторія розрахована на максимальну 
кількість працюючих - 4 особи. Звідси площа, яка припадає на одну людину, 
дорівнює:  9 м2. Об’єм приміщення становить 108 м3. Звідси об'єм, який припадає 
на одну людину, дорівнює 27 м3, що відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-2010. 
Лабораторія розташована в північній частині будівлі, стіни мають світле 
забарвлення із коефіцієнтом відбиття світла 50-54%, колір має матову структуру. 
В лабораторії в холодний період року функціонує система централізованого 
водяного опалення, яка відповідає ДБН В.2.5.67-2013 «Опалення, вентиляція та 
кондиціювання». Для її забезпечення встановлено три сталевих радіатори, що 
дозволяють підтримувати температуру повітря в холодний період року – 22-24 °С. 
Важливе значення мають фактори мікроклімату в робочому приміщенні, так 
як вони безпосередньо впливають на здоров’я та самопочуття дослідника. Згідно з 
ДСН 3.3.6.042-99 нормативні значення основних факторів мікроклімату наступні: 
1. Температури повітря: 
− в теплий період року – 23-25 °С (допустима – 20-28 °С). ; 
− в холодний період року – 22-24 °С  (допустима – 21-25 °С). 
2. Вологість повітря: 
− в теплий період року – 40-60 %; 
− в холодний період року – 40-60 %. 
3. Швидкість руху повітря: 
− в теплий період року – 0,1 м/с (допустима – 0,1...0,2 м/с) ; 
− в холодний період року –  0,1 м/с (допустима –  менше 0,1 м/с) . 
Фактичні значення даних параметрів становлять відповідно:  
1. Температури повітря: 
− в теплий період року – 24-25 °С ; 
− в холодний період року –21-22  °С . 
2. Вологість повітря: 
− в теплий період року – 48-50 %; 
− в холодний період року – 51-55 %. 
3. Швидкість руху повітря: 
− в теплий період року – 0,08-0,1 м/с; 
− в холодний період року – 0,07-0,12 м/с. 
Фактичні параметри мікроклімату повністю відповідають нормативним 
вимогам згідно ДСН 3.3.6.042-99.  
Оскільки працівник проводить велику кількість часу поряд із системним 
блоком комп’ютера, то шум також являється важливим фактором виробничого 
середовища. Головним джерелом шуму є вентилятор охолодження в системному 
блоці комп’ютера та принтер. 
Згідно з ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми рівнів шуму на робочих 
місцях» нормативне значення еквівалентного рівня шуму при даному видові 
діяльності та типу робочого місця складає 50 дБА, а рівень фактичного шуму в 
приміщенні становить 47 дБА, що відповідає нормативному. 
На робочому місці величина напруженості електромагнітного поля не 
перевищує нормативне значення, визначене в ДСН 3.3.6.096-2002. 
Умови праці співробітників лабораторії при роботі з обладнанням крім 
стану параметрів виробничого середовища, визначаються також характеристик-
ками використовуваного устаткування, якістю робочих матеріалів у робочій зоні, 
конструкцією робочих меблів та її розмірними характеристиками. Тип робочого 
крісла обирається у відповідності ДСТУ 7951:2015 «Дизайн і ергономіка. Крісло 
оператора. Загальні ергономічні вимоги» та в залежності від тривалості роботи: 
при тривалій - масивне, при короткочасній - крісло легкої конструкції, в якому 
легко пересуватися.  
Ширина столу 0,9 м, усі предмети, що знаходяться на ньому розташовані на 
відстані не більш 75 см від працівника, отже вони знаходяться в робочій зоні. 
Висота столу 74 см; висота стільця 40 см (можливе індивідуальне налаштування). 
Робота з обладнанням, зокрема з комп’ютером ведеться відповідно до 
рекомендацій безпечної роботи згідно ДСанПіН 3.3.2.007-98.  
Робоча поза працюючого безпосередньо пов’язана з тривалим очікуванням 
закінчення обробки результатів комп’ютером, що в свою чергу призводить до 
періодичного перебування в незручній, фіксованій позі до 25% від загальної 
тривалості роботи. 
