Активный фазовращатель (варианты)



Активный фазовращатель (варианты)
Активный фазовращатель (варианты)
Активный фазовращатель (варианты)
Активный фазовращатель (варианты)
Активный фазовращатель (варианты)

Владельцы патента RU 2510980:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ПУЛЬСАР" (RU)

Изобретение относится к электронной технике, а именно к фазовращателям СВЧ на полупроводниковых приборах. Технический результат - повышение надежности устройства. Активный фазовращатель, выполненный на полупроводниковых приборах на основе SiGe и включающий широкополосный квадратурный полифазный фильтр, состоит из последовательно соединенных секций, построенных на RC пассивных цепях, и обеспечивающий возможность формирования двух ортогонально сдвинутых по фазе квадратурных сигналов, аналоговый дифференциальный сумматор, содержащий ячейки Гильберта, усилитель и сумматор, блок цифрового сигнала, выполненный с возможностью управления каждой ячейкой Гильберта, согласующее звено и блок преобразователя дифференциального сигнала в однополярный, кроме того, на выходе из квадратурного полифазного фильтра предусмотрены 4 эмиттерных повторителя, обеспечивающих согласование со схемой аналогового дифференциального сумматора. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

 

Группа изобретений относится к электронной технике, а именно к фазовращателям СВЧ на полупроводниковых приборах. Настоящие устройства могут быть широко применены в радиолокационных системах разных частотных диапазонов активных фазированных антенных решеток.

Фазовращатели СВЧ, выполненные на основе полупроводниковых приборов, широко используются в технике СВЧ.

Известен широкополосный фазовращатель с управляемым углом фазы, содержащий широкополосный разностный квадратурный фильтр, два пропорциональных звена с регулируемым коэффициентом передачи и сумматор. При этом один из выходов квадратурного фильтра подключен к входу первого, а другой - к входу второго, обеспечивающих соответствующее изменение амплитуды квадратурных составляющих сигнала, пропорциональных звеньев, выходы которых соединены с входами сумматора (см. Патент РФ №2303326, опубл. 10.09.06).

Недостатком известного устройства является низкая надежность устройства, обусловленная возможностью искажения выходного сигнала.

Кроме того, из уровня техники известен фазовращатель СВЧ, который содержит две линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями. Одна предназначена для входа СВЧ-сигнала, другая - для выхода. Также он имеет два полевых транзистора с барьером Шотки, индуктивности одинаковой величины и емкости либо разной, либо одинаковой величины. Исток первого полевого транзистора с барьером Шотки соединен с линией передачи на входе и с одним из концов первой индуктивности, а сток - через первую емкость соединен с линией передачи на выходе и с одним из концов второй индуктивности. Сток второго полевого транзистора с барьером Шотки соединен с другими концами обеих индуктивностей и с одним из концов второй емкости, а исток и другой конец второй емкости заземлены. Затворы полевых транзисторов с барьером Шотки соединены между собой и соединены с одним источником постоянного управляющего напряжения (см. Патент РФ №2321106, опубл. 27.03.2008).

Недостатками известного устройства является наличие температурных нестабильностей полупроводниковых элементов и высокий уровень фазового шума.

Также из уровня техники известен фазовращатель СВЧ на полупроводниковых приборах, содержащий две линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна предназначена для входа СВЧ сигнала, другая - для выхода, полевой транзистор с барьером Шотки, два двухполюсных реактивных элемента либо разной, либо одинаковой величины. При этом сток полевого транзистора с барьером Шотки соединен с одним из концов одного из двухполюсных реактивных элементов, а другой его конец - с линией передачи на выходе, исток полевого транзистора с барьером Шотки заземлен, а на его затвор подают постоянное управляющее напряжение. В фазовращатель СВЧ дополнительно введены два отрезка линии передачи, первый длиной, равной половине длины волны и менее, а второй длиной, равной четверти длины волны, при этом указанная длина волны соответствует средней частоте рабочей полосы частот (см. Патент РФ №2367066, опубл. 10.09.2009).

