Фазовый манипулятор Советский патент 1992 года по МПК H01P1/185 

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано для фазовой модуляции СВЧ сигналя а также для выключения сигнала.

Известен фазовый манипулятор, содержащий первый, второй, (ретий и четвертый отрезки щелевой линии, соединенные в виде прямоугольника. Ксередине первого отрезка щелевой линии подключена входная щелевая линия, по обе стороны от точки подключения которой включены первый и второй коммутирующие диоды. К середине третьего отрезка щелевой линии параллельно подключена выходная микрополосковая линия. Недостатками этого манипулятора являются узкая полоса рабочих частот, малая величина развязки между входом и выходом, а также сложность конструкции, обусловленная разными типами линий передачи на входе и выходе.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, содержащее диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположен слой металлизации с выполненной в нем корот- козамкнутой на концах щелью, а на другой стороне подложки расположены первый, второй, третий и четвертый металлические полоски, при этом одни концы первого и второго являются входом и выходом устройства, а первый металлический полосок пересекает ось щели на четвертьволновом

ч|

СЛ vj

Оо

расстоянии от его разомкнутого другого конца, ко второму концу второго полоска подключены одни разнополярные электроды первого и второго коммутирующих диодов, другие электроды которых подключены к первым концам третьего и четвертого металлических полосков, пересекающих ось щели на четвертьволновом расстоянии от коммутирующих диодов. Недостатком прототипа является узкий рабочий диапазон частот и большие потери.

Цель изобретения - увеличение широ- кополосности и уменьшение потерь.

Указанная цель достигается тем, что в фазовом манипуляторе, содержащем диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположен слой металлизации с выполненной в нем короткозамкнутой на концах щелъю, а на другой стороне подложки расположены первый, второй, третий и четвертый металлические полоски, при этом одни концы первого и второго являются входом и выходом фазового манипулятора, а первый металлический полосок пересекает ось щели на четвертьволновом расстоянии от его разомкнутого другого конца, ко второму концу второго полоска разнополярные электроды первого и второго коммутирующих диодов, другие электроды которых под- ключены к первым концам третьего и четвертого металлических0 полосков, пересекающих ось щели на четвертьволновом расстоянии от коммутирующих диодов, третий и четвертый металлические полоски соединены вторыми концами и образуют П-образный отрезок и расположены симметрично относительно продольной оси щелевой линии, причем суммарная длина третьего и четвертого металлических поло- сков выбрана полуволновой, длина щели 1Щ выбрана полуволновой, а расстояние U.5 между точками пересечения продольной оси щели с первым и П-образным отрезком удовлетворяет условию

0.05

ks «т

50,1

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена конструкция предлагаемого фазового манипулятора.

Фазовый манипулятор содержит диэлектрическую пластину 1, на одной стороне которой нанесено металлическое основание 2, в котором выполнен отрезок щелевой линии 3, короткозамкнутый на концах. На другой стороне пластины 1 расположен проводник 4, один конец которого разомкнут а доугой является входом устройства.

При этом проекции щели 3 пересекает проводник 4 на четвертьволновом расстоянии от его разомкнутого конца. На этой же стороне пластины расположен П-образный

проводник 5, который проекцию щели 3 пересекает посередине, причем точки пересечения щели проводниками 4, 5 находятся в непосредственной близости друг от друга. Каждый из концов проводника 5 соединен в

0 разомкнутым концом проводника 6 через последовательно включенные коммутирующие диоды 7, 8. Другой конец проводника б является выходом устройства.

Расстояние между проводниками 4, 5

5 U.5 много меньше длины щели 1щ (Ц 5 « щ) и выбирается из условия реализации эквивалентной схемы в виде широкополосного трехзвенного полосового фильтра. Согласование такой схемы в широкой полосе частот

0 не ухудшается при U.s 0,1 щ. С другой стороны, выполнение зазора между проводниками 4 и 5 малым нецелесообразно, т.к. может привести к искажению характеристик манипулятора за счет влияния емкости

5 между проводниками 4,5. Влиянием этой емкости можно пренебречь при зазоре между проводниками Ц,5 0,2h, где h - толщина подложки.

