Диодный выключатель

 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в различных устройствах СВЧ диапазона. Диодный выключатель состоит из диэлектрической пластины, на одной стороне которой расположен разомкнутый на конце центральный проводник входной микрополосковой линии (МПЛ), а в заземляющем проводнике МПЛ расположена короткозамкнутая на конце симметричная щелевая линия (СЩЛ), причем плоскости симметрии этих линий совпадают. С целью увеличения ослабления СВЧ сигнала в режиме запирания переключательные СВЧ диоды включены между концом МПЛ и двумя полуплоскостями симметричной щелевой линии на расстоянии от короткозамкнутого конца СЩЛ (Λ - длина волны в СЩЛ на средней частоте рабочего диапазона), а устройство управления подсоединено к одному переключательному СВЧ диоду. Техническим результатом является увеличение ослабления СВЧ сигнала в режиме запирания. 5 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в различных устройствах СВЧ диапазона.

Известны диодные СВЧ выключатели, состоящие из входной и выходной линий передач с включенным в них последовательно или параллельно переключательным СВЧ диодом и устройства управления для подачи управляющего сигнала на переключательный СВЧ диод (Хижа Г.С., Вендик И.Б., Серебрякова Е.А. СВЧ фазовращатели и переключатели. - М.: Радио и связь, 1984 г., с.20-23; СВЧ устройства на полупроводниковых диодах. Проектирование и расчет/ Под ред. Мальского И.В., Сестрорецкого Б.В. - М.: Сов. Радио, 1969, с.538, 549; Патент Франции №2034620, кл. Н 01 Р 1/00, 08.01.71).

Недостатком таких выключателей является малое ослабление СВЧ сигнала в режиме запирания, обусловленное конечным значением минимального сопротивления открытого переключательного СВЧ диода для параллельной схемы включения диода в линию передачи и конечным значением максимального сопротивления закрытого переключательного СВЧ диода для последовательной схемы включения диода в линию передачи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому является диодный выключатель, состоящий из диэлектрической пластины, на которой расположены входная и выходная разомкнутые на концах микрополосковые линии передачи, между которыми включен переключательный СВЧ диод, подсоединенный к устройству управления (СВЧ устройства на полупроводниковых диодах. Проектирование и расчет / Под ред. Мальского И.В., Сестрорецкого Б.В. - М.: Сов. Радио, 1060, с.549).

Недостатком такого выключателя является малое ослабление СВЧ сигнала в режиме запирания, обусловленное конечным значением максимального сопротивления закрытого переключательного СВЧ диода.

Поставлена задача увеличить ослабление СВЧ сигнала в режиме запирания.

Поставленная задача решается за счет того, что в выключатель, состоящий из диэлектрической пластины, на которой расположены входная разомкнутая на конце микрополосковая линия передачи и выходная линия передачи, между которыми включен переключательный СВЧ диод, подсоединенный к устройству управления, дополнительно введен второй переключательный СВЧ диод, а выходная линия выполнена в виде симметричной щелевой линии (СЩЛ) передачи, короткозамкнутой на конце и расположенной так, что плоскости симметрии микрополосковой и щелевой линий передач совпадают, причем переключательные СВЧ диоды включены между концом микрополосковой линии и разными полуплоскостями щелевой линии на расстоянии от короткозамкнутого конца щелевой линии, где Λ - длина волны в щелевой линии на средней частоте рабочего диапазона.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показано устройство предлагаемого диодного выключателя, на фиг.2 - сечение по А-А, на фиг.3 - силовые линии электрического поля основной волны в микрополосковой линии, на фиг.4 - силовые линии электрического поля основной волны в симметричной щелевой линии, на фиг.5 - расположение диодов в выключателе.

Диодный выключатель состоит из диэлектрической пластины 1, на одной стороне которой расположен центральный проводник входной микрополосковой линии (МПЛ) 2, а в заземляющем проводнике МПЛ расположена короткозамкнутая на конце симметричная щелевая линия (СЩЛ) 3, двух переключательных СВЧ диодов 4 и 5, включенных между концом МПЛ 2 и двумя полуплоскостями 6 и 7 щелевой линии 3 на расстоянии от короткозамкнутого конца щелевой линии, где Λ - длина волны в щелевой линии на средней частоте рабочего диапазона, и устройства управления (УУ) 8, подсоединенного к переключательному СВЧ диоду 4.

Работу выключателя можно пояснить следующим образом. В случае симметричного расположения центрального проводника МПЛ относительно щелевой линии передачи основная волна в МПЛ (фиг.3) не возбуждает основную волну в СЩЛ (фиг.4) и наоборот, т.к. эти волны являются ортогональными. Это обусловливает большую величину развязки между волнами в МПЛ и СЩЛ.

Величина развязки не изменится, если симметрично относительно плоскости симметрии OOʹ включить два переключательных СВЧ-диода с одинаковыми параметрами (фиг.5). Благодаря этому диодный выключатель обеспечит большее ослабление сигнала в режиме запирания.

Если комплексные сопротивления диодов VD1 и VD2 не равны между собой, то протекающие по ним токи возбуждают основную волну в СЩЛ, причем ее амплитуда будет тем больше, чем больше будет разница между комплексными сопротивлениями диодов.

Для проверки работоспособности выключателя он был изготовлен на основе диэлектрической пластины из материала ФЛАН-10. В качестве диодов были использованы p-i-n диоды 2А503А. Измерения, проведенные на частоте ƒ=2 ГГц, показали, что выключатель обладает ослаблением в режиме пропускания не более 1,5 Дб и в режиме запирания не менее 38 Дб.

Макет переключателя (прототип), изготовленный на основе МПЛ с одним диодом 2А503А, имел ослабление в режиме запирания не более 15 Дб.

Таким образом, представленный выключатель позволяет увеличить ослабление СВЧ сигнала в режиме запирания.

Формула изобретения

Диодный выключатель, состоящий из диэлектрической пластины, на которой расположены входная разомкнутая на конце микрополосковая линия передачи и выходная линия передачи, между которыми включен переключательный СВЧ-диод, подсоединенный к устройству управления, отличающийся тем, что в выключатель введен второй переключательный СВЧ-диод, а выходная линия выполнена в виде щелевой линии передачи, короткозамкнутой на конце и расположенной так, что вертикальные продольные плоскости симметрии микрополосковой и щелевой линий передач совпадают, причем переключательные СВЧ-диоды включены между концом микрополосковой линии и разными полуплоскостями щелевой линии на расстоянии от короткозамкнутого конца щелевой линии, где Λ - длина волны в щелевой линии на средней частоте рабочего диапазона, а амплитуда возбуждаемой в симметричной щелевой линии основной волны будет тем больше, чем больше будет разница между комплексными сопротивлениями диодов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5