Ступінь складності завдання полягає в передачі інформації, обробці 
отриманих результатів, визначаючи їх вірність та коректність, що відповідає 
допустимому класові умов праці. 
Раціонально виконане освітлення виробничих приміщень надає позитивного 
психофізіологічного впливу на працюючих, сприяє підвищенню продуктивності 
праці, забезпеченню її безпеки, знижує втому і травматизм на виробництві, 
зберігає високу працездатність в процесі праці. 
До освітлення надаються певні вимоги: 
- освітлення на робочих місцях повинно бути достатнім для виконання даної 
роботи; 
- освітлення повинно бути рівномірним по робочій поверхні; 
- на робочій поверхні не повинно бути тіні, особливо рухливої; 
- в полі зору не повинно бути прямого і відбитого блиску;  
- спектральний склад світла повинен відповідати характеру роботи (ця 
вимога особливо суттєва для забезпечення правильної кольоропередачі); 
- світлові установки не повинні бути джерелом додаткових небезпек та 
шкідливостей; 
- установки повинні бути економні, прості та надійні до роботи. 
Приміщення лабораторії - це приміщення з однобічним природним 
освітленням, північно-східною орієнтацією віконних отворів. Природне 
освітлення забезпечується крізь вікна. Розміри чотирьох вікон приміщення 
однакові і становлять 1,31,4 м.  Робочі столи розташовані таким чином, що вікна 
знаходяться збоку від працюючого. Вікна обладнані ролетами. При цьому у полі 
зору працюючого  забезпечується оптимальне співвідношення яскравості робочих 
та навколишніх поверхонь та обмежене відбивання світла від екрану та 
функціональної клавіатури. 
Згідно з ДБН В.2.5-28-2018 нормування природного освітлення проводиться 
за допомогою коефіцієнта природного освітлення (КПО), розряд зорової праці – II 
в, найменший об’єкт розрізнення – 0,25 мм, що відповідає високому ступеню 
точності зорової праці. Контрастність найменшого об’єкту розрізнення та фонів: 
між текстом на моніторі та фоном, між текстом на аркуші паперу та аркушем, 
букв на клавіатурі. Фактичне значення КПО становить 25-27 %, що відповідає 
вимогам ДБН В.2.5-28-2018. 
Для темного часу доби передбачене штучне освітлення. При штучному 
освітленні нормується величина освітленості в люксах (Лк), яка вибирається в 
залежності від характеристик зорової праці з урахуванням найменшого розміру 
об'єкта розрізнення, фону, контрасту об'єкта розрізнення з фоном. 
Лабораторія обладнана трьома світильниками ЛСП 02В, кожний з яких має 
дві люмінесцентні лампи. Фактичний рівень штучного освітлення складає 210-220 
лк. Отже, рівень штучного освітлення на робочому місці не є достатнім для 
виконання зорової праці ІІ розряду, відповідно ДБН В.2.5-28-2018. Тому система 
загального штучного освітлення потребує модернізації. 
Особливістю роботи співробітника лабораторії з монітором ПК є підвищене 
зорове напруження, що пов'язане із спостереженням за інформацією на екрані, а 
також з іншими негативними факторами. 
Зокрема працівник втомлюється від постійного ефекту миготіння, 
нестійкості та нечіткості зображення, необхідності частої переадаптації очей до 
рівня освітлення екрану дисплея та загального освітлення приміщення. Негативно 
впливає потреба пристосування до різновіддалених об’єктів. 
Електропроводка живлячої мережі напругою 220 В в даному приміщенні 
прихованого типу і прокладена мідним кабелем відповідного перетину, що 
розрахований на максимальну електричну потужність обладнання лабораторії 2,5 
– 3 кВт. Приміщення лабораторії відноситься до 3 типу: приміщення без 
підвищеної небезпеки ураження людини електричним струмом (відсутні чинники 
підвищеної та особливої небезпеки, такі як: струмопровідна підлога, 
струмопровідний пил, агресивне середовище, що пошкоджує ізоляцію тощо). 