С учетом последнего условия практиче0 ски для всех случаев можно записать

0,05 ,1./

1щ

Длина проводника 5 выбирается равной половине длины волны на средней частоте

5 рабочего диапазона частот, при этом длина участка проводника от любого из разомкнутых концов до точки пересечения ее проекций щели 3 равна четверти длины волны. Форма проводника 5 обусловлена необхо0 димостью соединения его разомкнутых концов через диоды 7,8 с разомкнутым концом проводниками б выходной микрополоско- вой линии.

Общая длина отрезка щелевой линии 3

5 |щ выбирается из условия резонанса щелевого резонатора на средней частоте рабочего диапазона частот и равна половине длины волны, при этом расстояние от одного конца щели 3 до точки пересечения щели

0 проекциями проводников 4 5 И {0,3 - 0,5)1Щ.

Фазовый манипулятор работает следующим образом.

5 При подаче на проводник 5 смещения, открывающего диод 7, диод 8 остается закрытым. СВЧ сигнал, поступающий на вход, проходит по проводнику 4 и возбуждает щелевой резонатор 3, от которого в точке пересечения проекций проводника 5 возбуждается ток в проводнике 5, и СВЧ сигнал проходит через часть проводника 5, открытый диод 7 и проводник 6 на выход. При изменении полярности напряжения диод 8 открывается, а диод 7 закрывается. СВЧ сигнал проходит со входа на выход аналогичным образом,-однако при этом, так как ток в проводнике 5 возбуждается с другой стороны щели 3, полярность тока меняется на противоположную. Вследствие этого СВЧ сигнал приобретает постоянный в диапазоне частот фазовый сдвиг, равный п. В обоих случаях цепь прохождения сигнала эквивалентна широкополосному фильтру, т.е. обеспечивается широкий диапазон частот. При отсутствии управляющего тока диоды 7, 8, закрыты. Если часть мощности сигнала проходит через закрытые диоды 7, 8, то на выход сигналы поступают в противофазе и тем самым компенсируют-друг друга. При этом в режиме выключено обеспечивается высокая развязка между входом и выходом. Так как СВЧ сигнал проходит со входа на выход по отрезкам микрополосковых линий, где поле локализовано между проводником и металлическим основанием, практически отсутствуют потери на излучение и отсутствует поверхностная волна, за счет чего обеспечивается высокий уровень развязки между входом и выходом.

Формула изобретения Фазовый манипулятор/содержащий диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположен слой металлизации с 5 выполненной в нем короткозамкнутой на концах щелью, а на другой стороне подложки расположены первый, втором, третий и четвертый металлические полоски, при этом одни концы первого и второго являются вхо0 дом и выходом фазового манипулятора, а первый металлический полосок пересекает ось щели на четвертьволновом расстоянии от его разомкнутого другого конца, к второму концу подключены одни разнополярные

5 электроды первого и второго коммутирующих диодов, другие электроды которых подключены к первым концам третьего и четвертого металлических полосок, пересекающих ось щели на четвертьволновом рас0 стояний от коммутирующих диодов, отличающийся тем, что, с целью увеличения широкополосности и уменьшения потерь, третий и четвертый металлические полоски соединены вторыми концами и образуют П5 образный отрезок и расположены симметрично относительно продольной оси щелевой линии, причем суммарная длина третьего и четвертого металлических полосок выбрана полуволновой, длина щели щ выбрана полуволновой, а

0 расстояние между точками пересечения продольной оси щели с первым и П-образным отрезком удовлетворяет условию Us и щ.

Использование, изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в качестве фазового манипулятора Сущность изобретения: устройство содержит диэлектрическую подложку,, на одной стороне которой расположен слой металлизации с выполненной в i- ,м короткозамкну- той на концах шелью На другой стороне подле . и расположены первый, второй, третий л четвертый металлические полоски, 2 . при зто одни концы первого и второго являются входом и выходом устройства, а первый металлический полосок пересекает ось щели на четвертьволновом расстоянии от его разомкнутого другого конца. Ко второму концу подключены одни разнополярные электроды первого и второго коммутирующих диодов, другие электроды которых под- ключены к первым концам третьего и четвертого металлических полосок, пересекающих ось щели на четвертьволновом расстоянии от коммутирующих диодов. Третий и четвертый металлические полоски соединены вторыми концами и образуют П-образ- ный отрезок и расположены симметрично относительно продольной оси щелевой линии. Суммарная длина третьего и четвертого металлических полосок выбрана полуволновой.1 ил. сл