3.6. Фазовращатель с постоянным сдвигом Фазы в полосе частот

В качестве проходных фазовращателей обычно используют от­резки линий передачи. Как известно, фаза их коэффициента передачи линейно зависит от частоты. В раде применений нужны фазовращате­ли с частотнонезависимым фазовым сдвигом. Для построения таких фазовращателей Шифман предложил использовать свойство отрезков свя­занных линий с уравновешенной связью, соединенных на конце (рис, 3.27): фаза коэффициента передачи таких отрезков нелиней­но зависит от частоты и описывается формулой

где - длина связанных линий. Примеры частотных зависимостей фаз коэффициентов передачи для отрезков линий с разной связью показаны на рис.3.28. Одна из таких зависимостей построена на рис.3.29 вместе с наклонной прямой - графиком ча­стотной зависимости фазы. коэффициента передачи опорного фазовращателя - отрезка регулярной линии передачи. В середине рисунка графики с точностью идут

парал­лельно на расстоянии . Следовательно, в достаточно широком

д иапазоне частот разность фазовых сдвигов соответствующих четырехполюсников равна . В устройстве рис.3.30, на вход 1 которого подан сигнал, разность фаз выходных сигналов в полосе частот равна ∆ . При использовании замкнутого от-резка связанных линий и опорного фазовращателя в ка­налах управляемого фазовращателя на переключаемых отрезках линий передачи (рис.3.31) получим секцию дискретного фазовращателя с частотнонезависимым скач­ком фазы.

Порядок расчета фазовращателя:

I. Выбрать длину связанных линий равной на средней частоте диапазона.

2. Выбрать длину линии опорного фазовращателя так, чтобы обеспечить заданное значение на частоте диапазона из условия

•

3. Подобрать коэффициент связи к так, чтобы обеспечить тре­буемое значение на верхней и нижней частотах диапазона.

4. Определить конструктивные размеры линий исходя из определенного значения к и условия уравновешенной связи ,где - волновое сопротивление тракта.

Данные нескольких фазовращателей приведены в таблице. У фа­зовращателя ∆ = 90° фазовый сдвиг обеспечивается с точностью ±4,8° в полосе 2,34:1. Реализация фазовращателя с данными из таблицы затруднена из-за большой связи.

Известен вариант устройства, в ко­тором в качестве опорного фазовращателя используется замкнутый на конце отрезок связанных линий длиной (рис.3.32,а). Частотные зависимости фаз коэффициентов передачи этого устройства показаны на рис.3.32,б . В обоих случа­ях используются связанные линии с К=0.448 .

В фазовращателях с существенно более широкой по­лосой частот применяют отрезки плавных или ступенча­тых связанных линий,замкнутые на конце (см. п. 2.7).Плохая направленность направленных ответвителей на микрополосковых линиях при использовании их в ка­честве фазовращателей с частотнонезависимым фазовым сдвигом приводит к заметному ухудшению согласования.У микрополосковых фазовращателей на поликоре с равным 45 и 90° без принятия специальных мер 1 Ликвидация потерь на отражение может быть достигнута улучшением направленного ответви-теля, например одним из способов, рассмотренных в п.2.6. В каче­стве особого способа улучшения характеристик фазовращателя исполь­зуют замену регулярного отрезка связанных линий отрезком ступенча­той линии (рис.3.33). Параметры ступеней подбирают так,чтобы обес­печить постоянство произведения входных сопротивлений всей линии при синфазном и противофазном возбуждениях [19].

Элемент фазовращателя, аналогичный замкнутому отрезку связан­ных линий, показан на рис.3.34. Разомкнутый на конце микрополосковый шлейф с волновым сопротивлением 60,3 Ом подключен к линии пе­редачи с волновым сопротивлением 50 Ом. В металлизации подложки под шлейфом имеется щель шириной 0,05 мм, которая связана с круг­лым отверстием в металлизации (показано пунктиром). Средняя час­тота схемы равна 6 ГГц, материал подложки - поликор,толщина 0,51мм.