Выключатель

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в качестве выключателя или модулятора высокочастотных сигналов. Цель изобретения - снижение уровня шумов от управляющего сигнала. При отпирании pin-диодов 8, 9 сигнал распространяется с входа на выход через линию передачи, образованную первым 1 и третьим 3 проводниками. При запирании pin-диодов 8,9 сигнал отражается от выключателя . Уменьшение уровня шумов от сигналов управления, лежащих в спектре высокочастотного сигнала, происходит за счет их противофазного сложения на входе и выходе, так как связанные проводники представляют собой симметрирующие противофазные трансформаторы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (sl)s Н 01 Р 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4634969/09 (22) 09.01.89 (46) 07.06.92. Бюл. ¹ 21 (71) Сибирский физико-технический институт им. В.Д.Кузнецова при Томском государственном университете им. В.В.Куйбышева (72) А.В.Семенов (53) 621.372 (088.8) (56) Крылов Г.M. и др. Управляемые аттенюаторы. — M.: Радио и связь, 1985, с.105.

Бова Н,Т. Микроэлектрические устройства СВЧ. — Киев: Техника, 1984, с.146, (54) В61КЛЮЧАТЕЛ6 (57) Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в качестве выключателя или модулятора высокочастотных сигналов. Цель изобретения — снижение уровня шумов от управляющего сигнала. При отпирании pin-диодов 8, 9 сигнал распространяется с входа на выход через линию передачи, образованную первым

1 и третьим 3 проводниками. При запирании

pl f1-äè0äoâ 8, 9 сигнал отражается от выключателя. Уменьшение уровня шумов от,сигналов управления,, лежащих в спектре высокочастотного. сигнала, происходит за счет их противофазного сложения на входе и выходе, так как связанные проводники представляют собой симметрирующие про-. тивофазные трансформаторы, 2 ил.

1739409

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в качестве выключателя или импульсного модулятора высокочастотных сигналов малого и среднего уровней мощности, например, в антенной и измерительной технике. Наиболее целесообразно использовать его в гектометровом, декаметровом и метровом диапазонах волн.

Известны выключатели, содержащие отрезок несимметричной линии передачи, полупроводниковый диод, включенный последовательно в линию передачи или параллельно ей, и цепь управления полупроводниковым диодом.

Недостатком их является значительный уровень шумов (помех) от управляющего сигнала и низкая чувствительность к входным коммутируемым сигналам.

Известен выключатель, содержащий отрезок несимметричной линии передачи, два полупроводниковых диода, первый из которых подключен к ее потенциальному проводнику анодом, а второй — катодом, два блокировочных конденсатора, первые выводы которых соединены с земляным проводником, и два ввода разнополярного управляющего напряжения, первый из которых соединен с катодом первого диода и вторым выводом первого блокировочного конденсатора, а второй — с анодом второго диода и вторым выводом второго блокировочного конденсатора, Выключатель требует наличия двух противофазных управляющих напряжений, равных по амплитуде, Поскольку на практике не удается получить управляющие напряжения, в которых все пары гармоник, попадающие в полосу частот управляемого сигнала, имеют равные амплитуды и фазовый сдвиг 180, такое устройство обладает значительным уровнем гармонических шумов.

Наиболее близким к предлагаемому является выключатель, содержащий первый и второй, а также третий и четвертый отрезки проводников, связанйые электромагнитно попарно, при этом первый конец второго отрезка и второй конец четвертого отрезка соединены с общей шиной (общим для источника сигнала и нагрузки проводником), второй конец первого отрезка соединен с первым концом третьего отрезка, первый конец первого отрезка (совместно с общей шиной) является входом, а второй конец третьего отрезка (совместно с общей шиной) — выходом выключателя, разделительный конденсатор, подключенный первым выводом к первому концу четвертого отрезка, первый pin-диод, анодом подключенный к точке соединения второго конца первого отрезка и первого конца третьего отрезка, катодом — к общей шине, второй pin-диод, подключенный к второму концу второго отрезка анодом и второму выводу раздели5 тельного конденсатора катодом, первый резистор, включенный между вторым концом второго отрезка и общей шиной, второй резистор, включенный между первым концом четвертого отрезка и общей шиной, ис10 точник управления и два дросселя, включенных; первый между источником управления и анодом первого pin-диода и второй между источником управления и катодом второго pin-диода.

