RU2401489C1 - Shf phase changer - Google Patents
Shf phase changer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2401489C1 RU2401489C1 RU2009137134/07A RU2009137134A RU2401489C1 RU 2401489 C1 RU2401489 C1 RU 2401489C1 RU 2009137134/07 A RU2009137134/07 A RU 2009137134/07A RU 2009137134 A RU2009137134 A RU 2009137134A RU 2401489 C1 RU2401489 C1 RU 2401489C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transmission line
- schottky barrier
- microwave
- output
- field
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Networks Using Active Elements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной технике, а именно к фазовращателям СВЧ на полупроводниковых приборах.The invention relates to electronic equipment, namely to microwave phase shifters on semiconductor devices.
Фазовращатели СВЧ, выполненные на основе полупроводниковых приборов, широко используются в технике СВЧ.Microwave phase shifters based on semiconductor devices are widely used in microwave technology.
Особенно многоразрядные фазовращатели СВЧ с дискретным изменением фазы, представляющие собой каскадное соединение нескольких, по крайней мере двух разрядов. Каскадное соединение разрядов в многоразрядном фазовращателе СВЧ предъявляет к каждому разряду фазовращателя СВЧ требованияEspecially multi-bit microwave phase shifters with a discrete phase change, which are a cascade connection of several at least two discharges. The cascade connection of discharges in a multi-bit microwave phase shifter makes demands on each phase of the microwave phase shifter
- малых прямых потерь СВЧ и- small direct microwave losses and
- малых коэффициентов стоячей волны напряжения на входе и выходе фазовращателя СВЧ.- small coefficients of a standing voltage wave at the input and output of the microwave phase shifter.
Известен многоразрядный фазовращатель СВЧ, содержащий две линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна предназначена для входа сигнала СВЧ, другая - для выхода, два полевых транзистора с барьером Шотки, индуктивности и емкости, при этом одни из электродов истока и стока обоих полевых транзисторов с барьером Шотки соединены с линиями передачи на входе и на выходе, а на затворы подают постоянные управляющие напряжения от двух источников [1].Known multi-bit microwave phase shifter containing two transmission lines with the same wave impedances, one for inputting a microwave signal, the other for output, two field-effect transistors with a Schottky barrier, inductance and capacitance, while one of the source and drain electrodes of both field-effect transistors with a barrier Schottky connected to the transmission lines at the input and output, and the valves are supplied with constant control voltage from two sources [1].
Достоинством данного фазовращателя СВЧ является использование в качестве электронных ключей полевых транзисторов с барьером Шотки, которые являются трехполюсными приборами и поэтому обладают внутренней развязкой по постоянному току и сигналу СВЧ, и, как следствие, исключена необходимость использования фильтров питания.The advantage of this microwave phase shifter is the use of Schottky field-effect transistors as electronic keys, which are three-pole devices and therefore have internal isolation by direct current and microwave signal, and as a result, the need to use power filters is eliminated.
Однако данный фазовращатель СВЧ не позволяет осуществлять оптимальный выбор параметров элементов фазовращателя СВЧ и тем самым обеспечить высокие его характеристики, например низкие прямые потери СВЧ и низкие коэффициенты стоячей волны напряжения на входе и выходе фазовращателя СВЧ.However, this microwave phase shifter does not allow optimal selection of the parameters of the microwave phase shifter elements and thereby ensure its high characteristics, for example low direct microwave losses and low standing wave voltage coefficients at the input and output of the microwave phase shifter.
Более того, наличие в данном фазовращателе СВЧ двух источников постоянного управляющего напряжения приводит к разбалансу работы полевых транзисторов с барьером Шотки, что в свою очередь приводит к увеличению прямых потерь СВЧ.Moreover, the presence of two sources of constant control voltage in this microwave phase shifter leads to an imbalance in the operation of field-effect transistors with a Schottky barrier, which in turn leads to an increase in direct microwave losses.
