Двухканальный переключатель

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в антенной и измерительной аппаратуре. С целью увеличения чувствительности к входным коммутируемым сигналам за счет снижения уровня помех от управляющего напряжения двухканальный переключатель содержит четыре диода и цепи питания диодов, состоящие из восьми дросселей, пяти разделительных и семи блокировочных конденсаторов. Переключатель содержит, помимо двух входов и одного выхода, еще два входа постоянных напряжений смещения. На все четыре диода подаются постоянные напряжения, смещающие рабочие точки диодов в область прямых токов, что уменьшает уровни гармоник на входах и выходе переключателя. Фильтры нижних частот, образованные цепями питания диодов, ослабляют уровень гармоник в исходном управляющем напряжении . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ ВИДЕТЕГ! ЬСТВУ (21) 4633909/09 (22) 09.01,89 (46) 15,05.92. Бюл. N 18 (71) Сибирский физико-технический институт им.В.Д,Кузнецова при Томском государственном университете (72) А.В.Семенов (53) 621.372,837,2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N211614,,кл. Н 01 Р 1/15, 1968, (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в антенной и измерительной аппаратуре, С целью увеличения чувствительности к входным коммутируемым сигналам за счет снижения уровня

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для коммутации сигналов малого уровня мощности в гектометровом, декаметровом и метровом диапазонах волн, в частности, в антенной и измерительной технике.

Известен высокочастотный двухканальный переключатель, содержащий в каждом коммутируемом плече по одному последовательному диоду. Недостатком его является малое значение ослабления закрытых каналов и низкая чувствительность к входным коммутируемым сигналам, обусловленная высоким уровнем коммутационных (гармонических) помех от управляющего сигнала (коммутационные помехи содержатся как в самом управляющем сигнале, так и возникают на нелинейностях диодов под воздействием управляющего сигнала).. Ж „, 1734141 А1 помех от управляющего напряжения двухканальный переключатель содержит четыре диода и цепи питания диодов, состоящие из восьми дросселей, пяти разделительных и семи блокировочных конденсаторов, Переключатель содержит, помимо двух входов и одного выхода, еще два входа постоянных напряжений смещения. На все четыре диода подаются постоянные напряжения, смещающие рабочие точки диодов в область прямых токов, что уменьшает уровни гармоник на входах и выходе переключателя.

Фильтры нижних частот, образованные цепями питания диодов, ослабляют уровень гармоник в исходном управляющем напряжении. 2 ил.

Известен также высокочастотный двухканальный переключатель, содержащий первый и второй входы, между которыми включены последовательно соединенные первый разделительный конденсатор. пер-, вей вый и второй диоды, включенные согласно, и второй разделительный конденсатор, тре- Ф тий диод, включенный между "земляным" проводником и точкой соединения первого разделительного конденсатора и первого диода, четвертый диод, включенный между

"земляным" проводником и точкой соединения второго разделительного конденсатора и второго диода, при этом третий и четвертый диоды подключены к первому и второму диодам одноименными электродами, Т-образный фильтр н,жних частот, включенный между точками соединения первого и третьего диодов, с одной стороны, и второго и четвертого диодов, с другой стороны, выход, 1734141

50

55 соединенный через третий разделительный конденсатор с точкой соединения первого и второго диодов, и вход управляющего напряжения, к которому подсоединен потенциальный вывод блокировочного конден- 5 сатора и первый вывод дросселя, второй вывод которого подключен к общей точке соединения первого и второго диодов и третьего раздел ител ь ного конденсатора.

Недостатком такого переключателя является малая чувствительность к входным коммутируемым сигналам.

Наиболее близким к предлагаемому по максимальному числу существенных признаков является двухканальный переключа- 1 тель, содержащий первый и второй входы, между которыми включены последовательно соединенные первый разделительный конденсатор, первый и второй диоды, включенные согласно, и второй разделительный конденсатор, первый, второй и третий дроссели, первые выводы которых соединены с

"земляным" проводником, четвертый и пятый дроссели, первые выводы которых подключены соответственно к аноду первого диода и катоду второго диода, а вторые выводы — к потенциальным выводам первого и второго блокировочных конденсаторов и входу управляющего напряжения, третий диод, катод которого подключен к точке соединения первого разделительного конденсатора, первого диода и четвертого дросселя, а анод — к потенциальному выводу третьего блокировочного конденсатора и второму выводу второго дросселя, четвертый диод, анод которого подключен к точке соединения второго разделительного конденсатора, второго диода и пятого дросселя, а катод — к потенциальному выводу четвертого блокировочного конденсатора и второму выводу четвертого дросселя, третий разделительный конденсатор, первый вывод которого является выходом переключателя, а второй вывод подключен к второму выводу первого дросселя и к точке соединения первого и второго диодов, Недостатком переключателя является его низкая чувствительность к входным коммутируемым сигналам.

