Фазовращатель

 

Использование: изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для дискретного изменения фазы сигнала. Сущность изобретения: в отрезке прямоугольного волновода с емкостной диафрагмой , поперек щели которой включены pin-диоды, р-контакты которых соединены проводом, подключенным к цепи питания через узкую стенку отрезка волновода, металлическую перемычку, расположенную в зазоре емкост.юй диафрагмы, для повышения быстродействия при использовании малоемкостных pin-диодов и упрощения настройки в рабочей полосе частот pin-диоды установлены n-контактами на введенной пластине с П-образным вырезом, ось которого совпадает с осью симметрии щели и который обращен в сторону поперечной оси волновода. 1 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 01 P 1/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4839769/09 (22) 09.04.90 (46) 15.11.92. Бюл. ¹ 42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт "Альтаир" (72) А.С.Батанов, М.Н.Грачев, В.Л,Зубков, Ю.А.Карцев и Е.А.Сергеев (56) Авторское свидетельство СССР . № 368681; кл. Н 01 Р 1/10, 1970.

Авторское свидетельство СССР

¹- 995165, кл,-Н 01 Р 1/185, 1980. (54) ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ (57) Использование: изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для дискретного изменения фазы сигнала.

Изобретение относится к регулируемым волноводным устройствам, а именно к дискретным фазовращателям с полупроводниковыми элементами, и может быть использовано в радиотехнической аппаратуре СВЧ-диапазона.

Известны конструкции волноводных секций с резонансными диафрагмами, содержащими полупроводниковые элементы, образующие ni pin-структуру. Такие секции используются в выключателях СВЧ мощности, главными характеристиками которых являются величины потерь в открытом и закрытом состояниях.

Известна конструкция фазовращателя типа нагруженной линии, содержащего отрезок прямоугольного волновода с резонансной диафрагмой. В диафрагме у одной из узких стенок волновода установлены pin-диоды, p — контакты которых соединены проЫЛ 1775761 А1

Сущность изобретения: в отрезке прямоугольного волновода с емкостной диафрагмой, поперек щели которой включены

pin-диоды, р-контакты которых соединены проводом, подключенным к цепи питания через узкую стенку отрезка волновода, металлическую перемычку, расположенную в зазоре емкост,юй диафрагмы, для повышения быстродействия при использовании малоемкостных pin-диодов и упрощения настройки в рабочей полосе частот pin-диоды установлены и-контактами на введенной пластине с П-образным вырезом, ось которого совпадает с осью симметрии щели и который обращен в сторону поперечной оси волновода. 1 ил. водом, подключенным к цепи питания через узкую стенку волновода. Вторая стенка выполнена в виде металлического ползуна.

Развитием этой конструкции является фазовращатель с pin-диодами у одной из узких стенок волновода, в котором с целью расширения полосы рабочих частот установлена.металлическая перемычка, расположенная в плоскости поперечного сечения, проходящей через pin-диодь. С целью перестройки фазового сдвига эта перемычка может быть выполнена, подвижной. Ее перемещение приводит к изменению амплитуд волн высших типов, и следовательно, к изменению связей между контурами экви- .. валентой схемы фазовращателя, что позволяет установить требуемый фазовый сдвиг, Так как эквивалетная схема — многоконтурная, фаэовращатель более широкополосен. чем предыдущий.

1775761

10 сторону оси волновода ния фазы составляют 0,5 мкс для диодов

35 . 2А517 и О i5 мкс для диодов 2А 43.

40 выходящий через узкую стенку волновода, Этот вывод не должен вносить на СВЧ дополнительную паразитную реактивность, а

В рассмотренных pin-диодных выключателях и фазовращателях использовались диоды типа 2А505 или 2А508, образующие

nipln-структуру, перемыкающую щель диафрагмы, Диоды этих типов имеют высоту 1 мм, емкость около 1 пф, и связанную с ней величину накопленного заряда около 200 нкул. Время переключения этих диодов составляет -10 мкс. Недостатком рассмотренных фазовращателей является низкое быстродействие, связанное с невозможностью использовали в них малогабаритных диодов типа 2А517 или 2А543 с малым (1 мкс) временем переключения ввиду изменения электродинамических свойств системы, При креплении таких малоемкостных диодов (Cg 0,3 пф) в прежнюю диафрагму появляется отрезок провода, перемыкающий щель, в результате чего не удается получить требуемые электродинамические характеристики, согласование в двух состо яниях фазовращателя и низкую величину затухания.

Целью изобретения являлось повышение быстродействия при использовании малоемкостных pin-диодов .и упрощение настройки в рабочей полосе частот. Повышение быстродействия позволяет удовлетворить ряд требований к устройствам формирования и обработки сложных СВЧ

0 сигналов, предъявляемые современными радиотехническими системами, значительно расширяя область применения фазовра,щателей.

В основе изобретения лежат следующие свойства предложенной конструкции.

