RU2490757C2 - Дискретный проходной фазовращатель - Google Patents
Дискретный проходной фазовращатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490757C2 RU2490757C2 RU2011130712/07A RU2011130712A RU2490757C2 RU 2490757 C2 RU2490757 C2 RU 2490757C2 RU 2011130712/07 A RU2011130712/07 A RU 2011130712/07A RU 2011130712 A RU2011130712 A RU 2011130712A RU 2490757 C2 RU2490757 C2 RU 2490757C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- phase shifter
- phase
- planar coupling
- loop
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электроники сверхвысоких частот, а именно к дискретным фазовращателям проходного типа, и может быть использовано в качестве электронно-управляемых устройств в проходной фазированной антенной решетке. Техническим результатом является уменьшение поперечного размера фазовращателя и расширение полосы рабочих частот фазовращателя. В дискретном проходном фазовращателе, содержащем волновод, вдоль оси которого в поперечном сечении размещены диэлектрические пластины с несимметричными планарными петлями связи и присоединенными к ним управляющими электродами и p-i-n-диодами, волновод имеет П-образное поперечное сечение, а диэлектрические пластины с планарными петлями связи расположены между выступом и боковой стенкой П-образного волновода, а к концам каждой петли подключены p-i-n-диоды. 3 ил.
Description
Предполагаемое изобретение относится к области электроники сверхвысоких частот, а именно к дискретным фазовращателям проходного типа, и может быть использовано в качестве электронно-управляемых устройств в проходной фазированной антенной решетке.
Известна конструкция проходного шлейфного фазовращателя [Хижа Г.С., Вендик И.Б., Серебрякова Е.А., СВЧ фазовращатели и переключатели, 1984]. Проходной шлейфовый фазовращатель представляет собой отрезок линии передачи, который нагружен с двух сторон на одинаковые параллельные проводимости. Реактивности реализуются параллельными шлейфами, нагруженными на конце линии на p-i-n-диод. В месте подключения шлейфов к основной линии образуется трансформатор. Область подключения шлейфа описывается шестиполюсником, к которому также подключается двухполюсник - одноступенчатый отражательный фазовращатель. Изменение фазы коэффициента прохождения осуществляется коммутацией периодически включенных в линию шлейфов.
Недостатками данного фазовращателя в волноводном исполнении являются большие поперечные размеры и масса.
Известно также устройство СВЧ-фазовращателя [патент РФ №2032254, МПК: H01P 1/185]. Сущность изобретения: в СВЧ фазовращателе, содержащем управляемый фазосдвигатель и первый и второй 3-ДБ мосты, соединенные через первый и второй проходные фазосдвигатели, причем одно выходное плечо второго 3-ДБ моста является первым выходом СВЧ фазовращателя, проходные фазовращатели выполнены с фазовым сдвигом 0-180°, управляемый фазосдвигатель подключен к первому входному плечу первого моста - первому входу СВЧ фазовращателя, второе входное плечо первого моста является вторым выходом СВЧ фазовращателя.
Недостатками данного устройства является конструктивно сложное исполнение за счет введения 3-ДБ моста, в котором для получения больших фазовых сдвигов складывается мощность, поступающая от первого и второго проходных дискретных фазосдвигателей, а также большие поперечные размеры и масса в волноводном исполнении, что ограничивает его применение в составе фазированных антенных решеток.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является дискретный проходной фазовращатель [Пазухина Т.Г., Сивяков Б.К. Проектирование волноводных фазовращателей с p-i-n-диодами и планарными петлями связи/ Вестник Саратовского государственного технического университета. 2008. №1. Вып.1. С.246-255]. Фазовращатель содержит отрезок прямоугольного волновода и «N» петель связи, размещенных на диэлектрических пластинах, установленных в поперечном сечении волновода, p-i-n-диоды подключены одним электродом к концам петель связи, а вторым - к узкой стенке волновода. Фазовращатель состоит из нескольких одинаковых секций. Каждая секция состоит из набора последовательно включенных элементарных фазосдвигающих ячеек, содержащих два реактивных элемента.
