شبیه سازی شیفت دهنده فازی توان بالا با استفاده از تزویجگر هایبرید 90 درجه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشگاه جامع امام حسین(ع) تهران، ایران

2 استاد دانشگاه علم و صنعت تهران، ایران

3 دانشجوی دکتری دانشگاه جامع امام حسین(ع) تهران، ایران

4 پژوهشگر،دانشگاه جامع امام حسین(ع) ،تهران، ایران

چکیده

در این مقاله اصول نظری و طراحی و شبیه‌سازی تغییردهنده فازی توان بالابر مبنای تزویج گر دورگه 90 درجه آمده است. از ویژگی‌های خاص این نوع تغییردهنده، ظرفیت حمل توان بالا، خطی بودن تغییرات فاز نسبت به فرکانس، تأمین محدوده کامل 360 درجه تغییر فاز، عرض کم ساختار، تلفات برگشتی بیشتر از dB25 در پهنای باند MHz400 در فرکانس مرکزیGHz2/10، و انحراف فاز کمتر از 5/0 درجه در پهنای باند، می‌باشد که در کاربردهای آرایه‌های آنتنی توان بالا باقابلیت اسکن پرتو، می‌تواند استفاده شود. مبنای تغییر فاز تغییردهنده فاز طراحی‌شده، بر اساس تغییر طول مسیر الکتریکی سیگنال، از طریق حرکت پیستون‌های تعبیه‌شده در داخل ساختار، هست.دو نوع ساختار تزویج گر دورگه 90 درجه، صفحه E و صفحه H، موردبررسی قرارگرفته و نتایج دو ساختار باهم مقایسه شده‌اند. نشان داده می‌شود که تزویج گر از نوع صفحه H، کارایی بهتری ازنظر پهنای باند و نیز عرض کم ساختار، نسبت به تزویج گر نوع E دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

simulation of high power phase shifter using 90 degree hybrid coupler

نویسندگان [English]

  • Yaqob Qaneh Qarehbagh 1
  • mohammad khalaj amirhossini 2
  • naser yousefzadeh 3
  • Ali Hasani 4
1 Assistant Professor of Imam Hossein University of Tehran, Iran
2 Professor of Tehran University of Science and Technology, Iran
3 PhD student, Imam Hossein University of Tehran, Iran
4 Researcher, Imam Hossein (AS) University of Tehran, Iran
چکیده [English]

In this article the theoretical principles and design and simulation of high power phase shifter based on 90 degree hybrid coupler are given. One of the special features of this type of shifter is high power handling, linearity of phase changes with respect to frequency, provision of a full range of 360 degrees of phase change,, tow structure width, return loss greater than 25 dB and phase deviation less than 0.5 degrees in the bandwidth 400 MHz in 10.2GHz centeral frequency, which can be used in applications of high power antenna arrays with beam scanning capability. The basis for changing the phase of the designed phase shifter is based on changing the length of the electrical path of the signal, through the movement of pistons embedded inside the structure.
Two types of 90 degree hybrid coupler structures, E and H plane, have been investigated and the results of the two structures have been compared. It is shown that the H plane coupler has a better efficiency than the E type coupler

کلیدواژه‌ها [English]

  • Phase shifter
  • 90 degree hybrid coupler
  • beam scan
  • return loss
  • scatering parameters

