СВЧ-ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H01P1/185 

Изобретение относится к радиотехнике, технике средств связи и может быть использовано в СВЧ трактах для управления фазой и коммутации СВЧ сигналов большой мощности.

Наиболее близким к предлагаемому является СВЧ фазовращатель, содержащий первый щелевой мост, первое входное плечо которого является входом СВЧ фазовращателя, а первое и второе выходные плечи подключены соответственно к входам первого и второго управляющих устройств СВЧ, выполненных в виде p-i-n диодных выключателей. С целью увеличения уровня импульсной мощности в него введен второй щелевой мост, первое и второе входные плечи которого подключены к выходам первого и второго управляющих устройств СВЧ соответственно. Первое выходное плечо второго щелевого моста соединено с вторым входом первого щелевого моста через регулируемый фазовращатель, а второе выходное плечо второго щелевого моста является выходом СВЧ фазовращателя.

При подаче на управляющие устройства СВЧ запирающего напряжения СВЧ волна проходит с входа фазовращателя на его выход. При отпирающем напряжении СВЧ волна отражается от входов управляющих устройств СВЧ, проходит во второе плечо первого щелевого моста и через регулируемый фазовращатель поступает в первое выходное плечо второго щелевого моста, отражается от выходов СВЧ ключей и складывается на выходе СВЧ фазовращателя. Регулируемый фазовращатель устанавливает необходимый фазовый сдвиг.

Недостатками прототипа являются увеличение потерь СВЧ мощности за счет двойного прохождения СВЧ сигнала через первый и второй щелевой мост при подаче на СВЧ ключи отпирающего напряжения, а также необходимость введения дополнительных развязывающих устройств для организации режима "прием" с выхода фазовращателя.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет реализации функции переключения, уменьшение вносимых потерь.

Для этого в СВЧ фазовращателе, содержащем управляемый фазосдвигатель, первый и второй 3 дБ мосты, первый и второй проходные фазосдвигатели, входы которых подключены к выходным плечам первого 3 дБ моста, а выходы - к входным плечам второго 3 дБ моста, второй выход второго 3 дБ моста является первым выходом фазовращателя, согласно изобретению управляемый фазосдвигатель, вход которого является входом устройства, последовательно подключен к первому входному плечу первого 3 дБ моста, проходные фазосдвигатели выполнены с фазовым сдвигом 0-180^о, а второе входное плечо первого 3 дБ моста является вторым выходом устройства.

В предлагаемом устройстве реализуется два режима: режим фазовращателя и режим переключателя.

В режиме фазовращателя первый и второй проходные фазосдвигатели выполняют роль старшего разряда управляемого фазовращателя. Сигнал с входа устройства через управляемый фазосдвигатель поступает на первый вход первого 3 дБ моста. С выхода моста сигнал поступает на первые входы проходных дискретных фазосдвигателей. Прошедшая мощность складывается во втором выходном плече второго 3 дБ моста. Для получения фазового сдвига 180^о необходимо, чтобы первый и второй дискретные фазосдвигатели были установлены в состояние 180^о. В данном режиме происходит уменьшение потеpь по сравнению с прототипом за счет исключения потерь, вызванных двойным прохождением сигнала через первый и второй 3 дБ мосты.

В режиме переключателя необходимо инверсное включение проходных дискретных фазосдвигателей (например, 0^о - первый и 180^о - второй). СВЧ мощность с выхода устройства через второй 3 дБ мост, проходные дискретные фазосдвигатели и первый 3 дБ мост поступает на выход, который развязан по СВЧ относительно входа устройства. Инверсное включение первого и второго проходных дискретных фазосдвигателей 0 - 180^о позволяет реализовать дополнительную функцию переключения по сравнению с прототипом.

Совокупность указанных признаков позволяет расширить функциональные возможности устройства по сравнению с прототипом и уменьшить вносимые потери.

Сопоставительный анализ предложенного решения с прототипом позволяет сделать вывод, что предложенный СВЧ фазовращатель отличается использованием проходных фазосдвигателей с фазовым сдвигом 0 - 180^о, установленных между первым и вторым 3 дБ мостами в качестве старшего разряда управляемого фазосдви- гателя, подключенного между входом устройства и первым входом первого моста, и введением второго выхода для реализации функции переключателя.

На фиг.1 приведена схема прототипа; на фиг.2 - схема предлагаемого СВЧ фазовращателя; на фиг.3 - характеристика ослабления в режиме фазовращателя; на фиг.4 - зависимость величины ослабления в режиме передачи сигнала с первого выхода на второй выход; на фиг.5 - зависимость развязки между входом устройства и вторым выходом.

