ДИСКРЕТНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H01P1/18 

Изобретение относится к полосковым дискретным фазовращателям, в частности к фазовращателям с переключаемыми линиями и полупроводниковыми управляемыми элементами, и может быть использовано для скачкообразного изменения фазы проходящего сигнала преимущественно в аппаратуре сверхвысоких частот.

Известные фазовращатели указанного типа содержат две параллельные линии передачи различной электрической и геометрической длины, которые включаются в основной тракт четырьмя или тремя управляемыми элементами. Эти фазовращатели имеют простую конструкцию, малую электрическую длину, а следовательно, и малые потери в линиях передачи, наименьшие геометрические размеры в сравнении с фазовращателями других типов.

Существенными преимуществами среди указанных фазовращателей обладает фазовращатель с параллельным включением трех управляемых элементов в линию передачи. Параллельное включение управляемых элементов в линию передачи позволяет обеспечить эффективный отвод тепла от управляемых элементов и решить задачу управления фазой мощных сигналов. Схемное решение допускает получение линейной зависимости фазового сдвига (скачка фазы) от частоты, либо постоянного фазового сдвига в диапазоне частот. Кроме того, управление всеми тремя элементами осуществляется одинаковыми по полярности управляемыми элементами, т.е. фазовращатель имеет один канал (цепь) управления, а не два, как другие типы фазовращателей на переключаемых линиях.

Недостатком известного фазовращателя является невозможность получения оптимальной совокупности характеристик - точности установки фазы и выравнивания потерь в двух фазовых состояниях при использовании управляемых элементов с повышенной собственной емкостью для увеличения предельной мощности фазовращателя.

Целью изобретения является повышение точности установки фазы и выравнивание потерь в двух фазовых состояниях, что позволяет использовать управляемые элементы с повышенной собственной емкостью для увеличения предельной мощности фазовращателя и, кроме того, осуществлять конструктивную реализацию фазовращателя на частотах свыше 10-12 ГГц.

Цель изобретения достигается тем, что в дискретном фазовращателе, содержащем первый отрезок линии передачи, концы которого являются входом-выходом фазовращателя и к которым первыми концами подключены первый и второй четвертьволновые отрезки линией передачи, второй отрезок линии передачи, параллельный первому, и первый, второй и третий управляемые элементы; второй отрезок своими концами подключен к вторым концам первого и второго четвертьволновых отрезков и через введенные третий и четвертый отрезки линии передачи соответственно к одному электроду первого и одному электроду второго управляемых элементов, другие электроды которых соединены с общей шиной, а третий управляемый элемент включен в разрыв, выполненный в середине участка, расположенного между первым и вторым четвертьволновыми отрезками, при этом длина третьего и четвертого отрезков линии выбрана из условия l < λ_д/4, где λ_д - длина волны в линии на средней частоте рабочего диапазона. Поставленная цель достигается также тем, что в дискретном фазовращателе второй отрезок линии передачи в своей средней части выполнен с повышенным волновым сопротивлением. Кроме того, первый отрезок линии передачи в своей средней части может быть выполнен с повышенным волновым сопротивлением.

На чертеже представлена конструкция фазовращателя по изобретению.

Дискретный фазовращатель содержит отрезок линии передачи 1, концы которого 2, 3 являются входом и выходом фазовращателя. К концам 2, 3 отрезка линии 1 подключены своими концами 6, 7 четвертьволновые отрезки 4, 5. Отрезок линии передачи 8, параллельный отрезку линии 1, подключен своими концами 9, 10 к концам 11, 12 четвертьволновых отрезков 4, 5. Кроме того, отрезок линии передачи 8 своими концами 9, 10 при помощи отрезков 13, 14 подключен к электродам 15, 16 управляемых элементов 17, 18 соответственно. Длина отрезков 13, 14 выбрана из условия l < λ_д/4, где λ_д - длина волны в линии передачи в середине рабочего диапазона частот. Электроды 19, 20 управляемых элементов 17, 18 присоединены к общей шине 21. Управляемый элемент 22 включен параллельно в разрыв, выполненный в середине участка отрезка линии 1, расположенного между четвертьволновыми отрезками 4, 5. Отрезки линии передачи 1 и 8 в своей средней части выполнены с повышенным сопротивлением.

Использование: для скачкообразного изменения фазы проходящего сигнала в аппаратуре СВЧ. Сущность изобретения: устройство содержит первый отрезок линии передачи, концы которого являются входом-выходом дискретного фазовращателя и к которым первыми концами подключены первый и второй червертьволновые отрезки, второй отрезок линии передачи, параллельный первому отрезку линии передачи, и первый, второй и третий управляемые элементы, второй отрезок линии передачи своими концами подключен к вторым концам первого и второго четвертьволновых отрезков и через введенные третий и четвертый отрезки - к одним электродам первого и второго управляемых элементов соответственно, другие электроды которых соединены с общей шиной, а третий управляемый элемент включен в разрыв, выполненный в середине участка, расположенного между первым и вторым четвертьволновыми отрезками, при этом длина третьего и четвертого отрезков линии передачи выбраны из условия l<λ_д/4 , где λ_д длина волны линии на средней частоте рабочего диапазона. Второй и третий отрезки линии передачи в своей средней части могут быть выполнены с повышенным волновым сопротивлением. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ДИСКРЕТНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ, содержащий первый отрезок линии передачи, концы которого являются входом-выходом дискретного фазовращателя и к которым первыми концами подключены первый и второй четвертьволновые отрезки, второй отрезок линии передачи, параллельный первому отрезку линии передачи, и первый - третий управляемые элементы, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности установки фазы и выравнивания потерь в обоих фазовых состояниях, второй отрезок концами подключен к вторым концам первого и второго четвертьволновых отрезков и через введенные третий и четвертый отрезки к одним электродам первого и второго управляемых элементов соответственно, другие электроды которых соединены с общей шиной, а третий управляемый элемент включен в разрыв, выполненный в середине участка, расположенного между первым и вторым четвертьволновыми отрезками, при этом длины третьего и четвертого отрезков линии выбраны из условия
l < λ_д/4,
где λ_д - длина волны в линии на средней частоте рабочего диапазона. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй отрезок линии в своей средней части выполнен с повышенным волновым сопротивлением. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что первый отрезок линии в своей средней части выполнен с повышенным волновым сопротивлением.