Smiley face

[1]       David M. Pozar, Microwave Engineering, Wiley, 2012
[2]       Amrita Chakraborty and Bhaskar Gupta, “Paradigm Phase Shift”, IEEE Microwave Magazine ,Volume: 18, Issue: 1, Jan.-Feb. 2017
[3]       Robert E. Collin Foundations For Microwave Engineering, SECOND EDITION,Wiley,2001
[4]       H.J. Riblet,”A Mathematical Theory of Directional Couplers”, Proceedings of the IRE, Volume: 35, Issue: 11, November 1947
[5]       H.J. Riblet; T.S. Saad,” A New Type of Waveguide Directional Coupler”, Volume: 40, Issue: 2, February 1948
[6]       Henry J. Riblet, “The Short-Slot Hybrid Junction”, Proceedings of the IRE وVolume: 40, Issue: 2, Feb. 1952
[7]       Jorge A. Ruiz-Cruz, José R. Montejo-Garai et al,” Design of Riblet-Type Couplers for Ka Band Applications”, IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium,2007
[8]       Jorge A. Ruiz-Cruz,” Short-slot E- and  -plane waveguide couplers with an arbitrary power division ratio”, International Journal of Electronics,2011
[9]       Koichi Kuroiwa & Alvaro Gonzalez, Short-slot Hybrid Coupler Using Linear Taper in W-band, J Infrared Milli Terahz Waves,2013
[10]    A. A. Sarhan, M. Tayarani, H. Oraizi, N. Ghadimi, I. Hamidi, “Optimized Broad Band Riblet Short-Slot Waveguide Coupler for X-Band Applications”, International Journal of Scientific & Engineering Research,2013
[11]    Yi-Ming Yang, Cheng-Wei Yuan & Zhang Qiang,” Simulation Investigation of Novel Waveguide Phase Shifters for High Power Applications”,Communications in Computer and Information Science book series (CCIS,volume 645),2016
[12]    Jun-Ho Choi and Yong-Hoon Kim,” A High-Power Waveguide Phase Periodic RF Chokes for SubgigawattShifter With Nanopulse Transmission, IEEE Transactions on Plasma Science,2016
[13]    Lucas Polo-López; J. L. Masa-Campos; Jorge A. Ruiz-Cruz,” Design of a reconfigurable rectangular waveguide phase shifter with metallic posts”, 47th European Microwave Conference (EuMC), 2017
[14]    Jorge A. Ruiz-Cruz,et al,” Short-slot E- and H-plane waveguide couplers with an arbitrary power division ratio”, International Journal of Electronics, Vol 98 (1) , pp. 11-24, 2011
[15]    Antti V. Raisanen; Michael K. Brewer, “Theory and Design of Non-Contacting Millimeter Waveguide Backshorts”, 1981 11th European Microwave Conference, 07-11 September 1981
[16]    AA.R. Kerr, "An adjustable short-circuit for millimeter waveguides",National Radio Astronomy Observatory, Electronics DivisionInternal Report no. 280, pp. 1-25 ,1988
[17]    Vladimir BILIK, Jan BEZEK, “Analysis of Modes in Rectangular-Waveguide Noncontacting Shorting Plunger”, Physics,2006
[18]    Koichi Kuroiwa,Alvaro Gonzalezet al, “Short-slot Hybrid Coupler Using Linear Taper in W-band”,Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves volume 34, pages815–823 ,2013
[19]    K. Chang, Encyclopedia of RF And Microwave engineering, Wiley Interscience, 2005
[20]    Herbert J Reich, Microwave principles, The Van Nostrand series in electronics and communications, 1957
[21]    J. Reed; G.J. Wheeler,” A Method of Analysis of Symmetrical Four-Port Networks”, IRE Transactions on Microwave Theory and Techniques (,Volume: 4, Issue: 4,October 1956
[22]    S.B. Cohn; R. Levy,” History of Microwave Passive Components with Particular Attention to Directional Couplers”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques ,Volume: 32, Issue: 9, Sep 1984
[23]    Nanak Chand Bhagat, Design Considerations Relating To Directional Couplers, A Thesis Submitted For The Degree Of Doctor Of PhilosophyOf The University Of London, 1968Internal Report no. 280, pp. 1-25 (1988).
[24]    M. Nouri-Zonoz and H. Ramezani-Aval, “Fermi coordinates and modified Franklin transformation: a comparative study on rotational phenomena  ,” Eur. Phys. J. C, Vol. 74, 3128, 2014.
دوره 11، شماره 2 - شماره پیاپی 27
شماره پیاپی 27، پاییز و زمستان
مهر 1402
صفحه 89-99
  • تاریخ دریافت: 18 تیر 1402
  • تاریخ بازنگری: 25 شهریور 1401
  • تاریخ پذیرش: 26 مهر 1402
  • تاریخ انتشار: 16 آبان 1402