Фазовый манипулятор СВЧ Советский патент 1992 года по МПК H01P1/185 

Цель достигается тем, что в фазовом манипуляторе СВЧ, содержащем первый трехплечий циркулятор, первое плечо которого является входом, третье - выходом фазового манипулятора, к второму плечу которого через трансформирующий четырехполюсник подключен двухполюсник, двухполюсник выполнен в виде второго трехплечего циркулятора, первое плечо которого подключено к трансформирующему четырехполюснику, а к второму и третьему плечам подсоединен входом и выходом .со- ответственно введенный транзисторный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления.

На чертеже показана структурная схема предложенного фазового манипулятора СВЧ..

Фазовый манипулятор СВЧ содержит первый трехплечий циркулятор 1, первое плечо 2 которого является входом, третье 3 - выходом фазового манипулятора, к второ- му плечу 4 которого через трансформирующий четырехполюсник 5 подключено первое плечо б второго трехплечего циркулятора 7, к второму плечу 8 которого подсоединен вход, а к третьему плечу 9 - выход

Таким образом, изменение коэффициента усиления транзисторного усилителя 10 с KI на Ка равносильно изменению коэффициента отражения от первого плеча 6 второго трехплечего циркулятора 7 также с Ki на К2 или величины эквивалентной проводимости, подключенной к выходу трансформирующего четырехполюсника 5, со значения YI на Ya. Известно, что если трансформирующий четырехполюсник рассчитывается как согласующий определенную виртуальную проводимость Yc gc + jbc, где

9с

-У(д1+д2У-КЬ1-Ь2 г Igi +92

0)

b D1Q2 +b2gi

0 gi +92

(2)

с волновой проводимостью основной линии передачи Zo. то он же осуществляет дробно- линейное преобразование коэффициентов отражения Ki, «2 на своем выходе в коэффициенты отражения Ai. A2 на входе таким образом, что выполняются соотношения

IA2l iAil,(3)

arg(A2) - arg(Ai) Л.(4)

Как следует из (3), (4), при синтезе трансформирующего четырехполюсника по со- гласуемой проводимости Yc изменение коэффициента усиления транзисторного усилителя 10 с KI на Кг приводит к изменению фазы выходного сигнала предложенного фазового манипулятора СВЧ на 180°. Паразитная амплитудная модуляция при этом отсутствует. Коэффициент усиления фазового манипулятора по мощности А А2. А- определяется пределами изменения коэффициента усиления транзисторного усилителя 10 и вычисляется по формуле

А2 1 + 4

k-2 20

rAek «+2l+Ib2zbif gr 92 gig2

2(M12)(1 +K22)-8K1 K2cos arg(K2)-arg(Kl) (1-K,2)(1-K22)

Например, при KI 3.5 дБ exp(j90°), Ka « 2,5 дБ expOO0) коэффициент усиления фазового манипулятора получается равным

25

А 4.1дБ.

Методы построения согласующих цепей (необходимые для синтеза трансформирующего четырехполюсника 5) широко известны. Простейший трансформирующий четырехполюсник 5 может представлять собой отрезок линии передачи, волновое сопротивление Zg и длина Is которого определяются соотношениями:

Z5 yZo

9cZo - I

()Z0-gc

tg(Lf5),L. лZi gc - Z0

Таким образом, при изменении коэффициента усиления транзисторного усилителя 10 с KI на К2 фаза выходного сигнала

0

5

0

5

0

5

0

5

предложенного фазового манипулятора СВЧ дискретно меняется на 180°. Паразитная амплитудная модуляция отсутствует.

Сравним коэффициент полезного действия прототипа и предложенного устройства. Полагаем, что затухание в трехплечем циркуляторе равно -0,5 дБ (Кц 0,89), в трансформирующем четырехполюснике (отрезке линии передачи) - -0,1 дБ (Кл 0,98), КПД диода Ганна равен rjR 10%, транзисторного усилителя - jjr 50%. В прототипе присутствуют трансформирующий четырехполюсник, один трехплечий циркулятор и диод Ганна.

Обозначим выходную мощность манипулятора РВЫХ. Тогда мощность, развиваемая диодом Ганна, равна Рд Рвых/(КцКл), потребляемая им мощность Рп Рд/ rjR. общий КПД прототипа J/npot Рвых/Рп - КцКл 8,7%, В предлагаемом фазовом манипуляторе СВЧ присутствуют трансформирующий четырехполюсник, два трехплечих циркулятора и транзисторный усилитель. Аналогично предыдущим рассуждениям общий КПД устройства /иэобр Кц Кл ifr 38%.

Следовательно, предложенный фазовый манипулятор СВЧ при сохранении дискрета фазы в 180° обладает по крайней мере вчетверо большим КПД по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Фазовый манипулятор СВЧ, содержащий первый трехплечий циркулятор, первое плечо которого является входом, третье - выходом фазового манипулятора, к второму плечу которого через трансформирующий четырехполюсник подключен двухполюсник, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД, двухполюсник выполнен в виде второго трехплечего циркулятора, первое плечо которого подключено к трансформирующему четырехполюснику, а к второму и третьему плечам подсоединен входом и выходом соответственно введенный транзисторный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических устройствах. Целью изобретения является увеличение КПД. Фазовый манипулятор содержит первый трехплечий циркулятор 1, трансформирующий четырехполюсник 5, второй трехплечий циркулятор и транзисторный усилитель 10 с регулируемым коэффициентом усиления. Первое плечо 2 трехплечего циркулятора 1 является входом, а третье плечо 3 - выходом устройства. При изменении коэффициента усиления транзисторного усилителя 10 происходит скачок коэффициента отражения от первого плеча 6 трехплечего циркулятора 7, который преобразуется таким образом, чтобы амплитуда выходного сигнала оставалась постоянной, а фаза изменялась на 180°. КПД устройства определяется КПД транзисторного усилителя 10. 1 ил,