Плавный проходной фазовращатель Советский патент 1992 года по МПК H01P1/18 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в схемах питания диаграммообразующих систем фазированных антенных решеток (ДОС ФАР), а также в устройствах взвешивания систем адаптивной компенсации помех (АКП)„

Известны плавные фазовращатели, содержащие электрически управляемую реактивность (варактор), включенную в линию передачи параллельно, последовательно или через мостовую схему ЈV1. Такие плавные Фазовращатели имеют малый диапазон изменения фазы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению (прототипом) является фазовращатель, приведенный

в , Реальные потери такого фазовращателя оказываются минимальными только при малых значениях диапазона изменения базы s поэтому при получении диапазона регулировки фазы 360 используется каскадное включение плавных фазовращателей, при этом возрастают и потери фазовращателя, Так, разработанный фирмой General Hickrowave фазовращатель, обеспечивающий диапазон регулирования фазы 0,0а360°, содержит шесть каскадов и имеет потери до 10 дБ 3}„

Целью изобретения является снижение потерь фазовращателя при изменении фазы от 0 до 360°, что позволит снизить расход мощности с ДОС ФАР,

со J ел

-vl

СЛ

3173

повысить -эффективность работы систем АКИ.- ,

Плавный проходной фазовращатель обеспечивает удвоенное изменение фазы выходного сигнала по сравнению с фазовым сдвигом, вносимым варактором, чем постигается увеличение диапазона гулировки фазы, вносимое каждым из каскадно включенных фазовращателей Таким образом, для обеспечения диапазона регулировки фазы 0 - 360° требуется меньшее число каскадов, что и лриводит к снижению потерь плавного проходного фазовращателя Изобретение отличается от прототипа наличием 180°-ного фазосдвигателя и сумматора0

На чертеже представлена функциональная схема плавного проходного фазовращателя

Устройство содержит циркулятор 1, регулируемую реактивную неоднородность 2, фиксированный 180 -ный фазо- сдвигатепь Зи сумматор 4(СМ). Первое плечо циркулятора является входом плавного проходного фазовращателя, ко второму плечу подключен вход регулируемой реактивной неоднородности, выход которой подключен к первому входу сумматора, второй вход сумматора через Фиксированный фазосдвигатель подключен к третьему плечу циркуля- тора, а выход сумматора является выходом плавного проходного Фазовращателя

Устройство работает следующим образом Входной сигнал, поступающий в плечо 5 йерритового циркулятора 1, подается на регулируемую реактивную неоднородность 2„ В зависимости от величины поданного на РРН 2 управляющего напряжения Uunp , определенная часть сигнала с фазой отражается от нее, а другая часть сигнала с фазой проходит с Прошедшая часть сигнала поступает непосредственно на один вход сумматора 4, а отраженная часть через циркулятор 1 и Фиксированный фазовращатель 3 на 180° - на другой вход сумматора 4„ Сумматор осуществляет сложение обеих составляющих сигнала1

Регулируемая реактивная неоднородность может быть выполнена, например, в виде отрезка линии передачи с варак25

30

35

40

45

SO

я ре проводимость Модуль коэффициента отражен

Ь-, j4+b2

аргумент коэАйициента отражени

с I I с 1Ь

Ь„1 - |5гг|- Чг

arctg («Ч

Модуль коэффициента передачи

2

Is. ls(l

аргумент коэффициента передачи

. arctg (- j),

Из симметрии и унитарности мат рассеяния четырехполюсника без терь следует, что

|8„Г+ lM 1,

tt

Выражения для коэффициентов пе чи от входа Аадовращателя до п го и второго плеч сумматора им вид

и

jfC

м

4Y

лJ«

Выражение для коэффициента пер заявляемого Фазовращателя имее

В ВИДе Отрезка ЛИНИИ передачи uayarv.

тором И дополнительными реактивными т (тч+тЈ) p,(|s, | е + JS,,| e

элементами с Как показано в 2 , с„544 ; -$2

подбором параметров варактора и до- .