Недостатками известного устройства также являются низкая надежность, наличие температурных нестабильностей полупроводниковых элементов и высокий уровень фазового шума.

Задачей настоящей группы изобретений является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат заключается в повышении надежности устройства, обусловленном увеличением устойчивости контуров выходного сигнала, исключением наличия искажений, а также уменьшением влияния временных и температурных нестабильностей полупроводниковых элементов и управляющих сигналов на фазовые характеристики.

Технический результат обеспечивается тем, что активный фазовращатель по первому варианту, выполненный на полупроводниковых приборах на основе SiGe, включает широкополосный квадратурный полифазный фильтр, состоит из последовательно соединенных секций, построенных на RC пассивных цепях и обеспечивающий возможность формирования двух ортогонально сдвинутых по фазе квадратурных сигналов, аналоговый дифференциальный сумматор, содержащий ячейки Гильберта, усилитель и сумматор, блок цифрового сигнала, выполненный с возможностью управления каждой ячейкой Гильберта, согласующее звено и блок преобразователя дифференциального сигнала в однополярный. Кроме того, на выходе из квадратурного полифазного фильтра предусмотрены 4 эмиттерных повторителя, обеспечивающих согласование со схемой аналогового дифференциального сумматора.

Технический результат также обеспечивается тем, что активный фазовращатель по второму варианту, выполненный на полупроводниковых приборах на основе GaN, включает широкополосный квадратурный полифазный фильтр, состоит из последовательно соединенных секций, построенных на RC пассивных цепях, обеспечивающий возможность формирования двух ортогонально сдвинутых по фазе квадратурных сигналов, аналоговый дифференциальный сумматор, содержащий ячейки Гильберта, усилитель и сумматор, блок цифрового сигнала, выполненный с возможностью управления каждой ячейкой Гильберта, согласующее звено и блок преобразователя дифференциального сигнала в однополярный. Кроме того, на выходе из квадратурного полифазного фильтра предусмотрены 4 эмиттерных повторителя, обеспечивающих согласование со схемой сумматора.

Сущность настоящей группы изобретений поясняется следующими иллюстрациями:

фиг.1 - отображает в схематическом виде настоящее устройство;

фиг.2 - схема фазовращателя;

фиг.3 - схема полифазного фильтра;

фиг.4 - схема смесителя сигналов;

фиг.5 - схема выходного каскада фазовращателя.

Устройство включает следующие конструктивные элементы: широкополосный квадратурный полифазный фильтр 1; аналоговый дифференциальный сумматор 2; ячейки Гильберта 3; усилитель с регулируемым усилением 4; сумматор 5; блок цифрового сигнала для цифрового управления 6; согласующее звено 7; блок преобразователя дифференциального сигнала в однополярный.

Настоящее устройство функционирует следующим образом.

Дифференциальный входной сигнал расщепляется на I и Q квадратурные сигналы с помощью широкополосного квадратурного фильтра 1. Выполнение квадратурного фильтра 1 может быть основано на различных пассивных цепях: RC, RLC. В настоящем устройстве полифазный фильтр 1 выполнен с использование RC цепей (фиг.3). Использование нескольких последовательно соединенных RC секций расширяет полосу сигнала, в которой его фаза остается неизменной в каждом из 4-х 90° квадранте, формируемых фильтром 1. На выходе фильтра 1 предусмотрены 4 эмиттерных повторителя для согласования со схемой аналогового дифференциального сумматора 2. На выходах повторителей формируются сигналы ±1 и ±Q, сдвинутые на 90°.

