Дискретный СВЧ фазовращатель Российский патент 2018 года по МПК H01P1/185 

Описание патента на изобретение RU2658502C1

Изобретение относится к электронной технике СВЧ, в частности к проходным дискретным полупроводниковым фазовращателям, и может быть использовано в фазокомпенсаторах, фазированных антенных решетках и других радиотехнических устройствах для управления фазой электромагнитных колебаний.

Одной из основных характеристик проходных фазовращателей, определяющих сферу их применения, являются паразитные потери пропускания.

Известны схемы двухканальных фазовращателей, работа которых основана на поочередном включении посредством переключательных элементов (p-i-n диодов, полевых транзисторов, микроэлектромеханических переключателей) по команде управления в линию передачи сигнала двух фазосдвигающих цепей (ФСЦ), разница электрических длин которых обеспечивает необходимый фазовый дискрет за счет конечной скорости распространения электромагнитной волны в линии (см. Хижа Г.С. и др. СВЧ фазовращатели и переключатели: особенности создания на p-i-n диодах в интегральном исполнении. М.: Радио и связь, 1984, с. 168). Однако в состав традиционных схем входят переключатели каналов, содержащие минимум по два переключательных элемента, что приводит к неизбежному увеличению потерь, поскольку паразитные потери пропускания обусловлены в основном потерями в этих элементах.

Наиболее близким к заявляемому фазовращателю является фазовращатель петлевого типа (см. Чижов А.И. Метод кратных импедансов в исследовании СВЧ цепей. М.: Радиотехника, 2014, с. 147). Топология такого устройства представлена на фиг. 1. Фазосдвигающая цепь известного фазовращателя представляет собой участок линии передачи 2 длиной с волновым сопротивлением ρ0, совпадающим с волновым сопротивлением линии 1, в которую включен фазовращатель, а к середине этого участка параллельно через диод D2 подключен короткозамкнутый отрезок линии 3. Вход и выход ФЦС соединены через последовательно включенный диод D1.

При закрытых диодах СВЧ сигнал проходит без отражений по участку 2 линии 1. При этом диоды D1 и D2 имеют большое по сравнению с ρ0 сопротивление и не оказывают влияния на прохождение сигнала. В режиме открытых диодов СВЧ сигнал проходит через диод D1, а участок (отрезок) 2 можно представить в виде параллельно подключенного к линии 1 шлейфа длиной и волновым сопротивлением 0,5 ρ0. Данный шлейф с отрезком линии передачи 3 имеет электрическую длину ~λ/4 (представляет собой четвертьволновый резонатор) и практически не оказывает влияния на фазу СВЧ сигнала (λ - длина волны в линии передачи).

По сравнению с двухканальным фазовращателем число переключательных (управляющих) элементов в фазовращателе петлевого типа удается уменьшить до двух, однако его потери пропускания остаются значительными.

Техническим эффектом, на достижение которого направлено предлагаемое решение, является снижение паразитных потерь пропускания фазовращателя.

Указанный эффект достигается тем, что в дискретном СВЧ фазовращателе проходного типа, содержащем отрезок линии передачи и переключательный элемент, преимущественно диод, центральный проводник упомянутого отрезка выполнен с продольным зазором, разделяющим его на два параллельно соединенных проводника, один из которых также разделен поперечным зазором на две части, соединенные через переключательный элемент.

На фиг. 2 изображен фазовращатель предлагаемой конструкции, установленный в линии передачи 1 с волновым сопротивлением р0, выполненный в виде отрезка линии передачи, центральный проводник которого представляет собой параллельное соединение проводников 2 и 3. В проводнике 3 выполнен поперечный зазор, разделяющий его на две части, соединенные через управляющий элемент 4, преимущественно диод.

Конфигурация продольного зазора, разделяющего проводники 2 и 3 фазовращателя, может специально подбираться для оптимизации параметров.

Фазовращатель работает следующим образом. При закрытых диодах он представляет собой «П»-образный фильтр нижних частот с электрической длиной ϕ1, в котором высокоомный по сравнению с ρ0 проводник 2 с экраном является индуктивным отрезком линии передачи, а присоединенные к его концам части отрезка 3 имеют емкостной характер. Меняя соотношение ширины проводников 2 и 3 и расстояние между ними, можно оптимизировать характеристики этого фильтра.

При открытом диоде 4 фазовращатель представляет собой параллельное соединение двух проводников, вместе с экраном образующих отрезок линии передачи с электрической длиной ϕ2 и волновым сопротивлением, близким к ρ0. Разница между ϕ1 и ϕ2 определяет дискрет фазовращателя. Предлагаемая конструкция фазовращателя позволяет реализовать дискреты фазы до 45°.