Недостатками данного устройства является невозможность уменьшения поперечного размера волновода менее длины электромагнитной волны в свободном пространстве, необходимого для увеличения угла обзора фазированной антенной решетки, и сравнительно узкая полоса пропускания прямоугольного волновода.
Задачей изобретения и техническим результатом является уменьшение поперечного размера фазовращателя и расширение полосы рабочих частот фазовращателя.
Поставленная задача достигается тем, что в дискретном проходном фазовращателе, содержащем волновод, вдоль оси, которого в поперечном сечении размещены диэлектрические пластины с несимметричными планарными петлями связи и присоединенными к ним управляющими электродами и p-i-n-диодами, каждый из которых одним электродом подключен к концу несимметричной планарной петли связи, а другим электродом к боковой стенке волновода согласно предлагаемому техническому решению волновод имеет П-образное поперечное сечение, а диэлектрические пластины с несимметричными планарными петлями связи расположены между выступом и боковой стенкой П-образного волновода, а каждый p-i-n-диод подключен одним электродом к концу несимметричной планарной петли связи у широкой стенки П-образного волновода противоположной выступу.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами: на фиг.1 представлена схематическая конструкция фазовращателя, на фиг.2 - ее продольный разрез, на фиг.3 - фазочастотные характеристики,
где 1 - отрезок волновода П-образного сечения;
2 - диэлектрические пластины;
3 - несимметричная планарная петля связи;
4 - p-i-n-диоды;
5 - управляющий электрод.
Дискретный проходнй фазовпащатель состоит из отрезка волновода П-образного сечения 1, вдоль оси которого в поперчном сечении размещены диэлектрические пластины 2 с несимметричными планарными петлями связи 3. Диэлектрические пластины 2 расположены одна за другой между выступом и боковой стенкой отрезка волновода П-образного сечения 1 и отстоят друг от друга на растоянии четверти длины волны в таком волноводе. Между диэлектрическими пластинами 2 и боковой стенкой волновода имеется зазор. Диэлектрическая пластина 2 с нанесенной несимметричной планарной петлей связи 3 представляют собой реактивный элемент. Отстоящие друг от друга на четверть длины волны реактивные элементы образуют элементарную фазосдвигающую ячейку. Количество фазосдвигающих ячеек определяет дискретность фазовращателя. Несимметричные планарные петли связи 3 размещены на диэлектрических пластинах 2, так что на стыке двух фазосдвигающих ячеек несимметричные планарные петли связи 3 расположены с двух сторон диэлектрической пластины 2. Таким образом на входе и выходе стоят диэлектрические пластины с одной планарной петлей связи. Планарная петля связи 3 представляет собой несимметричную конструкцию, у которой один конец нагружен p-i-n-диодом 4 у широкой стенки П-образного волновода 1 противоположной выступу, а другой остается разомкнутым. Электрическая длина ненагруженного конца несимметричной планарной петли связи 3 (считая по средней линии от плоскости симметрии петли) примерно равна 90°. Каждый p-i-n-диод 4 одним электродом подключен к несимметричной планарной петле связи 3, а другим к боковой стенки волновода. Управляющий электрод 5 служит для подачи управляющего напряжения на p-i-n-диоды 4, который присоединен к центральной части несимметричной планарной петли связи 3.
Устройство работает следующим образом.
Дискреный проходной фазовращатель изменяет фазу электромагнитной волны, которая направлена от облучателя. Состояние, когда все p-i-n-диоды 4 выключены считается нулевым и от него отсчитывается изменение фазы. Элементарные фазосдвигающие ячейки включаются последовательно. Каждая реактивность может принимать два значения в зависимости от полярности напряжения, приложенного к p-i-n-диодам 4, которые включены в цепь каждой реактивности последовательно ей. При подаче на p-i-n-диоды 4 посредством управляющего электрода 5 запирающего напряжения, цепь несимметричной планарной петли связи 3 будет разомкнута для токов СВЧ, так как в этом случае p-i-n-диоды 4 будут закрыты, и несимметричная планарная петля связи 3 не будет оказывать возмущения магнитному полю. При подаче на p-i-n-диоды 4 напряжения прямого смещения, p-i-n-диоды 4 откроются. По цепи несимметричной планарной петли 3 протекает ток, который создает размагничивающий поток. Фаза прошедшей волны определяется как разность фаз коэффициентов передачи Si2 в двух состояниях элементарной ячейки. При включении первой ячейки
фаза коэффициента передачи меняется на
, где N - число фазосдвигающих ячеек. При каждом включении следующей ячейки фаза увеличивается с дискретом
.