Дифференциальные I и Q сигналы подаются на аналоговый дифференциальный сумматор 2, содержащий усилитель 4 с регулируемым усилением, ячейки Гильберта 3 и сумматор 5. Блок цифрового сигнала управляет усилением каждой ячейки Гильберта 3. На выходе суммируют преобразованные (с весом) I и Q сигналы (по амплитуде), образуя синтезируемую фазу и амплитуду сигнала. Различные веса по амплитуде формируют изменением усиления с использованием блока цифрового сигнала 6.

Фазовращатель работает по принципу сложения векторов тока, сдвинутых под 90 градусов. Регулирование сдвига фазы в одном квадранте осуществляется за счет изменения величины токов в каждом из ортогональных векторов. Чтобы выходная амплитуда была неизменна, складываются ток, изменяемый по закону синуса, и ток, изменяемый по закону косинуса. Квадранты переключаются за счет подключения соответствующих комбинаций сигнала с полифазного фильтра 1.

Аналоговый дифференциальный сумматор 2 позволяет, выбирая направления векторов и амплитуду двух токовых сигналов, обеспечить получение результирующего вектора в нужном квадранте. Первые каскады, на которые поступают сигналы после полифазного фильтра 1, преобразуют напряжение в ток, позволяя «линеаризовать» входные сигналы и расширить таким образом динамический диапазон устройства. Эти каскады управляют двумя смесителями (схема смесителя на фиг.4), которые реализованы (как и весь сумматор 2) на биполярных транзисторах, изготовленных на основе GaN или SiGe. Изменяя с помощью блока цифрового сигнала 6 токи в 4-х дифференциальных парах транзисторов смесителей, создается сигнал с необходимой фазой результирующего вектора. С выхода смесителей сигнал подается на 3-каскадный дифференциальный усилитель, выполняющий функции аттенюатора, коэффициент передачи которого определяется токами смещения дифференциальных пар. Величины токов смещения задаются с помощью блока цифрового сигнала 6. Выходной дифференциальный сигнал аттенюатора формируется двумя эмиттерными повторителями.

Выходной каскад фазовращателя преобразует дифференциальный сигнал в однополярный (фиг.5). Сигнал на выходе формируется в однополярный на резисторе под воздействием двух сигналов с эмиттера и коллектора выходных транзисторов. При этом подбором величины резистора в согласующем звене 7 осуществляется согласование с нагрузкой.

Такой принцип выполнения фазовращателя приводит к минимизации спектральной плотности фазового шума (СПФШ) за счет понижения СПФШ структурных элементов, а также обеспечивает минимум нелинейных искажений выходного усилительного каскада.

Использование полупроводниковых материалов, таких как SiGe, GaN, позволяет решать комплекс задач по совершенствованию эксплуатационных характеристик СВЧ устройств: снижение фазового шума, расширение рабочего диапазона температур, увеличение допустимой СВЧ мощности, расширение частотного диапазона и т.п.

1. Активный фазовращатель, выполненный на полупроводниковых приборах на основе SiGe и включающий широкополосный квадратурный полифазный фильтр, состоит из последовательно соединенных секций, построенных на RC пассивных цепях, и обеспечивающий возможность формирования двух ортогонально сдвинутых по фазе квадратурных сигналов, аналоговый дифференциальный сумматор, содержащий ячейки Гильберта, усилитель и сумматор, блок цифрового сигнала, выполненный с возможностью управления каждой ячейкой Гильберта, согласующее звено и блок преобразователя дифференциального сигнала в однополярный, кроме того, на выходе из квадратурного полифазного фильтра предусмотрены 4 эмиттерных повторителя, обеспечивающих согласование со схемой аналогового дифференциального сумматора.