Известен многоразрядный фазовращатель СВЧ, в котором в качестве электронных ключей также использованы полевые транзисторы с барьером Шотки, содержащий две линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна предназначена для входа СВЧ-сигнала, другая - для выхода, два полевых транзистора с барьером Шотки и отрезок линии передачи с длиной, равной половине длины волны в линии передачи. При этом исток первого полевого транзистора с барьером Шотки соединен с линией передачи на входе, сток - с линией передачи на выходе и с одним из концов отрезка линии передачи, другой конец отрезка линии передачи соединен с линией передачи на входе, сток второго полевого транзистора с барьером Шотки соединен с отрезком линии передачи на расстоянии, равном четверти длины волны в линии передачи от любого его конца, исток его заземлен. Затворы полевых транзисторов с барьером Шотки соединены между собой и соединены с одним источником постоянного управляющего напряжения [2].A multi-bit microwave phase shifter is known, in which Schottky field-effect transistors are also used as electronic keys, containing two transmission lines with the same wave impedances, one is for the input of the microwave signal, the other is for output, two field-effect transistors with the Schottky barrier and a line segment transmission with a length equal to half the wavelength in the transmission line. In this case, the source of the first field-effect transistor with a Schottky barrier is connected to the transmission line at the input, the drain is connected to the transmission line at the output and to one of the ends of the transmission line segment, the other end of the segment of the transmission line is connected to the transmission line at the input, the drain of the second field-effect transistor with a barrier Schottky is connected to a segment of the transmission line at a distance equal to a quarter of the wavelength in the transmission line from either end, its source is grounded. Gates of field-effect transistors with a Schottky barrier are interconnected and connected to one source of constant control voltage [2].
В отличие от предыдущего в данном фазовращателе СВЧ используется один источник управляющего напряжения, что позволяет частично исключить разбаланс работы полевых транзисторов с барьером Шотки и тем самым уменьшить величину прямых потерь СВЧ.Unlike the previous one, this microwave phase shifter uses a single control voltage source, which partially eliminates the imbalance in the operation of field-effect transistors with a Schottky barrier and thereby reduces the direct microwave losses.
Однако наличие в фазовращателе СВЧ отрезка линии передачи с длиной, равной четверти длины волны, соответствующей средней частоте рабочей полосы частот, приводит к лому, что на частоте, вдвое превышающей среднюю частоту, этот отрезок линии передачи становится резонансным, что существенно ограничивает ширину рабочей полосы частот, а характеристики фазовращателя СВЧ на частотах, близких к этой частоте, резко ухудшаются - возрастают прямые потери СВЧ и коэффициенты стоячей волны напряжения на входе и выходе фазовращателя СВЧ.However, the presence in the phase shifter of a microwave segment of a transmission line with a length equal to a quarter of the wavelength corresponding to the average frequency of the operating frequency band leads to crowbar that at a frequency twice the average frequency, this segment of the transmission line becomes resonant, which significantly limits the width of the working frequency band and the characteristics of the microwave phase shifter at frequencies close to this frequency deteriorate sharply - direct microwave losses and standing wave voltage coefficients at the input and output of the microwave phase shifter increase.
Все это не позволяет использовать такие фазовращатели СВЧ в широкополосных устройствах СВЧ.All this does not allow the use of such microwave phase shifters in broadband microwave devices.
Известен многоразрядный фазовращатель СВЧ, содержащий две линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна предназначена для входа СВЧ-сигнала, другая - для выхода, два полевых транзистора с барьером Шотки, индуктивности одинаковой величины и емкости либо разной, либо одинаковой величины. При этом одни из электродов истока и стока обоих полевых транзисторов с барьером Шотки соединены с линиями передачи либо на входе, либо на выходе, а на затворы подают постоянные управляющие напряжения, 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 [3 - прототип].A multi-bit microwave phase shifter is known, containing two transmission lines with the same wave impedances, one for inputting a microwave signal, the other for output, two field-effect transistors with a Schottky barrier, inductances of the same magnitude and capacitance of either different or the same magnitude. In this case, one of the source and drain electrodes of both field-effect transistors with a Schottky barrier is connected to transmission lines either at the input or at the output, and constant control voltages are applied to the gates, the source of the first field-effect transistor with a Schottky barrier is connected to the transmission line at the input and to one from the ends of the first inductance, and the drain through the first capacitance is connected to the transmission line at the output and to one of the ends of the second inductance, the drain of the second field-effect transistor with a Schottky barrier is connected to the other ends of both inductances and to one them from the ends of the second container, and the source and the other end of the second vessel grounded. Gates of field-effect transistors with a Schottky barrier are interconnected and connected to one source of constant control voltage [3 - prototype].
