Волноводные фазовращатели на P-I-N диодах с планарными петлями связи

• Автор: Пазухина, Татьяна Гавриловна
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 106 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ВОЛНОВОДНЫЕ ФАЗОВРАЩАТЕЛИ ОТРАЖАТЕЛЬНОГО ТИПА НА Р-1-И ДИОДАХ С ПЛАНАРНЫМИ ПЕТЛЯМИ СВЯЗИ
1.1. Конструкции волноводных фазовращателей отражательного типа
1.2. Разработка математической модели отражательного фазовращателя с планарными петлями связи
1.3. Нахождение параметров базовых элементов топологической модели
1.3.1. Расчет параметров волновода, частично заполненного диэлектриком
1.3.2. Расчет коэффициента трансформации планарной петли связи
1.3.3. Нахождение параметров планарной линии передачи
1.3.4. Расчет величины индуктивности
1.4. Матричный метод расчета двухпозиционного отражательного фазовращателя
1.5. Теоретические и экспериментальные исследования двухпозиционного отражательного фазовращателя с планарной петлей связи
1.5.1. Ограничения, накладываемые на параметры базовых элементов
1.5.2. Исследование фазочастотных характеристик двухпозиционного отражательного фазовращателя с планарной петлей связи
1.5.3. Исследование амплитудно-частотных характеристик
1.6. Выводы
ГЛАВА 2. ВОЛНОВОДНЫЕ ФАЗОВРАЩАТЕЛИ ПРОХОДНОГО ТИПА НА Р-Ш-ДИОДАХ С ПЛАНАРНЫМИ ПЕТЛЯМИ СВЯЗИ

2.1. Конструкции фазовращателей проходного типа
2.2. Разработка математической модели двухпозиционного фазовращателя проходного типа с планарными петлями связи
2.2.1. Топологическая модель фазовращателя проходного типа
2.2.2. Расчет коэффициента трансформации планарной петли связи
2.3. Тестирование топологических моделей
2.4. Теоретические и экспериментальные исследования элементарной ячейки фазовращателя проходного типа с планарными петлями связи
2.4.2. Исследование ФЧХ
2.4.3. Исследование амплитудно-частотных характеристик
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. МНОГОПОЗИЦИОННЫЕ ВОЛНОВОДНЫЕ ФАЗОВРАЩАТЕЛИ С ПЛАНАРНЫМИ ПЕТЛЯМИ СВЯЗИ
3.1. Многопозиционные отражательные фазовращатели с планарными петлями связи
3.1.1. Коммутационный фазовращатель
3.1.2. Комбинированный фазовращатель
3.2. Многопозиционные фазовращатели проходного типа
3.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Фазовращатели на р-Еп диодах применяются в фазированных антенных решетках (ФАР) радиолокационных станций [1, 2], а также в качестве фазовых модуляторов в приемных и передающих трактах радиоэлектронной аппаратуры [3]. Они характеризуются высоким быстродействием, низкой мощностью управления. Волноводные фазовращатели, кроме того, отличаются меньшими вносимыми потерями и более высокими уровнями входной СВЧ мощности по сравнению с фазовращателями на микрополосковых линиях.
Как известно, характеристики ФАР во многом определяются возможностями используемых в них фазовращателей. С момента появления волноводных фазовращателей на р-Еп диодах и по настоящее время постоянно идет процесс совершенствования приборов, стимулом к которому выступают все возрастающие требования со стороны радиотехнических и радиолокационных систем, в которых они применяются, а также постоянная конкуренция с ферритовыми фазовращателями, которые обладают низкими вносимыми потерями, плавным изменением фазового сдвига и малой стоимостью [4].. Преимуществами фазовращателей на р-Еп диодах по сравнению с ферритовыми, являются меньший вес, температурная стабильность фазы, низкая потребляемая мощность и реализуемость практически во всех типах линий передачи.
Большой вклад в развитие дискретно коммутируемых фазовращателей внесли Сестрорецкий Б.В., Гарвер Р., Уотсон Д., Лебедев И.В., Жуссемэ С., Хижа Г.С. и другие.
Наряду с фазовращателями на р-Еп диодах используются фазовращатели на полевых транзисторах [5]. Они работают как двухполюсные ключи и управляются напряжением на затворе. По сравнению с фазовращателями на р-Еп диодах они имеют большую скорость переключения и могут быть как цифровыми, так и аналоговыми. Однако такие фазовращатели являются дорогими устройствами, обладающими значительными потерями в СВЧ диапа-

Параметры базовых элементов
Таблица
Частота, ГГц Zo/2, ом г,/2, ом 0Ь градус 02, градус п г2, ом
2,0 75,8 66,9 52,0 82,4 0,673
2,05 71,9 65,3 54,8 84,5 0,697
2,1 68,8 63,9 57,9 86,5 0,723
2,15 1_ 66,3 62,8 60,7 88,63 0,744
2,2 64,2 61,9 63,6 90,7 0,768
2,25 62,4 61,1 66,2 92,7 0,781
2,3 60,8 61,0 68,9 94,8 0,797
2,35 59,4 60,0 71,7 96,9 0,811
2,4 58,2 59,5 74,1 98,9 0,821
2,45 57,2 59,3 77,0 101,0 0,832
2,5 56,2 59,0 79,5 103,0 0,839 58
2,55 55,4 58,8 81,9 105,1 0,845
2,6 54,6 58,7 84,5 107,1 0,850
2,65 53,9 58,7 87,1 109,2 0,853
2,7 53,2 58,3 88,7 111,3 0,854
2,75 52,7 58,4 91,4 113,3 0,854
2,8 52,1 58,6 94,0 115,4 0,852
2,85 51,6 58,8 96,7 117,4 0,848
2,9 51,2 58,6 98,4 119,5 0,845
2,95 50,8 59,0 101,2 121,6 0,838
3,0 50,4 59,4 104,0 123,7 0,829
Индуктивность Ь] является суммой двух индуктивностей: эквивалентной индуктивности узкого отрезка планарной линии передачи, Ь, и индуктивности вывода р-1-п-диода, I".
Алгоритм вычисления планарной индуктивности следующий:
- определяется волновое сопротивление, 210, зауженного отрезка планарной линии передачи и длина волны, Я£, в этой линии на центральной частоте,./о, рабочего диапазона частот;
- вычисляется реактивное сопротивление планарной индуктивности по формуле [37]:
. (2я£ ь ~ ' 31П1
где £ъ - длина зауженного отрезка планарной линии передачи;
(41)