Свч-фазовращатель на микрополосковых линиях передачи дециметрового диапазона длин волн

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к фазовращателям. СВЧ-фазовращатель на микрополосковых линиях передачи дециметрового диапазона длин волн содержит два совмещенных pin-диодных разряда 11,25° и 5,625° на нагруженной линии, в каждом по два pin-диода. Катоды pin-диодов подключены к двум последовательно соединенным помехоподавляющим фильтрам, а выходы каждого разряда объединены и связаны с соответствующими выходами устройства управления и через первые конденсаторы подключены к корпусу. Аноды первых двух pin-диодов разрядов 11,25° и 5,625° объединены и через третий конденсатор подключены к первому входу-выходу, при этом аноды вторых двух pin-диодов разрядов 11,25° и 5,625° объединены и подключены через согласующий отрезок микрополосковой линии, выполненной в виде меандра со связью, с соединенными анодами первых двух pin-диодов разрядов 11,25° и 5,625° и заземленным девятым помехоподавляющим фильтром, подключенным через четвертый конденсатор ко второму входу-выходу. Технический результат – уменьшение ошибок установки фазы. 2 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано для дискретного управления фазой СВЧ сигналов, в частности, в фазированных антенных решетках с электронным управлением луча.

Известны проходные диодные СВЧ-фазовращатели на нагруженных линиях, причем pin-диоды включены в линию передачи непосредственно либо через отрезки линий передачи - шлейфы (см., Справочник по радиолокации, 1977, т. 2, под редакцией М. Сколника, Москва, Советское Радио; Pin - Dioden phasen schieber in symmetrischer Streitenleitungs technik, Brandle R. und Sedlmair S., "Frequenz", 26. 1972, №2, s.s. 45-50).

Недостатком известных технических решений является не технологичность регулировки фазы.

Известен СВЧ-фазовращатель проходного типа на pin-диодах (см., IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. MTT-13, 1965, №2, p.p. 233-242; J.F. White, High power, pin-diode controlled, microwave transmission phase shifters), содержащий отрезок передающей линии, к которому одними (входными) концами подсоединены шлейфы, причем другие концы шлейфов подключены к pin-диодам, первые электроды которых контактируют с токонесущими проводниками шлейфов, а вторые электроды подключены по высокой частоте через проходные конденсаторы к корпусу, управление фазой осуществляется переключением pin-диодов, при переключении которых изменяются входные реактивные проводимости шлейфов, на которые нагружен отрезок передающей линии, следовательно, меняется электрическая длина этой линии и, соответственно, фаза коэффициента передачи фазовращателя.

Величина и точность установки номинальных значений фазы определяются величиной и точностью, с которой реализуются соответствующие значения реактивных составляющих входных проводимостей шлейфов при двух состояниях pin-диодов.

Недостатком технического решения является отсутствие в нем регулировки фазы, которая позволяла бы плавно регулировать входные проводимости шлейфов и тем самым обеспечивала бы установку номинальных значений управляемой фазы с необходимой точностью. Поэтому точность установки номинальных значений фазы можно достичь только путем тщательного отбора pin-диодов по параметрам и соответствующей точностью изготовления. Это повышает требования к pin-диодам, усложняет изготовление и настройку фазовращателя.

