ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ
PHASE SHIFTER

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к фазовращателям СВЧ-сигнала и может быть использовано в качестве функционального узла в приемо-передающих трактах радиотехнических систем и базового элемента при создании коммутирующих устройств СВЧ.
Известен широкополосный 180-градусный фазовращатель СВЧ (патент РФ №2436202, МКИ: Н01Р 1/18 от 05.05.2010), содержащий два 3-децибельных квадратурных направленных ответвителя на связанных линиях, две согласованные нагрузки, четыре аттенюатора, два полевых транзистора, используемых в усилительном режиме. Недостатками данного устройства являются: возможность передачи СВЧ сигнала только в одном направлении, то есть фазовращатель СВЧ является невзаимным устройством; узкие функциональные возможности - только изменение фазы СВЧ-сигнала; общая сложность устройства из-за необходимости применения четырех аттенюаторов, обеспечивающих стабильную работу усилителей, и реализация работы двух полевых транзисторов в усилительном режиме из-за необходимости компенсации потерь мощности СВЧ-сигнала при прохождении через фазовращатель.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является фазовращатель СВЧ (патент РФ №2316086, МКИ: Н01Р 1/185 от 06.06.2006), содержащий две линии передачи, одна на входе, другая на выходе, отрезок линии передачи с длиной, равной половине длины волны в линии передачи, и два полевых транзистора с барьером Шотки, соединенных с одним источником постоянного управляющего напряжения. Недостатками данного устройства являются: узкие функциональные возможности - только изменение фазы СВЧ-сигнала; возможность передачи СВЧ сигнала только в одном направлении, то есть данный фазовращатель СВЧ является невзаимным устройством; использование полевых транзисторов с барьером Шотки, не обеспечивающих прохождение СВЧ-сигналов среднего и большого уровня мощности через фазовращатель; необходимость установки и поддержания управляющего напряжения с высокой степенью точности. Описанное устройство принято за прототип изобретения.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей фазовращателя, увеличение уровня рабочей мощности СВЧ-сигналов и улучшение его эксплуатационных характеристик.
Технический результат достигается тем, что в фазовращателе, содержащем отрезок линии передачи с длиной, равной половине длины волны в линии передачи, три pin-диода, при этом один pin-диод одним выводом подключен к середине отрезка линии передачи, а вторым выводом подключен к корпусу, и аттенюатор, концы отрезка линии передачи соединены двумя встречно включенными pin-диодами, каждый из которых одним выводом подключен к одному из концов отрезка линии передачи, а каждый из вторых выводов pin-диодов соединен с одним из выводов аттенюатора.
На фигуре изображена эквивалентная схема фазовращателя, где 1-3 - pin-диоды, 4 - аттенюатор, 5 - отрезок линии передачи с длиной равной половине длины волны в линии передачи.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в, соответствующем эквивалентной схеме, представленной на фигуре, фазовращателе, содержащем pin-диоды 1-3, аттенюатор 4, отрезок линии передачи 5 с длиной, равной половине длины волны в линии передачи, соединение концов линии передачи 5 выполнено с помощью двух встречно включенных pin-диодов 1, 3, каждый из которых одним выводом подключен к одному из концов отрезка линии передачи 5, а каждый из вторых выводов pin-диодов 1, 3 соединен с одним из выводов аттенюатора 4. Применение в качестве переключающих элементов pin-диодов позволяет существенно повысить уровень рабочей мощности фазовращателя и реализовать взаимный режим его работы. Также, расширение функциональных возможностей фазовращателя достигается при помощи включения аттенюатора между двух встречно включенных pin-диодов, что открывает возможность избирательного управления мощностью проходящего через фазовращатель СВЧ-сигнала. При этом встречное включение pin-диодов позволяет при необходимости полностью исключить влияние аттенюатора на СВЧ-сигнал, проходящий через фазовращатель. Кроме того, использование pin-диодов позволяет улучшить эксплуатационные характеристики фазовращателя за счет снижения требований к точности установки управляющего напряжения, величина которого может колебаться в более широких пределах по сравнению с величиной напряжения на затворах полевых транзисторов.
Работает фазовращатель следующим образом. При подаче положительного напряжения на фазовращатель pin-диоды 1-3 открываются и происходит замыкание в центре отрезка линии передачи с длиной, равной половине длины волны в линии передачи 5 на корпус, что эквивалентно соединению с корпусом двух отрезков линии передачи с длиной, равной четверти длины волны в линии, и приводит к увеличению сопротивления линии передачи 5. В этом случае СВЧ-сигнал проходит через pin-диоды 1, 3 и аттенюатор 4, а фаза сигнала практически не изменяется. При отсутствии положительного напряжения или подаче отрицательного, которое обеспечивает работоспособность фазовращателя при высоком уровне мощности СВЧ-сигнала, pin-диоды 1-3 закрываются. В этом случае СВЧ-сигнал проходит через линию передачи 5 и его фаза изменяется на 180 градусов, а аттенюатор 4 из-за того, что pin-диоды 1, 3 закрыты, не оказывает никакого влияния на СВЧ-сигнал.
Изобретение позволяет расширить функциональные возможности фазовращателя за счет возможности взаимного прохождения сигналов через фазовращатель, избирательного управления мощностью проходящего через фазовращатель СВЧ-сигнала благодаря включению аттенюатора между двух встречно включенных pin-диодов, а также, улучшить его эксплуатационные характеристики за счет отсутствия необходимости в поддержании управляющего напряжения с высокой точностью на затворах полевых транзисторов. Для промышленной реализации предлагаемого фазовращателя могут быть использованы известные средства и методы, применяемые для изготовления фазовращателей с использованием pin-диодов.