RU2639992C1 - Discrete microwave phase shifter - Google Patents

Discrete microwave phase shifter Download PDF

Info

Publication number
RU2639992C1
RU2639992C1 RU2016144922A RU2016144922A RU2639992C1 RU 2639992 C1 RU2639992 C1 RU 2639992C1 RU 2016144922 A RU2016144922 A RU 2016144922A RU 2016144922 A RU2016144922 A RU 2016144922A RU 2639992 C1 RU2639992 C1 RU 2639992C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
segments
phase shifter
phase
transmission line
discrete
Prior art date
Application number
RU2016144922A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Алексеевич Крисламов
Original Assignee
Геннадий Алексеевич Крисламов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Геннадий Алексеевич Крисламов filed Critical Геннадий Алексеевич Крисламов
Priority to RU2016144922A priority Critical patent/RU2639992C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2639992C1 publication Critical patent/RU2639992C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/18Phase-shifters
    • H01P1/185Phase-shifters using a diode or a gas filled discharge tube

Landscapes

  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.SUBSTANCE: discrete microwave phase shifter of a pass-through type matched to the main-line impedance ρis made on the basis of connecting the segments of transmission lines and control elements, preferably diodes. The input and output of the phase shifting circuit of the phase shifter are connected via a control element. The phase shifting circuit of the phase shifter contains a low-pass filter in the form of a serial connection of three (in the case of a discrete sample larger than 90°) or two (in the case of a disc that is less than or equal to 90°) segments of the transmission line, to the places (points) their free ends (the ends of the central conductors) are connected along the microwave with the body (screen) through the control elements, the geometrical parameters of these segments and loops are chosen from the condition of providing a quarter-wave electrical length of each l apart from the transmission input (output) shifting circuit to the nearest point of connection to the housing (TV), and the wave resistance of these segments exceeds ρ.EFFECT: reduction of parasitic transmission loss.4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электронной технике СВЧ, в частности к проходным дискретным полупроводниковым фазовращателям, и может быть использовано в фазовых модуляторах, фазокомпенсаторах, фазированных антенных решетках и других радиотехнических устройствах для управления фазой электромагнитных колебаний.The invention relates to electronic microwave technology, in particular to pass-through discrete semiconductor phase shifters, and can be used in phase modulators, phase compensators, phased array antennas and other electronic devices for controlling the phase of electromagnetic waves.

Одной из основных характеристик проходных фазовращателей, определяющих сферу их применения, являются паразитные потери пропускания.One of the main characteristics of loop-through phase shifters that determine the scope of their application is spurious transmission loss.

Известны схемы двухканальных фазовращателей, работа которых основана на поочередном включении посредством переключательных элементов (p-i-n диодов, полевых транзисторов, микроэлектромеханических переключателей) по команде управления в линию передачи сигнала двух фазосдвигающих цепей (ФСЦ), разница электрических длин которых обеспечивает необходимый фазовый дискрет за счет конечной скорости распространения электромагнитной волны в линии (см. Хижа Г.С. и др. СВЧ фазовращатели и переключатели: особенности создания на p-i-n диодах в интегральном исполнении. М.: Радио и связь, 1984, с. 168). Однако в состав традиционных схем входят переключатели каналов, содержащие минимум по два переключательных элемента, что приводит к неизбежному увеличению потерь, поскольку паразитные потери пропускания обусловлены в основном потерями в этих элементах.There are known schemes of two-channel phase shifters, the operation of which is based on switching on by means of switching elements (pin diodes, field effect transistors, microelectromechanical switches) by a command of a signal to the signal transmission line of two phase-shifting circuits (FSC), the difference in electric lengths of which provides the necessary phase discretion due to the finite speed propagation of an electromagnetic wave in a line (see G. Khizh and others. Microwave phase shifters and switches: features of creating pin integral diodes in an integral new performance.M.: Radio and Communications, 1984, p. 168). However, traditional circuits include channel switches containing at least two switching elements, which leads to an inevitable increase in losses, since spurious transmission losses are mainly caused by losses in these elements.

