Управляемый фазовращатель

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 технике сверхвысоких частот и предназначено для управления фазой СВЧ-сигналов.

Известен СВЧ-фазовращатель [патент US №4275366, опубл. 23.06.1981 г.], представляющий собой микрополосковую линию передачи с подключенным к ней микрополосковым шлейфом. Шлейф, имеющий длину, равную АУ4, неподключенным концом замкнут на землю через воздушную емкость и содержит в своем составе pin-диод. Фактически данная конструкция является резонансной, а ее частота и соответственно величина управляемого сдвига фазы определяются состоянием pin-диода. Подключение к линии дополнительных шлейфов увеличивает величину управляемого сдвига фазы, но приводит к усложнению схемы, так как каждый из подключенных pin-диодов требует своей цепи питания, причем цепи питания не должны влиять на другие pin-диоды. Кроме того, подобная конструкция допускает только дискретное управление фазой сигнала.

Известен также управляемый фазовращатель [патент US №5760661, опубл. 02.06.1998 г.], представляющий собой регулярную микрополосковую линию, подключенную к входу и выходу, которая нагружена варакторами, соединенными с землей. По структуре такая конструкция является фильтром нижних частот, частота отсечки и сдвиг фазы в полосе пропускания которого определяются емкостью варакторов. При изменении частоты отсечки меняется наклон фазочастотной характеристики, и, следовательно, в рабочей полосе частот управляемый сдвиг фазы в таком устройстве будет сильно зависеть от частоты.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом является управляемый фазовращатель [патент РФ №2298266, кл. Н01Р 1/185, Бюл. №12, от 27.04.2007, (прототип)], содержащий диэлектрическую подложку, на одной поверхности которой нанесены металлические полосковые проводники, а на второй - экранирующий проводник (заземляемое основание - экран), причем экранирующий проводник выполнен сплошным, полосковые проводники соединены с ним через варакторы и электромагнитно связаны друг с другом, а вход и выход устройства подключены к крайним полосковым проводникам.

Фактически такая конструкция представляет собой полосно-пропускающий фильтр на основе варакторно-перестраиваемых микрополосковых резонаторов. При изменении емкостей варакторов меняются собственные частоты микрополосковых резонаторов, что приводит к смещению по частоте полосы пропускания и фазочастотной характеристики (ФЧХ). Поскольку ФЧХ в пределах полосы пропускания линейна и имеет сравнительно большой наклон, это позволяет достигать значительных величин управляемого сдвига фазы при сравнительно высокой равномерности частотной зависимости управляемого сдвига фазы в рабочей полосе устройства. Однако данная конструкция имеет тот же недостаток, что и первый аналог: каждый варактор должен иметь свою цепь подачи смещающего напряжения.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции.

Технический результат достигается тем, что в управляемом фазовращателе, содержащем 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, новым является то, что вторым своим концом каждый из упомянутых полосковых проводников подключен к нерегулярной микрополосковой линии передач, концы которой образуют вход и выход устройства.

В результате все полосковые проводники в устройстве имеют еще и гальваническую связь, и для подачи на варакторы смещающего напряжения достаточно сформировать лишь одну цепь. Отличия заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключаются в том, что одним своим концом полосковые проводники микрополосковых резонаторов подключены к нерегулярной микрополосковой линии, и ее концы образуют вход и выход устройства. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображена конструкция и схема заявляемого фазовращателя (Фиг.1), амплитудно- и фазочастотные характеристики устройства, поясняющие принцип его работы (Фиг.2), частотные зависимости управляемого сдвига фазы заявляемого устройства для нескольких значений управляющего напряжения на варакторах (Фиг.3).

Заявляемый фазовращатель содержит диэлектрическую подложку 1 (Фиг.1), нижняя сторона которой полностью металлизирована и выполняет функцию экранирующего проводника (заземляемое основание) 5. На другой стороне подложки выполнены полосковые проводники, образующие нерегулярную микрополосковую линию 2, и полосковые проводники (микрополосковые шлейфы) 3, одним концом соединенные с этой линией, а другим концом соединенные с экранирующим проводником 5 через варакторы 4. Управляющее напряжение прикладывается между микрополосковой линией 2 и экранирующим проводником 5 (управляющие цепи не показаны). Вход и выход подключаются к концам нерегулярной микрополосковой линии 2 через развязывающие емкости.

Управляемый фазовращатель работает следующим образом.

Фактически заявляемое устройство представляет собой микрополосковый многозвенный фильтр с варакторной перестройкой частоты. При подаче на варакторы управляющего напряжения полоса пропускания устройства сдвигается на некоторую величину, при этом фаза сигнала, попадающего по частоте в область перекрытия исходной и конечной полос пропускания, претерпевает управляемый сдвиг Δφ. Поскольку в полосе пропускания устройства его АЧХ равномерна, то паразитная амплитудная модуляция сигнала при сдвиге полосы пропускания будет небольшой. На Фиг.2 для иллюстрации этого факта приведены амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики подобной конструкции для двух положений его полосы пропускания.

Исследования показали, что величина управляемого сдвига фазы в устройстве тем больше, чем выше нагруженная добротность резонансов, формирующих полосу пропускания, чем большее число резонансов участвует в формировании полосы пропускания (т.е. чем больше число шлейфов), а также чем больше сдвиг полосы пропускания. Очевидно, что этот сдвиг не должен превышать ее ширину.

На Фиг.3 показаны частотные зависимости управляемого сдвига фазы для нескольких фазовых состояний макета устройства, изготовленного в соответствии с заявляемой конструкцией, для значений смещающего напряжения на варакторах 0, 0.5, 1, 1.5, 3, 4, 4.5 В. Фазовращатель выполнен на подложке из керамики поликор толщиной 1 мм, нерегулярная микрополосковая линия длиной 44 мм выполнена со скачком ширины с 0.7 до 1 мм, длина ее высокоомных участков составляла 3.7 мм, а низкоомных - 9.9 мм. Четыре шлейфа имели длину 12.5 мм и ширину 2.5 мм, с укорочением средних шлейфов на 0.55 мм. Для управления использовались варакторы К-42-Б. Относительная ширина полосы пропускания устройства как фильтра 47%. При подаче на варакторы напряжения 4.5 В полоса пропускания смещается на 450 МГц. При этом в полосе частот шириной 300 МГц, имеющей центральную частоту 2 ГГц, наблюдается сдвиг фазы более 180°.

К достоинствам заявляемой конструкции следует отнести ее простоту и технологичность, малые размеры, а также то, что она легко и точно моделируется с помощью одномерных моделей, рассчитываемых в квазистатическом приближении, а это имеет важное значение при разработке устройства.

Управляемый фазовращатель, содержащий 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, отличающийся тем, что вторым своим концом каждый из упомянутых полосковых проводников подключен к нерегулярной микрополосковой линии передач, концы которой образуют вход и выход устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и сильноточной электронике и предназначено, в частности, для фазового регулирования интервалов времени отпирания тиратронов и тиристоров.

Изобретение относится к радиотехнике. .

Изобретение относится к радиотехнике . .

Изобретение относится к радиотехнике . .

Изобретение относится к радиотехнике . .

Изобретение относится к радиотехнике . .

Изобретение относится к радиотехнике и м.б. .

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот. Технический результат - увеличение протяженности полосы заграждения фильтра и уровня затухания в ней.

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.

Изобретение относится к устройству создания круговой поляризации в антенне. Технический результат - снижение омических потерь и упрощение конструкции устройства.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к фазовращателям СВЧ на полупроводниковых приборах. Технический результат - повышение надежности устройства.

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 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.

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.

Наверх