دیود شیفتر فاز (Phase Shifter Diode)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود شیفتر فاز (Phase Shifter Diode) :
دیود شیفتر فاز (Phase Shifter Diode) یک اصطلاح کلی برای دیودهایی است که در مدارات شیفت دهنده فاز (Phase Shifter Circuits) برای تغییر فاز یک سیگنال RF یا مایکروویو استفاده می شوند. این تغییر فاز معمولا با تغییر یک پارامتر الکتریکی دیود (مانند ظرفیت خازنی در دیود واراکتور یا مقاومت RF در دیود PIN) حاصل می شود. شیفترهای فاز یکی از اجزای کلیدی در آرایه های فازی (Phased Array Antennas) و سیستم های راداری هستند.
دو نوع اصلی دیود برای شیفت دهی فاز استفاده می شود:
دیود واراکتور (Varactor Diode): با تغییر ولتاژ بایاس معکوس، ظرفیت خازنی (C_j) دیود تغییر می کند. این تغییر ظرفیت در یک شبکه تطبیق (مانند یک خط انتقال) می تواند باعث تغییر فاز سیگنال عبوری شود. شیفترهای فاز مبتنی بر واراکتور معمولا آنالوگ و پیوسته (Continuous) هستند.
دیود PIN (PIN Diode): با تغییر جریان بایاس مستقیم، مقاومت سری (R_s) دیود تغییر می کند. با استفاده از دیود PIN به عنوان کلید، می توان خطوط انتقال با طول های مختلف را سوئیچ کرد و شیفت فاز گسسته (Discrete) ایجاد کرد (مثلا ۰ درجه، ۹۰ درجه، ۱۸۰ درجه).
پارامترهای مهم برای دیود شیفتر فاز عبارتند از:
محدوده شیفت فاز (Phase Shift Range): حداکثر تغییر فازی که می توان ایجاد کرد.
تلفات درج (Insertion Loss): مقدار تلفات سیگنال در اثر عبور از مدار شیفتر.
دقت فاز (Phase Accuracy): میزان خطا در ایجاد فاز مورد نظر.
پهنای باند (Bandwidth): محدوده فرکانسی که شیفتر در آن عملکرد قابل قبولی دارد.
توان قابل تحمل (Power Handling): حداکثر توان RF که دیود می تواند تحمل کند.
کاربرد اصلی دیود شیفتر فاز در آنتن های آرایه فازی (Phased Array Antennas) است. در این آنتن ها، با تغییر فاز سیگنال هر المان آنتن، می توان پرتو (Beam) آنتن را به صورت الکترونیکی هدایت کرد، بدون اینکه نیازی به حرکت مکانیکی آنتن باشد. این فناوری در رادارهای پیشرفته، سیستم های مخابراتی ماهواره ای، و ایستگاه های پایه 5G استفاده می شود.
سری معروف دیودهای مورد استفاده در شیفترهای فاز شامل دیودهای PIN با قابلیت سوئیچینگ سریع (مانند سری MA4P از MACOM) و دیودهای واراکتور با Q بالا (مانند سری SMV از Skyworks) است. این دیودها معمولا در بسته بندی های SMD کوچک یا به صورت تراشه (Chip) برای کاربردهای مایکروویو عرضه می شوند.
در طراحی شیفتر فاز با دیود، باید به تطبیق امپدانس در تمام حالت ها (برای دیود PIN) و خطی بودن تغییر فاز با ولتاژ (برای واراکتور) توجه کرد. همچنین، در توان های بالا، دیودهای PIN با قابلیت تحمل توان بالا مورد نیاز هستند.
در نهایت، دیود شیفتر فاز یک جزء حیاتی در فناوری آنتن های هوشمند و رادارهای مدرن است.
