Аттенюатор

 

Изобретение относится к радиоэлектронике СВЧ и может быть использовано для управления амплитудой проходящих сигналов . Цель изобретения -улучшение согласования по входу и выходу во всем диапазоне вносимых ослаблений. Аттенюатор содержит отрезок линии передачи, длина которого кратна полуволновой на рабочей частоте. Первые pin-диоды одними электродами включены на концах отрезка, а второй и третий подключены к его середине. Другие электроды первых, второго и третьего pin- диодов подключены к источникам управления и к резисторам. Согласование определяется выбором величины резисторов . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s Н 01 Р 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4837036/09 (22) 11.06.91 (46) 15,09.92. Бюл. N. 34 (71) Московский энергетический институт (72) Р,А,Прохоров и В,А.Дмитриенко (56) Патент США N 3568099, кл. 333-17, 1971, Авторское свидетельство СССР

N 1566427, кл. Н 01 P 1/22, 1988, (54) АТТЕНЮАТОР (57) Изобретение относится к радиоэлектронике СВЧ и может быть использовано для управления амплитудой проходящих сигнаИзобретение относится к радиоэлектронике СВЧ и может быть использовано для регулирования уровня мощности.

Известен согласованный СВЧ ограничитель, содержащий полуволновый отрезок линии передачи, в середине которого параллельно линии подключен pin-диод, а на концах отрезка подключены цепочки, состоящие из последовательно соединенных pin-диодов и резисторов. Недостатком такого ограничителя является то, что режим согласования по входу и по выходу обеспечивается не во всем диапазоне вносимых ослаблений.

Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа и обеспечивающим согласование по входу во всем диапазоне вносимых ослаблений, является аттенюатор, Аттенюатор содержит отрезок линии передачи, к которому первыми электродами подключены первый, второй pin-диоды — на его концах, а третий — на четвертьволновом расстоянии от них, и четвертый pin-диод, при этом вторые электроды первого, второго, третьего и четвертого

„„. Ж „„1762349 А1 лов. Цель изобретения — улучшение согласования по входу и выходу во всем диапазоне вносимых ослаблений. Аттенюатор содержит отрезок линии передачи. длина которого кратна полуволновой на рабочей частоте.

Первые pIR-диоды одними электродами включены на концах отрезка, а второй и третий подключены к егосередине.Другие электроды первых, второго и третьего pinдиодов подключены к источникам управления и к резисторам. Согласование определяется выбором величины резисторов. 2 ил.

pin-диодов соединены с источником управления и с одними выводами, соответственно, первых, второго и третьего резисторов, другие выводы которых соединены с общей шиной. Недостатком данного аттенюатора является наличие значительного рассогласования по выходу при больших значениях ослаблений.

Целью настоящего изобретения является улучшение согласования по входу и по выходу во всем диапазоне вносимых ослаблений. Поставленная цель достигается тем. что в аттенюаторе, содержащем отрезок линии передачи, к которому первыми электродами подключены первый, второй pin-диоды— на его концах, а третий — на четвертьволновом расстоянии от них, и четвертый pin-диод, при этом вторые электроды первого, второго, третьего и четв;pTolo plR-диодов соединены с источником управления и с одними выводами, соответственно, первых, второго и третьего резисторов. другие выводы которых соединены с общей шиной, первый электрод четвертого pin-диода соединен с первым электродом третьего

1762349

2 Zc

1 2

1 0(-макс 2О) 1 (2) R <-Rz+Zc, (3) Вз=йг+22с, 2 Zñ р Z2 (Zg + Rz) (Zg + Rz + 2 Zc) (Zg + Вг) (Zg + R2 + 2 Zc) (а) = (4) Г„, Zñ 1 1 2

2g + R2 + Zc L (Zg + Rz) (Zа + Кг + 2 Zc)J (Zg + R2) (Zg + Вг + 2 Zc) а» Ес + а12

2вх а21 Zc + агг

pin-диода, а сопротивления R1, Rz, Яз первых, второго и третьего резисторов выбраны из соотношений: где Zc — волновое сопротивление отрезка линии передачи, LMaKc — заданная величина максимального ослабления аттенюатора.

Длина отрезка линии передачи, равная половине длины волны на рабочей частоте, может быть увеличена на целое число волн при сохранении согласования аттенюатора, если полуволновая длина отрезка линии оказывается малой и труднореализуемой.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема аттенюатора; на фиг.

2 — пример практической реализации аттенюатора в микрополосковом исполнении.

Аттенюатор содержит отрезок линии передачи 1, pin-дииоды 2 — 5, резисторы 6 — 9, диэлектрическую подложку 10, конденсаторы 11, 12, четвертьволновые отрезки линий

13 — 17, четвертьволновый отрезок линии где Zg — импеданс любого из pin äèîäîâ 2—

5.

Входное сопротивление четырехполюсника определяется через коэффициенты em (а)-матрицы по формуле: где Лс — сопротивление согласованной нагрузки, включенной на выходе четырехполюсника.

