RU125775U1 - Активный фазовращатель (варианты) - Google Patents
Активный фазовращатель (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU125775U1 RU125775U1 RU2012145424/08U RU2012145424U RU125775U1 RU 125775 U1 RU125775 U1 RU 125775U1 RU 2012145424/08 U RU2012145424/08 U RU 2012145424/08U RU 2012145424 U RU2012145424 U RU 2012145424U RU 125775 U1 RU125775 U1 RU 125775U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- quadrature
- phase shifter
- polyphase filter
- adder
- hilbert
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Networks Using Active Elements (AREA)
Abstract
1. Активный фазовращатель, выполненный на полупроводниковых приборах на основе SiGe и включающий широкополосный квадратурный полифазный фильтр, выполненный с возможностью формирования двух ортогонально сдвинутых по фазе квадратурных сигналов, аналоговый дифференциальный сумматор, содержащий ячейки Гильберта, усилитель и сумматор, блок цифрового сигнала, выполненный с возможностью управления каждой ячейкой Гильберта, согласующее звено и блок преобразователя дифференциального сигнала в однополярный.2. Фазовращатель по п.1, характеризующийся тем, что квадратурный полифазный фильтр выполнен на RC пассивных цепях.3. Фазовращатель по п.1 или 2, характеризующийся тем, что на выходе из квадратурного полифазного фильтра предусмотрены 4 эмиттерных повторителя.4. Активный фазовращатель, выполненный на полупроводниковых приборах на основе GaN и включающий широкополосный квадратурный полифазный фильтр, выполненный с возможностью формирования двух ортогонально сдвинутых по фазе квадратурных сигналов, аналоговый дифференциальный сумматор, содержащий ячейки Гильберта, усилитель и сумматор, блок цифрового сигнала, выполненный с возможностью управления каждой ячейкой Гильберта, согласующее звено и блок преобразователя дифференциального сигнала в однополярный.5. Фазовращатель по п.4, характеризующийся тем, что квадратурный полифазный фильтр выполнен на RC пассивных цепях.6. Фазовращатель по п.4 или 5, характеризующийся тем, что на выходе из квадратурного полифазного фильтра предусмотрены 4 эмиттерных повторителя.
Description
Группа полезных моделей относится к электронной технике, а именно к фазовращателям СВЧ на полупроводниковых приборах. Настоящие устройства могут быть широко применены в радиолокационных системах разных частотных диапазонов активных фазированных антенных решеток.
Фазовращатели СВЧ, выполненные на основе полупроводниковых приборов, широко используются в технике СВЧ.
Известен широкополосный фазовращатель с управляемым углом фазы, содержащий широкополосный разностный квадратурный фильтр, два пропорциональных звена с регулируемым коэффициентом передачи и сумматор. При этом один из выходов квадратурного фильтра подключен к входу первого, а другой - к входу второго, обеспечивающих соответствующее изменение амплитуды квадратурных составляющих сигнала, пропорциональных звеньев, выходы которых соединены с входами сумматора (см. Патент РФ №2303326, опубл. 10.09.06).
Недостатком известного устройства является низкая надежность устройства, обусловленная возможностью искажения выходного сигнала.
Кроме того, из уровня технике известен фазовращатель СВЧ, который содержит две линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями. Одна предназначена для входа СВЧ-сигнала, другая - для выхода. Также он имеет два полевых транзистора с барьером Шотки, индуктивности одинаковой величины и емкости либо разной, либо одинаковой величины. Исток первого полевого транзистора с барьером Шотки соединен с линией передачи на входе и с одним из концов первой индуктивности, а сток - через первую емкость соединен с линией передачи на выходе и с одним из концов второй индуктивности. Сток второго полевого транзистора с барьером Шотки соединен с другими концами обеих индуктивностей и с одним из концов второй емкости, а исток и другой конец второй емкости заземлены. Затворы полевых транзисторов с барьером Шотки соединены между собой и соединены с одним источником постоянного управляющего напряжения (см. Патент РФ №2321106, опубл. 27.03.2008).
Недостатками известного устройства является наличие температурных нестабильностей полупроводниковых элементов и высокий уровень фазового шума.
