Многоканальный фазовращатель

 

Использование: в радиотехнике в сканирующих антенных решетках отражательного и переходного типов. Сущность изобретения: многоканальный фазовращатель содержит разветвитель с одним входом и N выходами, первый из которых соединен с одним концом первого отрезка, другой выход которого является первым выходом фазовращателя, каждый из (N - 1) выходов разветвителя подключен к первым входам (N - 1) балансных мостов, вторые входы которых подключены к первым концам (N - 1) отрезков, другие концы которых являются (N - 1) выходами фазовращателя соответственно, первый и второй переключательные диоды, первые электроды которых соединены с общей шиной, (N - 1) вторых, (N - 1) третьих отрезков, первый и второй короткозамкнутые шлейфы. Вторые и третьи отрезки включены соответственно между первым и вторым выходами балансных мостов, и вторыми электродами первого и второго переключательных диодов, первый и второй короткозамкнутые шлейфы подключены параллельно к вторым электродам первого и второго переключательных диодов соответственно, а длины первого отрезка и (N - 1) отрезков, их характеристические сопротивления, длины вторых и третьих отрезков и их характеристические сопротивления, длины короткозамкнутых шлейфов и их характеристическое сопротивление выбраны из предложенных соотношений. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в сканирующих антенных решетках отражательного и проходного типа.

Известна N-канальная система (Сазонов Д.М. и др. Устройство СВЧ. М.: Высшая школа, 1983), состоящая из делителя мощности 1:N и (N-1) проходных фазовращателей, каждый из которых рассчитан на два фазовых состояния и содержит два коммутационных диода. В этой схеме используется (N-1) балансных мостов и 2(N-1) коммутационных диодов, что усложняет конструкцию, увеличивает потери мощности сигнала и потребление мощности управления.

Цель изобретения - снижение уровня вносимых потерь и мощности управления.

Это достигается тем, что многоканальный фазовращатель содержит разветвитель с одним входом и N выходами, первый из которых соединен с одним концом первого отрезка, а другой является первым выходом фазовращателя, каждый из N-1 выходов разветвителя подключен к первым входам N-1 балансных мостов, вторые входы которых подключены к первым концам (N-1) отрезков, другие концы которых являются N-1 выходами фазовращателя соответственно, первый и второй переключательные диоды, первые электроды которых соединены с общей шиной, (N-1) вторых и вторых (N-1) третьих отрезков, первый и второй короткозамкнутые шлейфы, при этом вторые и третьи отрезки включены соответственно с первым и вторым выходами балансных мостов, первый и второй короткозамкнутые шлейфы подключены параллельно к электродам первого и второго переключательных диодов соответственно, а длины l_о первого отрезка и l_k (k ≅ N-1) отрезков, их характеристические сопротивления W_k, длины l_ϕk вторых и третьих отрезков и их характеристические сопротивления W_ϕk, длины l_шлкороткозамкнутых шлейфов и их характеристическое сопротивление W_шлвыбраны из условий: βl_o = 270^o, W_o = W β l_k = Δ ϕ_o ˙ K, W_k = W βl= arccos W= Wctgctgβl, где β = - постоянная распространения = Δϕ₁-Δϕ₀ - разность фазовых набегов линейного фазового распределения; G - проводимость открытого переключательного диода; g - проводимость закрытого переключательного диода.

На чертеже приведена схема многоканального фазовращателя.

Он представляет собой совокупность (N-1) балансных мостов 2, один вход которых подсоединен к выходам делителя мощности 1, причем первый выход делителя через отрезок линии передачи 3 соединен с первым выходом схемы, второй вход балансных мостов через отрезки линий передач 6,..., (N+5) соединяется с выходом схемы, балансные мосты нагружены на два идентичных многоканальных отражательных фазовращателя, каждый из которых состоит из (N-1) отрезков линий передач (N+6), (2N+5), имеющих одинаковые электрические длины и различные характеристические сопротивления, подсоединенных одним концом к переключательному диоду 4 и короткозамкнутому шлейфу 5.

Работает схема следующим образом.

В двух состояниях диоды 4 одновременно находятся либо в закрытом состоянии, либо в открытом. При этом на выходе схемы формируются два равноамплитудных распределения с различными фазовыми распределениями, характеризуемыми прогрессивными фазовыми набегами Δ_ϕo и Δ ϕ₁. Сигнал, поданный на вход схемы, делится в делителе мощности на N частей и на входах балансных мостов имеется равноамплитудное распределение. Коэффициент передачи нагруженных балансных мостов равен коэффициенту отражения соответствующего входа отражательного фазовращателя (с точностью до множителя j), причем входы и выходы развязаны.

Матрица проводимости отражательного многоканального фазовращателя в соответствии с чертежом имеет вид:
[Y] = = ,
где
Y_кк= - ctgβl= - tg ,
Y = = ,
Y = - ,
= Δϕ₁-Δϕ₀
В режиме открытых диодов выполняются соотношения
U₀₁> = U_п> = e ,
В режиме закрытых диодов матрица проводимости имеет вид
[Y]_o= [Y]₁-Y > < Y
С учетом распределения напряжений и токов нетрудно показать, что обеспечивается фазовое распределение К Δ ϕ_o > = О.

Значение Y₁₁ выбрано из условия минимальности средних потерь мощности.

Минимальные потери мощности
P_min= P₀= P₁= tg1+e

Формула изобретения

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ, содержащий разветвитель с одним входом и N выходами, первый из которых соединен с одним концом первого отрезка, другой выход которого является первым выходом фазовращателя, каждый из N-1 выходов разветвителя подключен к первым входам N-1 балансных мостов, вторые входы которых подключены к первым концам N-1 отрезков, другие концы которых являются N-1 выходами фазовращателя соответственно, первый и второй переключательные диоды, первые электроды которых соединены с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью уменьшения мощности управления и снижения уровня вносимых потерь, введены N-1 вторых, N-1 третьих отрезков, а также первый и второй короткозамкнутые шлейфы, при этом вторые и третьи отрезки включены соответственно между первым и вторым выходами балансных мостов и вторыми электродами первого и второго переключательных диодов, первый и второй короткозамкнутые шлейфы подключены параллельно к вторым электродам первого и второго переключательных диодов сооответственно, а длины l _опервого отрезка и l_к N - 1 отрезков, их характеристические сопротивления W_к, длины l_ϕк вторых и третьих отрезков и их характеристические сопротивления W_ϕк , длины l_шл короткозамкнутых шлейфов и их характеристическое сопротивление W_шл выбраны из условий
βl_o=270^o;
W_o = W ;
βl_к = Δ ϕ_oK;
W_к = W ,
βl= arccos ;
W= Wctgctgβl;

где β = - постоянная распространения;
= Δϕ₁-Δϕ₀ - разность фазовых набегов линейного фазового распределения;
G - проводимость открытого переключательного диода;
g - проводимость закрытого переключательного диода.

РИСУНКИ

Рисунок 1