Наиболее близким к заявляемому фазовращателю является фазовращатель петлевого типа (см. Чижов А.И. Метод кратных импедансов в исследовании СВЧ цепей. М.: Радиотехника, 2014, с. 147-147). Топология такого устройства представлена на фиг. 1. ФСЦ известного фазовращателя представляет собой участок линии передачи 2 длиной

Figure 00000001
с волновым сопротивлением ρ0, совпадающим с волновым сопротивлением линии 1, в которую включен фазовращатель, а к середине этого участка через диод D2 подключен короткозамкнутый отрезок линии 3. Вход и выход ФЦС соединены через последовательно включенный диод D1. Вход (выход) ФЦС фактически совпадает с местом (точкой) «Т» присоединения к ней управляющего элемента (диода).Closest to the claimed phase shifter is a loop type phase shifter (see A. Chizhov, Multiple Impedance Method in the Study of Microwave Circuits. M: Radio Engineering, 2014, p. 147-147). The topology of such a device is shown in FIG. 1. FSC known phase shifter is a section of transmission line 2 length
Figure 00000001
with impedance ρ 0, which coincides with the characteristic impedance of line 1, which includes a phase shifter, and the middle portion of the diode D 2 is connected shorted line segment 3. The input and output of DSF are connected via series-connected diode D 1. The input (output) of the FCS actually coincides with the place (point) “T” of the connection of the control element (diode) to it.

При закрытых диодах СВЧ сигнал проходит без отражений по участку 2 линии 1. При этом диоды D1 и D2 имеют большое по сравнению с ρ0 сопротивление и не оказывают влияния на прохождение сигнала. В режиме открытых диодов СВЧ сигнал проходит через диод D1, а участок (отрезок) 2 можно представить в виде подключенного к линии 1 шлейфа длиной 0,5

Figure 00000001
и волновым сопротивлением 0,5ρ0. Данный шлейф с отрезком линии передачи 3 имеет электрическую длину ~λ/4 (представляет собой четвертьволновый резонатор) и практически не оказывает влияния на фазу СВЧ сигнала (λ - длина волны в линии передачи).When the diodes are closed, the microwave signal passes without reflection along section 2 of line 1. Moreover, the diodes D 1 and D 2 have a large resistance compared to ρ 0 and do not affect the signal transmission. In the open diode mode, the microwave signal passes through the diode D 1 , and the section (segment) 2 can be represented as a loop 0.5 connected to line 1
Figure 00000001
and wave impedance 0.5ρ 0 . This loop with a segment of transmission line 3 has an electric length of ~ λ / 4 (represents a quarter-wave resonator) and practically does not affect the phase of the microwave signal (λ is the wavelength in the transmission line).

По сравнению с двухканальным фазовращателем число переключательных (управляющих) элементов в фазовращателе петлевого типа удается уменьшить до двух, однако его потери пропускания остаются значительными, что можно подтвердить численной оценкой их величины.Compared with a two-channel phase shifter, the number of switching (control) elements in the loop type phase shifter can be reduced to two, however, its transmission loss remains significant, which can be confirmed by a numerical estimate of their value.

При оценке паразитных потерь пропускания известного фазовращателя в режиме открытых диодов можно считать, что потери в линиях передачи пренебрежимо малы, диоды в открытом состоянии представляют собой активное сопротивление RS=2 Ом и ρ0=50 Ом. Потери в диоде D1 зависят только от соотношения RS и ρ0 и составляют ~0,17 дБ. Потери в диоде D2 зависят также от соотношения длин и волновых сопротивлений отрезков 2 и 3.When evaluating the parasitic transmission loss of a known phase shifter in open diode mode, it can be assumed that the losses in the transmission lines are negligible, the diodes in the open state are the active resistance R S = 2 Ohms and ρ 0 = 50 Ohms. Losses in the diode D 1 depend only on the ratio of R S and ρ 0 and are ~ 0.17 dB. Losses in the diode D 2 also depend on the ratio of the lengths and wave impedances of segments 2 and 3.

Для дискрета 180° электрическая длина отрезка 2 составит ~λ/2, а длина отрезка 3 - ноль. Эквивалентное сопротивление, параллельно подключенное к линии 1, шлейфа длиной λ/4 с волновым сопротивлением 0,5ρ0, нагруженного на RS, составит ρ0 2/4RS. Соответственно, потери сигнала в этом сопротивлении (т.е. в диоде D2) составят ~0,64 дБ. Суммарные потери в диодах D1 и D2 составят ~0,81 дБ.For a 180 ° discrete, the electrical length of line 2 is ~ λ / 2, and the length of line 3 is zero. The equivalent resistance, connected in parallel to line 1, of a λ / 4 loop with a wave impedance of 0.5ρ 0 loaded on R S will be ρ 0 2 / 4R S. Accordingly, the signal loss in this resistance (i.e., in the diode D 2 ) will be ~ 0.64 dB. The total loss in the diodes D 1 and D 2 will be ~ 0.81 dB.