Также из уровня техники известен фазовращатель СВЧ на полупроводниковых приборах, содержащий две линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна предназначена для входа СВЧ сигнала, другая - для выхода, полевой транзистор с барьером Шотки, два двухполюсных реактивных элемента либо разной, либо одинаковой величины. При этом сток полевого транзистора с барьером Шотки соединен с одним из концов одного из двухполюсных реактивных элементов, а другой его конец - с линией передачи на выходе, исток полевого транзистора с барьером Шотки заземлен, а на его затвор подают постоянное управляющее напряжение. В фазовращатель СВЧ дополнительно введены два отрезка линии передачи, первый длиной, равной половине длины волны и менее, а второй длиной, равной четверти длины волны, при этом указанная длина волны соответствует средней частоте рабочей полосы частот (см. Патент РФ №2367066, опубл. 10.09.2009).
Недостатками известного устройства также являются низкая надежность, наличие температурных нестабильностей полупроводниковых элементов и высокий уровень фазового шума.
Задачей настоящей группы полезных моделей является устранение вышеуказанных недостатков.
Технический результат заключается в повышении надежности устройства, обусловленном увеличением устойчивости контуров выходного сигнала, исключением наличия искажений, а также уменьшением влияния временных и температурных нестабильностей полупроводниковых элементов и управляющих сигналов на фазовые характеристики.
Технический результат обеспечивается тем, что активный фазовращатель по первому варианту выполнен на полупроводниковых приборах на основе SiGe и включает широкополосный квадратурный полифазный фильтр, выполненный с возможностью формирования двух ортогонально сдвинутых по фазе квадратурных сигналов, аналоговый дифференциальный сумматор, содержащий ячейки Гильберта, усилитель и сумматор, блок цифрового сигнала, выполненный с возможностью управления каждой ячейкой Гильберта, согласующее звено и блок преобразователя дифференциального сигнала в однополярный.
В соответствии с частными случаями выполнения устройство по первому варианту имеет следующие конструктивные особенности.
Квадратурный полифазный фильтр выполнен на RC пассивных цепях.
На выходе из квадратурного полифазного фильтра предусмотрены 4 эмиттерных повторителя.
Технический результат также обеспечивается тем, что активный фазовращатель по второму варианту выполнен на полупроводниковых приборах на основе GaN и включает широкополосный квадратурный полифазный фильтр, выполненный с возможностью формирования двух ортогонально сдвинутых по фазе квадратурных сигналов, аналоговый дифференциальный сумматор, содержащий ячейки Гильберта, усилитель и сумматор, блок цифрового сигнала, выполненный с возможностью управления каждой ячейкой Гильберта, согласующее звено и блок преобразователя дифференциального сигнала в однополярный.
В соответствии с частными случаями выполнения устройство по второму варианту имеет следующие конструктивные особенности.
Квадратурный полифазный фильтр выполнен на RC пассивных цепях.
На выходе из квадратурного полифазного фильтра предусмотрены 4 эмиттерных повторителя.
Сущность настоящей группы полезных моделей поясняется иллюстрацией, на которой в схематическом виде отображено настоящее устройство.
Устройство включает следующие конструктивные элементы: широкополосный квадратурный полифазный фильтр; аналоговый дифференциальный сумматор; ячейки Гильберта; усилитель с регулируемым усилением; сумматор; блок цифрового сигнала для цифрового управления; согласующее звено; блок преобразователя дифференциального сигнала в однополярный.
Настоящее устройство функционирует следующим образом.
Дифференциальный входной сигнал расщепляется на I и Q квадратурные сигналы с помощью широкополосного квадратурного фильтра. Выполнение квадратурного фильтра может быть основано на различных пассивных цепях: RC, RLC. В настоящей полезной модели полифазный фильтр выполнен с использование RC цепей. Использование нескольких последовательно соединенных RC секций расширяет полосу сигнала, в которой его фаза остается неизменной в каждом из 4-х 90° квадранте, формируемых фильтром. На выходе фильтра предусмотрены 4 эмиттерных повторителя для согласования со схемой сумматора. На выходах повторителей формируются сигналы ±I и ±Q сдвинутые на 90°.