Системний блок ПК має металевий корпус, тому згідно ДСТУ Б В.2.5-82-2016 в 
лабораторії повинна бути передбачена магістраль захисного заземлення. 
Інструктаж з техніки електробезпеки, що проводиться з працівниками 
лабораторії, складений враховуючи ДНАОП 0.00-1.32-01, ДСТУ Б В.2.5-82-2016 
та ПУЕ-17.   
Проте, найбільш досконалі пристрої і нові технічні заходи з техніки безпеки 
не досягають своєї мети, якщо співробітник не розуміє їх призначення. Тільки 
свідоме ставлення до заходів, направлених на застереження небезпеки при виконанні 
дослідних робіт, повне знання виконуваних операцій, призначення приладів, 
пристроїв, обладнання, матеріалів, правильних способів користування ними 
створить умови для безпечного виконання роботи. Тому під час роботи з 
електрообладнанням працівник зобов'язаний виконувати ряд правил, а саме: 
- при раптовому припиненні подачі електроструму потрібно негайно 
вимкнути електрообладнання; 
- категорично забороняється ремонтувати електрообладнання,  вмикати  та 
вимикати його, якщо це не передбачено в ході роботи; 
- категорично забороняється проводити будь-які перемикання на головному 
розподільному щиті; 
- не знімати запобіжні кожухи; 
- у випадку виявлення неполагодженого електрообладнання, вимірювальних 
приладів і дротів, терміново вимкнути напругу; 
- у   випадку   враження   електричним   струмом   слід   терміново   звільнити 
потерпілого від дії струму і прийняти міри по наданню першої допомоги, при 
необхідності викликати лікаря. 
Лабораторія відноситься до приміщень з категорією вибухопожежо-
небезпеки типу В, згідно з ДСТУ Б В.1.1.36-2016 (горючі та важкогорючі рідини, 
тверді горючі та важкогорючі речовини, а також речовини, здатні горіти тільки 
при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним.). В даному приміщенні 
забезпечуються необхідні заходи щодо протидії виникнення пожежонебезпечних 
ситуацій згідно з НАПБ А.01.001-2014 «Правила пожежної безпеки в Україні». 
Інструкції на випадок пожежі складенні відповідно до «Типових правил пожежної 
безпеки для промислових підприємств». План евакуації розміщений на стіні з 
вільним доступом до неї. Для попередження пожеж в ній використовується 
електрична пожежна сигналізація  променевого типу «Тирас-4С» та димові 
датчики типу (ИП-212-46) у кількості 2 шт відповідно ДБН В.2.5.56-2014. 
Приміщення обладнане порошковим вогнегасником ВП-5У, який 
закріплений у підставці на стіні поряд з дверима, відповідно Правил експлуатації 
та типових норм належності вогнегасників. 
З усіма працівниками перед допуском до роботи проводять вступний та 
первинний інструктажі згідно типового положення про навчання з питань 
охорони праці (ДНАОП 0.00-4.12-05). Допуск до роботи відбувається після 
проведення перевірки знань із вступного та первинного інструктажів. Перевірка 
здійснюється згідно затвердженого переліку запитань. 
Вступний інструктаж з питань охорони праці проводиться з усіма 
працівниками, які щойно прийняті на роботу (постійну або тимчасову) незалежно 
від їх освіти, стажу роботи за цією професією або посади. Первинний інструктаж 
проводиться з працівниками та студентами на робочому місці до початку роботи. 
Запис про проведення вступного інструктажу робиться у спеціальному журналі. 
Повторний інструктаж проводиться на робочому місці з усіма працівниками 
та студентами: на роботах з підвищеною небезпекою - 1 раз у квартал, на інших 
роботах - 1 раз на півріччя. 
В результаті проведеного аналізу можливо зробити висновок про те, що 
найбільш важливим чинником, що впливає на безпеку праці дослідника є 
недостатність штучного освітлення на робочому місці. Тому необхідно 
модернізувати систему загального штучного освітлення в приміщенні лабораторії. 
 
