Электрический расчет устройства

Фазовращатель для φ=2π и Δφ=π/8 схематически можно представить в виде четырех последовательно соединенных блоков, каждый из которых дает сдвиг по фазе, соответственно, на π/8, π/4, π/2 и π.

В конечном итоге, результирующий сдвиг по фазе будет 2π. ФВ на сдвиги π/8, π/4, и π/2 конструктивно выполнены по одной схеме, поэтому рассчитаем ФВ только на Δφ=π/8.

Электрическая принципиальная схема подобного фазовращателя имеет следующий вид (рис. 3.1а) [8]. Микрополосковые линии WL1, WL8 служат входом и выходом устройства. Диоды VD1, VD2 осуществляют переключение нагрузки отрезков линий WL3, WL5. Отрезок линии WL2 обеспечивает необходимый фазовый сдвиг между нагрузками линии WL3, WL5. Конденсаторы С1, С2 обеспечивают нулевой потенциал СВЧ составляющей на анодах диодов (в точках подключения управляющих напряжений диодов). Короткозамкнутый четвертьволновый шлейф WL7 обеспечивает цепь постоянного тока управления диодами.

Моделирование дискретного фазовращателя на схемотехническом уровне может проводиться без учета нелинейных свойств диодов, поскольку они используются в ключевом режиме, при котором могут быть описаны эквивалентными схемами в открытом и закрытом состояниях (рис. 3.1б, в).

а б в

Рис. 3.1. Электрическая принципиальная схема фазовращателя (а), эквивалентные схемы p-i-n диода в открытом (б) и закрытом (в) состояниях

Бескорпусный СВЧ p-i-n диод в открытом состоянии может быть описан эквивалентной схемой в виде активного сопротивления небольшой величины (3-7 Ом), зависящего от типа диода и тока управления. В закрытом состоянии эквивалентная схема представляет параллельное включение активного обратного сопротивления диода (1- 5 кОм) и емкости p-n перехода (менее 0.1 пФ).

Входная WL1 и выходная WL8 линии имеют волновое сопротивление Ом.

Волновое сопротивление четвертьволновых отрезков

.

Длина волны в линии

.

Для найденных параметров рассчитаем размеры микрополосковой линии. Для этого воспользуемся модулем программы Microwave Office TXline. Выберем диэлектрическую подложку из материала alumina с диэлектрической проницательностью и тангенсом угла диэлектрических потерь . Проводник выберем из меди (copper). Результаты расчетов геометрических параметров линии при и Ом и длины четвертьволновых отрезков приведены на рис. 3.2 и рис. 3.3.

Рис. 3.2. Расчет геометрических параметров МПЛ при Z=50 Ом

Рис. 3.3. Расчет геометрических параметров МПЛ при Z=125 Ом

Вышеописанную схему для фазового сдвига на π использовать не стоит из-за больших потерь при прохождении сигнала (S21 около -40дБ). Обычно, для сдвига фазы на π и более применяют кольцевые линии с четвертьволновым диаметром, но из-за трудностей расчета упростим задачу до расчета квадрата с длиной стороны λ/4. Электрическая схема такого фазовращателя представлена на рисунке 3.4.

Рис. 3.4. Электрическая принципиальная схема фазовращателя на фазовый сдвиг π

Микрополосковые линии WL1, WL8 служат входом и выходом устройства с Ом. Длина WL2=WL3=WL5=WL9=λ/4. Короткозамкнутый четвертьволновый шлейф WL7 должен иметь минимально возможную ширину.

Ширина отрезков WL3, WL5, WL1 и WL8 одинаковы с отрезками ФВ на π/8 и равны 0,98 мм.

Ширина Н WL2 и WL9=

При моделировании открытое сопротивление диода было принято равным 3 Ом, в закрытом состоянии обратное сопротивление было равно 3 кОм, а емкость 0.05 пФ. Электрические принципиальные схемы фазовращателей, выполненные в Microwave Office 2002, для закрытых состояний диодов приведены на рисунках 3.5 и 3.6, для фазовых сдвигов π/8 и π, соответственно, на частоте 2.4ГГц.

Прочтите также:

Вычисление параметров случайного цифрового сигнала и определение его информационных параметров цифрового сигнала
Связь - быстро развивающаяся отрасль техники. Так как мы существуем в эпоху информатизации, то и объемы информации возрастают пропорционально. Поэтому требования к связи предъявляются с ...

Разработка схемы преобразователя двоичного кода в код семисегментного индикатора
Задачей курсовой работы является разработка схемы преобразователя двоичного кода в код индикатора, который, в свою очередь, состоит из семи сегментов, отображающих арабские цифры и латин ...

Помехоустойчивое кодирование
Для помехоустойчивых блочных неравномерных кодов Nп>М. Это значит, что для передачи знаков сообщения используют лишь часть возможных последовательностей, составленных из m-ичных симв ...

Основные разделы

2021 © Все права защищены! >> www.techeducator.ru