Дифференциальные I и Q сигналы подаются на аналоговый дифференциальный сумматор, содержащий усилитель с регулируемым усилением, ячейки Гильберта и сумматор. Блок цифрового сигнала управляет усилением каждой ячейки Гильберта. На выходе суммируют преобразованные (с весом) I и Q сигналы (по амплитуде), образуя синтезируемую фазу и амплитуду сигнала. Различные веса по амплитуде формируют изменением усиления с использованием блока цифрового сигнала.
Фазовращатель работает по принципу сложения векторов тока, сдвинутых под 90 градусов. Регулирование сдвига фазы в одном квадранте осуществляется за счет изменения величины токов в каждом из ортогональных векторов. Чтобы выходная амплитуда была неизменна, складываются ток, изменяемый по закону синуса и ток, изменяемый по закону косинуса. Квадранты переключаются за счет подключения соответствующих комбинаций сигнала с полифазного фильтра.
Аналоговый дифференциальный сумматор позволяет, выбирая направления векторов и амплитуду двух токовых сигналов, обеспечить получение результирующего вектора в нужном квадранте. Первые каскады, на которые поступают сигналы после полифазного фильтра, преобразуют напряжение в ток, позволяя «линеаризовать» входные сигналы и расширить таким образом динамический диапазон устройства. Эти каскады управляют двумя смесителями, которые реализованы (как и весь сумматор) на биполярных транзисторах изготовленных на основе GaN или SiGe. Изменяя с помощью блока цифрового сигнала токи в 4-х дифференциальных парах транзисторов смесителей, создается сигнал с необходимой фазой результирующего вектора. С выхода смесителей сигнал подается на 3-х каскадный дифференциальный усилитель, выполняющий функции аттенюатора, коэффициент передачи которого определяется токами смещения дифференциальных пар. Величины токов смещения задаются с помощью блока цифрового сигнала. Выходной дифференциальный сигнал аттенюатора формируется двумя эмиттерными повторителями.
Сигнал на выходе формируется в однополярный на резисторе под воздействием двух сигналов с эмиттера и коллектора выходных транзисторов. При этом подбором величины резистора в согласующем звене осуществляется согласование с нагрузкой.
Такой принцип выполнения фазовращателя приводит к минимизации спектральной плотности фазового шума (СПФШ) за счет понижения СПФШ структурных элементов, а также обеспечивает минимум нелинейных искажений выходного усилительного каскада.
Использование полупроводниковых материалов, таких как SiGe, GaN, позволяет решать комплекс задач по совершенствованию эксплуатационных характеристик СВЧ устройств: снижение фазового шума, расширение рабочего диапазона температур, увеличение допустимой СВЧ мощности расширение частотного диапазона и т.п.
Claims (6)
1. Активный фазовращатель, выполненный на полупроводниковых приборах на основе SiGe и включающий широкополосный квадратурный полифазный фильтр, выполненный с возможностью формирования двух ортогонально сдвинутых по фазе квадратурных сигналов, аналоговый дифференциальный сумматор, содержащий ячейки Гильберта, усилитель и сумматор, блок цифрового сигнала, выполненный с возможностью управления каждой ячейкой Гильберта, согласующее звено и блок преобразователя дифференциального сигнала в однополярный.
2. Фазовращатель по п.1, характеризующийся тем, что квадратурный полифазный фильтр выполнен на RC пассивных цепях.
3. Фазовращатель по п.1 или 2, характеризующийся тем, что на выходе из квадратурного полифазного фильтра предусмотрены 4 эмиттерных повторителя.
4. Активный фазовращатель, выполненный на полупроводниковых приборах на основе GaN и включающий широкополосный квадратурный полифазный фильтр, выполненный с возможностью формирования двух ортогонально сдвинутых по фазе квадратурных сигналов, аналоговый дифференциальный сумматор, содержащий ячейки Гильберта, усилитель и сумматор, блок цифрового сигнала, выполненный с возможностью управления каждой ячейкой Гильберта, согласующее звено и блок преобразователя дифференциального сигнала в однополярный.
5. Фазовращатель по п.4, характеризующийся тем, что квадратурный полифазный фильтр выполнен на RC пассивных цепях.