Для дискрета 90° (в режиме открытых диодов) электрическая длина участка (отрезка) 2 составит λ/4. Если допустить, что волновое сопротивление отрезка 3 равно 0,5 ρ0, то электрические длины сложенного вдвое отрезка 2 и отрезка 3 одинаковы. Используя известное выражение для входного импеданса длинной линии, нагруженной на сопротивление, отрезки линии 2,3 и диод D2 можно заменить подключенным параллельно линии 1 эквивалентным сопротивлением, величиной ρ0 2/2RS. Соответственно потери в диоде D2 составят ~0,33 дБ, а в целом потери фазовращателя в диодах D1 и D2 для дискрета 90° составят ~0,5 дБ.For a 90 ° discrete (in open diode mode), the electric length of the section (segment) 2 will be λ / 4. If we assume that the wave impedance of segment 3 is 0.5 ρ 0 , then the electric lengths of half-folded segment 2 and segment 3 are the same. Using the well-known expression for the input impedance of a long line loaded with resistance, the line segments 2,3 and the diode D 2 can be replaced by an equivalent resistance connected in parallel to line 1, the value ρ 0 2 / 2R S. Accordingly, the loss in the diode D 2 will be ~ 0.33 dB, and in general, the loss of the phase shifter in the diodes D 1 and D 2 for a 90 ° discrete will be ~ 0.5 dB.

Техническим эффектом, на достижение которого направлено предлагаемое решение, является снижение паразитных потерь пропускания.The technical effect to which the proposed solution is aimed is to reduce spurious transmission losses.

Этот эффект достигается тем, что в дискретном СВЧ фазовращателе проходного типа, согласованном с волновым сопротивлением ρ0 основной линии передачи, выполненном на основе соединения отрезков линии передачи и управляющих элементов, преимущественно диодов, вход и выход фазосдвигающей цепи которого соединены через управляющий элемент, фазосдвигающая цепь фазовращателя содержит фильтр нижних частот в виде последовательного соединения трех (в случае дискрета более 90°) или двух (в случае дискрета, меньшего или равного 90°) отрезков линии передачи, к местам (точкам) соединения которых подключены шлейфы (шлейф), причем их свободные концы (концы центральных проводников) соединены по СВЧ с корпусом (экраном) через управляющие элементы, геометрические параметры упомянутых отрезков и шлейфов (шлейфа) выбраны из условия обеспечения четвертьволновой электрической длины каждой линии передачи от входа (выхода) фазосдвигающей цепи до ближайшей точки соединения с корпусом (экраном), а волновые сопротивления этих отрезков превышают ρ0.This effect is achieved by the fact that in a discrete microwave phase shifter of the loop type, matched to the wave impedance ρ 0 of the main transmission line, made on the basis of the connection of segments of the transmission line and control elements, mainly diodes, the input and output of the phase-shifting circuit of which are connected through a control element, phase-shifting circuit the phase shifter contains a low-pass filter in the form of a series connection of three (in the case of a discrete of more than 90 °) or two (in the case of a discrete of less than or equal to 90 °) feeders, to the connection points (points) of which loops (loop) are connected, and their free ends (ends of the central conductors) are connected via microwave to the case (screen) via control elements, the geometric parameters of the mentioned segments and loops (loop) are selected from the condition for providing a quarter-wave the electrical length of each transmission line from the input (output) of the phase-shifting circuit to the nearest point of connection with the housing (screen), and the wave impedances of these segments exceed ρ 0 .

Между как входом, так и выходом фазовращающей цепи и примыкающими к ним высокоомными отрезками могут быть последовательно включены отрезки линии передачи с волновым сопротивлением ρ0.Between both the input and the output of the phase-shifting circuit and adjacent high-resistance segments, segments of the transmission line with a wave resistance of ρ 0 can be sequentially connected.

В случае дискрета, меньшего или равного 90°, между управляющим элементом и корпусом (экраном) последовательно по СВЧ может быть включен отрезок линии передачи.In the case of a discrete of less than or equal to 90 °, a segment of the transmission line can be connected sequentially via microwave between the control element and the housing (screen).

К месту (точке) соединения каждого из упомянутых выше шлейфов с соответствующим управляющим элементом может быть подключен разомкнутый отрезок линии передачи.An open segment of the transmission line can be connected to the place (point) of the connection of each of the above loops with the corresponding control element.

