Фазовращатель

Использование: для создания фазовращателя. Сущность изобретения заключается в том, что фазовращатель содержит n щелевых мостов, соединенных последовательно, где n - число разрядов фазовращателя, 2n короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов, вносимый фазовый сдвиг которых ϕm=180°/2m-1, где m=1,2…n - номер разряда фазовращателя, а также СВЧ-ключи, при этом в него введены 2n диафрагм, выполненных на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, с установленным на каждой из них, по крайней мере, одним СВЧ-ключом, расположенных между выходными плечами щелевых мостов и открытыми концами короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов. Технический результат обеспечение возможности повышения технологичности изготовления, упрощения настройки. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к элементам антенно-фидерного тракта, и может быть использовано в волноводной и антенной технике.

Известен проходной волноводный фазовращатель, содержащий Н-плоскостной волноводно-щелевой мост, в два соседних плеча которого включены отражательные фазовращатели, имеющие по три полупроводниковых выключателя каждый. [Воскресенский Д.И., Гостюхин В.Л., Максимов В.М., Пономарев Л.И. Устройства СВЧ и антенны / Под ред. Д.И. Воскресенского. Изд. 2-е, доп. и перераб. - М.: Радиотехника, 2006. - стр. 112]

Недостатком аналога являются:

- конструктивно-технологическая сложность реализации в высокочастотных диапазонах длин волн, связанная с малыми размерами регулярных участков прямоугольных волноводов между выключателями;

- большее изменение амплитуды в зависимости от фазового состояния, связанное с двойным прохождением СВЧ-сигнала через разное количество полупроводниковых выключателей;

- сложность настройки, связанная с применением полупроводниковых выключателей со схожими электрическими характеристиками для каждого фазового состояния.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является дискретный фазовращатель, состоящий из последовательно соединенных щелевых мостов, закороченных на конце отрезков прямоугольных волноводов и полупроводниковых управляющих диодов. [Силаев М.А., Брянцев С.Ф. Приложение матриц и графов к анализу СВЧ-устройств. - М.: Изд-во: ''Советское радио'', 1970. - Cтр. 179-181]

Недостатком прототипа являются:

- сложность установки управляющего диода в закороченный отрезок прямоугольного волновода, требующая сложных конструктивных решений, например, конструкция крепления управляющего диода в прямоугольном волноводе (Клич С.М. Проектирование СВЧ-устройств радиолокационных приемников - М.: Изд-во: ''Советское радио'', 1973. - Рис. 1.18 (а));

- сложность настройки и необходимость подбора закороченных отрезков волновода с управляющими диодами по параметрам, связанные с конечной точностью изготовления большого количества деталей, входящих в конструкцию крепления управляющего диода;

- малая пригодность для крупного серийного производства;

- высокая стоимость, связанная с высокой трудоемкостью изготовления.

Перед авторами стояла задача создания фазовращателя, лишенного перечисленных недостатков.

Техническим результатом заявляемого фазовращателя является повышение технологичности изготовления за счет упрощения конструкции, настройки и уменьшения трудоемкости.

Технический результат достигается за счет того, что в фазовращатель, содержащий n щелевых мостов, соединенных последовательно, где n - число разрядов фазовращателя, 2n короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов, вносимый фазовый сдвиг которых ϕm=180°/2m-1, где m=1,2…n - номер разряда фазовращателя, а также СВЧ-ключи, введены 2n диафрагм, выполненных на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, с установленным на каждой из них, по крайней мере, одним СВЧ-ключом, расположенных между выходными плечами щелевых мостов и открытыми концами короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов.

СВЧ-ключ может быть выполнен в виде одного p-i-n диода.

СВЧ-ключ может быть выполнен в виде нескольких последовательно соединенных p-i-n диодов.

СВЧ-ключ может быть установлен на диафрагме при помощи пайки.

СВЧ-ключ может быть установлен на диафрагме при помощи сварки.

СВЧ-ключ может быть установлен на диафрагме при помощи токопроводящего клея.

Фазовращатель выполнен в виде набора плит, в которых выполнены пазы и отверстия, образующие при объединении между собой волноводные каналы щелевых мостов и короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов.

Заявляемый фазовращатель обладает совокупностью существующих признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Заявляемый фазовращатель, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежом, на котором представлен разрез трехразрядного фазовращателя вдоль продольной оси.

Фазовращатель состоит из трех последовательно соединенных щелевых мостов 1÷3, рабочие плечи которых нагружены на короткозамкнутые отрезки прямоугольных волноводов 4÷6, соответственно. Между рабочими плечами щелевых мостов 1÷3 и короткозамкнутыми отрезками прямоугольных волноводов 4÷6 размещены диафрагмы 7÷9, выполненные на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика. При этом на одном из слоев фольги двухстороннего фольгированного диэлектрика выполнены рисунки резонансных диафрагм, а на втором слое фольги выполнены рисунки цепей питания СВЧ-ключей 10÷12. На приведенном примере на каждой диафрагме 7÷9 установлены по два СВЧ-ключа 10÷12, соответственно, каждый из которых выполнен в виде одного p-i-n диода.