В данном фазовращателе СВЧ отсутствует отрезок линии передачи четвертьволновой длины, что обеспечивает расширение рабочей полосы частот.In this microwave phase shifter, there is no segment of a quarter-wavelength transmission line, which ensures the expansion of the working frequency band.
Однако наличие полевого транзистора с барьером Шотки и емкости, соединенных последовательно с линиями передачи на входе и выходе, увеличивает прямые потери СВЧ и коэффициенты стоячей волны напряжения на входе и выходе данного фазовращателя СВЧ.However, the presence of a field-effect transistor with a Schottky barrier and capacitance connected in series with the transmission lines at the input and output increases the direct microwave losses and the coefficients of the standing voltage wave at the input and output of this microwave phase shifter.
Кроме того, соединение элементов в данном фазовращателе СВЧ, при котором реализуются фильтры нижних и верхних частот в зависимости от постоянного управляющего напряжения, не позволяет при заданной величине средней частоты рабочей полосы частот существенно увеличить ширину рабочей полосы частот.In addition, the connection of the elements in this microwave phase shifter, in which low-pass and high-pass filters are implemented depending on the constant control voltage, does not allow for a given average frequency of the working frequency band to significantly increase the width of the working frequency band.
Техническим результатом изобретения является снижение прямых потерь СВЧ, снижение коэффициентов стоячей волны напряжения на входе и выходе фазовращателя СВЧ и расширение рабочей полосы частот.The technical result of the invention is to reduce direct microwave losses, to reduce the coefficients of a standing voltage wave at the input and output of a microwave phase shifter, and to expand the working frequency band.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном фазовращателе СВЧ, содержащем две линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна предназначена для входа СВЧ-сигнала, другая - для выхода, два полевых транзистора с барьером Шотки, индуктивности и емкости одинаковой величины соответственно, при этом величины емкостей выбирают исходя из требуемого значения сдвига фаз сигнала СВЧ, при этом один конец одной емкости соединен со стоком одного полевого транзистора с барьером Шотки, исток его заземлен, а затворы полевых транзисторов с барьером Шотки соединены между собой и соединены с одним источником постоянного управляющего напряжения.The specified technical result is achieved by the fact that in the known microwave phase shifter containing two transmission lines with the same wave impedances, one is for the input of the microwave signal, the other is for output, two field-effect transistors with a Schottky barrier, inductance and capacitance are of the same magnitude, respectively, while the capacitance values are selected based on the required phase shift of the microwave signal, while one end of one capacitance is connected to the drain of one field-effect transistor with a Schottky barrier, its source is grounded, and the gates are Schottky barrier transistors are interconnected and connected to a single source of constant control voltage.
При этом в фазовращатель СВЧ дополнительно введен отрезок линии передачи длиной, равной одной восьмой длины волны на средней частоте рабочей полосы частот, и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи на входе, при этом один конец упомянутого отрезка линии передачи соединен с линией передачи на входе и с одним концом первой емкости, другой конец упомянутого отрезка линии передачи соединен с линией передачи на выходе и с одним концом второй емкости, другой конец каждой емкости соединен соответственно со стоком каждого полевого транзистора с барьером Шотки и с одним концом каждой индуктивности, другой конец каждой индуктивности, а также исток другого полевого транзистора с барьером Шотки заземлены, а величину индуктивности определяют из выражения:At the same time, a segment of the transmission line with an length equal to one eighth of the wavelength at the average frequency of the working frequency band and a wave resistance equal to the wave resistance of the transmission line at the input is additionally introduced into the microwave phase shifter, while one end of the said segment of the transmission line is connected to the transmission line at the input and with one end of the first tank, the other end of the said segment of the transmission line is connected to the output transmission line and to one end of the second tank, the other end of each tank is connected respectively to the drain each field-effect transistor with a Schottky barrier with the one end of each inductance, the other end of each inductor, and the source of another FET with grounded Schottky barrier, and the magnitude of inductance is determined from the expression:
L=(2×π×f0)-2×Cт-1,L = (2 × π × f 0 ) -2 × Ct -1 ,
где π равно 3,1415,where π is 3.1415,
f0 - средняя частота рабочей полосы частот,f 0 - the average frequency of the working frequency band,
Ст - выходная емкость полевого транзистора с барьером Шотки, а полевые транзисторы с барьером Шотки выполнены одинаковыми.St is the output capacitance of a field-effect transistor with a Schottky barrier, and field-effect transistors with a Schottky barrier are made the same.