Цель изобретения — повышение чувствительности двухканального переключателя к входным коммутируемым сигналам (за счет уменьшения уровня коммутационных помех).

Поставленная цель достигается тем, что в двухканальный диодный переключатель, содержащий первый и второй входы, между которыми включены последовательно соединенные первый разделительный конденсатор, первый и второй диоды, включенные согласно, и второй разделительный конденсатор, первый, второй и третий дроссели, первые выводы которых соединены между собой, четвертый и пятый дроссели, первые выводы которых подключены соответственно к аноду первого диода и к катоду второго диода, а вторые выводы — к потенциальным выводам первого и второго блокировочных конденсаторов, третий диод, к аноду которого подключен потенциальным выводом третий блокировочный конденсатор и второй вывод второго дросселя, четвертый диод, к катоду которого подключен потенциальным выводом четвертый блокировочный конденсатор и второй вывод третьего дросселя, третий разделительный конденсатор, первый вывод которого является выходом двухканального переключателя, а второй вывод подключен к второму выводу первого дросселя и к общей точке соединения первого и второго диодов, дополнительно введены четвертый и пятый разделительные конденсаторы, шестой седьмой и восьмой дроссели, пятый, шестой и седьмой блокировочные конденсаторы, при этом четвертый разделительный конденсатор, шестой дроссель и пятый блокировочный конденсатор соединены между собой, первый вывод четвертого разделительного конденсатора подключен к аноду первого диода, а второй вывод — к катоду третьегс диода, потенциальные выводы второго и пятого блокировочных конденсаторов соединены между собой и являются входом напряжения смещения отрицательной полярности, пятый разделительный конденсатор, седьмой дроссель и шестой блокировочный конденсатор соединены последова- тельно между собой, при этом первый вывод пятого разделительного конденсатора подключен к катоду второго диода, а второй вывод — к аноду четвертого диода, потенциальные выводы первого и шестого блокировочных конденсаторов соединены между собой и являются входом напряжения смещения положительной полярности, к общей точке соединения первого, второго и третьего дросселей подключены потенциальный вывод седьмого блокировочного конденсатора и первый вывод восьмого дросселя, второй вывод которого является входом управляющего напряжения, На фиг, 1 приведена принципиальная электрическая схема двухканального переключателя; на фиг. 2 — вольтамперные характеристики со стороны управляющего входа переключателя при подаче на диоды постоянных напряжений смещения (кривая

А) и при их отсутствии (кривая Б).

1734141

20

40

Двухканальный переключатель (см. фиг,1) содержит четыре полупроводниковых диода 1 — 4, восемь дросселей 5 — 12, пять разделительных 13 — 17 и семь блокировочных

18 — 24 конденсаторов и оканчивается двумя входами (входными разьемами) 25 и 26 и одним выходом (выходным разьемом) 27, входом управляющего напряжения 28 и входами напряжений смещения положительной 29 и отрицательной 30 полярностей.

Между первым 25 и вторым 26 входами включены последовательно соединенные первый разделитель ый конденсатор 13, первый 1 и второй 2 диоды, включенные согласно, и второй разделительный конденсатор 14. Между выходом 27 и точкой соединения диодов 1 и 2 включен третий разделительный конденсатор 15. Первый 7, второй