Наиболее близким по технической сущности является двухразрядный микрополосковый фазовращатель на нагруженной линии (см., IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. MTT-16, 1968, №7, p.p. 462-468; Francis L. OPP and W.F. Hofman, Design of digital loaded-line phase-shift networks for microwave thin-film applications, fig. 2, fig. 4), содержащий совмещенные разряды 11,25° и 22,5°, в каждом по два pin-диода, катоды pin-диодов разряда 22,5° подключены к индуктивностям, соединенными с устройством управления и через конденсаторы к корпусу, катоды pin-диодов разряда 11,25° подключены к устройству управления через конденсаторы, соединенные с корпусом, аноды всех pin-диодов соединены с основной линией передачи, разряда 22,5° непосредственно, а разряда 11,25° через конденсаторы, длина основной микрополосковой линии между точками подключения анодов первых pin-диодов разрядов 11,25° и 22,5° и вторых pin-диодов разрядов 11,25° и 22,5° равна λ/4 (θ=90°) или 5λ/24 (θ=75°), точка соединения анодов первых pin-диодов разрядов 11,25° и 22,5° к основной линии подключена к первому входу-выходу, а точка соединения анодов вторых pin-диодов через индуктивность и конденсатор, соединенный с корпусом, к устройству управления и второму входу-выходу, а к анодам pin-диодов разряда 22,5° параллельно подключена индуктивность, соединенная с управлением через конденсатор соединенный с корпусом.

Недостатком технического решения является узкая полоса рабочих частот ±2,5%.

Техническим результатом изобретения является создание малогабаритного широкополосного микрополоскового фазовращателя разрядов 5,625° и 11,25° с малыми ошибками установки фазы.

Технический результат достигается тем, что СВЧ-фазовращатель на микрополосковых линиях передачи дециметрового диапазона длин волн, содержащий два совмещенных pin-диодных разряда 11,25° и 5,625° на нагруженной линии, в каждом по два pin-диода, катоды которых, подключены к двум последовательно соединенным помехоподавляющим фильтрам, причем выходы каждого разряда объединены и связаны с соответствующими выходами устройства управления и через первые конденсаторы подключенным к корпусу, кроме того, аноды первых двух pin-диодов разрядов 11,25° и 5,625° объединены и через третий конденсатор подключены к первому входу-выходу, при этом аноды вторых двух pin-диодов разрядов 11,25° и 5,625° объединены и подключены через согласующий отрезок микрополосковой линии, выполненной в виде меандра со связью, с соединенными анодами первых двух pin-диодов разрядов 11,25° и 5,625° и заземленным девятым помехоподавляющим фильтром, подключенным через четвертый конденсатор ко второму входу-выходу.

Сущностью предложенного технического решения является то, что проведенное математическое моделирование и экспериментальные исследования позволили оптимизировать размеры согласующего отрезка в виде меандра со связью и вместе с цепями управления, содержащими помехоподавляющие фильтры, увеличить рабочую полосу и уменьшить ошибки установки фазового сдвига.

Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель.

Pin-диодные разряды 5,625° и 11,25° совмещены, согласующий отрезок микрополосковой линии выполнен в виде меандра со связью, электрическая длина которого ~ λ/4 (при этом фактическая длина ~ λ/2), что дает согласование в более широкой полосе частот, чем выполненный в виде прямого отрезка длиной ~λ/4, а также реализацию фазовых сдвигов с точностью ±3° в полосе частот 50%.

На фиг. 1 приведена электрическая схема СВЧ-фазовращателя на микрополосковых линиях передачи дециметрового диапазона длин волн.

На фиг. 2 показан пример выполнения СВЧ-фазовращателя на микрополосковых линиях передачи дециметрового диапазона длин волн.

СВЧ-фазовращатель на микрополосковых линиях передачи дециметрового диапазона длин волн состоит из: первого контакта 1, второго контакта 2, согласующего отрезка микрополосковой линии 3, реализованного в виде меандра со связью, цепи заземления с помехоподавляющим фильтром 4, C14 - первого, второго, третьего и четвертого конденсаторов, VD1-VD4 первого, второго, третьего и четвертого - pin-диодов, ZR1-ZR9 - первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого помехоподавляющих фильтров.

Все pin-диодные разряды выполнены на pin-диодах одного типа (VD1-VD4).

Во всех цепях управления pin-диодами в качестве блокировочных и разделительных емкостей используются бескорпусные конденсаторы одного типа (C14).

Для разделения по СВЧ основного тракта с цепями управления pin-диодных разрядов 5,625° и 11,25° используются помехоподавляющие фильтры (ZR1-ZR8), а с цепью заземления (4) используется помехоподавляющий фильтр (ZR9).