2. Активный фазовращатель, выполненный на полупроводниковых приборах на основе GaN и включающий широкополосный квадратурный полифазный фильтр, состоит из последовательно соединенных секций, построенных на RC пассивных цепях, и обеспечивающий возможность формирования двух ортогонально сдвинутых по фазе квадратурных сигналов, аналоговый дифференциальный сумматор, содержащий ячейки Гильберта, усилитель и сумматор, блок цифрового сигнала, выполненный с возможностью управления каждой ячейкой Гильберта, согласующее звено и блок преобразователя дифференциального сигнала в однополярный, кроме того, на выходе из квадратурного полифазного фильтра предусмотрены 4 эмиттерных повторителя, обеспечивающих согласование со схемой аналогового дифференциального сумматора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ), в частности к устройствам сложения (деления) СВЧ сигналов, и может быть использовано для сложения (деления) СВЧ сигналов в фидерных трактах техники связи, радиолокационных устройств, в телевидении, в измерительной технике.

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано в интегральной СВЧ-электронике для радиотехнической аппаратуры наземного, воздушного, космического базирования.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в антеннах с электронным сканированием луча. Создан новый тип отражательного СВЧ фазовращателя на основе многощелевой линии с развязкой СВЧ поля от управляющего напряжения.

Изобретение относится к способам уменьшения интенсивности фонового излучения инфракрасного диапазона. Способ фильтрации фонового излучения инфракрасного диапазона, падающего на сверхпроводниковый однофотонный детектор, включает передачу излучения инфракрасного диапазона с длиной волны 0,4-1,8 микрометров на сверхпроводниковый однофотонный детектор при помощи одномодового волокна, частично находящегося при температуре 4,0-4,4 К.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано для коммутации СВЧ сигналов в фидерных трактах различного назначения, в частности при создании переключателя фидерных трактов.

Изобретение относится к электронной технике СВЧ. Достигаемый технический результат - расширение рабочей полосы частот и снижение прямых потерь СВЧ при сохранении допустимой входной мощности.

Изобретение относятся к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов. Технический результат заключается в расширении высокочастотной полосы заграждения полосно-пропускающего микрополоскового фильтра и уменьшении его размеров.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к СВЧ переключателям на PIN-диодах. СВЧ переключатели применяются в приемопередающих системах для работы приемников и передатчиков в дуплексном режиме на одну антенну на одной частоте.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено для селекции СВЧ-сигнала. Техническим результатом является получение высокой крутизны склонов полосы заграждения на частоте F0 и сдвиг паразитной полосы заграждения дальше чем 3F0.

Изобретение относится к многополосному соединительному устройству излучения и приема с очень широкой частотной полосой пропускания типа ортомодового соединительного устройства (ОМТ), предназначенному для сверхвысокочастотных телекоммуникационных антенн.

Изобретение относится к устройству создания круговой поляризации в антенне. Технический результат - снижение омических потерь и упрощение конструкции устройства. Компактный узел возбуждения для создания круговой поляризации в антенне содержит разделительный ортомодовый преобразователь и ответвитель, при этом ортомодовый преобразователь, называемый ОМТ, является асимметричным и содержит основной волновод квадратного или круглого сечения с продольной осью ZZ' и две ветви, соединенные с основным волноводом соответственно двумя щелями параллельного соединения, при этом обе соединительные щели выполнены в двух ортогональных стенках основного волновода, при этом обе ветви ОМТ связаны соответственно с двумя волноводами неуравновешенного ответвителя, при этом ответвитель имеет два разных коэффициента деления (α, β), оптимизированные таким образом, чтобы компенсировать ортогональные паразитные составляющие (δу, δх) электрического поля, возникающие из-за асимметрии ОМТ. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