8, третий 9 и восьмой 12 дроссели первыми выводами соединены с потенциальным выводом седьмого блокировочного конденсатора 24, при этом второй вывод восьмого дросселя 12 является входом 28 управляющего напряжения. Второй вывод второго дросселя 8 подсоединен к аноду третьего диода 3 и потенциальному выводу третьего блокировочногоо конденсатора 22, Второй вывод третьего дросселя 9 подсоединен к катоду четвертого диода 4 и потенциальному выводу четвертого блокировочного конденсатора 23, Второй вывод первого дросселя 7 подключен к точке соединения диодов 1 и 2 и третьего разделительного конденсатора 15, К точке соединения nepsoro разделительного конденсатора 13 и анода первого диода 1 подключены первыми выводами четвертый дроссель 5 и четвертый разделительный конденсатор 16, а к точке соединения второго разделительного конденсатора 14 и катода второго диода 2 подключены первыми выводами пятый дроссель 6 и пятый разделительный конденсатор 17, Начало шестого дросселя 10 соединено с катодом третьего диода 3 и вторым выводом четвертого разделительного конденсатора 16, а его конец — с потенциальным выводом пятого блокировочного конденсатора 20. Начало седьмого дросселя 11 соединено с анодом четвертого диода

4 и вторым выводом пятого разделительного конденсатора 17, а его конец — с потенциальным выводом шестого блокировочного конденсатора 21. Вторые выводы четвертого 5 и пятого 6 дросселей соединены соответственно с потенциальными выводами первого 18 и второго 19 блокировочных конденсаторов, Потенциальные выводы первого 18 и шестого 21 блокировочных конденсаторов соединены между собой и являются входом 29 напряжения смещения положительной полярности, а потенциальные выводы второго 19 и пятого 20 блокировочных конденсаторов также соединены между собой и являются входом

30 напряжения смещения отрицательной полярности.

Двухканальный переключатель работает следующим образом.

На входы 29 и 30 подаются постоянные напряжения смещения положительной и отрицательной полярности величиной 0,6 — 0,8

В (при использовании в переключателе кремниевых диодов). При этом на диоды подаются напряжения 0,4 — 0,6 В (часть напряжений падает на дросселях), смещающие рабочие точки диодов 1-4 в область малых прямых токов. На входы 25 и 26 подаются высокочастотные сигналы малого уровня мощности, на вход 28 — двухполярное управляющее напряжение (в частном случае, имеющее форму меандра), При отрицательном управляющем напряжении на входе 28 диоды 1 и 4 открываются, а диоды

2 и 3 закрываются. При этом вход 25 соединяется с выходом 27, вход 26 отсоединяется от него и сигнал с входа 25 поступает на выход 27. При положительном управляющем напряжении на входе 28 открываются диоды 2 и 3 и закрываются диоды 1 и 4. При этом вход 26 соединяется с выходом 27, вход 25 отсоединяется от него и сигнал с входа 26 поступает на выход 27. Управляющее напряжение с входа 28 поступает на диоды 1-4 через фильтры нижних частот, образованные дросселями 7 — 9 и 12 и конденсатором 24, что уменьшает уровень гармоник, поступающих на диоды. Сопротивление между входом 28 и "земляным" проводником определяется вольтамперной характеристикой, представленной на фиг.2 кривой А (если бы входы 29 и 30 были соединены с "земляным" проводником, сопротивление между входом 28 и "земляным" проводником определялось бы вольтамперной характеристикой, представленно на фиг. 2 кривой Б), На выходе переключателя гармоники, порождаемые на нелинейностях диодов, имеют малый уровень, поскольку цепь между точкой соединения диодов 1 и 2 (которая через конденсатор 15 соединены с выходом 27) и "земляным" проводником обладает вольтамперной характеристикой, бл и экой к линейной. Умен ьшение уровня гармоник от управляющего напряжения на входах переключателя 25 и 26 обусловлено частичной компенсацией противофазных гармоник управляющего напряжения, проходящих по параллельным ветвям от входа

28 к входам 25 и 26, поскольку эти цепи также имеют вольтамперные характеристи1734141 ки, близкие к линейным. На первый вход 25 противофазные гармоники управляющего напряжения проходят по двум параллельным ветвям: дроссель 8 — диод 3 — конденсатор 16 (первая ветвь) и дроссель 7 — диод

1 (вторая ветвь), на второй вход 26 противофазные гармоники управляющего напряжения проходят по двум параллельным ветвям: дроссель 9 — диод 4 — конденсатор

17 (первая ветвь) и дроссель 7 — диод 2 (вторая ветвь). Уменьшение уровня гармонических составляющих в предлагаемом переключателе по отношению к переключателю-прототипу обусловлено также тем, что амплитуда управляющего напряжения на диодах при тех же прямых токах (при тех же значениях ослаблений открытых и закрытых каналов) получается меньше на величину постоянного напряжения смещения, подаsaeMoro на диоды (чем меньше амплитуда гармоник управляющего сигнала, тем меньше уровень гармоник как в самом исходном сигнале, так и в сигнале, искаженном диодами), Для получения минимального уровня коммутационных помех в переключателе необходимо использовать идентичные диоды 1 — 4, одинаковые дроссели 5, 6, 10 и 11; 8 и 9 и одинаковые конденсаторы 13 и 14; 16 и 17; 18 — 21; 22 и 23.