Из расчитанной с помощью пакета программ электродинамического моделирования Ansoft HFSS фазочастотных характреристик фазовращателя на 16 положений фазы (фиг.3), видно, что фазочастотные характеристики имеют относительно слабую дисперсию в полосе частот с дискретом в 22,5°.
Уменьшение поперечных размеров дает возможность ставить модули фазированной антенной решетки ближе друг к другу, тем самым увеличивая угол сектора обзора пространства фазированной антенной решетки.
Claims (1)
- Дискретный проходной фазовращатель, содержащий волновод, вдоль оси которого в поперечном сечении размещены диэлектрические пластины с несимметричными планарными петлями связи и присоединенными к ним управляющими электродами и p-i-n-диодами, каждый из которых одним электродом подключен к концу несимметричной планарной петли связи, а другим электродом к боковой стенке волновода, отличающийся тем, что волновод имеет П-образное поперечное сечение, а диэлектрические пластины с несимметричными планарными петлями связи расположены между выступом и боковой стенкой П-образного волновода, а каждый p-i-n-диод подключен одним электродом к концу несимметричной планарной петли связи у широкой стенки П-образного волновода, противоположной выступу.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011130712/07A RU2490757C2 (ru) | 2011-07-21 | 2011-07-21 | Дискретный проходной фазовращатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011130712/07A RU2490757C2 (ru) | 2011-07-21 | 2011-07-21 | Дискретный проходной фазовращатель |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011130712A RU2011130712A (ru) | 2013-01-27 |
RU2490757C2 true RU2490757C2 (ru) | 2013-08-20 |
Family
ID=48805379
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011130712/07A RU2490757C2 (ru) | 2011-07-21 | 2011-07-21 | Дискретный проходной фазовращатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2490757C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650416C1 (ru) * | 2014-11-11 | 2018-04-13 | Зи-Менг ЛИ | Антенна и антенная решетка с регулируемыми фазовращателями |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3753160A (en) * | 1972-04-20 | 1973-08-14 | Emerson Electric Co | Reciprocal ferrite phase shifter having means detecting deviations of the energy from desired linear polarization |
US3938158A (en) * | 1973-12-19 | 1976-02-10 | Raytheon Company | Antenna element for circular or linear polarization |
EP0325340A2 (en) * | 1988-01-19 | 1989-07-26 | Electromagnetic Sciences, Inc. | Fast switching reciprocal ferrite phase shifter |
SU1555730A1 (ru) * | 1987-06-30 | 1990-04-07 | Предприятие П/Я А-3650 | Дискретный проходной фазовращатель |
US5243357A (en) * | 1989-11-27 | 1993-09-07 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Waveguide feeding array antenna |
RU2032254C1 (ru) * | 1991-09-20 | 1995-03-27 | Научно-исследовательский институт измерительных приборов | Свч-фазовращатель |
RU2231175C2 (ru) * | 2002-09-23 | 2004-06-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" | Дискретный петлеобразный диодный свч фазовращатель |
RU2247447C2 (ru) * | 1989-09-18 | 2005-02-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов"(ОАО"НИИП") | Диодный фазовращатель |
-
2011
- 2011-07-21 RU RU2011130712/07A patent/RU2490757C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3753160A (en) * | 1972-04-20 | 1973-08-14 | Emerson Electric Co | Reciprocal ferrite phase shifter having means detecting deviations of the energy from desired linear polarization |
US3938158A (en) * | 1973-12-19 | 1976-02-10 | Raytheon Company | Antenna element for circular or linear polarization |
SU1555730A1 (ru) * | 1987-06-30 | 1990-04-07 | Предприятие П/Я А-3650 | Дискретный проходной фазовращатель |
