Módulo de cambio de fase

Módulo de red de microondas

Un desplazador de fase 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 cambiadores de fase se utilizan en matrices en fase . ^{[4] [5] [6]}

Clasificación

Activo versus pasivo

Los cambiadores de fase activos proporcionan ganancia, mientras que los cambiadores de fase pasivos tienen pérdida.

• Activo:
  • Aplicaciones: matriz activa escaneada electrónicamente (AESA), matriz pasiva escaneada electrónicamente (PESA)
  • Ganancia: El cambiador de fase 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 mientras cambia de fase
  • NF: NF = pérdida
  • Reciprocidad: recíproco

Analógico versus digital

• Los desplazadores de fase analógicos proporcionan un desplazamiento de fase o un retardo de tiempo continuamente variable. ^[7]
• Los desfasadores digitales proporcionan un conjunto discreto de desfases o retardos 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 las corrientes es de 180 grados. El modo diferencial es menos susceptible al ruido de modo común y a la diafonía.
  • Selección de antena : dipolo , antena de ranura cónica (TSA)
  • Ejemplos: franja coplanar, línea de ranura
• 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 conectado a una tierra común, el segundo conductor. El modo de un solo extremo es más susceptible al ruido de modo común y a la diafonía.
  • Selección de antena: ranura doblemente plegada (DFS), microbanda, monopolo
  • Ejemplos: CPW, microstrip, stripline
• Guía de ondas
  • Selección de antena: guía de ondas, bocina

Banda de frecuencia

Línea de transmisión de un solo conductor o dieléctrica versus línea de transmisión de dos conductores

• Línea de transmisión uniconductora 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
• Desplazadores de fase versus desfasadores TTD
  • Un desplazador de fase proporciona un desplazamiento de fase invariable con la frecuencia y se utiliza para la síntesis de patrones invariantes en frecuencia de haz fijo.
  • Un desplazador de fase TTD proporciona un retardo de tiempo invariable con la frecuencia y se utiliza para direccionamiento de 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 basados ​​en transistores BJT o FET , RFIC o IC ópticos
  • Pasivo: híbridos basados ​​en diodos PIN

Diseño

• Línea cargada:
  • Distorsión:
    • Distorsionado si se agrupa
    • Sin distorsión y TTD si se distribuye
• Tipo de reflexión:
  • Aplicaciones: matrices reflectantes (desplazadores de fase 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 para zurdos cancelan la distorsión de las secciones de paso bajo para diestros
• Línea conmutada
  • Aplicaciones: Dirección de haz UWB
  • Distorsión: sin distorsión y TTD
• Suma de vectores

Cifras de mérito

• Número de bits efectivos, si es digital [bit]
• Polarización: electrostática de alto voltaje impulsada por corriente [mA, V]
• Consumo de energía de CC [mW]
• Distorsión: dispersión de velocidad de grupo (GVD) [ps ² /nm]
• Ganancia [dB] si es activo, pérdida [dB] si es pasivo
• Linealidad : IP3, P1dB [dBm]
• Desplazamiento de fase/figura de ruido [°/dB] (desplazador de fase) o retardo de tiempo/figura de ruido [ps/dB] (desplazador de fase TTD)
• Manejo de potencia [mW, dBm]
• Fiabilidad [ciclos, MTBF]
• Tamaño [ ^mm2 ]
• Tiempo de conmutación [ns]

Referencias

1. Diseño de circuitos de estado sólido para 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 de matriz en fase, 2.ª edición, por RC Hansen, John Wiley & Sons, 1998
5. Manual de antenas de matriz en fase, 2.ª edición, por Robert Mailloux, Artech House, 2005
6. Antenas de matriz en fase de Arun K. Bhattacharyya, John Wiley & Sons, 2006
7. Cambiador de fase de microondas Archivado el 27 de marzo de 2003 en Wayback Machine. Información de Herley General Microwave

Enlaces externos

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