Важной особенностью предложенного фазовращателя является использование в его фазосдвигающей цепи ФНЧ, представляющего собой последовательно-параллельное соединение отрезков линии передачи. Такие фильтры при изменении в достаточно широких пределах длин и соответствующих волновых сопротивлений этих отрезков могут сохранять свои характеристики, в т.ч. электрическую длину, определяющую сдвиг фазы. Данное свойство обеспечивает возможность снижения потерь фазовращателя за счет реализации необходимых значений длин и волновых сопротивлений составляющих ФНЧ элементов.An important feature of the proposed phase shifter is the use in its phase-shifting circuit of the low-pass filter, which is a series-parallel connection of segments of the transmission line. Such filters, when changing over a sufficiently wide range of lengths and corresponding wave impedances of these segments, can retain their characteristics, including electrical length determining phase shift. This property provides the ability to reduce the loss of the phase shifter due to the implementation of the necessary values of the lengths and wave impedances of the components of the low-pass filter.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 2а представлено схематическое изображение предлагаемого фазовращателя с дискретом меньше или равным 90°, где:In FIG. 2a is a schematic representation of the proposed phase shifter with a discrete of less than or equal to 90 °, where:

1 - основная линия передачи;1 - main transmission line;

2, 2' - отрезки линии передачи;2, 2 '- segments of the transmission line;

3 - шлейф;3 - loop;

D1 и D2 - управляющие элементы (диоды).D 1 and D 2 - control elements (diodes).

Фазовращатель, представленный на фиг. 2а, включен в основную линию передачи 1 с волновым сопротивлением ρ0, вход и выход его ФСЦ соединены через диод D1. ФСЦ включает ФНЧ, выполненный в виде двух примерно одинаковых последовательно соединенных отрезков линии передачи 2 и 2' с волновым сопротивлением ρ1 больше ρ0, к месту (точке) соединения которых подключен шлейф 3 с волновым сопротивлением ρ2, и его свободный конец (конец центрального проводника) соединен с корпусом через диод D2. Электрическая длина линии передачи от входа (выхода) ФСЦ до соединения с корпусом через отрезки 2(2'), 3 и диод D2 приблизительно равна λ/4 (λ - длина волны в отрезке линии передачи).The phase shifter shown in FIG. 2a, is included in the main transmission line 1 with a wave resistance of ρ 0 , the input and output of its PSC are connected through a diode D 1 . The FSC includes a low-pass filter, made in the form of two approximately identical series-connected segments of the transmission line 2 and 2 'with a wave impedance ρ 1 greater than ρ 0 , to the place (point) of connection of which a loop 3 with a wave impedance ρ 2 is connected, and its free end (end central conductor) is connected to the housing through a diode D 2 . The electric length of the transmission line from the FSC input (output) to the connection to the housing through segments 2 (2 '), 3 and the diode D 2 is approximately equal to λ / 4 (λ is the wavelength in the segment of the transmission line).

Такой фазовращатель работает следующим образом. Such a phase shifter operates as follows.

При выключенных диодах СВЧ сигнал проходит по ФСЦ, в которой отрезки линии 2(2') носят индуктивный характер, а отрезок 3 имеет емкостный характер. Методика расчетов параметров образованного этими отрезками и шлейфом ФНЧ известна. Диоды D1 и D2 представляют собой большое сопротивление и не влияют на коэффициент передачи. При включении управляющего сигнала диоды будут иметь сопротивление RS. В этом случае СВЧ сигнал проходит через диод D1. ФСЦ можно представить в виде короткозамкнутого через Rs отрезка линии передачи с электрической длиной, равной приблизительно λ/4, подсоединенного к линии передачи 1, который представляет большое сопротивление по сравнению с ρ0 и не влияет на прохождение СВЧ сигнала.When the diodes are off, the microwave signal passes through the FSC, in which the segments of line 2 (2 ') are inductive in nature, and segment 3 is capacitive in nature. The method of calculating the parameters formed by these segments and the low-pass filter loop is known. Diodes D 1 and D 2 represent a large resistance and do not affect the transmission coefficient. When the control signal is turned on, the diodes will have a resistance R S. In this case, the microwave signal passes through the diode D 1 . The FSC can be represented as a short-circuited through R s segment of the transmission line with an electrical length of approximately λ / 4, connected to transmission line 1, which represents a large resistance compared to ρ 0 and does not affect the passage of the microwave signal.