Длина короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов 4÷6 выбрана из условия обеспечения вносимого фазового сдвига (ϕm=180°/2m-1, где m=1, 2, 3 - номер разряда фазовращателя).

Для уменьшения габаритов устройства и увеличения степени интеграции фазовращатель выполнен в виде набора плит с пазами и отверстиями, образующих при объединении между собой систему волноводных элементов.

При изготовлении фазовращателя существует возможность установки СВЧ-ключей 10÷12 на диафрагмы 7÷9 при помощи пайки, сварки или токопроводящего клея.

Устройство с учетом вышеприведенного описания работает следующим образом:

СВЧ-сигнал, поступивший на первое входное плечо щелевого моста 1, делится между выходными плечами щелевого моста 1 на два СВЧ-сигнала одинаковой амплитуды с разностью фазы 90°. В зависимости от состояния СВЧ-ключей 10 СВЧ-сигналы отражаются от диафрагмы 7 с величиной фазовой задержки α или от короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов 4 с величиной фазовой задержки α+ϕm, где m=1, которая определяется длиной короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода 4. Далее СВЧ-сигналы повторно проходят через щелевой мост 1 и синфазно складываются во втором входном плече щелевого моста 1. Аналогичным образом работают 2 и 3 разряды, для которых величина фазовой задержки составляет α+ϕm, где m=2 и m=3, соответственно, при этом комбинация открытых и закрытых состояний СВЧ-ключей в разрядах обеспечивает на выходе фазовращателя дискретные значения вносимого фазового сдвига: α, α+45°, α+90°, α+135°, α+180°, α+225°, α+270°, α+315°.

Технический результат заявляемого фазовращателя - повышение технологичности изготовления - достигается конкретно за счет:

- упрощения крепления СВЧ-ключей 10÷12 в фазовращателе, благодаря их установки на диафрагмы 7÷9 из двухстороннего фольгированного диэлектрика и дальнейшего расположения между щелевыми мостами 1÷3 и короткозамкнутыми отрезками прямоугольных волноводов 5÷7, соответственно;

- упрощения настройки благодаря упрощению конструкции крепления СВЧ-ключей 10÷12 и, следовательно, увеличению точности их позиционирования;

- уменьшения стоимости благодаря применению автоматического оборудования в процессе изготовления фазовращателя и, следовательно, уменьшению трудоемкости изготовления.

Кроме того, появляется возможность крупносерийного производства благодаря применению автоматического оборудования для установки и монтажа СВЧ-ключей 10÷12 на диафрагмы 7÷9, исключающего ручной труд, а также реализации фазовращателя в виде набора плит, уменьшающей количество деталей, входящих в состав фазовращателя.

Для подтверждения правильности выбранного технического решения на предприятии были изготовлены опытные образцы фазовращателя Ка-диапазона, у которых в полосе рабочих частот не менее 10% величина потерь не более 1 дБ и КСВН не более 1,3.

На основании произведенных испытаний можно сделать вывод, что фазовращатель по своим электрическим характеристикам не уступает аналогам, но при этом имеет преимущество в конструктивно-технологическом исполнении, что подтверждает соответствие заявляемого решения критерию «промышленная применимость» для изобретения.

1. Фазовращатель, содержащий n щелевых мостов, соединенных последовательно, где n - число разрядов фазовращателя, 2n короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов, вносимый фазовый сдвиг которых ϕm=180°/2m-1, где m=1, 2…n - номер разряда фазовращателя, а также СВЧ-ключи, отличающийся тем, что в него введены 2n диафрагм, выполненных на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, с установленным на каждой из них, по крайней мере, одним СВЧ-ключом, расположенных между выходными плечами щелевых мостов и открытыми концами короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов.

2. Фазовращатель по п. 1, отличающийся тем, что СВЧ-ключ выполнен в виде одного p-i-n диода.

3. Фазовращатель по п. 1, отличающийся тем, что СВЧ-ключ выполнен в виде нескольких последовательно соединенных p-i-n диодов.

4. Фазовращатель по п. 1, отличающийся тем, что СВЧ-ключ установлен на диафрагме при помощи пайки.

5. Фазовращатель по п. 1, отличающийся тем, что СВЧ-ключ установлен на диафрагме при помощи сварки.

6. Фазовращатель по п. 1, отличающийся тем, что СВЧ-ключ установлен на диафрагме при помощи токопроводящего клея.