Недостатком устройства-прототипа яв15 ляется высокий уровень шумов от управляющего сигнала, Целью изобретения является снижение уровня шумов от управляющего сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что

20 в выключателе, содержащем первый и второй, а также третий и четвертый отрезки проводников, связанные электромагнитно попарно, первый конец второго отрезка и второй конец четвертого отрезка которых

25 соединены с общей шиной, а первый конец первого отрезка и второй конец третьего отрезка являются входом и выходом устройства, первый и второй pin-диоды, первые одноименные электроды которых подклю30 чены к вторым концам соответственно.первого и второго отрезков, и источник управления, первый электрод первого pinдиода подключен к первому концу четвертого отрезка, первый электрод второго

35 pin-диода — к первому концу третьего отрезка, а вторые электроды первого и второго

pin-диодов соединены между собой и с источником управления.

На фиг.1 и 2 приведены принципиаль40 ные электрические схемы двух вариантов и редлагаемого вы кл ючателя, вы пол не н ных: первый — на основе отрезков симметричной двухпроводной линии и второй — на основе отрезков коаксиального кабеля.

45 Выключатель содержит первый 1 и второй 2, а также третий 3 и четвертый 4 отрезки проводников, первый 5 и второй 6 магнитопроводы, охватывающие первый 1 и второй 2 и третий 3 и четвертый 4 отрезки

50 проводников, общую шину 7, первый 8 и второй 9 pin-диоды и источник управления (не показан), подключаемыи к ðó 10 управляющего напряжения. Первый конец второго отрезка 2 и второй конец четвертого отрезка 4 соединены с общей шиной 7. Первый конец четвертого отрезка 4 соединен с вторым концом первого отрезка 1 и катодом диода 8, а первый конец третьего отрезка 3 — с вторым концом второго отрезка 2 и като1739409

5

55 дом диода 9. Первый 8 и второй 9 pin-диоды другими одноименными электродами (анодами) соединены с вводом 10 управляющего напряжения. Первый конец первого отрезка 1 и второй конец третьего отрезка 3 являются входом 11 и выходом 12 устройства (совместно с общей шиной 7). Отрезки симметричной двухпроводной линии в устройстве, изображенном на фиг.1, и отрезки коаксиального кабеля в устройстве, изображенном на фиг.2, выполняются одинаковыми. Идентичными выбираются магнитопроводы 5 и 6 и pin-диоды 8 и 9, Волновое сопротивление линий, образованных проводниками 1 — 4 (волновое сопротивление линий для противофазных волн), выбирается равным сопротивлениям источника сигнала и нагрузки.

Волновое сопротивление линий, образованных отрезками проводников 1 — 4 и общей шиной 7 (волновое сопротивление линий для синфазных волн) в устройстве, изображенном на фиг.1, и волновое сопротивление линий, образованных отрезками проводников 2 и 4 (внешними проводниками кабелей) и общей шиной 7 в устройстве, изображенном на фиг.2, выбираются много большими сопротивлений источника сигнала и нагрузки.

Выключатель может содержать два магнитопровода (фиг.1 и 2), а также может выполняться на основе одного магнитопровода. При намотке отрезков проводников на одно магнитопроводящее кольцо диапазон рабочих частот выключателя расширяется приблизительно в два раза по сравнению с диапазоном рабочих частот выключателя, у которого отрезки проводников намотаны на два таких же кол ьца, Коэффициент перекрытия по диапазону частот выключателя составляет не менее 10;1, Выключатель работает следующим образом.