Рассматриваемая схема эффективна, если ФНЧ в ФСЦ имеет фазовый сдвиг, близкий или превосходящий величину заданного дискрета фазовращателя. Изменяя ρ1 и ρ2 отрезков, а также соотношения их длин, можно реализовать фазовращатель с фазовым сдвигом до 90°.The considered circuit is effective if the low-pass filter in the FSC has a phase shift close to or greater than the specified discrete phase shifter discrete. By changing ρ 1 and ρ 2 segments, as well as the ratio of their lengths, it is possible to implement a phase shifter with a phase shift of up to 90 °.

Для увеличения полосы пропускания фазовращателя целесообразно включить в состав ФСЦ на входе и выходе отрезки линий передачи 4 с волновым сопротивлением ρ0, при этом суммарная электрическая длина отрезков 2(2'), 3, 4 должна быть приблизительно равна λ/4. Такой фазовращатель представлен на фиг. 2б.To increase the passband of the phase shifter, it is advisable to include segments of transmission lines 4 with wave impedance ρ 0 in the FSC at the input and output, while the total electric length of the segments 2 (2 '), 3, 4 should be approximately equal to λ / 4. Such a phase shifter is shown in FIG. 2b.

В некоторых случаях для разрядов с малыми дискретами целесообразно между диодами D2 и корпусом (экраном) установить отрезок проводника (или линии передачи) 5 в связи с ограниченными технологическими возможностями реализации сопротивлений более 100 Ом, как указано на фиг. 2в. Длина этого отрезка зависит от величины дискрета фазовращателя, но и в этом случае суммарная электрическая длина отрезков 2(2'), 3, 4, 5 должна быть приблизительно равна λ/4.In some cases, for discharges with small discrepancies, it is advisable to install a piece of conductor (or transmission line) 5 between the diodes D 2 and the housing (screen) due to the limited technological capabilities for implementing resistances of more than 100 Ohms, as indicated in FIG. 2c. The length of this segment depends on the discrete value of the phase shifter, but in this case, the total electric length of the segments 2 (2 '), 3, 4, 5 should be approximately equal to λ / 4.

При реализации фазовращателя может оказаться, что расчетная суммарная электрическая длина отрезков 2(2') и 3 при максимальных волновых сопротивлениях может превзойти λ/4. В этом случае к месту (точке) соединения отрезка 3 и диода D2 можно присоединить дополнительную емкость в виде отрезка линии передачи, при которой реализуется необходимая характеристика ФНЧ (см. фиг. 2г).When implementing a phase shifter, it may turn out that the calculated total electric length of segments 2 (2 ') and 3 at maximum wave impedances can exceed λ / 4. In this case, to the place (point) of connection of the segment 3 and the diode D 2, you can attach an additional capacitance in the form of a segment of the transmission line at which the necessary low-pass characteristic is realized (see Fig. 2d).

На фиг. 3а представлена схема фазовращателя для дискретов более 90°, где:In FIG. 3a shows a phase shifter circuit for discrete over 90 °, where:

1 - основная линия передачи;1 - main transmission line;

2, 5, 2' - отрезки линии передачи в составе ФНЧ;2, 5, 2 '- segments of the transmission line in the low-pass filter;

3, 3' - шлейфы;3, 3 '- loops;

D1, D2, D3 - управляющие элементы (диоды).D 1 , D 2 , D 3 - control elements (diodes).

ФНЧ в составе такого фазовращателя выполнен в виде трех последовательно соединенных отрезков линии передачи 2, 5, 2' с волновым сопротивлением более ρ0, к местам (точкам) соединения которых подключены шлейфы 3 и 3', соединенные свободными концами с корпусом (экраном) через управляющие элементы D2 и D3. Электрическая длина линии передачи, включающая отрезки 2 и 3 (2' и 3') на фиг. 3а и 2, 3, 4 (2', 3', 4') на фиг. 3б, 3в приблизительно равна четверти длины волны в этой линии передачи. Отрезки 4, 4' и 6, 6' аналогичны конструктивно и по назначению отрезкам 4 и 6 на фиг. 2б и 2г соответственно. Очевидно, что схема на фиг. 3а должна быть приблизительно симметричной, а отрезки 2 и 2' и шлейфы 3 и 3' по размерам попарно приблизительно равны между собой.The low-pass filter in the composition of such a phase shifter is made in the form of three series-connected segments of the transmission line 2, 5, 2 'with a wave impedance of more than ρ 0 , to the connection points (points) of which are connected 3 and 3' loops connected by free ends to the body (screen) through control elements D 2 and D 3 . The electrical length of the transmission line, including segments 2 and 3 (2 'and 3') in FIG. 3a and 2, 3, 4 (2 ', 3', 4 ') in FIG. 3b, 3c is approximately equal to a quarter of the wavelength in this transmission line. Segments 4, 4 'and 6, 6' are structurally and structurally similar to segments 4 and 6 in FIG. 2b and 2d, respectively. Obviously, the circuit of FIG. 3a should be approximately symmetrical, and segments 2 and 2 'and loops 3 and 3' in size are approximately equal to each other in pairs.