СВЧ фазовращатель содержит первый 3 дБ мост 1, второй 3 дБ мост 2, управляемый фазосдвигатель 3 проходного типа, вход которого является входом устройства, а выход соединен с первым входом первого 3 дБ моста 1, первый проходной дискретный фазосдвигатель 0-180^о 4, вход которого соединен с первым выходом первого 3 дБ моста 1, а выход - с первым входом второго 3 дБ моста 2, второй проходной дискретный фазосдвигатель 0 - 180^о 5, вход которого соединен с вторым выходом первого 3 дБ моста, а выход - с вторым входом второго 3 дБ моста, и балансную нагрузку 6, подключенную к первому выходу второго 3 дБ моста. Второй вход первого 3 дБ моста является вторым выходом 7 устройства, а второй выход второго 3 дБ моста - первым выходом 8 устройства.

СВЧ фазовращатель работает следующим образом.

В режиме фазовращателя СВЧ мощность поступает на вход управляемого фазосдвигателя 3. С выхода которого поступает в первое входное плечо первого 3 дБ моста 1. В мосте 1 мощность делится в соотношении 1:2 и поступает на входы дискретных фазосдвигателей 4 и 5, вносящих фазовые сдвиги 180^о и 180^о или 0^о и 0^о, а с их выходов мощность поступает на входы второго 3 дБ моста 2, суммируется и поступает на выход 8 устройства.

В режиме переключателя сигнал СВЧ поступает на выход 8 устройства, делится в соотношении 1: 2 во втором 3 дБ мосте 2 и поступает на дискретные фазосдвигатели 4 и 5, которые устанавливают в противофазе (например, фазосдвигатель 180^о, фазосдвигатель 0^о). Далее сигналы поступают на выходы первого 3 дБ моста 1, суммируются и поступают на выход 7 устройства. Сигналы, отраженные от дискретных фазосдвигателей 4 и 5, будут поступать в балансную нагрузку 6.

Для СВЧ фазовращателя, выполненного на p-i-n диодах, состоящего из трехразрядного управляемого фазосдвигателя (22,5, 45 и 90^о секции по 2, 4 и 8 диодов соответственно) и двух дискретных фазосдвигателей из 9 диодов каждый, были достигнуты максимальные величины затухания в режиме фазовращателя - 2,2 дБ, в режиме переключателя - 1,1 дБ в 7,5%-ной полосе частот. Развязка между входом и выходом 7 устройства составила не менее 20 дБ в 7,5% -ной полосе частот (фиг.3-5).

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет уменьшить потери СВЧ мощности за счет исключения двойного прохождения сигнала через первый и второй 3 дБ мосты примерно на 0,2 дБ, а также реализовать дополнительную функцию "переключатель". Для обеспечения таких же функциональных возможностей у аналогичных конструкций требуется введение дополнительных переключателей или развязывающих устройств, например циркулятора, что дополнительно увеличивает потери на 0,3-0,5 дБ.

Использование: в технике средств связи, а именно в трактах СВЧ для управления фазой и коммутации сигналов большой мощности. Сущность изобретения: в СВЧ фазовращателе, содержащем управляемый фазосдвигатель и первый и второй 3-ДБ мосты, соединенные через первый и второй проходные фазосдвигатели, причем одно выходное плечо второго 3-ДБ моста является первым выходом СВЧ фазовращателя, проходные фазовращатели выполнены с фазовым сдвигом 0 - 180°, управляемый фазосдвигатель подключен к первому входному плечу первого моста - первому входу СВЧ фазовращателя, второе входное плечо первого моста является вторым выходом СВЧ фазовращателя. 5 ил.

СВЧ-ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ, содержащий первый и второй проходные фазосдвигатели, включенные между выходными плечами первого и входными плечами второго 3 дБ мостов соответственно, и управляемый фазосдвигатель, при этом второе выходное плечо второго 3 дБ моста является первым выходом СВЧ-фазовращателя, отличающийся тем, что первый и второй проходные фазосдвигатели выполнены с фазовым сдвигом 0 - 180^o, управляемый фазосдвигатель выходом подключен к первому входному плечу первого 3 дБ моста, его вход является входом СВЧ-фазовращателя, а второе входное плечо первого 3 дБ моста является вторым выходом СВЧ-фазовращателя.