Предложенная совокупность существенных признаков, а именноThe proposed set of essential features, namely
наличие в фазовращателе СВЧ дополнительно введенного отрезка линии передачи позволяет пространственно разнести емкости и, как следствие, реализовать требуемое значение сдвига фаз сигнала СВЧ.the presence in the microwave phase shifter of an additionally introduced segment of the transmission line allows you to spatially separate the capacitance and, as a result, realize the required value of the phase shift of the microwave signal.
А предложенные его параметры, а именно:And its proposed parameters, namely:
во-первых, длиной, равной одной восьмой длины волны на средней частоте рабочей полосы частот, позволит отдалить резонансные частоты от средней частоты рабочей полосы частот и, как следствие, снизить прямые потери СВЧ и расширить рабочую полосу частот,firstly, with a length equal to one-eighth of the wavelength at the average frequency of the working frequency band, it will allow you to distance the resonant frequencies from the average frequency of the working frequency band and, as a result, reduce direct microwave losses and expand the working frequency band,
во-вторых, волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линий передачи на входе и выходе, позволит исключить неоднородности, возникающие в местах соединения отрезка линии передачи с линиями передачи на входе и выходе, и, как следствие, снизить прямые потери СВЧ и снизить коэффициенты стоячей волны напряжения на входе и выходе фазовращателя СВЧ.secondly, the wave impedance equal to the wave impedance of the transmission lines at the input and output will eliminate heterogeneities that occur at the junction of the segment of the transmission line with the transmission lines at the input and output, and, as a result, reduce direct microwave losses and reduce the standing wave coefficients voltage at the input and output of the microwave phase shifter.
Иное по сравнению с прототипом соединение элементов фазовращателя СВЧ позволит исключить включение полевого транзистора с барьером Шотки и емкости последовательно входу и выходу фазовращателя СВЧ и, как следствие, снизить прямые потери СВЧ и снизить коэффициенты стоячей волны напряжения на входе и выходе фазовращателя СВЧ.A different connection of microwave phase shifter elements compared to the prototype will make it possible to exclude the inclusion of a field-effect transistor with a Schottky barrier and capacitance in series with the input and output of the microwave phase shifter and, as a result, reduce direct microwave losses and reduce the standing voltage wave coefficients at the input and output of the microwave phase shifter.
Предложенный выбор величины индуктивности, равной L=(2×π×f0)-2×Ст-1, позволит реализовать резонансные величины параметров фазовращателя СВЧ и, как следствие, снизить прямые потери СВЧ, снизить коэффициенты стоячей волны напряжения на входе и выходе фазовращателя СВЧ и расширить рабочую полосу частот.The proposed choice of the inductance equal to L = (2 × π × f 0 ) -2 × St -1 will allow us to realize the resonant values of the parameters of the microwave phase shifter and, as a result, reduce direct microwave losses, reduce the standing wave voltage coefficients at the input and output of the phase shifter Microwave and expand the working frequency band.
Использование емкостей и индуктивностей одинаковыми по величине соответственно и в совокупности с соединением затворов обоих одинаковых полевых транзисторов с барьером Шотки с одним источником постоянного управляющего напряжения позволит полностью исключить разбаланс работы полевых транзисторов с барьером Шотки и, как следствие, значительно снизить прямые потери СВЧ.The use of capacitors and inductances are the same in magnitude, respectively, and in conjunction with the connection of the gates of both identical field-effect transistors with a Schottky barrier with one source of constant control voltage, will completely eliminate the imbalance in the operation of field-effect transistors with a Schottky barrier and, as a result, significantly reduce direct microwave losses.
