Свч-выключатель

 

Использование: изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в качестве выключателя в радиоприемных и радиопередающих устройствах, в том числе в высокоскоростных устройствах передачи цифровой информации. Сущность изобретения: с целью повышения быстродействия в качестве полупроводникового элемента выбран полевой транзистор с барьером Шоттки, включенный в электродинамическую систему типа пол у решетки, размещенной в поперечном сечении прямоугольного волновода на диэлектрической подложке. 2 ил.

(l9) (l l) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 01 Р 1/15

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р (21) 4954089/09 (22) 21.06.91 (46) 23.04.93. Бюл. hh 15 (71) Особое конструкторское бюро Московского энергетического института (72) И.В.Лебедев, Н.В.Дроздовский и

Д.В.Скоробогатов (56) Патент США l4 3516031, кл, 333 — 98, 1970.

Авторское свидетельство СССР

М 1608761, кл. Н 01 P 1/15, 1989.

Изобретение отйосится к технике СВЧ и может быть использовано в радиоприемных и радиопередающих устройствах, в том числе в высокоскоростных устройствах передачи цифровой информации.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в выключателе СВЧ-мощности, содержащем отрезок прямоугольного волновода с диэлектрической подложкой в поперечном сечении, вводится полевой транзистор с барьером Шоттки (ПТШ). На первой поверхности подложки размещены контактная площадка для подачи сигналов управления, первая и вторая металлические полоски, установленные перпендикулярно широким стенкам отрезка прямоугольного волновода на его поперечной оси симметрии и подключенные первыми концами к первым концам третьей и четвертой металлических полосок соответственно, установленных параллельно широким стенкам отрезка прямоугольно(54}CBЧ-ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Использование: изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в качестве выключателя в радиоприемных и радиопередающих устройствах. в том числе в высокоскоростных устройствах передачи цифровой информации. Сущность изобретения: с целью повышения быстродействия в качестве полупроводникового элемента выбран полевой транзистор с барьером Шоттки, включенный в электродинамическую систему типа "полурешетки", размещенной в поперечном сечении прямоугольного волновода на диэлектрической подложке, 2 ил.

ro волновода, при этом вторые концы первой и второй металлических полосок подключены к металлизации, выполненной на первой поверхности диэлектрической подложки по ее периметру. Электроды истока и стока полевого транзистора подключены соответственно ко вторым концам третьей и четвертой металлических полосок, а электрод затвора подключен к контактной площадке, и в первой или во второй металлической полоске выполнена по крайней мере одна поперечная щель, играющая роль последовательно включенной емкости. Число поперечных щелей и их ширина выбираются из условия получения максимума запирания на рабочей частоте при подаче отрицательного управляющего напряжения на затвор полевого транзистора.

На фиг. 1 показана конструкция СВЧвыключателя; на фиг.2 — его эквивалентная схема.

Устройство содержит металлические полоски 1; область металлизации 2; метал1810935 лические полоски 3: диэлектрическую подложку 4; контактную площадку 5; проволочный вывод 6; зазор в слое металлизации 7; полевой транзистор с барьером Шоттки (ПТШ) 8 и поперечные щели 9 (на фиг.1 представлен для примера случай двух щелей, прорезанных только в одной из полосок 1).

Если щели выполнены в обеих полосках 1, то для замыкания цепи тока управления известными способами вводится дополнительный полосковый проводник, соединяющий полоску 1 с областью металлизации 2 и нанесенный на той же поверхности диэлектрической подложки 4.

Устройство работает следующим образом. При постоянном напряжении смещения на затворе, равном нулю, импеданс полевого транзистора zT мал и определяется в основном сопротивлением открытого канала транзистора сток-исток. Этот импеданс трансформируется линией передачи, образованной металлическими полосками 3 (см,фиг.1), и в точках аб, показанных на фиг.2, соответствующих соединению металлических полосок 3 и металлических полосок 1, входной импеданс п6 должен быть на рабочей частоте fo весьма высоким. Длина I указанной линии определяется из соотношения:

Zñ1

150 а гс192 — З

ГДЕ Zo1 — ХаРаКтЕРИСтИЧЕСКОЕ (ВОЛНОВОЕ) сопротивление линии, образованной третьей и четвертой металлическими поло сками, Ом; ее1 — эффективная диэлектрическая проницаемость подложки;

Ls — индуктивность выводов ПТШ, нГн.