Для оценки потерь пропускания предлагаемого фазовращателя для дискрета 90° в случае открытых диодов D1 и D2 по схеме на фиг. 2а удобно выбрать ρ1=2ρ2. В этом случае отрезки 2(2') и 3 можно представить в виде шлейфа с электрической длиной ~λ/4 и волновым сопротивлением ρ2. Следует отметить, что в реальной конструкции длина отрезка 2(2') существенно меньше длины отрезка 3. Эквивалентное сопротивление этого шлейфа, подключенного к линии 1 и нагруженного на сопротивление RS, составляет ρ2 2/RS. Для значения ρ0=50 Ом, RS=2 Ом, ρ2=80 Ом потери в диоде D1 составляют ~0,17 дБ, потери в диоде D2~0,06 дБ, общие потери фазовращателя в диодах D1 и D2 составляют ~0,23 дБ, что существенно меньше, чем у фазовращателя-прототипа для дискрета 90°.To estimate the transmission loss of the proposed phase shifter for a 90 ° discrete in the case of open diodes D 1 and D 2 according to the scheme in FIG. 2a, it is convenient to choose ρ 1 = 2ρ 2 . In this case, segments 2 (2 ') and 3 can be represented in the form of a loop with an electric length of ~ λ / 4 and wave impedance ρ 2 . It should be noted that in a real design the length of the segment 2 (2 ') is significantly less than the length of the segment 3. The equivalent resistance of this loop connected to line 1 and loaded on the resistance R S is ρ 2 2 / R S. For the value ρ 0 = 50 Ohm, R S = 2 Ohm, ρ 2 = 80 Ohm, the loss in the diode D 1 is ~ 0.17 dB, the loss in the diode D 2 ~ 0.06 dB, the total loss of the phase shifter in the diodes D 1 and D 2 are ~ 0.23 dB, which is significantly less than that of the prototype phase shifter for a 90 ° discrete.

Можно также оценить потери пропускания фазовращателя для дискрета 180° в случае открытых диодов D1, D2 и D3 (фиг. 3а) при тех же условиях, что для дискрета 90°, указанных выше. Потери в диодах D2 и D3 составляют ~0,06 дБ в каждом, в диоде D1~0,17 дБ. Таким образом, общие потери фазовращателя в диодах D1, D2 и D3 составляют 0,29 дБ, что существенно ниже, чем у фазовращателя-прототипа для дискрета 180°.You can also estimate the transmission loss of the phase shifter for 180 ° discrete in the case of open diodes D 1 , D 2 and D 3 (Fig. 3a) under the same conditions as for the 90 ° discrete indicated above. Losses in the diodes D 2 and D 3 are ~ 0.06 dB each, in the diode D 1 ~ 0.17 dB. Thus, the total loss of the phase shifter in the diodes D 1 , D 2 and D 3 is 0.29 dB, which is significantly lower than that of the prototype phase shifter for 180 ° discrete.

Как следует из приведенных выше расчетов, выполнение отрезков передающей линии и шлейфов, образующих ФНЧ, с максимально возможным, заведомо превышающим ρ0, волновым сопротивлением и геометрическими параметрами, обеспечивающими четвертьволновую электрическую длину каждой линии передачи от входа (выхода) ФСЦ до ближайшей точки соединения с корпусом (экраном), являются необходимым условием максимального снижения потерь пропускания предлагаемого фазовращателя.As follows from the above calculations, the execution of the segments of the transmission line and the loops forming the low-pass filter with the maximum possible, obviously exceeding ρ 0 , wave impedance and geometric parameters, providing a quarter-wave electric length of each transmission line from the FSC input (output) to the nearest connection point with case (screen) are a prerequisite for the maximum reduction in transmission loss of the proposed phase shifter.

Пример реализации.Implementation example.

