исследования временных характеристик (быстродействия) приведены в следующих разделах.

Устройства управления фазой. Из предыдущего рассмотрения ясно, что оптимальным является гибридное кольцо, выполненное на СЩЛ и позволяющее технологически просто встраивать управляющие диоды. Поэтому данный тип гибридного кольца целесообразно использовать также и в фазовых манипуляторах.

Рассмотрим фазовый манипулятор с дискретным изменением фазы сигнала на Аф=180°, топология которого приведена на рис. 3.7 а. Гибридное кольцо 1 с периметром

120-

Рис. 3.7

3 и входным плечом 2 на СЩЛ выполнено на одной стороне, а выходное плечо 3 на НПЛ -• на другой стороне подложки 4. Причем НПЛ заканчивается четвертьволновым разомкнутым шлейфом 5, расположенным на нижней стороне подложки под кольцом 1. Диоды включены параллельно в СЩЛ кольца 1 на полуволновом расстоянии друг от друга.

На рис. 3.76 представлены зависимости прямых потерь (1) и фазового сдвига (2) в манипуляторе от тока через диоды. Л Видно, что состояния фазы сигнала О и 180° на выходе манипулятора практически достигаются при минимальных токах через диоды 0,01 мА. При этом время переключения диодов составляет менее 2 не. Анализ прямых потерь в переходном процессе показывает, что в отсутствие управляющего тока плечи фазового манипулятора развязаны (потери достигают 35 дБ), а при токах свыше 2 мА потери - - - „ „ ...... 81

менее 1 дБ. Таким образом, электрические характеристик манипулятора имеют ярко выраженный релейный харак-тер. Прямые потери в октавной полосе частот составляют менее 1,5 дБ при К„и-

Фазовый манипулятор с дискретным изменением фазы сигнала на Аср=90° имеет несколько более сложную топологию (рис. 3.8). Устройство представляет собой объемный

Рис. 3.8

четырехэтажный модуль со следующей структурой: два металлических слоя /, 7, слои диэлектрика 2, 4, 6, на границах 5, 5 расположены проводники СПЛ. В крайних слоях металла /, 7 зеркально-симметрично вырезаны СЩЛ, образующие своей конфигурацией по два кольца с полуволновыми периметрами, ближайшие стороны которых соединены отрезком СЩЛ длиной много меньше Слои металла внутри колец, расположенных симметрично друг под другом, имеют равные потенциалы.

Между слоями диэлектрика в плоскостях 3 и 5 расположены токонесущие проводники СПЛ, формирующие многосекционный квадратурный направленный ответвитель 10 с лицевой связью. Одно из плеч ответвителя является входом несущего сигнала, а развязанное относительно него

Рплечо нагружено на согласованную нагрузку R„. Два других плеча ответвптеля связаны переходами 11 и 12 НПЛ:СЩЛ, противоположными точками колец на СЩЛ. Соединение И1Хода с коротким отрезком СЩЛ осуществляется аналогичным переходом 13.

Представленный объемный модуль используется в ка-Ьесгве широкополосного четырехфазного манипулятора с изменением фазы сигнала на 90° (0-90-180-270°). При этом необходимо, чтобы управляющий сигнал также был дискретным, а его амплитуда имела два фиксированных значения. Наличие двух входов управляющих сигналов обеспечивает четыре возможных фазовых состояния. При равенстве нулю всех управляющих сигналов, включая напряжение смещения, подаваемое на диоды, манипулятор имеет пятое состояние - развязка между входом и выходом при этом свыше 30 дБ.

Остановимся на описании работы четырехфазного мани-пулятора (эквивалентная схема приведена на рис. 3.8 а). ка входы Pq и Pq {РаРа+Ра) подаются импульсные напряжения с постоянной амплитудой ±1 В (рис. 3.8 б). На выходе манипулятора получаются дискретные значения фазы сигнала с Дср=90° при соответствующем выборе полярности напряжений на входе, приведенных ниже:

Ф, град- О 90 180 270 и, В -f 1 +1 -1 -I

Ul, В +1 -1 -I -f I

Результаты экспериментальных исследований показали, что в полосе частот 2-5 ГГц относительный сдвиг фазы сигнала меняется в пределах 78-97°, 170-184° и 260- 290° при соответствующем изменении амплитуд - 0,4- 2,2 дБ, -1-2 дБ и -1-2,3 дБ. При быстродействии фазового манипулятора для двухполярного импульса с длительностью переднего фронта 2 не время задержки переключения манипулятора составляет около 0,3 не.

В заключение необходимо отметить, что простота и технологичность рассмотренных фазовых манипуляторов в совокупности с высокими электрическими характеристиками открывает широкие перспективы использования ОИС в различных устройствах фазовой обработки сигналов вплоть до миллиметрового диапазона волн.

Устройства управления частотой. К этому классу можно отнести устройства сдвига частоты, модуляторы, синтезаторы и т. д. При внимательном рассмотрении конструкции