3.2 Модернізація системи загального штучного освітлення 
 
Штучне освітлення передбачається у всіх виробничих та побутових 
приміщеннях, де недостатньо природного світла, а також для освітлення 
приміщень у темний період доби. При організації штучного освітлення необхідно 
забезпечити сприятливі гігієнічні умови для зорової роботи і одночасно 
враховувати економічні показники. 
Освітленість робочих поверхонь у виробничих приміщеннях 
регламентується ДБН В.2.5-28-2018 і визначається, в основному, 
характеристикою зорової роботи. Норми носять міжгалузевий характер. На їх 
основі, як правило, розробляють норми для окремих галузей промисловості. 
В ДБН В.2.5-28-2018  вісім розрядів зорової роботи, із яких перші шість 
характеризуються розмірами об'єкта розрізнення. Для І–V розрядів, які окрім того 
мають ще й по чотири підрозряди (а, б, в, г), нормовані значення залежать не 
тільки від найменшого розміру об'єкта розпізнавання, але і від контрасту об'єкта з 
фоном та характеристики фону. Найбільша нормована освітленість складає 5000 
лк (розряд І а), а найменша – 20 лк (розряд VІІІ г). 
При проектуванні системи штучного освітлення необхідно вирішити 
наступне: вибрати систему освітлення, тип джерела світла, тип світильників, 
визначити розташування світлових приладів, виконати розрахунки штучного 
освітлення та визначити потужності світильників та ламп. 
Для всіх виробничих приміщень проектують систему загального чи 
комбінованого освітлення. При виконанні робіт І-IV розрядів рекомендується 
використовувати, як правило, комбіновану систему освітлення, оскільки 
досягнення необхідної освітленості при загальній системі освітлення вимагає 
великих витрат електричної енергії і є недоцільним. З цієї ж точки зору слід 
надавати перевагу локалізованому освітленню, в тому числі й в системі 
комбінованого, дотримуючись при цьому допустимих норм нерівномірності 
освітлення (ДБН В.2.5-28-2018). Освітленість робочої поверхні, створювана 
світильниками загального освітлення в системі комбінованого, повинна складати 
не менше 10 відсотків нормованої для комбінованого освітлення, однак у всіх 
випадках не менше 150 лк при газорозрядних лампах і 50 лк – при лампах 
розжарювання. 
З гігієнічної точки зору система загального освітлення більш досконала, 
оскільки дає можливість більш рівномірно розподілити світлову енергію. 
Вибираючи джерела світла, слід надавати перевагу світлодіодним 
світильникам. Світлодіодні світильники різної форми широко використовуються в 
створенні освітлювальних систем офісних та адміністративних будівель. Вони 
успішно замінили собою традиційні лампочки та енергозберігаючі лампи. Істотне 
розширення області застосування LED світильників стало можливим відносно 
недавно – після появи потужних світлодіодів. Прилад освітлення на таких 
елементах з багатьох технічних і експлуатаційних параметрів перевершив 
традиційні джерела освітлення (лампи розжарювання, люмінесцентні лампи, 
галогенні лампи тощо). 
Порівняно з лампами розжарювання вбудовані світлодіодні лампочки мають 
тривалий термін служби. За номінальним параметром він становить близько 50 
тисяч годин. Від ламп розжарювання світлодіодний світильник стельового виду 
відрізняє також направлене випромінювання. Порівняно з люмінесцентними 
лампами світлодіоди повністю безпечні, не вимагають складної утилізації, 
оскільки у них відсутня ртуть. 
Після включення світлодіодного стельового світильника, максимальна 
потужність світлового потоку буде досягнуто буквально за частку секунди. 
Світлодіодні лампи відрізняються великою різноманітністю колірного відтінку 
освітлення починаючи від теплого, характерного для ламп розжарювання, і 
закінчуючи білим холодним. 
Розрахунок системи загального штучного освітлення виконується за 
методом коефіцієнта використання світлового потоку: 
Звисання світильника зі стелі hс становить 0,3 м, висота робочої поверхні hр 
становить 0,8 м. Висота підвішування світильників над підлогою hп становить 
2,40 м. Висота підвішування світильників над робочою поверхнею h становить  
1,6 м. 
Основною задачею розрахунку штучного освітлення є визначення 
необхідної кількості світильників N для забезпечення нормативного рівня 
штучного освітлення за формулою: 
 
