168423. lajstromszámú szabadalom • Mikrohullámú reflexiós fázismodulátor

3 168423 4 (digitális rendszerekben rendszerint 180° vagy ennek egészszámú hányada), amplitudószimmetria (a két szélső fázisállapotban), kis beiktatásai csillapítás, a két fázisállapot közötti átmenet előírt jellegének biztosítása (másképpen a modulációs karakterisztika menete). Bár a digitális alkalmazás során a két (vagy több) fázisállapot közötti átmenetnek nincs információtartalma, a modulált jelnek egy véges sávszélességű rendszeren való átvitele, valamint az információtartalom leválasztása (demodulálás) szempontjából hatása van a rendszer minőségi paramétereire. Ebből a szempontból ítélve meg, előnyösnek tekinthető egy lineáris vagy közelítőleg lineáris modulációs karakterisztika, mert ezzel egyrészt csökkenthetők a demodulálás során a nemlineáris torzításból adódó nehézségek, másrészt lehetőség van a moduláló jelforma optimális alakjának egyszerű eszközökkel történő (pl. a modulátor bemenete elé helyezett szűrővel) kialakítására. Hy módon lehet csökkenteni fázismodulált mikrohullámú adók kisugárzott spektrumának szélességét. További alkalmazási lehetősége a linearizált fázis-feszültség r odulációs karakterisztikának az analóg fázismodi áció esetén történő alkalmazás, melynek egyik változata az az ismert modulációs-demodulációs redszer, ahol az adóoldalon fázist modulálnak és vevőoldalon a frekvenciaváltozást demodu-Mlják. Az egyik ismert megoldásban (Nakamura, S., Inoune, Y., „Digital Phase Modulator Using Diode sevitches in 2 GHz Band", Review of the Elect. Com. Lab. Vol. 17, No. 3-4, March-April 1969) a varaktorral sorban és párhuzamosan elhelyezett reaktáns áramköri elemekből álló hálózat segítségével állítják elő a reflexiós kétpólust. Ennek alkalmas beállításával érik el, hogy az előírt fázistolás esetén a járulékos amplitúdómoduláció minimális legyen. Az áramkör kiviteli alakja elsősorban koaxiális tápvonal-technikai alkalmazásnál előnyös. A modulációs karakterisztika linearizálására a megoldás nem terjed ki. Egy másik ismert kivitelnél (Gardner, A.L., Hawke, R.S., „High Speed Microwave Phase Shifters Using Varastor Diodes", The Rev. of Scentific Instrumens, Vol. 37, No J, Jan. 1966) a varaktor(ok) egy négyszögletes csőtápvonalban egy induktív bot folytatásaként van(nak) elhelyezve. Az elérhető fázistolás, közel lineáris karakterisztika esetén 100-120°-ig terjed. A kiviteli alak cső tápvonal konstrukciót tételez fel. Szalagvonalban (szimmetrikus, aszimmetrikus szalag, microstrip) is realizálható felépítést tárgyal egy másik ismert megoldás (Garver, R.V., „360° Varactor Linear Phase Modulátor", IEEE Tr. on MTT-17 No.3, March 1969). A varaktor nemlinearitását egy tangens-függvényhez „illeszti" soros (párhuzamos induktív ágból és ehhez alkalmasan megválasztott hullámimpedanciájú tápvonalból álló hálózattal. A varaktor minimális kapacitásának, a soros induktív ágnak és a csatlakozó tápvonal hullámimpedanciájának adott frekvencián és adott varaktor karakterisztika (kapacitásfeszültség görbe) mellett meghatározott összefüggésnek kell fennállnia. Ha ezt betartják, akkor 5°-on belül tér el a fázis a linearitástól 180° fázisváltozás esetén. A találmány tárgyát képező mikrohullámú reflexiós fázismodulátorral előnyösen lehet a 180° vagy annál kisebb