Двухканальный переключатель, выполненный на диодах 2А517А по схеме, изображенной на фиг. 1, имел в диапазоне частот

0,3-300 МГц ослабление открытых каналов

0,4 дБ. Ослабление закрытых каналов превышало 50 дБ. При подаче на вход 28 напряжения, имеющего форму меандра и частоту колебаний 1 кГц, и на входы 29 и 30 постоянных напряжений+0,75 и-0,75 В, ослабление гармоник управляющего напряжения на входах 25 и 26 и выходе 27 в диапазоне частот 0,1 — 1,0 МГц составляло соответствено 13-21 и 19 — 21 дБ по отношению к тому

>ке переключателю, у которого входы 29 и 30 были соединены с "земляным" проводником (по отношению к переключателю-прототипу), B декаметровом и метровом диапазонах волн уровня гармоник от управляющего напряжения на входах и выходе переключателя находились на уровне шумов используемого при измерении уровня гармоник анализатора спектра СК 4 — 59, Техническое преимущество предлагаемого переключателя по сравнению с переключателем-прототипом состоит в увеличении приблизительно на 20 дБ его чувствительности к входам коммутируемым сигналам. К достоинствам переключателя следует также отнести меньший, чем у переключателя-прототипа (и других известных переключателей) уровень помех на его входах, что имеет существенное значение для антенных коммутаторов, поскольку к уровню излучаемого антеннами паразитного сигнала предъявляются весьма жесткие требования.

Формула изобретения

Двухканальный переключатель, содер10 жащий первый и второй входы, между которыми включены последовательно соединенные первый разделительный конденсатор, первый и второй диоды, включенные согласно, и в;орой разделительный

15 конденсатор, первый, второй и третий дроссели, первые выводы которых соединены между собой, четвертый и пятый дроссели, первые выводы которых подключены, соответственно, к аноду первого диода и катоду

20 второго диода, а вторые выводы — к потенциальным выводам первого и второго блокировочных конденсаторов, третий диод, к аноду которого подключен потенциальный вывод третьего блокировочного конденса25 тора и второй вывод второго дросселя, четвертый диод, к катоду которого подключен потенциальным выводом четвертый блокировачный конденсатор и второй вывод третьего дросселя, третий разделительный

30 конденсатор, первый вывод которого является выходом двухканального переключателя, а второй вывод подключен к второму выводу первого дросселя и к общей точке соединения первого и второго диодов, о т л

35 и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности к входным коммутируемым сигналам, в него дополнительно введены четвертый и пятый разделительные конденсаторы, шестой, седьмой и восьмой

40 дроссели, пятый, шестой и седьмой блокировочные конденсаторы, при этом четвер тый разделительный конденсатор, шестой дроссель и пятый блокировочный конденсатор последовательно соединены между со45 бой, первый вывод четвертого разделительного конденсатора подключен к аноду первого диода, а второй вывод — к катоду третьего диода, потенциальные выводы второго и пятого блокировочных конденсато50 ров соединены между собой и являются входом для подключения источника напряжения смещения отрицательной полярности, пятый разделительный конденсатор, седьмой дроссель и шестой блокировочный

55 конденсатор последовательно соединены между собой, при этом первый вывод пятого разделительного конденсатора подключен к катоду второго диода, а второй вывод — к аноду четвертого диода, потенциальные выводы первого и шестого блокировочных кон1734141

10 денсаторов соединены между собой и являются входом для подключения источника напряжения смещения положительной полярности, к общей точке соединения первого, второго и третьего дросселей подключены потенциальный вывод седьмого блокировочного конденсатора и первый вывод восьмого дросселя, второй вывод которого является входом управляющего напряже5 ния.