Eн K з  S  z
                                              N = ,                                           (3.1) 
Fл n 
 
де   Ен – нормований рівень загального штучного освітлення, лк  
(ДБН В.2.5-28-2018); 
n – кількість ламп у світильнику; 
Fл – світловий потік лампи, лм; 
Кз – коефіцієнт запасу, який враховує зниження освітлення в процесі експлуатації, 
Кз = 1,5; 
S – площа приміщення, яка освітлюється, S = 8·4,5 = 36 м2; 
z – коефіцієнт нерівномірності освітлення, приймаємо рівним 1,15; 
η – коефіцієнт використання світлового поток. 
Для визначення коефіцієнту використання світлового потоку знаходиться 
індекс приміщення і. Індекс приміщення знаходимо за формулою: 
 
А В
                                             i = ( ) ( ) ,                                        (3.2) 
Н − 0,8  А+ В
 
де А, В і Н– відповідно довжина, ширина та висота приміщення. Тоді: 
 
8  4
i = = 1,2   
(3− 0,8)  (8 + 4)
 
Для використання в складі системи загального штучного освітлення 
обираємо стельовий світлодіодний світильник ССВ 23-2400-А40 з наступними 
технічними характеристиками: 
- Споживана потужність в номінальному режимі - 23 Вт; 
- Напруга живлячої мережі – 176-264 В; 
- Коефіцієнт потужності - не менше 0,96; 
- Струм споживання - не більше 0,11 А; 
- Робочий струм світло діодів – 115 мА; 
- Клас захисту від ураження електричним струмом – 1; 
- Виробник світлодіодів – Nichia; 
- Кількість світлодіодів – 24 шт; 
- Світловий потік світильника – 2645 лм; 
- Колірна температура - 3500-6500 К; 
- Індекс кольоропередачі - Ra > 80; 
- Тип кривої сили світла – Д; 
- Температура експлуатації - від 0 до +40 °С; 
- Вид кліматичного виконання - УХЛ4; 
- Ступінь захисту - ІP20; 
- Габаритні розміри - 595×595×40 
- Маса світильника - 3,5 кг; 
- Ресурс роботи світильника - 50 000 годин. 
Знаходимо кількість світильників за формулою 3.1: 
 
300 36 1,5 1,15
N = = 9,78  
2645 10,72
 
Для рівномірного розподілення світла на робочих місцях в приміщенні 
лабораторії на стелі приміщення необхідно розташувати десять світильників. 
 
Рисунок  3.1 - Зовнішній вигляд світильника ССВ 23-2400-А40 
 
Світлодіодний світильник ССВ 23-2400-А40 розрахований на освітлення 
офісних, житлових, адміністративних і суспільно-побутових приміщень. Може 
працювати в температурному діапазоні від 0°С до +40°С. 
Лінійка світильників представлена різногабаритними моделями 
(595×595×40/50, 595х298х40, 595х1198х40, 1181/1200х210х40 мм) потужністю від 
15 до 50 Вт. Передбачено виконання для стелі типу «Армстронг» або «Грілліато» і 
в універсальному корпусі (одночасно вбудований або накладний монтаж).  
Високотехнологічні японські світлодіоди Nichia забезпечують рівень 
освітленості, необхідний для продуктивної роботи працівників. Діапазон колірної 
температури від 3500 до 6500К дозволяє вибрати необхідний режим освітлення: 
теплий, нейтральний або холодний. 
 