Диафрагма с диодами является реэонансной системой, причем каждому состоянию диодов соответствует свой резонанс параллельного типа. Выключенным диодам соответствует более низкая резонансная частота. Обе резонансные кривые пересекаются в центре рабочей полосы частот, причем углы наклона к оси частот в точке пересечения в сумме равны 1В0, В предложенной конструкции модули производных по частоте резонансных характеристик в центре рабочей полосы минимальны, Требуемая величина фазового сдвига, вносимого диафрагмой, определяется величиной ее

КСВН на центральной частоте. Было. установлено, что при увеличении параметров а1 или ар КСВН точки пересечения резонансных кривых возрастает, при этом точка пересечения перемещается в область высоких частот. Одновременно изменяя а1 и а2 (увеличивая один параметр и уменьшая другой), можно сохранять точку пересечения в центре рабочей полосы. управляя при этом вели20

30 чиной КСВН и фазового сдвига. На центральной частоте величина КСАН одинакова для сопряженных состояний диафрагмы с диодами, причем емкостное (Ig = О) и индуктивность (ig < О) состояния дают одинаковые по модулю, но противоположные по знаку фазовые сдвиги.

В отличие от прототипа pin-диады установлены и-контактами на введенной П-образной. пластине, ось которой совпадает с осью симметрии щели, а вырез обращен в

Конструкция диафрагмы представлена на чертеже, где приняты следующие обозначения: 1 — секция прямоугольного волновода, 2 — диафрагма, 3 — pin-диоды, 4— отрезок провода между диодами, 5 — П-образная пластина, 6 — вывод для подключения источника питания, 7 — металлическая перемычка. На фиг.1 приведены также обозначения основных геометрических параметров диафрагмы.

На основе данного технического решения были разработаны дискретные диодные

СВЧ фазовращатели с управляемыми фазовыми сдвигами 5,6 ; 11,2; 22,5; 45; 90 ;

1800; работающие в диапазоне частот 9,7—

10,7 Гц и выполненные на волноводе пониженного сечения 23 х 5. Эти фазовращатели были разработаны в двух модификациях: на диодах 2А517 и 2А543. Электродинамические характеристики обеих модификаций близки друг к другу, а времена переключеМонтаж диодов выполнен на П-образной пластине путем образования из двух pinдиодов структуры с перемычкой, от которой отходит общий вывод питания пары диодов, его СВЧ-герметизация обеспечивается симметрией по отношению к нему неоднородности.

Настройка каждого модуля на необходимую величину КСВН, совпадающую для различных фазовых состояний на центральной частоте, осуществляется путем регулирования двух параметров а1 и а . Остальные параметры фиксированы и выбраны в следующих интервалах Ь1- 1,4 + 0,1 мм; Ьг =

= 0,8 -0,2 мм; с =4,8+-0,2 мм; h = 0,7 +0,1; д= 1,4 +0,6 мм; d = 1 -0,05 мм.

В качестве примера рассмотрим конструкцию 180 .-ro фазовращателя. Он представляет собой каскадное включение пяти коммутируемых реактивностей (модулей), разделенных отрезками прямоугольного

1775761 волновода сечением 23 х 5. длиной = /4.

Каждый модуль представляет собой диафрагму толщиной 1 мм со щелью размерами

23 х 1,5 мм, Модули выполнены в соответствии с предложенным техническим реше- 5 нием. Каждый . з них реализует два переключаемых сопряженных фазовых состояния с одинаковым KCBH в центре рабочей полосы частот. Средний модуль фазовращателя имеет на центральной час- 10 тоте КСВН = 2,36 и вносимый (p= + 23,8 .

Ближайшие соседние модули, расположенные по обе стороны от центрального, имеют

КСВН = 2 и p =+ 19,5 . Крайние модули фазовращателя характеризуются КСВН = 15

=1,51 и р= +11,5О, 180О-ный фазоврэщэтель в каждом состоянии рассоглэсован на одном из краев

10 j-ной полосы частот до уровня КСВН

=1.2 — 1,3. Модуляция потерь при переклю- 20 чении состояний на краю полосы -1,5 дБ, в центре +0,5 дБ. Потери в центре рабочего диапазона =1 дБ. Фазовэя стабильность во всей полосе частот 180 12". Фазоврэщэтели на меньшие фазовые сдвиги имеют существенно меньшие потери: в центре диапазона 0,2 дБ, модуляция нэ краях 0,5 дБ.

Формула изобретения

Фазовращатель, содержащий отрезок прямоугольного волновода с емкостной диафрагмой, поперек щели которой, включены

pin-диоды. р-кон акты которых соединены проводом, подключенным к цепи питания через узкую стенку отрезка волновода,металлическую перемычку, расположенную в зазоре емкостной диафрагмы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия при использовании малоемкостных реп-диодов и упрощения настройки в рабочей полосе частот, реп-диоды установлены и-контактами на введенной пластине с П-образным вырезом, ось которого совпадают с осью симметрии щели и обращен в сторону поперечной оси отрезка прямоугольного волновода.