Настоящее изобретение относится к электронной технике. Технический результат изобретения заключается в увеличении ширины рабочей полосы частот, уменьшении величины коэффициента стоячей волны напряжения и уменьшении величины изменения фазы сигнала СВЧ при изменении постоянного управляющего напряжения при сохранении малой величины прямых потерь СВЧ. Широкополосный аттенюатор СВЧ состоит, по меньшей мере, из одного разряда, каждый из которых содержит линии передачи на входе и выходе с одинаковыми волновыми сопротивлениями, полевой транзистор с барьером Шотки, два резистора, при этом первый резистор расположен параллельно, второй - последовательно входу и выходу аттенюатора, концы первого резистора соединены с истоком и стоком полевого транзистора с барьером Шотки соответственно, его исток и соответственно первый резистор заземлены, концы второго резистора соединены с линиями передачи на входе и выходе соответственно. В каждый разряд аттенюатора дополнительно введены второй полевой транзистор с барьером Шотки, три индуктивности и два одинаковых резистора - третий и четвертый, при этом исток второго полевого транзистора с барьером Шотки соединен с линией передачи на входе, его сток - с линией передачи на выходе, концы первой и второй индуктивностей соединены с концами первого и второго резисторов соответственно, один конец третьей индуктивности соединен с линией передачи на входе, другой - со стоком первого полевого транзистора с барьером Шотки, затворы каждого полевого транзистора с барьером Шотки соединены с источником постоянного управляющего напряжения через третий и четвертый резисторы соответственно. 5 ил.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот. Технический результат - увеличение протяженности полосы заграждения фильтра и уровня затухания в ней. Полосковый фильтр с широкой полосой заграждения, содержащий подвешенную между экранами диэлектрическую пластину, на обе поверхности которой нанесены короткозамкнутые смежными концами с одного ее края полосковые проводники резонаторов, отличается тем, что внутри диэлектрической пластины расположены дополнительные полосковые проводники, короткозамкнутые одним концом с противоположного края диэлектрической пластины. 6 ил.

Управляемый фазовращатель относится к технике высоких и сверхвысоких частот и может использоваться для управления фазой сигналов в антенных решетках и системах передачи информации. Достигаемый технический результат - упрощение конструкции. Управляемый фазовращатель содержит диэлектрическую подложку, на одну поверхность которой нанесен сплошной экранирующий проводник линии передачи, а на вторую - взаимодействующие металлические полосковые проводники, каждый из которых одним своим концом подключен через варактор к экранирующему проводнику линии передачи, вторым своим концом каждый из упомянутых полосковых проводников подключен к нерегулярной микрополосковой линии передач, концы которой образуют вход и выход устройства. 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в резонансных СВЧ компрессорах в качестве устройства вывода энергии для формирования мощных СВЧ импульсов наносекундной длительности. Технический результат - увеличение рабочей мощности переключателя при неизменной стабильности срабатывания и повышение стабильности срабатывания при неизменной рабочей мощности за счет увеличения количества каналов, через которые осуществляется вывод накопленной энергии из большего числа резонаторов. Переключатель содержит четыре волноводных Н-тройника, лежащих попарно в ортогональных плоскостях, с входными и выходными прямыми плечами и боковыми плечами полуволновой длины, объединеными через окна связи в полное сечение волновода в цилиндрической стенке проходного резонатора. В проходном резонаторе расположен СВЧ коммутатор с газоразрядной трубкой, установленной на полувысоте проходного резонатора по его диаметру под углом 45° к направлению боковых плеч, и с разрядником подсветки в центре одного из торцов газоразрядной трубки. Рабочая частота проходного резонатора выбрана равной частоте, на которой боковые плечи Н-тройников имеют полуволновую электрическую длину. Внешний диаметр d1 газоразрядной трубки составляет d1≈λ/6, а ее внутренний диаметр d2 составляет d2≈λ/10. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к управляемым ступенчатым аттенюаторам. Технический результат - управление аттенюатором одним сигналом управления, приходящим одновременно на все диоды, при сохранении низких потерь пропускания и одинаковой ФЧХ в «прямом» и «обходном» пути. Управляемый ступенчатый аттенюатор, вход и выход которого образованы параллельным соединением двух отрезков линии передачи, один из которых выполнен в виде трех последовательно соединенных четвертьволновых отрезков линии, шунтированных в точках соединения диодами, включенными по постоянному току в одной полярности на расстоянии четверти длины волны по отношению к входу и выходу, к свободным электродам, которых подключены четвертьволновые отрезки линии, второй отрезок линии передачи содержит блок ослабления сигнала, включенный на одинаковом расстоянии от входа и выхода, при этом второй отрезок линии передачи шунтирован диодами, включенными в одной полярности, на расстоянии четверти длины волны от входа и выхода через четвертьволновые отрезки линии, причем свободные электроды диодов, шунтирующих второй отрезок, заземлены, при этом все диоды аттенюатора включены по постоянному току в одной полярности. 1 ил.