Как видно из вышесказанного, заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает указанный выше технический результат, а именно снижение прямых потерь СВЧ и коэффициентов стоячей волны напряжения на входе и выходе фазовращателя СВЧ и расширение рабочей полосы частот.As can be seen from the above, the claimed combination of essential features provides the above technical result, namely, a reduction in direct microwave losses and standing wave voltage coefficients at the input and output of the microwave phase shifter and the expansion of the working frequency band.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 дана топология заявленного фазовращателя СВЧ, гдеFigure 1 gives the topology of the claimed microwave phase shifter, where
- две линии передачи, одна предназначена для входа сигнала СВЧ - 1, другая - для выхода - 2,- two transmission lines, one for input of the microwave signal - 1, the other for output - 2,
- два полевых транзистора с барьером Шотки - 3 и 4 соответственно,- two field effect transistors with a Schottky barrier - 3 and 4, respectively,
- индуктивности - 5 и 6 соответственно,- inductance - 5 and 6, respectively,
- емкости - 7 и 8 соответственно,- capacities - 7 and 8, respectively,
- отрезок линии передачи - 9,- the length of the transmission line is 9,
- источник постоянного управляющего напряжения - 10.- source of constant control voltage - 10.
На фиг.2 дана электрическая схема фазовращателя СВЧ.Figure 2 shows the electrical circuit of the microwave phase shifter.
На фиг.3 дана зависимость изменения фазы сигнала от частоты сигнала СВЧ.Figure 3 shows the dependence of the phase change of the signal on the frequency of the microwave signal.
На фиг.4 дана зависимость прямых потерь СВЧ от частоты сигнала СВЧ.Figure 4 shows the dependence of direct microwave losses on the frequency of the microwave signal.
На фиг.5 даны зависимости коэффициента стоячей волны напряжения на входе и выходе соответственно фазовращателя СВЧ от частоты сигнала СВЧ.Figure 5 shows the dependence of the coefficient of the standing wave voltage at the input and output, respectively, of the microwave phase shifter from the frequency of the microwave signal.
При этом кривые 1 указанных зависимостей измерены при подаче на затворы обоих полевых транзисторов с барьером Шотки постоянного управляющего напряжения, равного нулю, а кривые 2 - равного напряжению отсечки Uотc.In this case,
Пример конкретного выполненияConcrete example
Фазовращатель СВЧ выполнен в монолитном интегральном исполнении на полупроводниковой подложке из арсенида галлия толщиной, равной 0,1 мм, с использованием классической тонкопленочной технологии.The microwave phase shifter is made in a monolithic integral design on a semiconductor substrate of gallium arsenide with a thickness of 0.1 mm using the classic thin-film technology.
Две линии передачи, предназначенные для входа сигнала СВЧ 1 и для выхода 2, и отрезок линии передачи 9 выполнены с одинаковыми волновыми сопротивлениями, равными 50 Ом, что соответствует ширине проводников, равной 0,08 мм.Two transmission lines intended for the input of the
Полевые транзисторы с барьером Шотки 3 и 4 соответственно имеют напряжение отсечки Uoтc., равное -2,5 В.Field-effect transistors with a
Индуктивности 5 и 6 выполнены одинаковыми в виде прямоугольных меандров из металлического проводника, выполненного напылением золота толщиной, равной 4 мкм, и шириной, равной 20 мкм.
Емкости 7 и 8 выполнены одинаковыми в виде плоскопараллельных конденсаторов с диэлектрическим слоем из оксида кремния толщиной, равной 5 мкм.
