Фазовый манипулятор свч

 

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,

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 Р 1/185

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4695768/09 (22) 24.05.89 (46) 1I5.03,92. Бюл. М 10 (71) .Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Ю.М.Зельдин (53) 621.372 (088,8) (56) Текшее В.В, Шигабтдинов P.À. Расчет широкополосных двухимпедансных устройств СВЧ отражательного типа.— Радиотехника, 1985, Q 77,, с, 86.

Авторское свидетельство СССР

tk il148065, кл. Н 01 Р 1/185, 1985. (54) ФАЗОВЫЙ МАНИПУЛЯТОР СВЧ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических устройствах. Целью изобретения явля„„SU „„1720111 А1 ется увеличение КПД. Фазовый манипулятор содержит первый трехплечий циркулятор 1, трансформирующий четырехполюсник 5, второй трехплечий ци ркулятор 7 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, 1720111

20

45 (91 + 92) 50

Ь Ь192 + Ь291

91 +92 (2) Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в передающих и приемных системах.

Известен фазовый манипулятор СВЧ, содержащий трехплечий циркулятор, первое плечо которого является входом, третье — выходом фазового манипулятора, к второму плечу которого через трансформирующий четырехполюсник подключен пассивный переключательный элемент.

Недостатком данного фазового манипулятора СВЧ является низкий коэффициент передачи, обусловленный потерями в переключательном элементе, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фазовый манипулятор СВЧ, содержащий трехплечий циркулятор, первое плечо которого является входом, третье — выходом фазового манипулятора, к второму плечу которого через трансформирующий четырехполюсник подключен двухполюсник, при этом в качестве двухполюсника используется диод Ганна.

Известный фазовый манипулятор СВЧ характеризуется низким коэффициентом полезного действия, обусловленным малым собственным КПД диода Ганна, и низким коэффициентом усиления, обусловленным нескомпенсированностью собственной реактивности диода Ганна.

Цель изобретения — увеличение коэффициента полезного действия.

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.соответственно 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 второму плечу 4 которого через трансформирующий четырехполюсник 5 подключено первое плечо 6 второго трехплечего циркулятора 7, к второму плечу 8 которого псдсоединен вход, а к третьему плечу 9 — выход транзисторного усилителя 10 с регулируемым коэффициентом усиления, B качестве транзисторного усилителя

10 с регулируемым коэффициентом усиления можно использовать простейший усилитель. Регулировка коэффициента усиления производится изменением напряжений питания или смещения транзистора.

Фазовый манипулятор СВЧ работает следующим образом, Коэффициент усиления транзисторного усилителя 10 может изменяться при подаче управляющего сигнала со значения К1 на значение К2 (в общем случае комплексное).

СВЧ-сигнал, падающий в плечо 6 второго трехплечего циркулятора 7, проходит через усилитель 10 и возвращается обратно в плечо 6 второго трехплечего циркулятора 7 суплексной проводимости Y1(2) = 91(2) + )Ь1(2) с отрицательной действительной частью 9 р), подключенной к выходу трансформирующего четырехполюсника 5. Величина проводимости в обоих состояниях определяется соотношением

Таким образом, изменение коэффициента усиления транзисторного усилителя 10 с К1 на К2 равносильно изменению коэффициента отражения от nepaoro плеча 6 второго трехплечего циркулятора 7 также с К1 на

К2 или величины эквивалентной проводимости, подключенной к выходутрансформирующего четырехполюсника 5. со значения Yi на У2, Известно, что если трансформирующий четырехполюсник рассчитывается как согласующий определенную виртуальную проводимость Yc = gc+ Jbc где

9с

1+ 2 + h> — Г с волновой проводимостью основной линии передачи Zo, то он же осуществляет дробнолинейное преобразование коэффициентов отражения К1, К2 на своем выходе в коэффициенты отражения А1, Az на входе таким образом, что выполняются соотношения

1720111 предложенного фазового манипулятора

СВЧ дискретно меняется на 180 . Паразитная амплитудная модуляция отсутствует.

Сравним коэффициент полезного дей5 ствия 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 (К = 0,98), 10 КПД диода Ганна равен дд = 10%, транзисторного усилителя — д = 50%. В прототипе и рисутствуют трансформирующий четырехполюсник, один трехплечий циркулятор и диод Ганна.

15 Обозначим выходную мощность манипулятора Р х. Тогда мощность, развиваемая диодом Ганна, равна Рд = Раых/(КцКл), потребляемая им мощность Рп - Рдl уд. общий КПД прототипа прот = Рвцх/Рл = КцКл д =

20 = 8,7%, В предлагаемом фазовом манипуляторе СВЧ присутствуют трансформирующий четырехполюсник, два трехплечих :;. циркулятора и транзисторный усилитель.

Аналогично предыдущим рассуждениям общий КПД устройства ц зовр= Кц Кл д =

= 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

35 плечо комрого является входом, третье— выходом фазового манипулятора, к второму плечу которого через трансформирующий четырехполюсник подключен двухполюсник, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью

40 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

45 выходом соответственно введенный транзисторный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления. (3) 3 A2 I = 1 А1 1, аг9(А2) — аг9(А1) = л; (4) Как следует из (3), (4), при синтезе трансформирующего четырехполюсника по согласуемой проводимости Ус изменение коэффициента усиления транзисторного усилителя 10 с К1 на К2 приводит к изменению фазы выходного сигнала предложенного фазового манипулятора СВЧ на 180о.

Паразитная амплитудная модуляция при этом отсутствует. Коэффициент усиления т. фазового манипулятора по мощности A> =

= А2, - A: определяется пределами изменения коэффициента усиления транзисторного усилителя 10 и вычисляется по формуле

k — 2 где k= — + — +

92 91 Ь2 b)

91 92 9! 92

2 1+К1 1+ К2 -8 К1 К2соз(вг9 К2 — arg К1

2 2 (>-к 2)(1-к22)

Например, при К1 = 3,5 дБ exp(j90о), К2 =

- 2,5 дБ expg0о) коэффициент усиления фазового манипулятора получается равным

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 28 и длина К которого определяются соотношениями: с+ос Zo — с

-(9 ) (2Л ) bcZoZ8

89с - -о

Таким образом, при изменении коэффициента усиления транзисторного усилителя

10 с К1 на К2 фаза выходного сигнала

Составитель Ю.Зельдин

Редактор М.Бандура Техред М.Моргентал О. Ципл-.

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 775 Тираж Подписное

ВНОИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5