بخشی از مقاله
خلاصه
تغییر دهندههای فاز از ادوات مایکروویو بوده و یکی از انواع آنها، تغییر دهنده فاز انعکاسی است که در این مقاله نشان داده شده که با سری کردن یک خط انتقال با بار متغیر میتوان تغییر فاز بیشتری ایجاد نمود. همچنین برای داشتن میزان تغییر فازهای بیشتر از ساختار یک تغییر دهنده فاز انعکاسی در یک تغییر دهنده فاز تفاضلی - ساختار شیفمن - استفاده شد که میتواند تغییر فازهای 360 درجه را به صورت پیوسته در محدوده فرکانسی 2,3 تا 2,7 گیگا هرتز ایجاد کند. میزان تلف برگشتی در این نوع بیشتر از 10 دسی بل و تلف عبوری کمتر از 0,8 دسی بل است.
.1 مقدمه
تغییر دهندههای فاز از ادوات مایکروویو هستند و کاربردهای گوناگونی در سیستمها و تجهیزات مایکروویو، مدولاتور-ها و سیستمهای راداری دارند که میتوانند تغییر فازهایی به صورت گسسته - تغییر دهنده فاز دیجیتال - یا پیوسته - تغییر دهنده فاز آنالوگ - ایجاد نمایند و به دو نوع فعال و غیر فعال دسته بندی میشوند .
در این مقاله تغییر دهندههای فاز آنالوگ غیر فعال بررسی شده است. در این نوع از تغییر دهندهها، تعداد عناصر مورد نیاز برای کنترل فاز نسبت به نوع دیجیتال کمتر است و تغیییرات فاز پیوستهای دارند. انواع مختلفی از تغییر دهنده-های فاز وجود دارد که از مهمترین آنها تغییر دهنده فاز شیفمن است که در آن با تعیین ضریب کوپلینگ و طول این خطوط تغییر فاز مناسب در یک محدوده فرکانسی بهدست میآید. این ساختارها دارای ضرایب کوپلینگ ضعیفی بوده و از نظر ساخت مشکل دارند. برای رفع این مشکل از دیگر ساختارهای تغییر دهندههای فاز تفاضلی با عملکردی مشابه تغییر دهنده فاز شیفمن استفاده میشود
تغییر دهنده فاز انعکاسی نوع دیگری از تغییردهندههای فاز است که از چهار خط انتقال با طول الکتریکی 90 درجه تشکیل شده است که دو دهانه از چهار دهانه آن توسط بارهای متغیر بارگذاری شده و تغییر فازهای پیوسته را به صورت تنظیم پذیر ایجاد میکند
در این مقاله برای ایجاد تغییر فازهای متغیر و همچنین میزان تغییر فاز بیشتر از 360 درجه ساختار جدیدی از تغییر دهندههای فاز تفاضلی معرفی شده است که بهجای استفاده از بخش تزویج شده در ساختار شیفمن از یک تغییر دهنده فاز انعکاسی استفاده شده است که توانسته تغییر فازهای بیشتر از 360 درجه را تنها با یک طبقه از این تغییر دهنده فاز در محدوده فرکانسی 2,3 تا 2,7 گیگا هرتز ایجاد کند.
.2 تغییر دهنده فاز شیفمن
تغییر دهنده فاز شیفمن استاندارد در شکل 1 نشان داده شده است. که با تحلیل مود زوج - خط انتقال مدار باز - و فرد - خط انتقال اتصال کوتاه - امپدانس ورودی قابل محاسبه است
شکل -1 تغییردهنده فاز شیفمن
شکل -2 تغییر فاز حاصله از بخش تزویج شده تغییر دهنده فاز شیفمن
بخش تزویج شده تغییر دهنده فاز شیفمن تغییر فازی مطابق با منحنی شکل 2 ایجاد مینماید.
.3تغییر دهنده فاز انعکاسی
تغییر دهنده فاز انعکاسی استاندارد در شکل 3 نشان داده شده است که از یک کوپلر هایبرید 3 دسی بل تشکیل شده است. دو دهانه این کوپلر توسط بارهای متغیر بارگذاری شده است. برای ایجاد تطبیق در دهانههای ورودی و خروجی باید دو بار متصل به دهانههای 3 و 4 یکسان باشند. در این تغییر دهنده فاز، سیگنال از دهانه ورودی 1 به طور مساوی بین دهانههای 3و 4 با اختلاف فاز 90 درجه وارد و مجموع سیگنال انعکاسی از این دو دهانه به دهانه خروجی 2 رفته و این در حالی است که هیچ سیگنالی به دهانه 1 بر نمیگردد.
شکل -3 تغییر دهنده فازانعکاسی استاندارد
یک نمونه از این تغییر دهنده فاز با تغییر راکتانس خازنی از 0,5 تا 1,4 پیکو فاراد حول فرکانس مرکزی 2,45 گیگا هرتز در نرم افزار ADS شبیه سازی شده است. مقادیر تغییر فاز و پارامترهای S به ترتیب در شکل 4 - الف - و - ب - نشان داده شده است.