При требуемой средней частоте рабочей полосы частот, равной 10 ГГц, и требуемом сдвиге фаз, равном 45 градусов, величины индуктивностей 5 и 6 равны 1,25 нГн, величины емкостей 7 и 8 равны 0,25 пФ, а длина отрезка линии передачи равна 1,5 мм.With the required average frequency of the working frequency band equal to 10 GHz and the required phase shift of 45 degrees, the
При этом один конец отрезка линии передачи 9 соединен с линией передачи на входе 1 и с одним концом первой емкости 7, другой конец отрезка линии передачи 9 соединен с линией передачи на выходе 2 и с одним концом второй емкости 8, другой конец каждой емкости 7 и 8 соединен соответственно со стоком каждого полевого транзистора с барьером Шотки 3 и 4 и также с одним концом каждой индуктивности 5 и 6, другой конец каждой индуктивности 5 и 6 и исток каждого полевого транзистора с барьером Шотки 3 и 4 заземлены.In this case, one end of the length of the
Работа устройстваDevice operation
При подаче на затворы обоих полевых транзисторов с барьером Шотки 3 и 4 постоянного управляющего напряжения величиной, равной 0 В, от одного источника постоянного управляющего напряжения 10 становятся открытыми оба полевых транзистора с барьером Шотки.When both field effect transistors with a
В результате этого оба полевых транзистора с барьером Шотки 3 и 4 имеют малое активное сопротивление Zoткp., которое шунтирует индуктивности 5 и 6 соответственно, и тем самым реализуется режим короткого замыкания на концах каждой емкости 7 и 8.As a result of this, both field-effect transistors with a
В результате фазовращатель СВЧ представляется в виде П-образного соединения первой емкости 7, отрезка линии передачи 9 и второй емкости 8.As a result, the microwave phase shifter is presented in the form of a U-shaped connection of the
Такое соединение реализует в фазовращателе СВЧ величину фазы сигнала СВЧ Ф1.Such a connection implements in the microwave phase shifter the phase value of the microwave signal F1.
Выбор величины каждой емкости 7 и 8, равной (2pi f0 Z0)-1, длины отрезка линии передачи 9, равной одной восьмой длины волны, и волнового сопротивления, равного волновому сопротивлению линии передачи на входе, позволяет реализовать в широкой рабочей полосе частот малую величину прямых потерь СВЧ и малые величины коэффициентов стоячей волны напряжения на входе и выходе фазовращателя СВЧ.The choice of the value of each
При подаче на затворы обоих полевых транзисторов с барьером Шотки 3 и 4 отрицательного управляющего напряжения, превышающего по абсолютной величине напряжение отсечки полевого транзистора с барьером Шотки Uотс., оба полевых транзистора с барьером Шотки будут закрыты.When both field effect transistors with a
При этом оба полевых транзистора с барьером Шотки 3 и 4 имеют реактивное сопротивление Zзакр., которое имеет емкостный характер. Это сопротивление, включенное параллельно реактивному сопротивлению индуктивности 7 и 8 соответственно, компенсирует последнее в широкой рабочей полосе частот и тем самым реализуется режим холостого хода на конце каждой емкости 5 и 6.In this case, both field-effect transistors with a
Такое соединение реализует в фазовращателе СВЧ величину фазы сигнала СВЧ Ф2.Such a connection implements in the microwave phase shifter the phase value of the microwave signal F2.
А поскольку величина волнового сопротивления отрезка линии передачи 9 выбрана равной волновому сопротивлению линии передачи на входе 1 и выходе 2, то в фазовращателе СВЧ реализуются малые величины прямых потерь СВЧ и малые величины коэффициента стоячей волны напряжения на входе и выходе в широкой рабочей полосе частот.And since the value of the wave impedance of the segment of the
Таким образом, в предложенном фазовращателе СВЧ реализуется заданная величина изменения фазы сигнала СВЧ, равная разности Ф2 и Ф1 при подаче на затворы обоих полевых транзисторов с барьером Шотки отрицательного и нулевого постоянного управляющего напряжения соответственно от одного источника постоянного управляющего напряжения 10.Thus, in the proposed microwave phase shifter, a predetermined magnitude of the phase change of the microwave signal is realized, which is equal to the difference Ф2 and Ф1 when both field effect transistors with the Schottky barrier are supplied with negative and zero constant control voltage, respectively, from one source of
На образцах фазовращателя СВЧ были измерены величины изменения фазы сигнала, величины прямых потерь и величины коэффициента стоячей волны напряжения на входе и выходе от частоты сигнала СВЧ.On the samples of the microwave phase shifter, the values of the phase change of the signal, the magnitude of the direct losses and the coefficient of the standing wave of the voltage at the input and output of the microwave signal frequency were measured.