Для реализации максимального (~45°) дискрета фазовращателя ширина проводника 2 должна быть существенно (в несколько раз) меньше, чем ширина проводника 3. При этом длина и ширина продольного зазора выбирается из условия максимальной электрической длины фазовращателя в режиме «выключено» (при закрытом диоде 4).

Использование в фазовращателе предлагаемой конструкции всего одного переключательного элемента в одном из двух параллельных проводников позволяет снизить паразитные потери пропускания.

Пример реализации.

Разработан и изготовлен фазовращатель с дискретом 11°, предназначенный для работы в S-диапазоне частоты. Устройство выполнено на поликоровой подложке толщиной 0,5 мм, установленной на металлическом основании. Длина и ширина продольного зазора равны 2,3 и 0,15 мм соответственно. В качестве переключательного элемента использован диод MA4L001-134 фирмы М/А-СОМ. Паразитные потери составляют ~0,1 дБ, что находится на уровне погрешности измерений.

Похожие патенты RU2658502C1

название год авторы номер документа
Дискретный СВЧ фазовращатель 2016
  • Крисламов Геннадий Алексеевич
RU2639992C1
СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ АТТЕНЮАТОР 2006
  • Крисламов Геннадий Алексеевич
  • Крисламов Дмитрий Геннадьевич
RU2336608C2
УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ 1996
  • Крисламов Геннадий Алексеевич
RU2103802C1
ГЕНЕРАТОР СВЧ- И КВЧ- КОЛЕБАНИЙ С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ 1992
  • Крисламов Геннадий Алексеевич
RU2046541C1
Дискретный СВЧ-фазовращатель на микрополосковых линиях передачи 2020
  • Трухляева Лариса Ивановна
  • Кузьменков Виктор Михайлович
  • Оськин Александр Игоревич
RU2744053C1
ВЫСОКОРАЗРЯДНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ СВЧ 2018
  • Балыко Илья Александрович
  • Морозов Олег Александрович
  • Перегонов Сергей Александрович
  • Криворучко Виктор Иванович
RU2692480C1
СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЕ УСТРОЙСТВО НА МИКРОПОЛОСКОВЫХ ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ 1997
  • Синани А.И.
  • Кузьменков В.М.
  • Струнский М.Г.
RU2130672C1
ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ СВЧ 2016
  • Петренко Василий Петрович
RU2631904C1
ДИСКРЕТНЫЙ ПЕТЛЕОБРАЗНЫЙ ДИОДНЫЙ СВЧ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ 2002
  • Ганьшин Ю.Я.
  • Кустов О.В.
RU2231175C2
ДИСКРЕТНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ 1990
  • Тагиваев А.Р.
RU2020660C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 658 502 C1

Реферат патента 2018 года Дискретный СВЧ фазовращатель

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к дискретным фазовращателям. Дискретный СВЧ фазовращатель проходного типа содержит отрезок линии передачи и переключательный диод. Центральный проводник отрезка выполнен с продольным зазором, разделяющим его на два параллельно соединенных проводника, один из которых также разделен поперечным зазором на две части, соединенные через переключательный элемент. Фазовращатель выполнен с возможностью реализовать дискреты до 45°. Технический результат - снижение паразитных потерь пропускания. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 658 502 C1

Дискретный СВЧ фазовращатель проходного типа, содержащий отрезок линии передачи и переключательный элемент, преимущественно диод, отличающийся тем, что центральный проводник упомянутого отрезка выполнен с продольным зазором, разделяющим его на два параллельно соединенных проводника, один из которых также разделен поперечным зазором на две части, соединенные через переключательный элемент.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2658502C1

Чижов А.И
Метод кратных импедансов в исследовании СВЧ цепей
М.: Радиотехника, 2014, с
Раздвижной паровозный золотник со скользящими по его скалке поршнями и упорными для них шайбами 1922
  • Трофимов И.О.
SU147A1
Фазовращатель 1989
  • Малютин Николай Дмитриевич
  • Каньшин Николай Григорьевич
SU1788537A1
US 3568105 A, 02.03.1971
ДИНАМИЧЕСКОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ СЕТЕВЫХ АДРЕСОВ 2013
  • Нимоллер Альберт П.
  • Дикинсон Эндрю Б.
  • Робертс Брэдли Д.
  • Вэй Эрик П.
  • Виттакер Колин Дж.
RU2606557C2
Предохранительное звено райзера 2020
  • Седнев Станислав Сергеевич
  • Милославская Светлана Владимировна
  • Фролов Кирилл Владимирович
RU2747871C1

RU 2 658 502 C1

Авторы

Крисламов Геннадий Алексеевич

Даты

2018-06-21Публикация

2017-07-14Подача