7. Фазовращатель по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен в виде набора плит, в которых выполнены пазы и отверстия, образующие при объединении между собой волноводные каналы щелевых мостов и короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в коммутаторах, фазовращателях, аттенюаторах и других управляющих устройствах СВЧ. Волноводный выключатель состоит из прямоугольного волновода, в поперечном сечении которого размещена диафрагма, выполненная на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, в первом слое фольги которого реализованы две щели, параллельные широким стенкам прямоугольного волновода, а во втором слое фольги реализованы земляной проводник, связанный с первым слоем фольги с помощью металлизированных отверстий, расположенных по контуру прямоугольного волновода, а также сигнальный проводник, состоящий из центральной области, тонкого печатного проводника, выходящего из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в одной из его узких стенок, и дополнительного тонкого печатного проводника, выходящего из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в другой его узкой стенке.

Изобретение относится к сумматору для маршрутизации радиочастотных сигналов в целом и радиочастотных сигналов, передаваемых вещательной станцией, в частности. Согласно изобретению безразрывный сумматор содержит цепь (32), включающую в себя линию задержки, состоящую из линии (12, 12') передачи с постоянным импедансом и устройства (10), выполненного с возможностью изменения электрической длины указанной линии (12, 12') передачи, где указанное устройство (10) содержит металлический корпус (14) с внешней стенкой (16) и внутренней стенкой (22), образующей полость (20), при этом указанные стенки (16, 22) прерываются с образованием щели (24), указанная полость (20) и указанная щель (24) расположены вдоль по меньшей мере части длины указанного устройства (10), указанная полость (20) содержит первую часть (21) с первым поперечным сечением и вторую часть (23) со вторым поперечным сечением, превышающим первое поперечное сечение, указанная вторая часть (23) содержит диэлектрический элемент (27) с вырезом (25), соответствующим указанной щели (24), указанная первая часть (21) и указанная вторая часть (23) ориентированы в продольном направлении указанного устройства (10), а указанная линия (12, 12') передачи расположена внутри указанной первой части (21) и внутри указанной второй части (23) в указанном вырезе (25) указанного диэлектрического элемента (27), выполненного с возможностью заполнения полости (20) указанной второй части (23), и содержит перемещающее средство (11), выполненное в конструктивном единстве с указанным металлическим корпусом (14) с возможностью перемещения указанного диэлектрического элемента (27) по указанной цепи (32) в продольном направлении указанного устройства (10).

Изобретение относится к области радиолокационной техники, в частности к устройствам антенно-фидерной системы, используемым для передачи сверхвысокочастотной энергии между неподвижной частью радиолокационной станции (РЛС), например стационарными (неподвижными) передатчиками, приемниками, и вращающейся антенной системой.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в спутниковой связи. Разделитель ортогонально-поляризованных волн, содержащий последовательно расположенные первый поляризатор, первый уголковый изгиб, корректор эллиптичности, второй уголковый изгиб, идентичный первому, второй поляризатор и поляризационный селектор с прямым и боковым выходными плечами, причем первый и второй поляризаторы выполнены в виде отрезка круглого волновода, внутри которого размещен фазосдвигающий элемент с возможностью поворота посредством диэлектрического стержня, проходящего через отверстие, выполненное в стенке отрезка круглого волновода между первым и вторым уголковыми изгибами, при этом фазосдвигающий элемент в первом поляризаторе выполнен с дифференциальным фазовым сдвигом, равным 90°.

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающих системах KB диапазона. Заявленный направленный ответвитель содержит корпус, а также первичную и вторичную линии, состоящие из проводников, образующих область электромагнитной связи, причем дополнительно введен металлический экран, закрепляемый винтами на коротких боковых сторонах корпуса, двухсторонняя печатная плата с реализованной на ней схемой амплитудно-частотной корректора, закрепленная винтами параллельно верхней и нижней крышкам корпуса, а также диэлектрические вставки, проводники первичной и вторичной линии выполнены с одной стороны двухсторонней печатной платы в виде отрезков круглой металлической проволоки, диаметр проводника первичной линии в 4-5 раз больше диаметра проводника вторичной линии, причем первичная линия выполнена соединенной непосредственно с центральными жилами соединителей, расположенных на коротких боковых стенках корпуса методом пайки, а проводники вторичной линии через сквозные отверстия в двухсторонней печатной плате выполнены выведенными на ее обратную сторону и методом пайки соединенными с токонесущими проводниками печатной платы, при этом одно плечо каждого проводника вторичной линии выполнено соединенным через нагрузку 50 Ом с экранным проводником на печатной плате и корпусом, а другое - с входом схемы амплитудно-частотного корректора.

Изобретение относится к антенной технике. Регулируемое фазовращающее устройство антенной решетки для передачи сигнала между общим входным портом и несколькими портами, содержащее проводниковую камеру, разветвленную сеть фидеров, диэлектрический элемент и рычаг тяги.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к фазовращателям. Сверхширокополосный коаксиальный фазовращатель содержит центральный и внешний проводники со скользящими контактами.

