DE2737716C2 - High frequency amplifier and phase shifter module for an electronically phased antenna - Google Patents
High frequency amplifier and phase shifter module for an electronically phased antennaInfo
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Description
I)H- f rfmdiing bezieht sah auf einen fur tun elcklromsi h phasengesteuert«.· Antenne vorgesehene ii Hochfrequenzverstärker und Phasi-nii hieber iiimlul der in Reihe /um Phasenschieber einen I Im hin i|iieii/ verstärker aufweist, der .ils Il f Dun hgaiigs und l.cisliingsverstarkcr ausgebildet sein kannI) H- f rfmdiing refers to saw a for doing elcklromsi h phase controlled «. · Antenna provided ii High frequency amplifier and phasi-nii hieber iiimlul the in series / around phase shifter an I Im hin i | iieii / amplifier, the .ils Il f Dun hgaiigs and l.cisliingsverstarkcr can be trained
Im allgemeinen sind 1 lochfreqiien/Phaseiisi hieber. wie sie fur elektronisch phasengesteuerle Antennen I)CIiOlIgI werden. p,iisive Koinponenlen. bei denen «lurch \iulening der magnetischen Permeabilität in alle der I ei rilphasensc hieber oder durch llin/ii b/w Abschalten von I eitiingslängen oder Reaktan/en mn Hilfe von PIN Dioden im Falle der Diodenphasensthie her du· Phase gedreht wird. I in wesenih.her Nachteil dieser Phasenschieber ist die hohe Dun hgaiigsdämp liing.fiiebtiriigtiiii X Hand Tür fcrrilphii.swiiuliiwburui. 1,5 dl) und für den Diodenpliaselischieber ca. j dl). Die Hälfte: der der Antenne zügcführfün Hoehfrequeii/encfgie wird im Diudcnphaseiischieber in Wärme umgewandelt. Der Gesamtwirkilngsgrad wird dadurch stark bceililräclitigt. Die weniger verlustbeluifteten Ferritphasenschieber sind stark temperaturabhängig, flieht reziprok, langsamer (Schalt/.dten ca. I psee im Gegcn-MU/ /u lOnsec beim Diodenphasenschieber) und .schwieriger mit den im allgemeinen billigeren Streiferleitungsstrukluren zu integrieren. Die Diodenphasu-nschieber sind deshalb von den Systemspezifikationen her, insbesondere was die Integration mit den übrigen in Streifenleitungstechnik ausgeführten Schaltungen betrifft, die bessere «Mti-rnative Um sie insbesondere auch in Frequenzbereichen oberhalb des C'Bandes sinnvoll einsetzen zu köniun, sind clic Verluste jedoch d-astisch zu reduzieren.In general, there are 1 hole frequencies / phases. as they become for electronically phased antennas I) CIiOlIgI. p, iisive Koinponenlen. in which the magnetic permeability is changed in all of the phase shifters or by switching off initial lengths or reactants with the aid of PIN diodes in the case of the diode phases. I in wesenih.her disadvantage of this phase shifter is the high Dun hgaiigsdämp liing.fiiebeniriigtiiii X hand door fcrrilphii.swiiuliiwburui. 1.5 dl) and for the diode slide valve approx. J dl). Half: the high frequency / encfgie guided by the antenna is converted into heat in the phase shift valve. The overall degree of efficiency is thereby greatly increased. The less loss-ventilated ferrite phase shifters are strongly temperature-dependent, flee reciprocally, more slowly (switching / .dten approx. In terms of system specifications, the diode phase shifters are therefore the better option, especially with regard to integration with the other circuits implemented using stripline technology. However, there are clic losses d-astic to reduce.
Zur Kompensation der Phasenschieber- und Lei lungsverlusle in phasengesteuerien Antennen ist die Methode der Erhöhung des Pegels der zentral erzeugten I lochlrequen/energie bekannt. Dabei treten jedoch Schwierigkc iten auf. die im wesentlichen auf der Generatorseite in dta hohen Kosten und in der Aufteilung ik-s hohen Fnergiopegels auf die Vielzahl von Strahlereleii'L-nlen liegen.To compensate for the phase shift and Lei loss losses in phase-controlled antennas is the Method of increasing the level of the centrally generated I Lochlrequen / Energie known. Kick it however, difficulties arise. which is essentially based on the Generator side in dta high costs and in the distribution ik-s high energy levels to the multitude of Radiator lines are located.
Bei einem aus der Z1C-ItSiIInIt »Microwave Journal«. I ebruar 1477. Seiten 5-1 bis 60 bekannten Antennenmodul handelt es sich u.n einen gewohnlichen Sende/ Empi.mgsbau^eui Im eine U iitingsgespeiste phasengesieiioite Anti-nne. Das .ii zusendende Signal gelangt von ik-r Sendoignal.iiilheiellung mittels einer Leitungsverbindung iibcr einen digitalen Phasenschieber, einen Sende l.mpl.irii"-» n.iller. einen Leistungsverstärker mit Treiber un.l «.inen Zirkulator an das Strahlerelement. Das empfangene Signal wanderl vom gleichen Strahlerelement über den Zirkulator, e neu Begrenzer, einen r.uischarmen hmpfangsverMjiK-r. ein stufenweise si haltbares Dämpiungsglii.l. K-n Sende Empfangs si halter /um digitalen Phasenschieber und von dort leuiingsgebunden /,ir I'mitfjiigssignalauswertung.With one from the Z 1 C-ItSiIInIt »Microwave Journal«. I ebruary 1477. Pages 5-1 to 60 known antenna module is un a common transmit / Empi.mgsbau ^ eui In a U iitingsgespeiste phasengesieiioite anti-nne. The signal to be sent arrives at the emitter element from the send signal. The received signal wanderl from the same radiator element via the circulator, e new limiter, a low hmpfangsverMjiK-r. A gradually si durable damping glii.l. Kn Send receiver to digital phase shifter and from there lightning-bound /, ir I'mitfjiigssignalevaluation .
Hei der l.eitungs'-peisung. insbesondere bei Gruppen nut sehr vielen Strahlern. entstehen große I eilungsver lusle In diesel l.iter.iturstelli· i-.l angegeben, wie diese großen l.eitiiiigs\erliiste \cmi,nlen weiden können Is wird doil die Hochfrequenz Sendeversiätktiiig einer Seils und die rdti« härme \ eisia;kiii:g im [jnplangsweg undeii-rseits einfach de/i'intalisie'i; in ilen vielen Sti.ihk ιμκηΙι,Ιπ duri hgeliihti .iustelle wie sonst in einem /enir.ilen Sende l>/\v I iiipf.iiigsverstaiker Die großen I.eiluiigsveiluste können wie.ms der DI. OS 21 llhH) bekannt lsi dun h Anwendung derHey the management feed. especially with groups but a lot of spotlights. large splits arise lusle In diesel l.iter.iturstelli · i-.l specified as this large l.eitiiiigs \ erliiste \ cmi, nlen can graze Is will doil the high frequency transmission versiätktiiig one Seils and the rdti «härme \ eisia; kiii: g im [jnplangsweg undeii-behind simply de / i'intalisie'i; in ile many Sti.ihk ιμκηΙι, Ιπ duri hgeliihti .iustelle as usual in a /enir.ilen send l> / \ v I iiipf.iiigsverstaiker Die large I.eiluiigsveiluste can wie.ms the DI. OS 21 llhH) known lsi dun h application of the
Sli.ihliiiigsspeisMnr ,ιη-,ΐιΊΙι- der I eiliingsspeisiing ver iiiieden werden.Sli.ihliiiigsspeisMnr, ιη-, ΐιΊΙι- der I eiliingsspeisiing ver iiibecome.
lsi bei der Konstruktion t Hier ph.iseiigesleiiii Ic η Antenne einmal del Schult /ii der \nweiuliin^ der Sti.ihliingstpeistiiu; getan worden, dann Ιαμι die I ihm haltung von I lot h[ie(|inn/'.ersl.iikiTli in Ruhe /ii ilen Phaseiisi hiebern an sich mehl mehr auf du Hand, da hei eits ein wesenllii her Si hint zur Vemugemrig ilu I jitiiiigsverlusle iiniernommeii «viii le Is .viul in iliesein Zusammenhang uoi Ii .l.ir.inl huit-'cwii- ,πι. J.ill e, .in siih bei slr.ihliingsgespeisteii phaseiigisleueilen Anleimen iiblii h ist lein passive Mr il.li ι inodiilii /ii verweml n.lsi in the construction t here ph.iseiigesleiiii Ic η Antenna once del Schult / ii der \ nweiuliin ^ der Sti.ihliingstpeistiiu; been done, then Ιαμι the I think I lot h [ie (| inn / '. Ersl.iikiTli in rest / ii ilen Phaseiisi chop more flour at you hand, there is already a wesenllii her back to the Vemugemrig ilu I jitiiiigsverlusle iiniernommeii «viii le Is .viul in iliesein connection uoi Ii .l.ir.inl huit-'cwii-, πι. J.ill e, .in see at slr.ihliingsgespeisteii phaseiigisleueilen Gluing iiblii h is lein passive Mr il.li ι inodiilii / ii Verweml n.
Aufgabe der I rf milling ist es. linen lluiliiie,|iien/ni sl.uker und Phasensiliiebemiiydul ilei nng.iii^^ ge nannten Art so auszubilden, daß er fur den I ins.il/ in mitIt is the task of I rf milling. linen lluiliiie, | iien / ni sl.uker and Phasensiliiebemiiydul ilei nng.iii ^^ ge called kind so that he for the I ins.il/ in with
gpg pggpg pg
Antennen geeignet ist, die /.war kdne l.eislungsvciluste, jedoch Phasenschieberverlüste aufweisen. (letiiiiU der Erfindung ist die Lösung dieser Aufgabe gekenii/.eicli net durchAntennas is suitable, which /.was kdne l.eislungsvciluste, however, have phase shift losses. (letiiiiU the Invention is the solution to this problem gekenii / .eicli net through
a) die Verwendung
Antenne,a) the use
Antenna,
einer sirahlungsgespeislena sirahlungsgespeislen
b) ein erstes, als Kollektorstrahler wirksames Strahlerelement, ein /weites, ills Emitierstrahler wirksames Strahlerelement und einen als PIN Dioden Phasenschieber ausgebildeten Phasenschieber, der zusammen mit dem Hochfrequenzverstärker /wi sehen den beiden Sirahlerelementen auf einer dielektrischen Trägerplatte integriert ist,b) a first radiator element effective as a collector radiator, a / wide, ills emitting radiator effective Radiator element and a phase shifter designed as a PIN diode phase shifter, the together with the high frequency amplifier / wi see the two sirahler elements on one dielectric carrier plate is integrated,
c) eine Verstärkung des Hochfrequenzverstärkers, welche die Durehgangsdämpfung des PIN -Dioden-Phasenschiebers kompensiert. c) an amplification of the high-frequency amplifier, which compensates for the passage attenuation of the PIN diode phase shifter.
Die Verwendung gerade von PIN-Dioden-Phasenschiebern ist beim Autennenmodul nach »Microwave Journal«, Februar H77. Seilen 54 bis 60, nicht angesprochen, obwohl diese sich für die Integrierung mit anderen .Schaltungsteilen auf einer Trägerplatte bestens eignen und auch andere Vorteile aufweisen, dafür allerdings erhebliche Dämpfungsverliiste mit sich bringen. Ein Ziel der Erfindung ist es, diese Dämpfungsverluste /u vermeiden, wobei aber solche leicht integrierbaren Diodenph.isenschieber bei einer strahlungsgcspeisteti Antenne trotzdem einzusetzen sind, so daß man mit einer einzigen, leicht anzufertigenden und im Antennenfeld ohne Schwierigkeiten einbaiibaren dielektrischen Trägerplatte auskommt, die neben dem eigentlichen Phasenschieber aber auch noch die /wei .Strahlerelemenie aufweist.The use of PIN diode phase shifters in particular with the antenna module according to »Microwave Journal«, February H77. Ropes 54 to 60, not addressed, although they are ideally suited for integration with other .Schaltungsteile on a carrier plate and also have other advantages, but they bring with them considerable attenuation losses. One aim of the invention is to avoid these attenuation losses / u, but such easily integrated diode ph.isenschieber can still be used in a radiation-fed antenna, so that one gets by with a single, easy-to-manufacture dielectric carrier plate that can be installed in the antenna field without difficulty, which is next to the actual phase shift abe r also the / white .Strahlerelemenie has.
Der Feldeffekttransistor (I M) ist em Vierpol und ermöglicht somit den Aulbau eines Diirchgangsverstar kers. Für Leistungsverstärker ist die Verwendung eines ICjFEF vorteilhaft, Fur sehr hcihe Frequenzen. /. B. im X-Band, ist jedoch der MtSFI.I vorzuziehen (d.iAs Technologie). Außerdem ist dessen Rauschzahl nut ei. 3 dB sehr niedrig. Wesentlich höhere Werte fur die Ausgangsleistung werden dun h die IMPA IT Diode erreicht. Da sie ein Zweipol ist. muß der Verslarker als Keflexionsverslarker ausgeführt werden, d h. noch ein Zirkulator vorgesehen sein Obwohl «lic IMPA Π Diode eine I.auf/eitdiodc ist. können die lur Radar üblichen Frequcn/bandbrciteri ilierdeikt werdenThe field effect transistor (I M) is a quadrupole and thus enables the construction of a direct-access amplifier. For power amplifiers, the use of a ICjFEF advantageous for very high frequencies. /. B. in X-band, however, it is preferable to the MtSFI.I (d.iAs Technology). In addition, its noise figure is only ei. 3 dB very low. Significantly higher values for the output power are used by the IMPA IT diode achieved. Because it is a two-pole. must the Verslarker as Keflexionsverslarker are carried out, i. another Circulator to be provided Although «lic IMPA Π Diode is an I. auf / eitdiodc. can use the lur radar common frequencies / band widths
Für ein reziprokes Anteiiinrisysiein sind /wci in entgegengesetzter Richtung wirksame, ein ruder par.il IfI geschaltete Verstarker erlmd. iln h Wenn wegen der hohen Rauschzahl die I mpfiiullichk.it des Verslarkeis zu gering ist. ist es zweckmäßig den Verstärker mir im Sendezweig zu verwenden Im f nipfangs/wcii.' Mini dann die Verluste üi-s Phasensihiib<.rs voll uirk-.nn Zur I ntkopplurig de-. Senilc/weigs und des duckt dun h/iileilendcri I mplaiig^/wcigs sind in /wt.-ikm.illi gel Weise /wei /irkiil.iif>r ι π oder Mikrovvcllcnsch.iltcr vor gesehenFor a reciprocal risk of risk, / wci in effective in the opposite direction, one rudder par.il IfI switched amplifiers are not available. iln h If because of the high noise figure, the sensitivity of the Verslarkeis is too low. is it convenient the amp im me Send branch to be used in the f nipfangs / wcii. ' Mini then the losses üi-s Phasensihiib <.rs full uirk-.nn To the in- tkopplurig de-. Senilc / weigs and des ducks dun h / iileilendcri I mplaiig ^ / wcigs are in /wt.-ikm.illi gel way / wei /irkiil.iif>r ι π or microvcllcnsch.iltcr intended
Die I rfindiiiig wir.I im 1 ·«!^rι ιιιΐιπ .inh.iiul /weiei I igureii nalu-r erlauhri I ■. α igtThe I rfindiiiig wir.I im 1 · «! ^ Rι ιιιΐιπ .inh.iiul / weiei I igureii nalu-r erlauhri I ■. α igt
I ig I die si Ih.mi.iii-1 Iu I >.ii stellung eine·. Hi>«hlre quen/verstärker- und I'basensehiebermoduls. undI ig I die si Ih.mi.iii-1 Iu I > .ii position a ·. Hi> «hlre quen / amplifier and I base slider module. and
1- ig. 2 die schematische Darstellung eines Hochfrequenzverstärker- und Phasenschiebermoduls mit Ver Stärkung nur im Sende/weig1- ig. 2 the schematic representation of a high frequency amplifier and phase shifter module with Ver Strengthening only in the send / weig
Der in F ι g. 1 dargestellte Modul ist /um I ins.ii/ in strahlungsgespeisten phasengesteuerten Antennen vor gesehen und besteht aus einem Kullektorsirahler I einem sich daran anschließenden PIN-Dioileriphasen St hieber 2. /wei sich daran anschließenden, einandci paiallel geschalteten Halbleiterverstärkern 3 und 4 Sowie einem daran angeschalteten Emitterstrahle-r 5. Die beiden Verstärker 3 und 4 sind in entgegengesetzter Richlung wirksam, so daß sich der Modul m einem reziproken Antennensystem einsetzen läßt. Im Phasenschieber 2 wird durch Zu- bzw. Abschalten von l.eitungslängen oder Reaktanzen mit Hilfe der PlN-Dioden die Phase des Signals gedreht. Die Verstärker sind entweder als Durchgangsverstärker mit einem FET oder als Reflexionsverstärker mit einer IMPATT Diode ausgebildet. Durch die Kombination des Phasen Schiebers 2 mit den beiden Verstärker 3 bzw. 4 \\ erden die hohen Veriu:te, welche durch die Düfchgangsdarnp flint; ties Phasenschiebers 2 entstehen, kompensiertThe in F ι g. 1 module shown is / around I ins.ii / seen in radiation-fed phase-controlled antennas and consists of a Kullektorsirahler I an adjoining PIN Dioileriphasen St hieber 2. / Wei adjoining semiconductor amplifiers 3 and 4 connected in parallel, as well as one to it connected emitter beams-r 5. The two amplifiers 3 and 4 are effective in opposite directions, so that the module can be used in a reciprocal antenna system. In the phase shifter 2, the phase of the signal is rotated by connecting or disconnecting line lengths or reactances with the aid of the PIN diodes. The amplifiers are designed either as through amplifiers with an FET or as reflection amplifiers with an IMPATT diode. By combining the phase shifter 2 with the two amplifiers 3 or 4 \\ ground the high veriu: te, which flint through the air flow rate; ties phase shifter 2 arise, compensated
