многоканальный фазовращатель

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_к вторых и третьих отрезков и их характеристические сопротивления W_к , длины l_шл короткозамкнутых шлейфов и их характеристическое сопротивление W_шл выбраны из условий

l_o=270^o;

W_o = W ;

l_к = _oK;

W_к = W ,

l= arccos ;

W= Wctgctgl;



где = - постоянная распространения;

= ₁-₀ - разность фазовых набегов линейного фазового распределения;

G - проводимость открытого переключательного диода;

g - проводимость закрытого переключательного диода.

Описание изобретения к патенту

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_k вторых и третьих отрезков и их характеристические сопротивления W_k, длины l_шлкороткозамкнутых шлейфов и их характеристическое сопротивление W_шлвыбраны из условий:

l_o = 270^o, W_o = W

l_k = _o K, W_k = W

l= arccos

W= Wctgctgl,



где = - постоянная распространения

= ₁-₀ - 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 _o и ₁. 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= - ctgl= - tg ,

Y = = ,

Y = - ,

= ₁-₀

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 _o > = О.

Значение Y₁₁ выбрано из условия минимальности средних потерь мощности.

Минимальные потери мощности

P_min= P₀= P₁= tg1+e