Módulo de cambio de fase

Módulo de red de microondas

Un desfasador y traductor de frecuencia de microondas (6 a 18 GHz)

Un módulo de cambio de fase es un módulo de red de microondas que proporciona un cambio de fase controlable de la señal de RF . ^{[1] [2] [3]} Los desfasadores se utilizan en matrices en fase . ^{[4] [5] [6]}

Clasificación

Activo versus pasivo

Los desfasadores activos proporcionan ganancia, mientras que los desfasadores pasivos generan pérdidas.

• Activo:
  • Aplicaciones: matriz activa escaneada electrónicamente (AESA), matriz pasiva escaneada electrónicamente (PESA)
  • Ganancia: el desfasador amplifica mientras cambia de fase.
  • Figura de ruido (NF)
  • Reciprocidad : no recíproca
• Pasivo:
  • Aplicaciones: matriz activa escaneada electrónicamente (AESA), matriz pasiva escaneada electrónicamente (PESA)
  • Pérdida: el desfasador se atenúa durante el cambio de fase
  • NF: NF = pérdida
  • Reciprocidad: recíproca

Analógico versus digital

• Los desfasadores analógicos proporcionan un cambio de fase o un retardo de tiempo continuamente variable. ^[7]
• Los desfasadores digitales proporcionan un conjunto discreto de cambios de fase o retrasos de tiempo. La discretización conduce a errores de cuantificación. Los desfasadores digitales requieren control de bus paralelo.
• Diferencial, de un solo extremo o guía de ondas :
  • Línea de transmisión diferencial : Una línea de transmisión diferencial es una línea de transmisión equilibrada de dos conductores en la que la diferencia de fase entre corrientes es de 180 grados. El modo diferencial es menos susceptible al ruido del modo común y a la diafonía.
  • Selección de antena : dipolo , antena de ranura cónica (TSA)
  • Ejemplos: franja coplanar, línea ranurada
• Línea de transmisión de un solo extremo: Una línea de transmisión de un solo extremo es una línea de transmisión de dos conductores en la que un conductor está referenciado a una tierra común, el segundo conductor. El modo de un solo extremo es más susceptible al ruido del modo común y a la diafonía.
  • Selección de antena: ranura de doble plegado (DFS), microstrip, monopolo
  • Ejemplos: CPW, microstrip, stripline
• Guía de ondas
  • Selección de antena: guía de ondas, bocina.

Banda de frecuencia

Línea de transmisión de un conductor o dieléctrico versus línea de transmisión de dos conductores

• Línea de transmisión monoconductor o dieléctrica ( fibra óptica , finline , guía de ondas):
  • Modal
  • Sin modo TEM o cuasi-TEM , ni TTD ni cuasi-TTD
  • Los modos TE, TM, HE o HM de orden superior están distorsionados
• Línea de transmisión de dos conductores ( CPW , microstrip , slotline , stripline ):
  • Diferencial o de un solo extremo
  • El modo TEM o cuasi-TEM es TTD o cuasi-TTD
• Desfasadores versus desfasadores TTD
  • Un desfasador proporciona un cambio de fase invariable con la frecuencia y se utiliza para la síntesis de patrones de frecuencia invariante de haz fijo.
  • Un desfasador TTD proporciona un retardo de tiempo invariable con la frecuencia y se utiliza para la dirección del haz sin estrabismo y de banda ultra ancha (UWB).

Recíproco versus no recíproco

• • Recíproco: T/R
  • No recíproco: T o R

Tecnología

• No semiconductores (ferrita, ferroeléctrico, RF MEMS , cristal líquido):
  • Pasivo
• Semiconductores (RF CMOS, GaAs . SiGe , InP, GaN o Sb):
  • Activo: MMIC , RFIC o circuitos integrados ópticos basados ​​en transistores BJT o FET
  • Pasivo: híbridos basados ​​en diodos PIN

Diseño

• Línea cargada:
  • Distorsión:
    • Distorsionado si está agrupado
    • Sin distorsión y TTD si se distribuye
• Tipo reflejo:
  • Aplicaciones: matrices reflectantes ( desfasadores S _{11 )}
  • Distorsión:
    • Distorsionado si el desfasador S _{21 , debido al acoplador de 3 dB}
    • Sin distorsión y TTD si el desfasador S ₁₁
• Red conmutada
  • Red:
    • Paso alto o paso bajo
    • ${\displaystyle \pi }$o T
  • Distorsión:
    • Sin distorsión si las secciones de paso alto de la izquierda anulan la distorsión de las secciones de paso bajo de la derecha
• línea conmutada
  • Aplicaciones: dirección de haz UWB
  • Distorsión: sin distorsión y TTD
• Suma de vectores

Figuras de mérito

• Número de bits efectivos, si son digitales [bit]
• Polarización: electrostática de alto voltaje impulsada por corriente [mA, V]
• Consumo de energía CC [mW]
• Distorsión: dispersión de velocidad de grupo (GVD) [ps ² /nm]
• Ganancia [dB] si está activa, pérdida [dB] si es pasiva
• Linealidad : IP3, P1dB [dBm]
• Desplazamiento de fase/factor de ruido [°/dB] (desfasador) o retardo de tiempo/factor de ruido [ps/dB] (desfasador TTD)
• Manejo de potencia [mW, dBm]
• Fiabilidad [ciclos, MTBF]
• Tamaño [mm ² ]
• Tiempo de conmutación [ns]

Referencias

1. Diseño de circuitos de estado sólido de microondas, 2.ª edición, por Inder Bahl y Prakash Bhartia, John Wiley & Sons, 2003 (Capítulo 12)
2. Teoría, diseño y tecnología de RF MEMS por Gabriel Rebeiz, John Wiley & Sons, 2003 (Capítulo 9-10)
3. Manual de ingeniería de antenas, 4.a edición, por John Volakis, McGraw-Hill, 2007 (Capítulo 21)
4. Antenas Phased Array, 2.ª edición, por RC Hansen, John Wiley & Sons, 1998
5. Manual de antenas Phased Array, 2.ª edición, por Robert Mailloux, Artech House, 2005
6. Antenas Phased Array por Arun K. Bhattacharyya, John Wiley & Sons, 2006
7. Desplazador de fase de microondas Archivado el 27 de marzo de 2003 en la información de Wayback Machine de Herley General Microwave

Enlaces externos

• "Cambios de fase", Micorwaves101.com
• Información sobre el desfasador de microondas de Herley General Microwave
• [1] Un diseño de desfasador electromecánico de bajo coste, que incluye un breve resumen de los métodos de estado sólido @ www.activefrance.com ^{[ enlace muerto ]}