Частота fo в (1) выражена в гигагерцах, длина I — в миллиметрах. При индуктивности выводов транзистора Ls, стремящейся к нулю, длина! близка к четверти длины волны в линии передачи, образованной полосками 3.

В этом случае обеспечивается на рабочей частоте минимум потерь пропускания. При отрицательном постоянном напряжении смещения, большим по.абсолютной величине напряжения отсечки, импеданс транзистора

Z< велик. Он в этом случае определяется в основном емкостью сток-исток и параллелЬно подключенными к ней последовательно соединенными емкостями сток-затвор и затвор-исток, Для получения максимума по- терь запирания на той же рабочей частоте

fo необходимо создать резонанс последовательного типа между суммарным индуктивным сопротивлением полосок 1, реактивной компонентой входного импеданса 2 6 и компенсирующей реактивностью JX, последовательно включенной в одну иэ проводящих пОлОсОк 1. ВхОДнОЙ импеДанс Еаб при длине 1, определяемой уравнением (1), имеет индуктивный характер (с учетом емкости транзистора, включенной на конце линии передачи), поэтому компенсирующая реактивность JX должна иметь емкостный характер, Роль такой реактивности играют поперечные щели 9 (фиг.1), образующие суммарную емкость С (см.фиг.2). Значение емкости С в соответствии с этим определяется из соотношения;

15 — =2_#_Я + Im(Zsg), 1 о (2) 20

25 где Im(Zss) — реактивная составляющая входного сопротивления в сечении аб.

При пренебрежении активной составляющей входного импеданса значение емкости

С определяется уравнением:

159,15511о

2 oL +

XLs — Xc о + i с1 XLs

30 гДе XLs = 2XfoLs, 159,155

Хсо (с" + с.. + с..) 35

С с — емкость исток-сток, ПФ;

С и — емкость затвор-исток, пФ;

Сзс — емкость затвор-сток, пФ;

40 1- суммарная индуктивность полосок 1,,нГН; (единицы измерения остальных величин те же, что и в (1)).

Выбирая ширину и количество щелей 9, добиваются максимума потерь запирания

45 на рабочей частоте, т,е, производят частотное совмещение режимов пропускания и запирания СВЧ-сигнала.

Предлагаемая конструкция позволяет обеспечить симметрию относительно попе5р речной оси волновода, благодаря чему подключение проволочного ввода 6 к контактной площадке 5 не сопровождается утечкой СВЧ-энергии по этому выводу. Ввиду этого не требуется применение дополни55 тельных СВЧ дросселей в цепи управления.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает достижение технико-экономического эффекта — увеличения быстродействия при обеспечении интегрализации конструкции выключателя, Преимуществом

1810935 данного устройства в сравнении с аналогичными, использующими варакторные диоды, являются повышенная рабочая мощность и низкая мощность, требуемая для управления, Предложенное устройство может быть выполнено также на основе технологии монолитных СВЧ-схем.

Формула изобретения

СВЧ-выключатель, содержащий отрезок прямоугольного волновода с диэлектрической подложкой в поперечном сечении, на лицевой поверхности. которой размещена первая и вторая металлические полоски, которые установлены перпендикулярно широким стенкам отрезка прямоугольного волновода íà его поперечной оси симметрии и подключены первыми концами к первым концам третьей и четвертой металлических полосок соответственно, установленных параллельно широким стенкам отрезка прямоугольного волновода, а второй конец третьей металлической полоски подключен к первому электроду полупроводникового

5 элемента, при этом вторые концы первой и второй. металлических полосок подключены к металлизации, выполненной на первой поверхности диэлектрической подложки по ее периметру, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, полупроводниковый элемент выполнен в виде полевого транзистора с барьером Шоттки, который вторым электродом подключен к второму концу четвертой металлической полоски, 15 а управляющим электродом — к введенной контактной площадке, размещенной на лицевой стороне диэлектрической подложки и соединенной с управляющим источником, при этом в первой и второй металлических

20 полосках выполнено по крайней мере по одной поперечной щели.

Составитель И. Лебедев

Редактор Т. Иванова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор .Н. Король

Заказ 1448 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