Разработан и изготовлен фазовращатель с дискретом 90°, предназначенный для работы в S-диапазоне частоты. Устройство выполнено на поликоровой подложке толщиной 0,5 мм, установленной на металлическом основании. Ширина отрезков линии передачи ~0,5 мм, высокоомных отрезков и шлейфа ~0,12 мм. В качестве переключательных элементов использованы диоды MA4L001-134 фирмы М/А-СОМ. Паразитные потери в центре полосы пропускания составляют ~0,3 дБ при токе управления 10 mA, потери при закрытых диодах составляют ~0,15 дБ.A phase shifter with a 90 ° discrete is designed and manufactured for operation in the S-frequency range. The device is made on a polycrust substrate with a thickness of 0.5 mm, mounted on a metal base. The width of the transmission line segments is ~ 0.5 mm, the high-resistance segments and the loop are ~ 0.12 mm. As the switching elements used diodes MA4L001-134 company M / A-COM. Spurious losses in the center of the passband are ~ 0.3 dB at a control current of 10 mA, losses with closed diodes are ~ 0.15 dB.

Claims (4)

1. Дискретный СВЧ фазовращатель проходного типа, согласованный с волновым сопротивлением ρ0 основной линии передачи, выполненный на основе соединения отрезков линий передачи и управляющих элементов, преимущественно диодов, вход и выход фазосдвигающей цепи которого соединены через управляющий элемент, отличающийся тем, что фазосдвигающая цепь фазовращателя содержит фильтр нижних частот в виде последовательного соединения трех (в случае дискрета, большего 90°) или двух (в случае дискрета, меньшего или равного 90°) отрезков линии передачи, к местам (точкам) соединения которых подключены шлейфы (шлейф), причем их свободные концы (концы центральных проводников) соединены по СВЧ с корпусом (экраном) через управляющие элементы, геометрические параметры упомянутых отрезков и шлейфов (шлейфа) выбраны из условия обеспечения четвертьволновой электрической длины каждой линии передачи от входа (выхода) фазосдвигающей цепи до ближайшей точки соединения с корпусом (экраном), а волновые сопротивления этих отрезков превышают ρ0.1. Discrete microwave pass-through phase shifter, consistent with the impedance ρ 0 of the main transmission line, made on the basis of a connection of segments of transmission lines and control elements, mainly diodes, the input and output of the phase-shifting circuit of which are connected through a control element, characterized in that the phase-shifting circuit of the phase shifter contains a low-pass filter in the form of a series connection of three (in the case of a discrete greater than 90 °) or two (in the case of a discrete less than or equal to 90 °) segments of the transmission line, places (points) of the connection of which the loops (loop) are connected, and their free ends (the ends of the central conductors) are connected via microwave to the case (screen) via control elements, the geometric parameters of the mentioned segments and loops (loop) are selected from the condition of ensuring a quarter-wave electric length of each transmission lines from the input (output) of the phase-shifting circuit to the nearest point of connection with the housing (screen), and the wave impedances of these segments exceed ρ 0 . 2. Фазовращатель по п. 1, отличающийся тем, что между как входом, так и выходом фазосдвигающей цепи и примыкающими к ним высокоомными отрезками последовательно включены отрезки линии передачи с волновым сопротивлением ρ0.2. The phase shifter according to claim 1, characterized in that between the input and output of the phase-shifting circuit and adjacent high-resistance segments, segments of the transmission line with wave impedance ρ 0 are connected in series. 3. Фазовращатель по п. 1, отличающийся тем, что, в случае дискрета, меньшего или равного 90°, между управляющим элементом и корпусом (экраном) последовательно по СВЧ включен отрезок линии передачи.3. The phase shifter according to claim 1, characterized in that, in the case of a discrete of less than or equal to 90 °, a segment of the transmission line is connected sequentially along the microwave between the control element and the housing (screen). 4. Фазовращатель по п. 1, отличающийся тем, что к месту (точке) соединения каждого из упомянутых выше шлейфов с соответствующим управляющим элементом подключен разомкнутый отрезок линии передачи.4. The phase shifter according to claim 1, characterized in that an open segment of the transmission line is connected to the place (point) of the connection of each of the above loops with the corresponding control element.
RU2016144922A 2016-11-15 2016-11-15 Discrete microwave phase shifter RU2639992C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016144922A RU2639992C1 (en) 2016-11-15 2016-11-15 Discrete microwave phase shifter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016144922A RU2639992C1 (en) 2016-11-15 2016-11-15 Discrete microwave phase shifter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2639992C1 true RU2639992C1 (en) 2017-12-25

Family

ID=63857377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016144922A RU2639992C1 (en) 2016-11-15 2016-11-15 Discrete microwave phase shifter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2639992C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU187668U1 (en) * 2018-03-20 2019-03-14 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" Microwave discrete phase shifter
CN113287226A (en) * 2019-01-28 2021-08-20 日本电业工作株式会社 Transmission line and phase shifter