Изобретение относится к частотно-избирательным устройствам волноводного типа. Перестраиваемый полосно-запирающий волноводный фильтр состоит из отрезка прямоугольного волновода с фланцами, втулки, сопряженной с одной из широких сторон волновода, подстроенного поршня, сопряженного со втулкой с помощью резьбового соединения и образующего вместе с ней короткозамкнутую коаксиальную линию, имеющих постоянные заданные высоты одной длинной и двух коротких диафрагм, расположенных соответственно вдоль широкой стенки волновода с фланцами и поперек этой стенки симметрично относительно втулки, причем поперечные и продольные торцы всех диафрагм скошены под углом, коаксиальная линия и диафрагмы смещены от центра к краям широкой стенки отрезка прямоугольного волновода с фланцами из области максимальной напряженности электрического поля в область ее меньших значений, а подстроечный поршень выполнен с дополнительной согласующей частью, расположенной между резьбовой и настроечной частями, размеры которой по отношению к размерам настроечной части подобраны таким образом, чтобы осуществлялось дроссельное соединение.

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано в фазированных антенных решетках для выравнивания фаз СВЧ трактов после их изготовления.

Изобретение относится к областям радиотехники и связи. Сущность заявленного устройства заключается в том, что высокочастотный векторный фазовращатель включает полифазный RC-фильтр, первый вход которого является входом фазовращателя, а второй вход заземлен, аналоговый квадратурный дифференциальный сумматор, состоящий из двух дифференциальных усилителей с переменным коэффициентом усиления в виде ячеек Гильберта и нагрузки, подключенной к шине питания, цифроаналоговый преобразователь, источник напряжений смещения, преобразователь дифференциального сигнала в небалансный, выход которого является выходом фазовращателя.

Изобретение относится к полупроводниковым изделиям, предназначенным для СВЧ управляющих устройств. Сущность изобретения заключается в том, что коммутирующее устройство СВЧ с изолированными электродами изготовлено на графене, где в качестве подложки использован кремний, затем последовательно размещены: слой оксида кремния (SiO2), двумерный слой графена, который служит нижней обкладкой конденсатора, поверх которого нанесен комбинированный диэлектрик, содержащий аморфный слой оксида алюминия (Al2O3), аморфный слой диэлектрика с высокой диэлектрической постоянной, например двуокиси гафния (HfO2) и повторно аморфный слой оксида алюминия (Al2O3), а поверх диэлектрика размещены металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку, по меньшей мере, трех управляемых напряжением конденсаторов, образующих 3-х электродную 2-х канальную конфигурацию. Технический результат – повышение уровня допустимой входной мощности, повышение скорости переключения и уменьшение входных потерь, повышение надежности приборов, уровня радиационной стойкости. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к электронной и ускорительной технике для повышения электрической и механической прочности вакуумно-плотных окон ввода и/или вывода энергии СВЧ-излучения в волноводные ускоряющие структуры и может быть использовано при создании/эксплуатации мощных современных ускорителей электронов. Одновременное повышение электрической и механической прочности диэлектрических окон ввода/вывода СВЧ-излучения достигается нанесением на одну или обе поверхности окна защитного покрытия в виде слоя клея на основе поливинилацетата толщиной 1,5-2 мм, обладающего малыми значениями коэффициентов вторичной и фотоэлектронной эмиссии, высокой адгезионной способностью к диэлектрическим материалам и высокими вакуум-прочностными свойствами. Механическая прочность вакуумно-плотных окон ввода/вывода СВЧ-излучения обеспечивается и при ее потере в результате тепловых, электрических и СВЧ-пробоев или суммарного их воздействия. Технический результат - повышение электрической и механической прочности вакуумно-плотных окон ввода/вывода СВЧ-излучения в ускоряющие структуры электронных ускорителей и увеличение тем самым надежности их работы, продление сроков безаварийной эксплуатации, а также восстановление работоспособности вышедших из строя СВЧ-окон, экономии материальных и временных ресурсов при простоте реализации предлагаемого способа. 2 н.п. ф-лы.

Использование: для создания фазовращателя. Сущность изобретения заключается в том, что фазовращатель содержит n щелевых мостов, соединенных последовательно, где n - число разрядов фазовращателя, 2n короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов, вносимый фазовый сдвиг которых ϕm180°2m-1, где m1,2…n - номер разряда фазовращателя, а также СВЧ-ключи, при этом в него введены 2n диафрагм, выполненных на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, с установленным на каждой из них, по крайней мере, одним СВЧ-ключом, расположенных между выходными плечами щелевых мостов и открытыми концами короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов. Технический результат обеспечение возможности повышения технологичности изготовления, упрощения настройки. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх