PL180879B1 - Urządzenie do kontroli fazy - Google Patents

Abstract

1. Urządzenie do kontroli fazy, złożone z elementów przesuwu fazy, z których każdyjest na swym wejściu połączony z portem wejścia/wyjścia, oraz z przełączników, z których każdyjest na swym wejściu połączony z wyjściem elementu przesuwu fazy, zaś na wyjściu z innym portem wejścia/wyjścia, znamienne tym, że jego elementy przesuwu fazy (62, 93, 123) tworzą wspólny obwód przesuwnika fazowego (53, 92, 122), połączony na swym wejściu z jednym portem wejścia/wyjścia (74, 91, 124), zaś jego przełączniki (66, 95, 128) tworzą wspólny obwód prze- łączający (52, 94, 126), w którym przełączniki (66, 95, 128) są na swym wyjściu połączone za pomocą pierwszego układu linii przewodzących (68, 100) z portami wejścia/wyjścia (72, 96, 129), zaś na swym wejściu są połączone za pomocą drugiego układu linii przewodzących (70,102) zwyjściami elementów przesuwu fazy (62, 93,123).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do kontroli fazy, złożone z elementów przesuwu fazy, z których każdy jest na swym wejściu połączony z portem wejścia/wyjścia, oraz z przełączników, z których każdy jest na swym wej ściu połączony z wyjściem elementu przesuwu fazy, zaś na wyjściu z innym portem wejścia/wyjścia.

Urządzenia do kontroli fazy pełnią istotną rolę w systemach radarowych i komunikacyjnych, zwłaszcza w systemach komunikacji satelitarnej, na przykład w płaskich układach antenowych z kontrolą fazy, instalowanych na ruchomych platformach. Płaskie układy antenowe mogą zawierać nawet kilkaset elementów promieniujących, oraz tyle samo przyporządkowanych im przesuwników fazowych, co czyni je złożonymi konstrukcyjnie i kosztownymi w produkcji.

Z opisu patentowego Stanów Zj ednoczonych A. P. nr US 4731614 znany j est układ nadawczo-odbiorczy, stosowany zwłaszcza w systemach radarowych, złożony z nadajnika i odbiornika, z połączonej z nimi za pomocą cyrkulatora nadawczo-odbiorczej sieci dystrybucyjnej, pracującej za pomocącyrkulatora nadawczo-odbiorczej sieci dystrybucyjnej, pracującej na falach milimetrowych, z połączonych z tą siecią szeregu M przesuwników fazowych, oraz z oscylatora, z połączonej z jego wyjściem oscylacyjnej sieci dystrybucyjnej, z połączonego z tą siecią szeregu N przesuwników fazy, oraz z dwuwymiarowej macierzy NxM elementów nadawczo-odbiorczych, z których każdy jest wyposażony w diodę mieszającą, sprzężoną z jednym z szeregu M przesuwników fazowych, oraz z jednym z szeregu N przesuwników fazowych.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych A. P. nr US 5457465 przedstawiony jest przełączalny układ antenowy, złożony z nadawczo-odbiorczych elementów antenowych, rozmieszczonych w heksagonalnych grupach na płaskiej, albo zakrzywionej powierzchni. Każdy element antenowy jednej grupy jest swym portem wejścia/wyjścia połączony z wielodrogowym przełącznikiem, ten zaś - z wielostanowym przesuwnikiem fazowym, za pomocą wzmacniacza. Przesuwniki fazowe są na wejściu połączone z dzielnikiem/łącznikiem mocy. Układ antenowy jest ponadto wyposażony w cyfrowy sterownik, połączony taśmą przewodzącą z wejściami przełączników, oraz innątaśmąprzewodzącąz wejściami przesuwników fazowych. Przełączniki służą do ustanowienia połączenia między różnymi elementami antenowymi z różnych grup, a wyjściem radiowym układu antenowego, w zależności od lokalizacji namierzanego celu. Liczba przełączników, wzmacniaczy, oraz przesuwników fazy, jest mniejsza niż liczba elementów antenowych. Ten przełączalny układ antenowy ma zastosowanie zwłaszcza w samolotowych systemach radarowych.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych A. P. nr US 4586047 znany jest układ przesuwnika fazowego o zredukowanych błędach fazowych, złożony z siedmiobitowego przesuwnika fazowego, oraz z translatora sygnałów sterujących fazą, połączonego swym wyjściem z wejściem przesuwnika fazowego. Przesuwnik fazowy składa się z siedmiu oddzielnych i połączonych ze sobą szeregowo sekcji, wprowadzających do sygnału różne wartości fazy. Każda z sekcji składa się z dwóch równoległych gałęzi zawierających po dwie, połączone zerowo diody przełączające PIN. Dwie diody PIN jednej gałęzi każdej sekcji są ze sobą połączone za pomocą linii przewodzących o różnych długościach. Wejście obydwu gałęzi jest połączone z inwerterem, zaś wyjście z dwoma, połączonymi szeregowo inwerterami, oraz z wejściem następnej sekcji, za pomocą kondensatora. Wspólne wejście obydwu gałęzi z inwerterami jest połączone z jednym wyjściem translatora sygnałów sterujących fazą.

180 879

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych A. P. nr US 4806944 przedstawiony jest sterowany elektronicznie układ antenowy, złożony z elementów antenowych, oraz z sieci duplekserów (przełączników antenowych nadawanie-odbiór), z których każdy łączy układ równoważący na wyjściu każdego elementu antenowego ze wzmacniaczem niskoszumnym podczas odbioru sygnału radiowego, albo ze wzmacniaczem mocy w czasie nadawania sygnału radiowego. Każdy duplekser składa się z przełączalnej linii dopasowującej impedancję, oraz z połączonego szeregowo z jej wyjściem obwodu kierującego sygnał radiowy do wzmacniacza niskoszumnego, albo ze wzmacniacza mocy. Przełączalna linia dopasowująca ma postać dwukierunkowej linii transmisyjnej, przenoszącej tę samąimpedancję ze swego wejścia na wyjście. Przełączalna linia dopasowująca składa się z połączonych szeregowo rezystorów, z których każdy jest bocznikowany kondensatorem, połączonym z wyjściem obwodu sterującego kątem wiązki promieniowania, za pomocą równoległego obwodu dławika i diody.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego urządzenia do kontroli fazy, które dla ustalonej liczby elementów promieniujących układu antenowego zmniejszy liczbę elementów przesuwu fazy, a tym samym uprości konstrukcję i umożliwi jego miniaturyzację.

Cel ten, zrealizowano w konstrukcji urządzenia do kontroli fazy według wynalazku, który charakteryzuje się tym, że jego elementy przesuwu fazy tworzą wspólny obwód przesuwnika fazowego, połączony na swym wejściu z jednym portem wejścia/wyjścia, zaś jego przełączniki tworzą wspólny obwód przełączający, w którym przełączniki są na swym wyjściu połączone za pomocą pierwszego układu linii przewodzących z portami wejścia/wyjścia, zaś na swym wejściu są połączone za pomocą drugiego układu linii przewodzących z wyjściami elementów przesuwu fazy.

Elementy przesuwu fazy i przełączniki są korzystnie pogrupowane na jednostki kontroli fazy, z których każda składa się odpowiednio z oddzielnego obwodu przesuwnika fazowego, połączonego na swym wejściu z jednym portem wejścia/wyjścia, oraz z oddzielnego obwodu przełączającego, połączonego swymi wejściami z wyjściami obwodu przesuwnika fazowego. Jednostki kontroli fazy są ze sobąpołączone elektrycznie za pomocą portów wejścia/wyjścia obwodu przełączającego, oraz portu wejścia/wyjścia obwodu przesuwnika fazowego.

Porty wejścia/wyjścia obwodu przesuwnika fazowego różnych jednostek kontroli fazy, są połączone korzystnie równolegle z jednym z portów wejścia/wyjścia obwodu przełączającego innej jednostki kontroli fazy, albo szeregowo z różnymi portami wejścia/wyjścia obwodu przełączającego innej jednostki kontroli fazy, względnie część tych portów wejścia/wyjścia jest połączona szeregowo z różnymi portami wejścia/wyjścia obwodu przełączającego innej jednostki kontroli fazy, a pozostała część tych portów wejścia/wyjścia, jest połączona równolegle z jednym z portów wejścia/wyjścia obwodu przełączającego tej jednostki kontroli fazy.

Elementy przesuwu fazy, przełączniki, oraz pierwszy układ linii przewodzących, są rozmieszczone korzystnie na jednej powierzchni płytki dielektrycznej, natomiast drugi układ linii przewodzących, jest rozmieszczony na przeciwległej powierzchni tej płytki dielektrycznej.

Urządzenie do kontroli fazy ma korzystnie strukturę wielowarstwową, utworzoną z kilku, ułożonych jedna nad drugą płytek dielektrycznych, przy czym elementy przesuwu fazy, przełączniki, oraz pierwszy i drugi układ linii przewodzących, są rozmieszczone na powierzchniach różnych płytek dielektrycznych.

Każdy element przesuwu fazy obwodu przesuwnika fazowego jest swym wejściem połączony korzystnie szeregowo z wyjściem poprzedniego elementu przesuwu fazy, zaś swym wyjściem z wejściem następnego elementu przesuwu fazy, oraz z wejściem obwodu przełączającego, przy czym pierwszy element przesuwu fazy jest swym wejściem połączony z portem wejścia/wyjścia.

Każdy element przesuwu fazy obwodu przesuwnika fazowego jest swym wejściem połączony korzystnie równolegle z portem wejścia/wyjścia, zaś swym wyjściem z wejściem obwodu przełączającego.

Zaletą urządzenia do kontroli fazy według wynalazku jest uproszczona konstrukcja, wynikająca z mniejszej liczby elementów przesuwu fazy dla ustalonej liczby elementów promie

180 879 niujących układu antenowego, oraz umożliwiająca miniaturyzację urządzenia, oraz zmniejszenie kosztów jego wytwarzania.

Urządzenie do kontroli fazy jest uwidocznione na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu antenowego z kontrolą fazy, fig. 2 - schemat wielostopniowego przesuwnika fazowego, fig. 3a - schemat pojedynczego przesuwnika fazowego wielostopniowego przesuwnika fazowego według fig. 2 w stanie otwartym, fig. 3b - schemat pojedynczego przesuwnika fazowego wielostopniowego przesuwnika fazowego według fig. 2 w stanie zamkniętym, fig. 4a i b - schemat przełączników, fig. 5 - schemat blokowy układu antenowego z kontrolą fazy według wynalazku, fig. 6 - schemat elektryczny struktury urządzenia do kontroli fazy według wynalazku, fig. 7 - część urządzenia do kontroli fazy według fig. 6, w widoku perspektywicznym, fig. 8 - schemat blokowy urządzenia do kontroli fazy, fig. 9 -schemat blokowy urządzenia do kontroli fazy z kompensacją fazy, fig. 10 - schemat blokowy urządzenia do kontroli fazy z równoległym obwodem przesuwnika fazowego, a fig. 11 - schemat blokowy kaskadowej konfiguracji urządzenia do kontroli fazy.

Wykonanie urządzenia do kontroli fazy według wynalazku, przedstawione jest na przykładzie zastosowania w płaskim układzie antenowym. Niemniej jednak, urządzenie to, może mieć zastosowanie w dowolnym systemie wyposażonym w dużą liczbę portów wejścia/wyjścia, w których fazy sygnałów wymagają kontroli.

Przedstawiony na fig. 1 układ antenowy 1 z kontrolą fazy jest wyposażony w N elementów promieniujących 2 (oznaczonych RI, gdzie 1 = 1,... ,N), z których każdy jest na swym wejściu połączony z dzielnikiem/łącznikiem mocy 6, za pomocą oddzielnego przesuwnika fazowego 4 (oznaczonych PI, gdzie 1 = 1,... ,N).

Przedstawiony na fig. 2 M-stopniowy przesuwnik fazowy 10 składa się z szeregu M elementów przesuwu fazy 12, oznaczonych PEJ (J = 1, ... ,M), z elementów odniesienia 22, z przełączników 14 do ustanawiania połączenia elektrycznego między elementami przesuwu fazy 12, albo elementami odniesienia 22, a portami wejścia/wyjścia 20, z jednostek sterujących 16, służących do pobudzenia przełączników 14, oraz z szyny sterującej 18, połączonej z wejściami jednostek sterujących 16. Każdy element przesuwu fazy 12 służy do wprowadzania w płynącym przez nie prądzie innego przesunięcia fazowego w stosunku do fazy prądu płynącego przez przyporządkowane im elementy odniesienia 22.

Przedstawiony na fig. 3a pojedynczy przesuwnik fazowy 30 wielostopniowego przesuwnika fazowego według fig. 2 znajduje się w stanie otwartym. Przez ten przesuwnik fazowy 30 jest jednak przenoszona określona faza, zawarta w prądzie płynącym przez przyporządkowany mu element odniesienia 22. Prąd wpływa/ wypływa do/z przesuwnika fazowego 30 z/do portów wejścia/wyjścia 31 za pomocą przełączników 14. Natomiast przedstawiony na fig. 3b pojedynczy przesuwnik fazowy 30 znajduje się w stanie zamknięcia, gdzie do prądu płynącego przez element przesuwu fazy 12 jest wprowadzana inna faza. Obydwa porty wejścia/wyjścia 31 i obydwa przełączniki 14 przesuwnika fazowego 30, pełnią ze względu na dwukierunkowość przesuwnika fazowego funkcję zarówno przełącznika wejściowego, jak i przełącznika wyjściowego.

Przedstawiony na fig. 4a i 4b przełącznik 40 może być połączony elektrycznie z dwoma obwodami 41 i 42 (fig. 4a), tworząc obwód dwuprzełącznikowy, albo tylko z jednym obwodem 43 (fig. 4b), tworząc obwód jednoprzełącznikowy. W przypadku zastosowania jednokierunkowego przesuwnika fazowego, liczba przełączników może zostać zredukowana przez zamienienie jego dwóch wyjściowych przełączników na jeden symetryczny łącznik, który jednak wnosi do sygnału straty. Zastosowanie jednokierunkowego przesuwnika fazowego w układzie dwukierunkowym wymaga przyłączenia przynajmniej dwóch zewnętrznych przełączników. Niektóre przesuwniki fazowe, na przykład nisko- i wysokoczęstotliwościowe, są wyposażone aż w sześć przełączników. W ogólności, przesuwniki fazowe zawierają od dwóch do sześciu przełączników. Opisane poniżej przesuwniki fazowe są dla ilustracji zagadnienia wyposażone w cztery przełączniki.

Przedstawiony na fig. 2 M-stopniowy przesuwnik fazowy 10 jest wyposażony w 4xM przełączników, zaś uzyskana w tym układzie liczba kombinacji faz P wynosi 2^M. Ta kombinacja

180 879 została obliczona przez zliczenie kombinacji stanów zamknięcia i otwarcia każdego pojedynczego przesuwnika fazowego 30 M-stopniowego przesuwnika fazowego 10. Dla liniowego szyku antenowego, lub płaskiego układu antenowego z kontrolą fazy, złożonego z N sterowanych oddzielnie elementów promieniujących 2, połączonych z M-stopniowym przesuwnikiem fazowym 10, liczba przełączników 14 wynosi 4xMxN, zaś liczba elementów przesuwu fazy 12 - MxN. Każdy M-stopniowy przesuwnik fazowy 10 daj e 2^M wartości fazy dlaj ednego elementu promieniującego 2, oraz 2^MxN wartości dla całego układu antenowego. Układy antenowe z kontrolą fazy, zwłaszcza pracujące w zakresie fal milimetrowych i mikrofal, są więc wyposażone w bardzo dużą liczbę elementów promieniujących i przyporządkowanych im elementów przesuwu fazy, a także w dużą liczbę rezerwowych, identycznych elementów przesuwu fazy, co czyni taką antenę stosunkowo złożoną konstrukcyjnie i kosztowną w produkcji.

Urządzenie do kontroli fazy według wynalazku zmniej sza dla danego układu antenowego z kontrolą fazy liczbę przełączników i elementów przesuwu fazy, przez wprowadzenie j ednego obwodu przesuwnika fazowego, który jest wspólny dla wszystkich elementów promieniujących.

Przedstawiony na fig. 5 układ antenowy 50 z kontrolą fazy składa się z N elementów promieniujących 51 (oznaczonych przez RI, I = 1, ... ,N), z połączonego z nimi swym wyjściem wspólnego obwodu przełączającego 52, oraz ze wspólnego obwodu przesuwnika fazowego 53, połączonego swym wyjściem z wejściem obwodu przełączającego 52. Obwód przełączający 52 i obwód przesuwnika fazowego 53 tworzą razem urządzenie do kontroli fazy.

Przedstawiony na fig. 6 obwód przesuwnika fazowego 53 urządzenia do kontroli fazy 60, składa się z połączonych szeregowo liniami przewodzącymi 64 elementów przesuwu fazy 62, które mogąbyć elementami pasywnymi, aktywnymi, względnie aktywno-pasywnymi. Obwód przełączający 52 składa się z macierzy przełączników 66, połączonych swymi wyjściami z pierwszym układem linii przewodzących 68, za pomocą pierwszego układu terminali 67, zaś swymi wejściami - z drugim układem linii przewodzących 70, za pomocą drugiego układu terminali 69. Linie pierwszego i drugiego układu linii przewodzących 68 i 70 nie przecinająsię wzajemnie, i są rozmieszczone w dwóch różnych płaszczyznach. (Oznaczony na rysunku liniami przerywanymi drugi układ linii przewodzących 70 określa inną płaszczyznę niż płaszczyzna z pierwszym układem linii przewodzących 68).

W szczególnym rozwiązaniu urządzenia do kontroli fazy według wynalazku, obydwie oddzielone od siebie płaszczyzny z pierwszym i drugim układem liniami przewodzącymi 68 i 70, są względem siebie równoległe, zaś przestrzeń między nimi jest wypełniona płytką dielektryczną. Przełączniki 66 są rozmieszczone na tej samej płaszczyźnie co i pierwszy układ linii przewodzących 68, przy czym ich połączenia elektryczne z drugim układem linii przewodzących 70 są zrealizowane za pomocą nieuwidocznionych na figurze międzypłaszczyznowych linii przewodzących. Linie pierwszego układu linii przewodzących 68 obwodu przełączającego 52 są na swych wyjściach połączone z portami wejścia/wyjścia 72 - które w przypadku układu antenowego z kontrolą fazy - są połączone elektrycznie z elementami emitującymi i detekującymi promieniowanie elektromagnetyczne. Obwód przesuwnika fazowego 53 jest swym wejściem połączony z jednym portem wejścia/wyjścia 74, zaś swym wyjściem - z wejściem obwodu przełączającego 52, za pomocą trzeciego układu terminali 76, połączonych z drugim układem linii przewodzących 70.

W celu porównania liczby elementów przesuwu fazy 62 obwodu przesuwnika fazowego 53, oraz przełączników 66 obwodu przełączającego 52 urządzenia do kontroli fazy 60 z liczbą tychże elementów przesuwu fazy 12 i przełączników 14 znanego urządzenia zawierającego N oddzielnych M-stopniowych przesuwników fazowych, według fig. 1, zakłada się, że w urządzeniu do kontroli fazy 60 według fig. 6 jest N portów wejścia/wyjścia 72, oraz 2^M elementów przesuwu fazy 62. Tak więc urządzenie do kontroli fazy 60 zawiera 2^MN przełączników 66. Różnica między liczbą przełączników 66 urządzenia do kontroli fazy 60, a liczbą przełączników 14 znanego M-stopniowego przesuwnika fazowego 10 wynosi: AS = 4MN - 2^MN, zaś różnica liczby elementów przesuwu fazy: ΔΡ = MN - 2^M. Naprzykład, dlaN = 1000 i M = 3, AS = 12000 - 8000 = 4000, zaś ΔΡ - 3000 - 8 = 2992.

180 879

W przedstawionym na fig. 7 urządzeniu do kontroli fazy 60, pierwszy i drugi układ linii przewodzących 68 i 70 są rozmieszczone na oddzielnych płaszczyznach. Każdy terminal drugiego układu terminali 69 składa się z pary terminali 69a i 69b, połączonych wzajemnie za pomocą międzypłaszczyznowych linii przewodzących 80. Przełączniki 66, pierwszy układ linii przewodzących 68, oraz elementy przesuwu fazy 62 z portem wejścia/wyjścia 74, są rozmieszczone na górnej płaszczyźnie 82, natomiast drugi układ linii przewodzących 70 - na dolnej płaszczyźnie 84. Oczywiście górna i dolna płaszczyzna nie odnoszą się do aktualnej orientacji urządzenia, która może być dowolna, a jedynie do ilustracji zagadnienia. Każdy, przedstawiony na fig. 6 terminal trzeciego układu terminali 76 składa się z pary terminali 76a i 76b (fig. 7), połączonych wzajemnie międzypłaszczyznowymi liniami przewodzącymi 80. Gómąi dolnąpłaszczyznę 82 i 84 mogą w szczególności tworzyć przeciwległe powierzchnie płytki dielektrycznej z przelotowymi otworami, przez które przechodzą międzypłaszczyznowe linie przewodzące 80. Przełączniki 66 i elementy przesuwu fazy 62 mogąbyć rozmieszczone zarówno na górnej płaszczyźnie 82 (tak jak na rysunku), jak i na dolnej płaszczyźnie 84, albo też na obydwu tych płaszczyznach 82i84. Należy zaznaczyć, że rozkład przełączników 66, elementów przesuwu fazy 62, linii przewodzących 64, oraz pierwszego i drugiego układu linii przewodzących 68 i 70 urządzenia do kontroli fazy 60, nie jest ograniczony do przeciwległych powierzchni jednej płytki dielektrycznej. Komponenty te, mogąbyć w zależności od zastosowania rozmieszczone na powierzchniach czołowych kilku płytek dielektrycznych w konfiguracji wielowarstwowej, zwanej jako konfiguracja kości.

Działanie urządzenia do kontroli fazy według wynalazku, jest wyjaśnione na przykładzie, przedstawionego na fig. 8, urządzenia do kontroli fazy 90, wyposażonego w port wejścia/wyjścia 91, w połączony z nim na wyjściu 7 szeregowy obwód przesuwnika fazowego 92, złożony z trzech elementów przesuwu fasy 93 (oznaczonych również jako PS 1, PS2 i PS3), oraz w obwód przełączający 94, złożony z dwudziestu przełączników 95 (oznaczonych również jako SU, 1=1, ... ,5), połączonych na swych wyjściach z pięcioma portami wejścia/wyjścia 96 (oznaczonych również jako AJ, J = 1,... ,5). Wartości przesunięć fazowych na wyjściach elementów przesuwu fazy 93 są oznaczone przez psK (K = 1, 2, 3).

Rozważony zostanie przypadek, w którym po wprowadzeniu prądu do portu wejścia/wyjścia 91 (pełniącego w tym przykładzie funkcję portu wej ścia) obwodu przesuwnika fazowego 92, oczekuje się uzyskania w portach wejścia/wyjścia 96 (pełniących w tym przykładzie funkcję portów wyjścia) obwodu przełączającego 94 prądów o różnych fazach. Zakłada się, że wszystkie przełączniki 95 są otwarte i nie płynie przez nie żaden prąd. W celu uzyskania w porcie wyjściowym A5 prądu z faząps3, zamykany jest tylko jeden przełącznik S35. Analogicznie, uzyskanie w porcie wyjściowym A4 prądu z faząps3, wymaga zamknięcia tylko jednego przełącznika S34. Tak więc uzyskanie w dowolnym porcie wyjściowym AJ prądu z faząps3 wymaga zamknięcia tylko jednego przełącznika S3J (J = 1,... ,5). Uzyskanie w porcie A5 prądu z faząps2 + ps3 również wymaga zamknięcia tylko jednego przełącznika S25, gdyż prąd wejściowy popłynie przez obydwa, połączone szeregowo przesuwniki fazowe PS2 i PS3. Tak więc uzyskanie w porcie AJ prądu z faząps2 + ps3 wymaga zamknięcia tylko jednego przełącznika S2J (J = 1,... ,5). Analogicznie, w celu uzyskania w porcie AJ prądu z faząps 1 + ps2 + ps3, konieczne jest zamknięcie tylko jednego przełącznika SI J (J = 1,... ,5). Wartości tych fazpsK odnoszą się do fazy prądu wejściowego w porcie wejścia/wyjścia 91 obwodu przesuwnika fazowego 92.

Należy zaznaczyć, że pierwszy i drugi układ linii przewodzących 100 i 102 wprowadza pewne niepożądane przesunięcia fazowe, w zależności od tego, które przełączniki są zamknięte. Na przykład, jeżeli zamknięty jest przełącznik SI5, wtedy prąd przepływa przez stosunkowo krótki odcinek linii drugiego układu linii przewodzących 102. Natomiast jeżeli zamknięty jest przełącznik Sil, wtedy prąd przepływa przez całą długość linii drugiego układu linii przewodzących 102. W celu skompensowania tego dodatkowego, niepożądanego przesunięcia fazowego, linie pierwszego i drugiego układu linii przewodzących 100 i 102 winny być połączone z odpowiednimi kompensatorami fazy.

180 879

Sposób kompensacji tego dodatkowego przesunięcia fazowego został zrealizowany za pomocą elementów kompensacyjnych 106 (fig. 9), łączących linie drugiego układu linii przewodzących 102 z wejściami przełączników 95. Rozmieszczenie elementów kompensacyjnych 106 w urządzeniu do kontroli fazy 90 nie jest ograniczone do położeń przedstawionych na fig. 9. Elementy kompensacyjne 106 mogą mieć postać dodatkowych ścieżek przewodzących o odpowiedniej długości (tak jak na fig. 9), albo też innąpostać. W analogiczne elementy kompensacyjne 106 są również wyposażone urządzenia do kontroli fazy 60 według fig. 6 i 7.

W przedstawionych powyżej rozwiązaniach konstrukcyjnych urządzenia do kontroli fazy 60 i 90 według wynalazku, elementy przesuwu fazy 62 i 93 sąpołączone ze sobą szeregowo, natomiast w urządzeniu do kontroli fazy 120 według fig. 10 - równolegle. Urządzenie do kontroli fazy 120 jest wyposażone w obwód przesuwnika fazowego 122, złożony z połączonych ze sobą równolegle elementów przesuwu fazy 123, połączonych na wejściu z jednym portem wejścia/wyjścia 124, oraz w obwód przełączający 126 (identyczny do obwodu przełączającego 94 według fig. 8), złożony z macierzy przełączników 128, oraz z portów wejścia/wyjścia 129, połączonych na wyjściu przełączników 128. W razie potrzeby, szeregowe obwody przesuwnika fazowego 92 według fig. 9, mogąbyć połączone ze sobąrównolegle, przez równoległe połączenie ich portów wejścia/wyjścia 91.

W przypadku dużej liczby portów wejścia/wyjścia obwodu przełączającego, konfiguracja urządzenia do kontroli fazy jest korzystnie kaskadowa, natomiast w innych przypadkach - szeregowa, równoległa, albo szeregowo-równoległa. Elementy przesuwu fazy i przełączniki sąkorzystnie pogrupowane na jednostki kontroli fazy. W tym przypadku, elementy przesuwu fazy i przełączniki są wzajemnie połączone elektrycznie tylko w obrębie jednej jednostki.

W kaskadowej konfiguracji urządzenia do kontroli fazy, obwody przesuwnika fazowego w obrębie każdej jednostki kontroli fazy, mogąbyć zarówno szeregowe, jak i równoległe. Taka kaskadowa konfiguracja urządzenia do kontroli fazy według wynalazku z szeregowymi obwodami przesuwnika fazowego, jest zilustrowana na fig. 11. Urządzenie do kontroli fazy składa się z czterech jednostek kontroli fazy 140,160,180 i 200, z których każda jest wyposażona odpowiednio w obwód przełączający 142, 162, 182 i 202, połączony na swym wejściu z portami wejścia/wyjścia 144, 164, 184 i 204, oraz w obwód przesuwnika fazowego 146, 166, 186 i 206, połączony na swym wejściu z jednym portem wejścia/wyjścia 147, 167, 187 i 207. Porty wejścia/wyjścia 204 obwodu przełączającego 202 jednostki kontroli fazy 200, sąpołączone z przyporządkowanymi im portami wejścia/wyjścia 147, 167 i 187 każdego obwodu przesuwnika fazowego 146,166,186 pozostałych jednostek kontroli fazy 140,160 i 180. W szczególnym zastosowaniu urządzenia do kontroli fazy w układzie antenowym z kontroląfazy, port wejścia/wyjścia 207 obwodu przesuwnika fazowego 206 jednostki kontroli fazy 200, jest portem przystosowanym dla częstotliwości radiowej. Obwody przesuwnika fazowego 146,166 i 186 są korzystnie - chociaż nie muszą - identyczne, natomiast obwód przesuwnika fazy 206 - jest inny. W szczególnym zastosowaniu urządzenia do kontroli fazy, jego obwody przesuwnika fazowego 146, 166 i 186 wnoszą małe przesunięcia fazowe, wynoszące na przykład 5°, 10°i 15°, natomiast obwód przesuwnika fazowego 206 - duże przesunięcie fazowe, wynoszące na przykład 30°, 60° i 90°. Tak więc kaskadowa konfiguracjajednostek kontroli fazy 140,160,180 i 200 urządzenia do kontroli fazy wnosi dowolne przesunięcia fazowe, będące dowolną kombinacją małych i dużych przesunięć.

W innych zastosowaniach urządzenia do kontroli fazy według wynalazku, jego obwody przesuwnika fazowego 146,166 i 186 wnoszą duże przesunięcia fazowe, natomiast obwód przesuwnika fazowego 206 - małe przesunięcia fazowe. Fig. 11 przedstawia tylko jednąz wielu możliwych kaskadowych jednostopniowych konfiguracji urządzenia do kontroli fazy według wynalazku, które może być wyposażone w dowolną liczbę portów wejścia/wyjścia i jednostek kontroli fazy, i być w ogólności wielostopniowe. Możliwe są oczywiście inne konfiguracje urządzenia do kontroli fazy, na przykład, trzy jednostki kontroli fazy 140,160 i 180, albo też większa ich liczba, mogąbyć połączone ze sobą zarówno szeregowo, równolegle, jak szeregoworównolegle.

180 879

202

180 879

Fig.9

120

123

Fig . 10

180 879

Fig.7

Fig.8

180 879

Fig.6

180 879

F i g . 3 a

F i g . 3 b

I 42

F i g . 4 a

Fig.5

180 879

Fig.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do kontroli fazy, złożone z elementów przesuwu fazy, z których każdy jest na swym wejściu połączony z portem wejścia/wyjścia, oraz z przełączników, z których każdy jest na swym wejściu połączony z wyjściem elementu przesuwu fazy, zaś na wyjściu z innym portem wejścia/wyjścia, znamienne tym, żejego elementy przesuwu fazy (62,93,123) tworzą wspólny obwód przesuwnika fazowego (53, 92,122), połączony na swym wejściu z jednym portem wejścia/wyjścia (74, 91,124), zaś jego przełączniki (66, 95,128) tworzą wspólny obwód przełączający (52,94,126), w którym przełączniki (66,95,128) są na swym wyjściu połączone za pomocą pierwszego układu linii przewodzących (68,100) z portami wejścia/wyjścia (72,96,129), zaś na swym wejściu są połączone za pomocą drugiego układu linii przewodzących (70, 102) z wyjściami elementów przesuwu fazy (62,93,123).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, żejego elementy przesuwu fazy (62,93, 123) i przełączniki (66,95,128) sąpogrupowane na jednostki kontroli fazy (140,160,180,200), z których każda składa się odpowiednio z oddzielnego obwodu przesuwnika fazowego (146, 166,186,206), połączonego na swym wejściu z jednym portem wejścia/wyjścia (147,167,187, 207), oraz z oddzielnego obwodu przełączającego (142,162,182,202), połączonego swymi wejściami z wyjściami obwodu przesuwnika fazowego (146,166, 186, 206), przy czym jednostki kontroli fazy (140, 160, 180, 200) są ze sobą połączone elektrycznie za pomocą portów wejścia/wyjścia (144,164,184,204) obwodu przełączającego (142,162,182,202), oraz portu wejścia/wyjścia (147,167,187, 207) obwodu przesuwnika fazowego (146,166,186, 206).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że porty wejścia/wyjścia (147,167,187) obwodu przesuwnika fazowego (146,166,186) różnych jednostek kontroli fazy (140,160,180), są połączone równolegle z jednym z portów wejścia/wyjścia (204) obwodu przełączającego (202) innej jednostki kontroli fazy (200).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że porty wejścia/wyjścia (147,167,187) obwodu przesuwnika fazowego (146,166,186) różnych jednostek kontroli fazy (140,160,180), są połączone szeregowo z różnymi portami wejścia/wyjścia (204) obwodu przełączającego (202) innej jednostki kontroli fazy (200).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że część portów wejścia/wyjścia (147 lub 167 lub 187) obwodu przesuwnika fazowego (146 lub 166 lub 186) różnych jednostek kontroli fazy (140 lub 160 lub 180), jest połączona szeregowo z różnymi portami wejścia/wyjścia (204) obwodu przełączającego (202) innej jednostki kontroli fazy (200), a pozostała część tych portów wejścia/wyjścia (147 lub 167 lub 187), jest połączona równolegle z jednym z portów wejścia/wyjścia (204) obwodu przełączającego (202) tej jednostki kontroli fazy (200).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienne tym, żejego elementy przesuwu fazy (62, 93, 123), przełączniki (66, 95, 128), oraz pierwszy układ linii przewodzących (68,100), są rozmieszczone na jednej powierzchni płytki dielektrycznej, natomiast drugi układ linii przewodzących (70,102), jest rozmieszczony na przeciwległej powierzchni tej płytki dielektrycznej.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienne tym, że ma strukturę wielowarstwową, utworzoną z kilku, ułożonych jedna nad drugą płytek dielektrycznych, przy czym elementy przesuwu fazy (62, 93,123), przełączniki (66, 95, 128), oraz pierwszy i drugi układ linii przewodzących (68, 100 i 70, 102), są rozmieszczone na powierzchniach różnych płytek dielektrycznych.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienne tym, że każdy element przesuwu fazy (62, 93) obwodu przesuwnika fazowego (53, 92) jest swym wejściem połączony szeregowo z wyjściem poprzedniego elementu przesuwu fazy (62,93), zaś swym wyjściem z wejściem następnego elementu przesuwu fazy (62, 93), oraz z wejściem obwodu

   180 879 przełączającego (52, 94), przy czym pierwszy element przesuwu fazy (62, 93) jest swym wejściem połączony z portem wejścia/wyjścia (74,91).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienne tym, że każdy element przesuwu fazy (123) obwodu przesuwnika fazowego (122) jest swym wejściem połączony równolegle z portem wejścia/wyjścia (124), zaś swym wyjściem z wejściem obwodu przełączającego (126).

   * * *