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3568105A (en) * 1969-03-03 1971-03-02 Itt Microstrip phase shifter having switchable path lengths
US4001734A (en) * 1975-10-23 1977-01-04 Hughes Aircraft Company π-Loop phase bit apparatus
FR2606557A1 (en) * 1986-08-21 1988-05-13 Labo Cent Telecommunicat Microstrip-line elementary phase shifter and digitally controlled phase-shifter applying same
JPH03143101A (en) * 1989-10-30 1991-06-18 Mitsubishi Electric Corp Microwave semiconductor phase shifter
US5208564A (en) * 1991-12-19 1993-05-04 Hughes Aircraft Company Electronic phase shifting circuit for use in a phased radar antenna array
JPH05251903A (en) * 1992-03-05 1993-09-28 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency Switched line type phase shifter
RU2030820C1 (en) * 1990-04-04 1995-03-10 Акционерное общество "Светлана" Digital phase shifter
JP2001085902A (en) * 1999-09-10 2001-03-30 Nec Corp Phase shifter
RU2231175C2 (en) * 2002-09-23 2004-06-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" Discrete loop-shaped diode shf phase inverter

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3568105A (en) * 1969-03-03 1971-03-02 Itt Microstrip phase shifter having switchable path lengths
US4001734A (en) * 1975-10-23 1977-01-04 Hughes Aircraft Company π-Loop phase bit apparatus
FR2606557A1 (en) * 1986-08-21 1988-05-13 Labo Cent Telecommunicat Microstrip-line elementary phase shifter and digitally controlled phase-shifter applying same
JPH03143101A (en) * 1989-10-30 1991-06-18 Mitsubishi Electric Corp Microwave semiconductor phase shifter
RU2030820C1 (en) * 1990-04-04 1995-03-10 Акционерное общество "Светлана" Digital phase shifter
US5208564A (en) * 1991-12-19 1993-05-04 Hughes Aircraft Company Electronic phase shifting circuit for use in a phased radar antenna array
JPH05251903A (en) * 1992-03-05 1993-09-28 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency Switched line type phase shifter
JP2001085902A (en) * 1999-09-10 2001-03-30 Nec Corp Phase shifter
RU2231175C2 (en) * 2002-09-23 2004-06-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" Discrete loop-shaped diode shf phase inverter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU187668U1 (en) * 2018-03-20 2019-03-14 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" Microwave discrete phase shifter
CN113287226A (en) * 2019-01-28 2021-08-20 日本电业工作株式会社 Transmission line and phase shifter
CN113287226B (en) * 2019-01-28 2023-06-13 日本电业工作株式会社 Transmission line and phase shifter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9966926B2 (en) Lossless microwave switch based on tunable filters for quantum information processing
KR100975607B1 (en) Matching circuit
US11599819B2 (en) Routing quantum signals in the microwave domain using time dependent switching
US4502028A (en) Programmable two-port microwave network
US8570119B2 (en) Ultra wide pass-band, absorptive band-reject filter
RU2639992C1 (en) Discrete microwave phase shifter
US8552782B1 (en) Quadrature phase network
KR100867129B1 (en) RF switch
KR100848261B1 (en) Radio frequency switch and apparatus containing the radio rfequency switch
US3245014A (en) Microwave switch
CN110429362B (en) Reconfigurable filter based on T-shaped resonator
RU2658502C1 (en) Discrete microwave phase shifter
JP5287286B2 (en) Bias circuit
CN111384908A (en) Power divider circuit, power divider and design method of power divider circuit
JP2010124390A (en) Microwave distribution circuit and variable bandpass filter
JP6969190B2 (en) Variable phase shifter
RU171403U1 (en) MICRODIRECT DIRECTIONAL TAP
Kawai et al. Tunable ring resonator filter for duplexer
Bae et al. A 10–67-GHz CMOS step attenuator with improved flatness and large attenuation range
CN211063582U (en) Power divider circuit and power divider
RU2534956C1 (en) BROADBAND π/2 PHASE CHANGER
CN114464973B (en) Reconfigurable filter attenuator based on continuously adjustable center frequency
RU2819096C1 (en) Strip non-reflecting band-pass tunable filter
US20090015349A1 (en) Method and appartus for altering phase shift along a transmission line section
Xu et al. Proposal and Design of Filtering 0°/180° Phase Shifter for Modern Wireless Communications