Результаты изображены на фиг.3, 4, 5.The results are shown in figure 3, 4, 5.
Где видно следующее.Where the following is seen.
На фиг.3 - фаза сигнала в фазовращателе СВЧ в рабочей полосе частот от 7 ГГц до 13 ГГц изменяется по линейному закону от -50 градусов до -70 градусов при постоянном управляющем напряжении -2,5 В и от -95 до -115 градусов при постоянном управляющем напряжении, равном 0 В, так что величина изменения фазы сигнала СВЧ составляет 45 градусов.Figure 3 - the phase of the signal in the microwave phase shifter in the working frequency band from 7 GHz to 13 GHz varies linearly from -50 degrees to -70 degrees with a constant control voltage of -2.5 V and from -95 to -115 degrees at constant control voltage equal to 0 V, so that the magnitude of the phase change of the microwave signal is 45 degrees.
При этом ширина рабочей полосы частот составляет 6 ГГц, что примерно в полтора раза больше, чем у прототипа.The width of the working frequency band is 6 GHz, which is about one and a half times more than that of the prototype.
На фиг.4 - прямые потери в фазовращателе СВЧ в сопоставимой рабочей полосе частот не превышают -0,8 дБ при постоянном управляющем напряжении, равном 0 и -2,5 В, что на 0,2…0,4 дБ ниже, чем у прототипа,Figure 4 - direct losses in the microwave phase shifter in a comparable operating frequency band do not exceed -0.8 dB with a constant control voltage of 0 and -2.5 V, which is 0.2 ... 0.4 dB lower than prototype
На фиг.5 - безразмерные величины коэффициентов стоячей волны напряжения на входе и выходе фазовращателя СВЧ в сопоставимой рабочей полосе частот не превышают 1,1 при постоянном управляющем напряжении равном, 0 и -2,5 В, что на 0,1 меньше, чем у прототипа.Figure 5 - dimensionless values of the coefficients of the standing wave voltage at the input and output of the microwave phase shifter in a comparable operating frequency band do not exceed 1.1 with a constant control voltage of 0 and -2.5 V, which is 0.1 less than prototype.
Таким образом, заявленный фазовращатель СВЧ позволит по сравнению с прототипомThus, the claimed microwave phase shifter will allow compared with the prototype
- снизить прямые потери СВЧ на 0,2…0,4 дБ,- reduce direct microwave losses by 0.2 ... 0.4 dB,
- снизить коэффициенты стоячей волны напряжения на 0,1,- reduce the coefficients of a standing voltage wave by 0.1,
- увеличить ширину рабочей полосы частот в 1,5 раза.- increase the width of the working frequency band by 1.5 times.
Указанные преимущества фазовращателя СВЧ особенно актуальны при создании миниатюрных радиоэлектронных устройств СВЧ различного назначения и, особенно, в монолитном интегральном исполнении.The indicated advantages of the microwave phase shifter are especially relevant when creating miniature microwave electronic devices for various purposes and, especially, in a monolithic integrated design.
Источники информацииInformation sources
1. Малышев В.А. Бортовые активные устройства сверхвысоких частот. - Ленинград, Судостроение, 1990 г., стр.256.1. Malyshev V.A. Onboard active devices of superhigh frequencies. - Leningrad, Shipbuilding, 1990, p. 256.