При подаче на ввод 10 отрицательного или нулевого напряжения относительно общей шины? pin-диоды 8 и 9 закрываются, Величина их емкостного сопротивления (по модулю) становится много больше волнового сопротивления линий, образованных проводниками 1 — 4, и высокочастотный сигнал проходит с входа 11 устройства на его выход 12 с малым ослаблением. При подаче на ввод 10 положительного напряжения pinдиоды 8.и 9. открываются, их сопротивления становятся много меньше волновых сопротивлений линий, образованных проводниками 1 — 4, и большая часть падающей мощности отражается от них. На выход устройства высокочастотный сигнал проходит с большим ослаблением.

Проводники в местах соединения конца первого 1 и начала четвертого 4 отрезков и конца второго 2 и начала третьего 3 отрезков образуют в предлагаемом устройстве противофазные участки для высокочастотного сигнала, проходящего с входа на выход. Сопротивления этих участков относительно общей шины 7 равны по величине. Поэтому все гармоники управляющего сигнала, проходящего через pin-диоды 8 и 9, имеют одинаковые амплитуды и фазы на этих и ротивофазн ых участках. Синфазн ые колебания гармоник .управляющего сигнала, поступающие на противофазные участки устройства, не проходят ни на его вход 11, ни на его выход 12.

Были изготовлены два варианта предлагаемого выключателя по схемам, изображенным на фиг,1 и 2. Первый вариант был выполнен на основе двух ферритовых колец марки М2000НМ-1 К20х12х6 и отрезков симметричной двухпроводной линии, выполненной в виде двух скрученных изолированных проводов марки

ПЭЛ диаметром 0,2 мм. С целью уменьшения потерь в линиях противофазной волны на кол ьца наматывалась фторопластовая лента. Затем на каждое кольцо наматывалось по двенадцать витков скрученных проводов. Индуктивность намагничивания обмотки, размещенной на одном кольце, составляла 42 мкГн.

Второй вариант выключателя был изготовлен на основе двух ферритовых колец марки М600НН-8 К32х20х6 и двух отрезков миниатюрного коаксиального кабеля марки

РК50-2-15, На каждое кольцо наматывалось по пять витков указанного кабеля. Индуктивность намагничивания обмоток составляла 12 мкГн.

В обоих вариантах выключателя использовались полупроводниковые диоды типа

2А51?А-2. Волновые сопротивления устройств составл%ли 50 Ом.

Полосы рабочих частот первого и второго вариантов выключателя на уровне ослабления 0,5 дБ в положении "Открыто" составляли соответственно 0,3 — 10 МГц и 1200 МГц. Вариант, содержащий отрезки коаксиального кабеля, имел большую относительную полосу рабочих частот за счет меньших потерь в линиях противофгзной волны.

Ослабление обоих вариантов выключателей в положении "Закрыто" превышало 20ДБ.

Степень подавления гармоник управляющего сигнала в обоих вариантах выключателей составляла более 40дБ по отношению к двум вариантам известных выключателей, выполненных на той же элементной базе, 1739409

Формула изобретения

40

Составитель А.Семенов

Техред М.Моргентал Корректор T.Ïàëèé

Редактор M.ßнкович

Заказ 2005 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Выключатель, содержащий первый и второй, а также третий и четвертый отрезки, которые связаны электромагнитно попарно, первый конец первого отрезка является входом, а второй конец третьего отрезка— выходом выключателя, первый конец второго отрезка и второй конец четвертого отрезка соединены с общей шиной, первый и второй pin-диоды, первые электроды которых подключены к вторым концам первого и второго отрезков соответственно, источник управления, отл и ч а ю щи и с ятем, что, с целью снижения уровня шумов от уп5 равляющего сигнала, первый электрод первого pin-диода подключен к первому концу четвертого отрезка, первый электрод второго pin-диода — к первому концу третьего отрезка, а вторые электроды первого и вто10 рого pin-диодов соединены между собой и с источником управления,