Управляемый ступенчатый аттенюатор

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к управляемым ступенчатым аттенюаторам, предназначенным для изменения коэффициента передачи СВЧ-сигнала. Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, выражается в снижении начальных потерь аттенюатора, в уменьшении различия ФЧХ «прямого» и «обходного» и упрощении расчета ФЧХ аттенюатора при проектировании. Предлагаемый управляемый ступенчатый аттенюатор, вход и выход которого образованы параллельным соединением двух отрезков линии передачи, один из которых выполнен в виде трех последовательно соединенных четвертьволновых отрезков линии, шунтированных по СВЧ в точках соединения диодами, включенными по постоянному току в одной полярности на расстоянии четверти длины волны по отношению к входу и выходу, второй отрезок линии передачи содержит блок ослабления сигнала. Блок ослабления включен на одинаковом расстоянии от входа и выхода. Второй отрезок линии передачи шунтирован по СВЧ диодами, включенными по постоянному току в одной полярности на расстоянии четверти длины волны от входа и выхода, причем к свободным электродам всех диодов подключены четвертьволновые отрезки линии. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к управляемым ступенчатым аттенюаторам, предназначенным для изменения коэффициента передачи СВЧ-сигнала.

Известен аттенюатор [1], состоящий из передающей линии с минимальными потерями пропускания («прямой» путь) и передающей линии с заданным фиксированным ослаблением («обходной» путь). «Прямой» путь содержит отрезок линии, подключаемый к передающей линии с помощью пары диодов, соединенных одноименными электродами. «Обходной» путь содержит резистивный блок. Одно плечо резистивного блока заземлено по СВЧ, два других подключены к передающей линии с помощью пары диодов, соединенных одноименными электродами и в обратной полярности к первой паре диодов.

Ступенчатое изменение коэффициента передачи СВЧ-сигнала достигается попеременным подключением к входу и выходу устройства «прямого» или «обходного» пути.

Недостатками таких устройств являются:

- дополнительные потери в диодах, подключающих «прямой» путь;

- недостаточная развязка по «прямому» пути из-за собственных емкостей диодов.

Наиболее близким к изобретению (прототипом) является управляемый ступенчатый аттенюатор [2], вход и выход которого образованы параллельным соединением двух отрезков линии передачи, один из которых содержит блок ослабления сигнала, подключенный через диоды («обходной» путь), а второй содержит три последовательно соединенных четвертьволновых отрезка линии передачи, шунтированных в точках соединения по СВЧ диодами («прямой» путь).

По сравнению с [1] управляемый ступенчатый аттенюатор [2] обеспечивает пониженные потери пропускания и высокую развязку между входом и выходом по «прямому» пути.

Недостатками устройства являются:

- недостаточная развязка по «обходному» пути из-за собственных емкостей диодов, вследствие чего растут начальные потери аттенюатора;

- различие фазочастотных характеристик (ФЧХ) в «прямом» и «обходном» пути из-за наличия в «обходном» пути проходных диодов.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, выражается в снижении начальных потерь аттенюатора, в уменьшении различия ФЧХ «прямого» и «обходного» и упрощении расчета ФЧХ аттенюатора при проектировании.

Указанный технический результат достигается тем, что управляемый ступенчатый аттенюатор, вход и выход которого образованы параллельным соединением двух отрезков линии передачи, один из которых выполнен в виде трех последовательно соединенных четвертьволновых отрезков линии, шунтированных по СВЧ в точках соединения диодами, включенными по постоянному току в одной полярности на расстоянии четверти длины волны по отношению к входу и выходу, второй отрезок линии передачи содержит блок ослабления сигнала. Блок ослабления включен на одинаковом расстоянии от входа и выхода. Второй отрезок линии передачи шунтирован по СВЧ диодами, включенными по постоянному току в одной полярности на расстоянии четверти длины волны от входа и выхода, причем к свободным электродам всех диодов подключены четвертьволновые отрезки линии.