 
ВИСНОВКИ 
 
Фазообертачі - невід'ємна частина багатьох НВЧ-систем. Залежно від 
призначення та діапазону частот їх параметри та конструкція можуть дуже 
відрізнятися. В роботі розглянуто сучасну компонентну базу фазообертачів для 
вирішення завдань вимірювання, підстроювання та корекції за допомогою ручних 
або електромеханічних засобів. 
Керування електричною довжиною в механічних фазообертачах при незмінній 
частоті коливань (=const) здійснюється шляхом зміни їх геометричної довжини l  або 
критичної довжини хвилі кр .  
Частіше регулювання фази здійснюють зміною коефіцієнта поширення 
(фазової швидкості) хвилі у хвилеводі. Відповідно до способу регулювання фази 
за рахунок зміни коефіцієнта поширення на практиці застосовують фазообертачі у 
вигляді секції стиснення. Трансформатор представляє собою відрізок 
прямокутного хвилеводу, в центрі широких стінок якого прорізані поздовжні 
щілини. Наявність щілин дозволяє стискати хвилевід, зменшуючи розмір широкої 
стінки. 
Лицьова панель віртуального стенда для дослідження фазообертачів має 3 
вкладки В першій вкладці чисельно розраховується величина фазового зсуву 
фазообертачів двох типів: «тромбонного» і секції стиснення. Як вхідні параметри 
для обох типів фазообертачів виступають частота сигналу, розмір широкої стінки 
хвилеводу, діелектрична та магнітна проникності, довжина відрізка, а для секції 
стиснення, додатково – ширина щілини. Для контролю правильності ходу 
експерименту в установці передбачено розрахунок критичної довжини хвилі. 
Необхідно контролювати, щоб довжина хвилі у вільному просторі була менше 
ніж критична. 
На двох додаткових сторінках віртуального стенду в автоматичному режимі 
будуються графічні залежності величини фазового зсуву від довжини відрізка 2l 
(для тромбонного фазообертача) та від ширини щілини d (для секції стиснення), 
що відповідають заданому набору вхідних параметрів. Відповідно змінюючи 
вхідні параметри будуть змінюватись кількісні показники графічних залежностей. 
Додаткова візуалізація результатів вимірювання дозволить краще розуміти 
фізичні явища, які відбуваються в досліджуваному пристрої. 
Структурна схема віртуальної установки була сформована з використанням 
математичних виразів які описують роботу фазообертачів обох типів, тобто 
встановлюють взаємозв’язок вихідних параметрів з вхідними. Для побудови 
графіків використовуються цикли, які дозволяють отримати масив даних для 
всього діапазону змінної величини з певним кроком. 
СПИСОК ВИКОРИСТАННОЇ ЛІТЕРАТУРИ 
 
1. Adjusting Phase – Режим доступу: www.spectrum-et.org/passivecomponents/pdf/ 
Adjusting_Phase.pdf  
2. Tucker N. – Режим доступу: Electro-Mechanical Phase Shifter. 
www.activefrance.com/ Antennas/ Phase_Shifter8.pdf 
3. Молчанов В.І., Поплавко Ю.М.: Основи мікрохвильової електроніки. Київ 
НТУУ «КПІ» 2010. – 79 с. 
4. What Is LabVIEW? – Режим доступу: https://www.ni.com/en-
us/shop/labview.html 
5. Мрачковський,О. і Вишневий,С.В. (2008) «Моделювання 
багатофункціонального генератора відео тa радіосигналів в програмному 
середовищі LabVIEW», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, 
Радіоапаратобудування, 0(36), с. 34-37 
6. Прикладна електродинаміка інформаційних систем: навч. посібник / А.С. 
Андрущак, З.Ю. Готра, О.С. Кушнір. – Львів: Видавництво Львівської 
політехніки. - 2012. – 304 с.  
7. Гавриш О.С., Костюк С.І., Обруч Ю.Ю., Багрій М.О. Віртуальний 
інструментарій для дослідження хвилеводу прямокутного перетину // Вісник 
Черкаського державного технологічного університету. Технічні науки, С.48-54
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