Работа СВЧ-фазовращателя на микрополосковых линиях передачи дециметрового диапазона длин волн осуществляется следующим образом.

Все pin-диоды VD1-VD4, открываются отрицательным напряжением. При подаче положительного напряжения на контакты 1-2 все pin-диоды закрыты и СВЧ сигнал проходит по основному тракту (см., фиг. 2, основной тракт заштрихован). Получаем фазу 0°.

При подаче отрицательного напряжения на контакт 1 (см. фиг. 1, 2) открываются pin-диоды VD2 и VD3, и к основному тракту подключаются шлейфы, обеспечивающие задержку сигнала и получение фазы минус 5,625°.

При подаче отрицательного напряжения на контакт 2 (см. фиг. 1) открываются pin-диоды VD1 и VD4, и к основному тракту подключаются шлейфы, обеспечивающие задержку СВЧ сигнала и получение фазы минус 11,25°.

Наличие помехоподавляющих фильтров ZR1-ZR9 уменьшило влияние цепей управления и совместно с меандром со связью расширило рабочую полосу при уменьшении фазовой ошибки.

Предлагаемое техническое решение реализовано в шестиразрядном микрополосковом СВЧ фазовращателе АФАР дециметрового диапазона. Полученные результаты технического решения:

- количество разрядов 2;

- количество диодов 4;

- полоса рабочих частот, %, 50;

- средние потери, дБ, менее 0,5;

- средний ток потребления на разряд, мА, 60;

- ошибка установки фазы ±3°;

- габариты (Д×Ш×Т), мм3, (14×20×1).

Технико-экономическим достоинством предлагаемого технического решения является создание малогабаритного широкополосного микрополосного СВЧ-фазовращателя на микрополосковых линиях передачи дециметрового диапазона длин волн с разрядами 11,25° и 5,625° при малых ошибках установки фазы.

СВЧ-фазовращатель на микрополосковых линиях передачи дециметрового диапазона длин волн, содержащий два совмещенных pin-диодных разряда 11,25° и 5,625° на нагруженной линии, в каждом по два pin-диода, отличающийся тем, что катоды pin-диодов подключены к двум последовательно соединенным помехоподавляющим фильтрам, причем выходы каждого разряда объединены и связаны с соответствующими выходами устройства управления и через первые конденсаторы подключены к корпусу, кроме того, аноды первых двух pin-диодов разрядов 11,25° и 5,625° объединены и через третий конденсатор подключены к первому входу-выходу, при этом аноды вторых двух pin-диодов разрядов 11,25° и 5,625° объединены и подключены через согласующий отрезок микрополосковой линии, выполненной в виде меандра со связью, с соединенными анодами первых двух pin-диодов разрядов 11,25° и 5,625° и заземленным девятым помехоподавляющим фильтром, подключенным через четвертый конденсатор ко второму входу-выходу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнической промышленности и может быть использовано в волноводной СВЧ-технике. Волноводный уголок состоит из входного и выходного волноводов, расположенных под прямым углом один относительно другого.

Изобретение относится к радиотехнике, более конкретно к оптически-управляемому переключателю миллиметрового диапазона на основе фотопроводящих элементов, реализованного в печатной плате.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к фильтрам. Резонаторный полосовой СВЧ-фильтр содержит внешние сферы, внутренние элементы, индуктивный штырь, цилиндрические соединительные штыри и элементы связи в виде коаксиальных линий, два резонатора, металлические вставки и элементы связи.

Изобретение относится к технике СВЧ. Фильтр содержит подложку с относительной диэлектрической проницаемостью и толщиной, с одной стороны которой выполнен металлический экран, на противоположной стороне подложки расположен свернутый в форме меандра нерегулярный полосковый проводник, широкие и узкие отрезки которого, являющиеся микрополосковыми резонаторами, соединены друг с другом каскадно, образуя пять параллельных рядов, причем в смежных рядах широкие отрезки расположены напротив узких.