Причинно-следственные связи признаков изобретения с техническим результатом выражаются в следующем: диоды, включенные на расстоянии четверти длины волны от входа и выхода, с подключенными к ним четвертьволновыми отрезками линии создают на входе и выходе режим холостого хода для второго отрезка линии передачи. При этом не вносятся дополнительные потери при прохождении сигнала по первому отрезку линии передачи. Выбор длины второго отрезка позволяет оптимизировать схему по минимальному различию ФЧХ первого и второго отрезков линии передачи.

Блок ослабления включен на одинаковом расстоянии от входа и выхода, что позволяет получить лучшие амплитудно-частотные характеристики.

Изобретение поясняется чертежом.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого управляемого ступенчатого аттенюатора, где:

вход аттенюатора 1;

выход аттенюатора 2;

первый отрезок линии передачи, выполненный в виде трех последовательно включенных четвертьволновых отрезков линии передачи 3;

диоды 4, шунтирующие первый отрезок линии передачи по СВЧ, включенные по постоянному току в одной полярности;

второй отрезок линии передачи 5;

блок ослабления сигнала 6, включенный на одинаковом расстоянии от входа 1 и выхода 2;

диоды 7, шунтирующие по СВЧ второй отрезок линии передачи 5, включенные на расстоянии четверти длины волны от входа 1 и выхода 2;

четвертьволновые отрезки линии передачи 8, подключенные к свободным электродам диодов 4 и 7;

Предлагаемый управляемый ступенчатый аттенюатор работает следующим образом.

В режиме «пропускание» питание подается на диоды 7, при этом диоды 4 закрыты и не вносят дополнительных потерь в первый отрезок линии передачи 3, а диоды 7 открыты и создают режим холостого хода для второго отрезка линии передачи 5 на входе 1 и выходе 2, сигнал проходит от входа 1 к выходу 2 по первому отрезку линии передачи 3 практически без потерь.

В режиме «ослабление» питание подается на диоды 4, которые открыты и создают режим холостого хода для первого отрезка линии передачи 3 на входе 1 и выходе 2, а диоды 7 закрыты и не вносят дополнительных потерь во второй отрезок линии передачи 5, по которому сигнал проходит от входа 1 к выходу 2 с фиксированным ослаблением, заданным блоком ослабления сигнала 6. Четвертьволновые отрезки линии передачи 8 создают режим короткого замыкания по СВЧ для открытых диодов 7 или 4 в режимах «пропускание» или «ослабление» соответственно.

Осуществление изобретения обеспечивает выполнение управляемого ступенчатого аттенюатора Х-диапазона с вносимыми потерями 0,3 дБ, что в 1.5-2 раза ниже по сравнению с прототипом. Различие ФЧХ в режимах «пропускание» и «ослабление» не более 5 градусов при фиксированном ослаблении 15 дБ и ширине полосы до 10%.

Источники информации

1. Патент США №4138637, МКИ Н01Р 1/22, опубл. 06.02.1979, фиг.5.

2. Патент на изобретение №2234169, МКИ Н01Р 1/22, фиг.2.

Управляемый ступенчатый аттенюатор, вход и выход которого образованы параллельным соединением двух отрезков линии передачи, один из которых выполнен в виде трех последовательно соединенных четвертьволновых отрезков линии, шунтированных по СВЧ в точках соединения диодами, включенными по постоянному току в одной полярности на расстоянии четверти длины волны по отношению к входу и выходу, второй отрезок линии передачи содержит блок ослабления сигнала, отличающийся тем, что блок ослабления включен на одинаковом расстоянии от входа и выхода, второй отрезок линии передачи шунтирован по СВЧ диодами, включенными по постоянному току в одной полярности, на расстоянии четверти длины волны от входа и выхода, причем к свободным электродам всех диодов подключены четвертьволновые отрезки линии.