Для входного сопротивления рассматриваемого аттенюатора по формуле (5) с учетом соотношения (4) получим после преобразований:

Zex=Zc, то есть аттенюатор согласован по входу при всех значениях ослабления, В силу симметрии принципиальной электрической схемы

18, металлизированные отверстия в подложке 19, контактную площадку 20.

Устройство работает следующим образом. При нулевом или обратном смещении

5 на pin-диодах 2 — 5 они находятся в высокоомном состоянии, и, благодаря малой емкости диодов, резисторы 6 — 9 практически отключены от отрезка линии передачи 1.

СВЧ сигнал с малыми потерями проходит со

10 входа на выход аттенюатора, При подаче на каждый из pin-диодов 2 — 5 постоянного тока прямого смещения Io ослабление, вносимое аттенюатором в СВЧ тракт, увеличивается вплоть до максимального значения

15 1-макс

Покажем, что предлагаемый аттенюатор является согласованным по входу и по выходу при всех значениях вносимого ослабления, если величины сопротивлений ре20 зисторов 6 — 9 выбраны из соотношений (21)— (3), а импедансы pin-диодов 2 — 5 изменяются одинаковым образом (что обеспечивается при выборе диодов 2 — 5 идентичными и равенстве токов управле25 ния всех диодов), Рассматриваемый аттенюатор может быть представлен в виде каскадного соединения четырехполюсников, тогда (а)-матрица аттенюатора рассчитывается путем перемножения

30 (а)-матриц указанных четырехполюсников: аттенюатор является согласованным и пс выходу.

Ослабление, вносимое четырехполюсником в тракт, определяется через коэффи35 циенты его (а)-матрицы по формуле:

L= 10lg 1 (a»+ + az>Zc+ агг) /21, (6)

Zñ

40 где Zc — волновое сопротивление тракта, который включен четырехполюсник.

Из соотношения (6) путем подстановки ко эффициентов из (4) находится величин; максимального ослабления аттенюатора

45 соответствующая режиму, при котором импе дансы диодов 2 — 5 значительно меньше Rz;

Lмакс= 20lg (1+ ) ..

2 Zc (7

Rz

На основании (7) получено соотношени<

50 (1) позволяющее определить величину со

1762349 противления резистора Rz при заданном значении максимального ослабления аттенюатора LMaKc

Аттенюатор реализован в микрополосковом исполнении на диэлектрической подложке 10 из поликора толщиной 1 мм.

Отрезок линии передачи 1 имеет длину, равную половине длины волны на рабочей частоте f=3,2 ГГц, Волновое сопротивление отрезка линии 1 выбрано равным 50 Ом, На краях и в середине отрезка линии передачи

1 подключены одноименными электродами идентичные pin-диоды 2 — 5 типа 2А517А.

Другие электроды диодов 2 — 5 соединены с резисторами 6 — 9 соответственно, причем свободные выводы резисторов 6-9 подключены к заземляющему основанию через металлизированные отверстия 19 в подложке.

Конденсаторы 11,12 включены на входе и выходе аттенюатора и предназначены для предотвращения утечки управляющего тока аттенюатора. Четвертьволновые отрезки линий передачи с высоким волновым сопротивлением 13 — 16 служат для соединения по постоянному току одноименных электродов диодов 2 — 5 с заземляющим основанием. Фильтр нижних частот, образуемый четвертьволновыми отрезками линий передачи с высоким 17 и низким 18 волновыми сопротивлениями, предназначен для изоляции от основного СВЧ тракта контактной площадки 20, через которую подается управляющий ток! см на pin-диоды 2 — 5.

Таким образом, заявляемый аттенюатор обеспечивает достижение технико-экономического эффекта, связанного с

55 улучшением согласования по входу и выходу во всем диапазоне вносимых ослаблений.

Формула изобретения

Аттенюатор, содержащий отрезок линии передачи, к которому первыми электродами подключены первый, второй pin-диоды на его концах, а третий — на четвертьволновом расстоянии от них, четвертый pin-диод при этом вторые электроды первого, второго, третьего и четвертого pin-диодов соеди5 нены с источником управления и с одними выводами соответственно первых, второго и третьего резисторов, другие выводы которых соединены с общей шиной, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения согла10 сования по входу и выходу во всем диапазоне вносимых ослаблений, первый электрод четвертого pin-диода соединен с первым электродом третьего pin-диода, а сопротивления Ri, R2, Яз, первых, второго и

15 третьего резисторов выбраны из соотношения

2 Zc г

10(4....б о) 1

R1=R2 Zc, Йз= В2+22с, где Zc — волновое сопротивление отрезка линии передачи; смаке — заданная величина максимального ослабления аттенюатора.

Р5

1762349

Cl си

Составитель Р.Прохоров

Техред М.Моргентал Корректор О.Густи

Редактор А.Бер

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

Заказ 3262 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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