В настоящем изобретении раскрыт сверхширокополосный фиксированный фазовращатель, основанный на емкостной нагрузке, который включает N физически разделенных блоков сдвига фаз, и каждый блок сдвига фаз включает ортогональный ответвитель, первую и вторую линии передачи, первую и вторую емкостные нагрузки, причем ортогональный ответвитель включает входной конец, соединительный конец, конец прямого подключения и изолированный конец, один конец первой линии передачи служит в качестве сигнального входного конца блока сдвига фаз, а другой конец соединен с входным концом ортогонального ответвителя, один конец второй линии передачи служит в качестве сигнального выходного конца блока сдвига фаз, а другой конец соединен с изолированным концом ортогонального ответвителя; один конец первой емкостной нагрузки соединен с соединительным концом ортогонального ответвителя, а другой конец заземлен; один конец второй емкостной нагрузки соединен с концом прямого подключения ортогонального ответвителя, а другой конец заземлен.

Изобретение относятся к радиотехнике, в частности к фильтрам. Микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр содержит диэлектрическую подложку, одна сторона которой полностью металлизирована и выполняет функцию заземляемого основания, а на вторую сторону нанесены нерегулярные полосковые проводники резонаторов.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в селективных трактах приемных и передающих систем. Полосно-пропускающий фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое металлизированное основание, а на вторую нанесен полосковый проводник, частично расщепленный продольной щелью с одного конца.

Использование: для создания нового поколения СВЧ элементной базы и МИС СВЧ на основе графена. Сущность изобретения заключается в том, что переключатель СВЧ изготовлен на графене, где в качестве подложки использован кремний, затем последовательно размещены слой оксида кремния (SiO2), наноразмерный двумерный слой графена, который служит нижней обкладкой конденсатора, поверх которого нанесен диэлектрик, содержащий аморфный слой оксида алюминия (Аl2O3), аморфный слой диэлектрика с высокой диэлектрической постоянной, например двуокиси гафния (НfO2), и повторно аморфный слой оксида алюминия (Аl2O3), поверх диэлектрика размещены металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку конденсатора, при этом переключатель содержит два конденсатора, образующих двойные ВЧ-ключи.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к переключателям каналов. Переключатель содержит три или более передающие линии, размещенные на неподвижной части переключателя, и по крайней мере одну передающую линию, размещенную на другой части переключателя, выполненную с возможностью перемещения и фиксации в одном из двух положений, в которых происходит бесконтактное соединение передающих линий подвижной и неподвижной частей переключателя.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в селективных трактах приемных и передающих систем. Микрополосковый фильтр верхних частот содержит диэлектрическую подложку, одна поверхность которой полностью металлизирована и служит заземляемым основанием, а на другой поверхности расположен прямоугольный полосковый металлический проводник.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к фазовращателям. СВЧ-фазовращатель на микрополосковых линиях передачи дециметрового диапазона длин волн содержит два совмещенных pin-диодных разряда 11,25° и 5,625° на нагруженной линии, в каждом по два pin-диода. Катоды pin-диодов подключены к двум последовательно соединенным помехоподавляющим фильтрам, а выходы каждого разряда объединены и связаны с соответствующими выходами устройства управления и через первые конденсаторы подключены к корпусу. Аноды первых двух pin-диодов разрядов 11,25° и 5,625° объединены и через третий конденсатор подключены к первому входу-выходу, при этом аноды вторых двух pin-диодов разрядов 11,25° и 5,625° объединены и подключены через согласующий отрезок микрополосковой линии, выполненной в виде меандра со связью, с соединенными анодами первых двух pin-диодов разрядов 11,25° и 5,625° и заземленным девятым помехоподавляющим фильтром, подключенным через четвертый конденсатор ко второму входу-выходу. Технический результат – уменьшение ошибок установки фазы. 2 ил.

Наверх