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано в волноводных трактах высокой мощности в дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн. Технический результат - обеспечение грубого измерения частоты мощного микроволнового излучения СВЧ-приборов и подавления внеполосных и паразитных колебаний. Фильтр представляет из себя отрезок прямоугольного волновода с фланцами и со встроенными в обе узкие стенки волновода и в одну из широких стенок волновода диафрагмами заданной высоты; в прорезанную неизлучающую щель на противоположной широкой стенке волновода встроена механически перестраиваемая по глубине погружения диафрагма, предназначенная для изменения частоты среза фильтра. 3 ил.

Широкополосный аттенюатор для быстродействующих аналоговых и аналого-цифровых интерфейсов относится к области измерительной техники, электротехники, радиотехники и связи и может использоваться в структуре различных интерфейсов, в измерительных приборах, быстродействующих аналого-цифровых (АЦП) и цифроаналоговых (ЦАП) преобразователях. Технический результат: расширение диапазона рабочих частот устройства и повышение его быстродействия при работе с импульсными сигналами большой амплитуды. Широкополосный аттенюатор для быстродействующих аналоговых и аналого-цифровых интерфейсов содержит первый резистор (3), источник входного напряжения (4), включенный по переменному току между общей шиной (5) и входом устройства (1), второй резистор (6), включенный по переменному току между выходом устройства (2) и общей шиной (5), эквивалентную емкость нагрузки (7), включенную по переменному току между выходом устройства (2) и общей шиной (5), неинвертирующий повторитель напряжения (8) неинвертирующий повторитель тока (10), а между выходом неинвертирующего повторителя напряжения (8) и входом неинвертирующего повторителя тока (10) включен двухполюсник цепи коррекции (11). 1 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к защитным устройствам СВЧ на полупроводниковых приборах. Технический результат - увеличение допустимой входной мощности, расширение рабочей полосы частот и снижение прямых потерь СВЧ. Для этого защитное устройство СВЧ содержит центральный проводник, первый и второй отрезки линии передачи, первый и второй полупроводниковые приборы, первый, второй и третий резисторы, две индуктивности, при этом оба отрезка линии передачи выполнены в виде отрезков одиночной линии передачи, каждый длиной, равной одной восьмой длины волны в отрезке линии передачи на центральной частоте рабочей полосы частот, и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению центрального проводника, в качестве полупроводниковых приборов используют полевые транзисторы с барьером Шотки, одинаковые второй и третий резисторы выполнены с сопротивлением, на порядок большим волнового сопротивления центрального проводника. 4 ил.

Изобретение относится к системе гибкой стенки для СВЧ-фильтров с объемным резонатором, снабженным механическим устройством температурной компенсации, и может использоваться в области телекоммуникации. Достигаемый технический результат - снижение температурного градиента гибкого колпачка, снижение механических напряжений, поддержание эквивалентного теплового сопротивления. Система гибкой стенки для компонента фильтра или мультиплексора вывода с технологией термокомпенсации содержит по меньшей мере две расположенные друг над другом отдельные гибкие мембраны и каждая гибкая мембрана имеет центральную область(С), промежуточную область (I) и периферийную область (Р) торец к торцу, при этом гибкие мембраны термически и механически соединены в центральной области (С) и периферийной области (Р) и не соединены в промежуточной области (I). 3 н. и 14 з. п. ф-лы , 6 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2014-04-10 2014-04-09T15:10:53
Наверх