6. Фазовращатель по п.4 или 5, характеризующийся тем, что на выходе из квадратурного полифазного фильтра предусмотрены 4 эмиттерных повторителя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012145424/08U RU125775U1 (ru) | 2012-10-25 | 2012-10-25 | Активный фазовращатель (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012145424/08U RU125775U1 (ru) | 2012-10-25 | 2012-10-25 | Активный фазовращатель (варианты) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU125775U1 true RU125775U1 (ru) | 2013-03-10 |
Family
ID=49124829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012145424/08U RU125775U1 (ru) | 2012-10-25 | 2012-10-25 | Активный фазовращатель (варианты) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU125775U1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2637995C1 (ru) * | 2016-12-13 | 2017-12-08 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Мощный аттенюатор |
| RU2692480C1 (ru) * | 2018-10-03 | 2019-06-25 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Магратеп" | Высокоразрядный фазовращатель свч |
| CN111029776A (zh) * | 2015-06-01 | 2020-04-17 | 华为技术有限公司 | 一种组合移相器及多频天线网络系统 |
-
2012
- 2012-10-25 RU RU2012145424/08U patent/RU125775U1/ru active IP Right Revival
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111029776A (zh) * | 2015-06-01 | 2020-04-17 | 华为技术有限公司 | 一种组合移相器及多频天线网络系统 |
| RU2637995C1 (ru) * | 2016-12-13 | 2017-12-08 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Мощный аттенюатор |
| RU2692480C1 (ru) * | 2018-10-03 | 2019-06-25 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Магратеп" | Высокоразрядный фазовращатель свч |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10862459B2 (en) | Low-loss vector modulator based phase shifter | |
| Sharma et al. | 160–310 GHz frequency doubler in 65-nm CMOS with 3-dBm peak output power for rotational spectroscopy | |
| Chi et al. | A+ 2.3 dBm 124–158GHz Class-C frequency quadrupler with folded-transformer based multi-phase driving | |
| RU125775U1 (ru) | Активный фазовращатель (варианты) | |
| Mokhti et al. | The nonlinear drain–source capacitance effect on continuous-mode class-B/J power amplifiers | |
| JP2014110492A (ja) | 可変位相装置、半導体集積回路及び位相可変方法 | |
| Akbarpour et al. | Analytical design methodology for generic Doherty amplifier architectures using three-port input/output networks | |
| Cruz Nunez-Perez et al. | Flexible test bed for the behavioural modelling of power amplifiers | |
| Smith et al. | Broadband push-pull power amplifier design at microwave frequencies | |
| RU2510980C1 (ru) | Активный фазовращатель (варианты) | |
| Hamada et al. | 475-GHz 20-dB-Gain InP-HEMT power amplifier using neutralized common-source architecture | |
| Hu et al. | A 65nm CMOS 6–18 GHz full 360° 6-bit phase shifter | |
| Valenta et al. | Wideband 110 GHz frequency quadrupler for an FMCW imager in 0.13-μm SiGe: C BiCMOS process | |
| CN104617948A (zh) | 有源幅相控制电路 | |
| Cidronali et al. | X-parameter characterization of LDMOS devices for broadband Doherty high-power amplifier design | |
| Rusanen et al. | Ka-band orthogonal load-modulated balanced amplifier in 22 nm CMOS FDSOI | |
| Rawat et al. | Design strategy for tri-band Doherty power amplifier | |
| Maity et al. | Design of a single balanced diode mixer with high LO/RF and LO/IF isolation in C-band test loop translator | |
| Vadivelu et al. | Integrated CMOS mm-wave phase shifters for single chip portable radar | |
| Grötsch et al. | On-chip post-production tuning of I/Q frequency converters using adjustable coupler terminations | |
| Moroni et al. | Design and modeling of passive mixer-first receivers for millimeter-wave applications | |
| Milner et al. | A broadband 25 to 42 GHz SiGe upconverter | |
| Yang et al. | High 1dB gain compression and harmonic suppression octave bandwidth power amplifier | |
| TWI463802B (zh) | 差動訊號校正電路 | |
| Tabarani et al. | 0.25 μm SiGe BiCMOS 30GHz balanced vector modulator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20131026 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20151220 |
|
| PC12 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for utility models |
Effective date: 20160511 |