tetszőleges fázistolású, szélső fázisállapotokban egyforma amplitúdójú, elérhető minimális beiktatási csillapítású, linearizált modulációs karakterisztikával rendelkező fázismodulátor követelményeit teljesíteni. Az áramkör nagymértékben alkalmas nagy paraméter 5 szórással rendelkező vagy pontatlanul ismert, 0,3 és 0,5 közé eső hatványfüggésű varaktorok esetén is az előírt követelmények teljesítésére, beleértve a közelítőleg lineáris fázis-feszültség karakterisztikát is, mely ± 3,5°-on belüli eltérésűre állítható be 180° fázistolás 10 során. Az áramköri elrendezés kivitele egyaránt lehetséges szalagvonalban, beleértve a microstripet vagy koaxiális vonalban, de koaxiális vonalból és csőtápvonalból álló áramköri kivitelben is. 15 A találmány tárgyát képező mikrohullámú reflexiós fázismodulátor, melyet egy cirkulátor és ennek egyik kapujához csatlakozó reflexiós kétpólus vagy egy hibrid és ennek elválasztott kapuihoz csatlakozó egy-egy azonos felépítésű reflexiós kétpólust alkot. 20 A találmány lényege abban van, hogy egy záróirányban előfeszített varaktorból és transzformáló hálózatból álló reflexiós kétpólusban a varaktor egy negyedhullámhossznál rövidebb tápvonalszakaszhoz vagy soros induktív elemhez pl. tekercshez csatla-25 kőzik, amelynek a varaktorral ellentétes végéhez egy sönt induktív elem és egy, a reflektáló kétpólus bemenete irányában feltranszformáló impedanciatranszformátor alacsony impedanciájú kapocspárja .párhuzamosan van kapcsolva. 30 Az áramkör működését és néhány kiviteli változatát rajzok alapján mutatjuk be részletesen. Az 1. ábrán cirkulátorból és reflexiós kétpólusból álló mikrohullámú reflexiós fázismodulátor nagyfrekvenciás helyettesítő képe látható abban a kiviteli válto-35 zatban, ahol a varaktorhoz egy tápvonalszakasz csatlakozik, a 2. ábrán a reflexiós fázismodulátornak azon kiviteli változata látható, melynél a varaktorhoz egy soros induktív elem (pl. egy tekercs) csatlakozik, a 40 3. ábra pedig a reflexiós fázismodulátor azon elvi vázlatát illusztrálja, ahol egy hibrid elválasztott kapuihoz csatlakozik egy-egy reflexiós kétpólus. A találmány szerinti reflexiós fázismodulátor főbb részei: a 6 reflexiós kétpólus és az 5 cirkulátor (1. az 45 1. és 2. ábrát). Hibrid alkalmazása esetén a 7 hibrid és ennek elválasztott kapuihoz csatlakozó egy-egy azonos felépítésű 6 reflexiós kétpólus képezi az áramkört (1. a 3. ábrát). A 6 reflexiós kétpólust az 1 varaktor és a 2 tápvonalszakaszból, 3 sönt induktív elemből és 50 4 impedancia transzformátorból álló transzformáló hálózat alkotja az 1. ábra szerinti kiviteli változatban, míg a 2 tápvonalszakasz szerepét a 8 soros induktív elem (pl. tekercs) tölti be a 2. ábra szerinti változatban. Az ábrákon csak a nagyfrekvenciás működés 55 szempontjából lényeges áramkör elemek vannak feltüntetve, (így például a modulálójel-hozzávezetést az 1. és 2. ábrán csak jelképesen tüntettük fel) és „U"-val jelöltük. Az 1-3 ábrák kapcsolási elemei nagyfrekvencián érvényesen helyettesítő képet mutat-60 ják függetlenül az egyes, későbbiekben ismertetendő lehetséges kiviteli változatoktól. Az áramkör működésének egyszerűbb megértése céljából tételezzük fel egyelőre, hogy az 1 varaktor veszteségmentes nemlineáris kapacitást képez. (A 65 gyakorlati kisveszteségű varaktorok esetében a 2