2. Патент РФ №2316026, МКИ Н01P 1/185, приоритет от 06.06.2006, опубл. 27.01.08.2. RF patent No. 2316026,
3. Патент РФ №2321106, МКИ Н01Р 1/185, приоритет от 21.08.2006, опубл. 27.03.08 - прототип.3. RF patent №2321106,
Claims (1)
L=(2·π·fо)-2·Cт -1,
где π равно 3,1415;
fo - средняя частота рабочей полосы частот;
Ст - выходная емкость полевого транзистора с барьером Шотки, а полевые транзисторы с барьером Шотки выполнены одинаковыми. A microwave phase shifter containing two transmission lines with the same wave impedances, one for input of the microwave signal, the other for output, two field-effect transistors with a Schottky barrier, inductance and capacitance of the same magnitude, respectively, while the capacitance values are selected based on the required phase shift microwave signal, while one end of one capacitance is connected to the drain of one field-effect transistor with a Schottky barrier, its source is grounded, and the gates of field-effect transistors with a Schottky barrier are interconnected and connected They are equipped with a single source of constant control voltage, characterized in that an additional segment of the transmission line is introduced into the microwave phase shifter with a length equal to one-eighth of the wavelength at the middle frequency of the working frequency band and a wave resistance equal to the wave resistance of the transmission line at the input, with one end the said section of the transmission line is connected to the transmission line at the input and to one end of the first capacitance, the other end of the said segment of the transmission line is connected to the transmission line at the output and to one end of the oh container, the other end of each container is connected respectively to the drain of each field effect transistor with a Schottky barrier and also to one end of each inductance, the other end of each inductor, and the source of another FET with grounded Schottky barrier, and the magnitude of inductance is determined from the expression:
L = (2 · π · f o ) -2 · C t -1 ,
where π is 3.1415;
f o - the average frequency of the working frequency band;
With t - the output capacitance of a field effect transistor with a Schottky barrier, and field effect transistors with a Schottky barrier are made the same.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009137134/07A RU2401489C1 (en) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | Shf phase changer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009137134/07A RU2401489C1 (en) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | Shf phase changer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2401489C1 true RU2401489C1 (en) | 2010-10-10 |
Family
ID=44024925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009137134/07A RU2401489C1 (en) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | Shf phase changer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2401489C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU172993U1 (en) * | 2017-05-22 | 2017-08-03 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Broadband multi-bit discrete microwave frequency shifter |
-
2009
- 2009-10-07 RU RU2009137134/07A patent/RU2401489C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU172993U1 (en) * | 2017-05-22 | 2017-08-03 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Broadband multi-bit discrete microwave frequency shifter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8427257B2 (en) | Broadside-coupled transformers with improved bandwidth | |
| Kim et al. | An Ultra-Wideband Low-Loss Millimeter-Wave Slow-Wave Wilkinson Power Divider on 0.18$\mu {\rm m} $ SiGe BiCMOS Process | |
| US9106180B2 (en) | Variable phase shifter, semiconductor integrated circuit and phase shifting method | |
| US4556808A (en) | Microwave monolithic spot FET switch configuration | |
| JPH0681007B2 (en) | Continuously variable analog phase shifter | |
| RU2401489C1 (en) | Shf phase changer | |
| RU2460183C1 (en) | Microwave phase changer | |
| RU2367066C1 (en) | Microwave phase changer | |
| CN108631766B (en) | Reflective phase shifter with active device tuning | |
| RU2461920C1 (en) | Broadband microwave attenuator with continuous control | |
| RU2321106C1 (en) | Microwave phase shifter | |
| Khare et al. | Review of impedance matching networks for bandwidth enhancement | |
| RU2372695C1 (en) | Bandpass all-pass retunable shf filter | |
| JP5287286B2 (en) | Bias circuit | |
| Lourandakis et al. | A tunable and reduced size power divider using ferroelectric thin-film varactors | |
| RU2407115C1 (en) | Microwave attenuator with discrete variation of attenuation | |
| RU2452062C1 (en) | Two-channel shf switch | |
| RU2352031C1 (en) | Shf phase shifter | |
| RU2459320C1 (en) | Bandpass tunable microwave filter | |
| RU2335832C1 (en) | Shf switch | |
| Perrier et al. | A semi-lumped miniaturized spurious less frequency tunable three-port divider\combiner with 20 dB isolation between output ports | |
| RU2447546C1 (en) | Shf attenuator | |
| Polli et al. | Resistive bias network for optimized isolation in SPDT switches | |
| RU2435255C1 (en) | Microwave frequency attenuator | |
| Chen et al. | A 60 GHz CMOS Transmit/Receive Switch Using Leakage Cancellation and Body Bias Technique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160225 |