подбором параметров варактора и дополнительных реактивностей можно поИэ (4) следует, что( -к-

лучить два резонансных состояния при изменении емкости варактора: от параллельного резонанса (коэффициент передачи максимален, отражение отсутствует) до последовательного резонанса (коэффициент передачи минимален, полное отражение), что соответствует (изменению эквивалентной реактивной проводимости Ь, включенной параллельно в тгинию передачи, от со до 0 и изменению фазы от 0 до 180° с Для такой чисто реактивной неоднородности, включенной параллельно в линию передачи, матрица рассеяния имеет вид Јl, с036.

5

я реактив- проводимость Модуль коэффициента отражения

Ь-, j4+b2

аргумент коэАйициента отражения

с I I с 1Ь

Ь„1 - |5гг|- (О

30

Чг

arctg («Ч

(2)

Модуль коэффициента передачи

2

Is. ls(l

(3)

35

аргумент коэффициента передачи

. arctg (- j),

Из симметрии и унитарности матрицы рассеяния четырехполюсника без потерь следует, что

|8„Г+ lM 1,

tt

(4)

Выражения для коэффициентов передачи от входа Аадовращателя до первого и второго плеч сумматора имеют вид

и

jfC

м

4Y

лJ«

Выражение для коэффициента передачи заявляемого Фазовращателя имеет вид

e

ej(pr.ejtl

.

Иэ (4) следует, что( -к- , тогда

51737575ё

.. M-fc-ifllfa,(-|s,,l-j|S,,| ).(5),

/ -га-т-т-t-mi- Cos CPr

Из (2) следует, что b - 2/tglJ r , тог-tgCf 1-ctg q r .

да из (З) и (1)I

Подставив значения Sy,} и JS,, в (5),

| 52(|я 2 2 -- 1вполучим:

.j4 +4/tg4fr jl-ctg2,. sinlfr,

1ь

I i ej (-costJV -j sintfr) ( j sinty) (-cosCfr-j ) -

- --- (sin2tj r-cos2t|)r-j2sinq r cos(fr) « -Д- f( -cos2q r )-j (2sinq rcostj r )J в л L

11 I Jarct8T

i(A + jB) ---JA2+B2 efl,

где А sin2qv-cos2q r , В -2sintpr costpr,

A2+B2 j(sin2Cpr -cos2Cj)r)2 - cos2Cpr1

J.

(sinq)r- 2sinzq rcos2q r -I- cos4Cpr+ 4sin2 r cos2Cfr )z

(sinlCfVf 2sin2q)r cos2q r + cos4(fr)2 sin2q r + cos2C| r 1,

В, 2sinCprcosQr 2QV

arctg T - arctg( - -- ) - arctg ----j--.

- arctR arctg (tg 2(fr) - 2Cfr.

1

Таким об-разом, окончательно имеемФормула изобретения

Плавный проходнол фазовращатель, т sQ-Уг,s д содержащий циркулятор, первое плечо

f которого является входом плавного про ходного фазовращателя, а ко второму плечу подключен входом отражающий

Как видно из выражения (6), аргу- элемент в виде регулируемой реактив- мент коэффициента передачи плавного дг ной неоднородности, отличаю- проходного фазовращателя равен удво- щ и и с я тем, что, с целью уменьше- енному аргументу коэффициента отраже- ния потерь, введены сумматор и фикси- ния регулируемой реактивной неодно- рованный 180 -ный фазосдвигатель, при- родности, т„е при изменении аргумен- чем первый вход сумматора подсоеди- та коэффициента отражения регулируе- jQ нен к ВЫХ°ДУ отражательного элемента, мой реактивной неоднородности от 0 второй его вход через введенный фик- до 180°, фаза сигнала на выходе фазо- сированный 180°-ный фазосдвигатель вращателя будет изменяться от 0 до подключен к третьему плечу циркуля- 360°, при этом модуль коэффициента тора, а выход сумматора является вы- передачи фазовращателя не зависит от се ходом плавного проходного фазовраща- введенного фазового сдвига„теля„

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в антенных решетках. Целью изобретения является уменьшение потерь. Устройство содержит циркулятор 1, регулируемую реактивную неоднородность 2, фиксированный 180-градусный фазосдви- гатель 3 и сумматор 4. Уменьшение потерь достигается за счет использования энергии отраженных волн от регулируемой реактивной неоднородности 2 и передачей их на выход. 1 ил. Л