Der in Fig. 2 dargestellte Hochfrequenzverstärker und Phasenschiebermodul wird ebenfalls bei strahlungs gespeisten phasengesteuerten Antennen, die reziprok wirksam sind, eingesetzt. An einen Kollektorstrahler b ist ein rechtsdrehender Zirkulator 7 angeschlossen, an dessen /weilen Anschluß ein I lalbleilerverstarker 8 und an dessen drillen Anschluß eine I.eiljng zu einem /weiten rcihtsdrehenden Zirkulator 9 liepi. dor an seinem /weilen Anschluß vom Ausgaiigssi};nal des Verstärkers 8 beaufschlagt wild Dem Zirkulator 4 lulgt an dessen dritten Anschluß em PIN Diodenphaseri schieber 10, an welchen ein 1 mitlerstrahler Il angeschlossen is'.. Der Verstärker 8 liegt somit im Seiule/weig. wi.gegen im I inpfangs/wcig v\cj.vn der hohen R.nrsch/ahl kein weiterer Verstärkt! eiiij:» si hai tet ist Im I r.iplangs/weig sind dann die \iii.i·.-.- des Ph.iscrisi hichi rs 10 Mill w ii ksam Statt der Zr kiil.itoieii 7 und 4 lassen sah /ur 1 iilkoppliing dis Si iiiK und I.m; i.irigs/wciges am Ir Mikrowcllcusili.ill· ι nrwcn den \iiih in der -Xriuidiiiing nach I ι >. .' λιι.Ι als Vcrsl.rrker 8 ein I Jiirchgangsvcrstarku :mt tiiniii 1 cldcllekttransistor oder cm RcIIcmousvi istarkcr mn einer ΙΜΡΜΊ Diode hcmil/l. Der Phasen μ Inelni 10 lsi ebenfalls cm PIN Diodcnphasenschii Ik i. .lessen I'll.ise durch Zu b/w \bschalten von I t iiiiiig-.l.in^cii iiiK-r Re.ikl.ni/cn mn HiIIe von PIN Dn.ilin ;.'. .In In hud I lic im Sriiilc/wi-ii? aullictcuden liuluii V 11 Insu die iliinh die I'nie lig.ingsdainpding des Phasen·ι hie hers 10 eiilsli hon. werden durch den vur^-i si h ilictcn I l.ilblcikr vci sl.likc I K Imhii|ic iisici IThe high-frequency amplifier and phase shifter module shown in Fig. 2 is also used in radiation-fed phase-controlled antennas that are reciprocally effective. A right-hand circulator 7 is connected to a collector radiator b , at its / its current connection an I lalbleilerverstarker 8 and at its three-way connection a line to a wide right-hand circulator 9. The circulator 4 is at its third connection em PIN Diodenphaseri slide 10, to which a central radiator II is connected. The amplifier 8 is thus in the Seiule / weig . as opposed to the I inpfangs / wcig v \ cj.vn the high R.nrsch / ahl no further strengthened! eiiij: »si hai tet is Im I r.iplangs / weig are then the \ iii.i ·.-.- of Ph.iscrisi hichi rs 10 Mill w ii ksam Instead of Zr kiil.itoieii 7 and 4 let saw / ur 1 iilkoppliing dis Si iiiK and Im; i.irigs / wciges am Ir microcllcusili.ill · ι nrwcn den \ iiih in the -Xriuidiiiing after I ι>. . ' λιι.Ι as Vcrsl.rrker 8 a I Jiirchgangsvcrstarku: mt tiiniii 1 cldcllekttransistor or cm RcIIcmousvi istarkcr mn a ΙΜΡΜΊ diode hcmil / l. The phases μ Inelni 10 lsi also cm PIN Diodcnphasenschii Ik i. .lessen I'll.ise by switching from I t iiiiiig-.l.in ^ cii iiiK-r Re.ikl.ni/cn mn HiIIe from PIN Dn.ilin;. '. .In In hud I lic im Sriiilc / wi-ii? aullictcuden liuluii V 11 Insu the iliinh the I'nie lig.ingsdainpding des phases · ι here her 10 eiilsli hon. are given by the vur ^ -i si h ilictcn I l.ilblcikr vci sl.likc IK Imhii | ic iisici I
Claims (4)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19772737716 DE2737716C2 (en) | 1977-08-22 | 1977-08-22 | High frequency amplifier and phase shifter module for an electronically phased antenna |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2111685A1 (en) * | 1971-03-11 | 1972-09-28 | Siemens Ag | Phased antenna arrangement |
-
1977
- 1977-08-22 DE DE19772737716 patent/DE2737716C2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE2737716A1 (en) | 1979-03-01 |
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