EP0325340A2 (en) * | 1988-01-19 | 1989-07-26 | Electromagnetic Sciences, Inc. | Fast switching reciprocal ferrite phase shifter |
RU2247447C2 (ru) * | 1989-09-18 | 2005-02-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов"(ОАО"НИИП") | Диодный фазовращатель |
US5243357A (en) * | 1989-11-27 | 1993-09-07 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Waveguide feeding array antenna |
RU2032254C1 (ru) * | 1991-09-20 | 1995-03-27 | Научно-исследовательский институт измерительных приборов | Свч-фазовращатель |
RU2231175C2 (ru) * | 2002-09-23 | 2004-06-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" | Дискретный петлеобразный диодный свч фазовращатель |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650416C1 (ru) * | 2014-11-11 | 2018-04-13 | Зи-Менг ЛИ | Антенна и антенная решетка с регулируемыми фазовращателями |
RU2650416C9 (ru) * | 2014-11-11 | 2018-07-02 | Зи-Менг ЛИ | Антенна и антенная решетка с регулируемыми фазовращателями |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011130712A (ru) | 2013-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9054406B2 (en) | Nonreciprocal transmission line apparatus having asymmetric structure of transmission line | |
CN107453013B (zh) | 一种基于液晶材料的移相器 | |
US8947317B2 (en) | Microwave resonator configured by composite right/left-handed meta-material and antenna apparatus provided with the microwave resonator | |
Jiang et al. | Tunable microwave bandpass filters with complementary split ring resonator and liquid crystal materials | |
RU2623666C1 (ru) | Трехканальный направленный ответвитель свч сигнала на магнитостатических волнах | |
CN107634345B (zh) | 一种适用于5g毫米波通信的高增益渐变缝隙阵列天线 | |
Zhang et al. | Broadband half-mode substrate integrated waveguide (HMSIW) Wilkinson power divider | |
Piltyay et al. | Electromagnetic simulation of new tunable guide polarizers with diaphragms and pins | |
Zhang et al. | Studies on mechanical tunable waveguide phase shifters for phased-array antenna applications | |
Ueda et al. | Pseudo-traveling-wave resonator based on nonreciprocal phase-shift composite right/left handed transmission lines | |
Jost et al. | Tunable dielectric delay line phase shifter based on liquid crystal technology for a SPDT in a radiometer calibration scheme at 100 GHz | |
Jiang et al. | Millimeter-wave broadband tunable band-pass filter based on liquid crystal materials | |
Neuder et al. | Compact liquid crystal-based defective ground structure phase shifter for reconfigurable intelligent surfaces | |
RU2490757C2 (ru) | Дискретный проходной фазовращатель | |
Gaebler et al. | Investigation of high performance transmission line phase shifters based on liquid crystal | |
Chan et al. | $ Ku $-Band Channel Aggregation Waveguide Filters by RF MEMS-Based Detuning | |
Raza et al. | Compact UWB power divider packaged by using gap-waveguide technology | |
Jost et al. | Interference based W-band single-pole double-throw with tunable liquid crystal based waveguide phase shifters | |
Roig et al. | Liquid crystal based tunable composite right/left-handed leaky-wave antenna for Ka-Band applications | |
Liu et al. | A compact substrate integrated waveguide band-pass filter | |
Abdelaal et al. | 90° phase shifter based on substrate integrated waveguide technology for Ku-band applications | |
Wang et al. | An E-band reconfigurable phase shifter based on gap waveguide | |
Pisano et al. | A broadband photolithographic polariser for millimetre wave applications | |
Zhu et al. | Design of a terahertz phase shifter based on liquid crystal | |
Li et al. | Three-dimensional bandpass frequency selective structures |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160722 |