Волноводный выключатель

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в коммутаторах, фазовращателях, аттенюаторах и других управляющих устройствах СВЧ. Волноводный выключатель состоит из прямоугольного волновода, в поперечном сечении которого размещена диафрагма, выполненная на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, в первом слое фольги которого реализованы две щели, параллельные широким стенкам прямоугольного волновода, а во втором слое фольги реализованы земляной проводник, связанный с первым слоем фольги с помощью металлизированных отверстий, расположенных по контуру прямоугольного волновода, а также сигнальный проводник, состоящий из центральной области, тонкого печатного проводника, выходящего из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в одной из его узких стенок, и дополнительного тонкого печатного проводника, выходящего из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в другой его узкой стенке. На диафрагме со стороны второго слоя фольги напротив каждой щели установлены два последовательно соединенных диода. Технический результат - упрощение конструкции и технологии изготовления. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в коммутаторах, фазовращателях, аттенюаторах и других управляющих устройствах СВЧ.

Известен волноводный выключатель, содержащий размещенную в поперечном сечении волновода резонансную решетку, выполненную на диафрагме из n щелей с установленными в каждом из них p-i-n диодами, включенными между собой параллельно по СВЧ току (Патент на полезную модель РФ №56721, Н01Р 1/15, 2005 г.).

Недостатком приводимого технического решения являются:

- конструктивно-технологическая сложность изготовления, связанная с требованием механической обработки резонансной решетки;

- сложность установки диодов, связанная с необходимостью их ручной установки.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является волноводный выключатель, содержащий отрезок прямоугольного волновода, в поперечном сечении которого установлена металлическая диафрагма с щелью, в которую установлены p-i-n диоды (Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. - М.: Радио и связь, 1987, стр. 50).

Недостатком прототипа является конструкторско-технологическая сложность изготовления резонансной решетки:

- конструктивно-технологическая сложность изготовления, связанная с требованием прецизионной механической обработки металлической щелевой диафрагмы;

- сложность установки p-i-n диодов, связанная с необходимостью их ручной установки;

- сложность монтажа, связанная с необходимостью использования объемного монтажа тонкого провода и перемычки;

- малая пригодность для крупного серийного производства;

- высокая стоимость, связанная с высокой трудоемкостью изготовления.

Перед авторами стояла задача создания волноводного выключателя, лишенного перечисленных недостатков.

Задача решена за счет того, что диафрагма, размещенная в поперечном сечении прямоугольного волновода, выполнена на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, в первом слое фольги которого реализованы n щелей, параллельных широкой стенке прямоугольного волновода, где n=1, 2…, а во втором слое фольги реализованы земляной проводник, связанный с первым слоем фольги с помощью металлизированных переходных отверстий, расположенных по контуру прямоугольного волновода, а также сигнальный проводник, состоящий из центральной области и тонкого печатного проводника, выходящего из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в одной из его узких стенок, причем земляной проводник и сигнальный проводник расположены напротив фольгированных участков первого слоя фольги, первый слой фольги и земляной проводник электрически соединены с прямоугольным волноводом, а область диафрагмы в зоне центральной области сигнального проводника образует фильтр нижних частот, при этом на диафрагме со стороны второго слоя фольги напротив каждой щели установлен, по крайней мере, один ключ, один из выводов которого электрически соединен с земляным проводником, а другой вывод электрически соединен с центральной областью сигнального проводника.

Ключ выполнен в виде одного p-i-n диода.

Ключ выполнен в виде нескольких последовательно соединенных p-i-n диодов.

В сигнальный проводник введен дополнительный тонкий печатный проводник, выходящий из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в другой его узкой стенке.

Ключ установлен на диафрагму при помощи пайки.

Ключ установлен на диафрагму при помощи сварки.

Ключ установлен на диафрагму при помощи токопроводящего клея.

Заявляемый волноводный выключатель обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Заявляемый волноводный выключатель, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется на примере двухщелевого волноводного выключателя с двумя ключами, выполненными в виде p-i-n диодов, при помощи чертежей, где

- на фиг. 1 - топология второго слоя фольги диафрагмы, с установленными ключами, в качестве которых используются p-i-n диоды;

- на фиг. 2 и на фиг. 3 представлена конструкция волноводного выключателя со стороны первого и второго слоев фольги соответственно.

Волноводный выключатель состоит из прямоугольного волновода 1, в поперечном сечении которого размещена диафрагма 2. Диафрагма 2 выполнена на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, в первом слое фольги которого реализованы две щели 3, параллельные широким стенкам прямоугольного волновода 1, а во втором слое фольги реализованы земляной проводник 4, связанный с первым слоем фольги с помощью металлизированных отверстий 5, расположенных по контуру прямоугольного волновода 1, а также сигнальный проводник, состоящий из центральной области 6, тонкого печатного проводника 7, выходящего из прямоугольного волновода 1 через отверстие 8, расположенное в одной из его узких стенок, и дополнительного тонкого печатного проводника 9, выходящего из прямоугольного волновода 1 через отверстие, расположенное в другой его узкой стенке. Земляной проводник 4 и сигнальный проводник расположены напротив фольгированных участков первого слоя фольги. Первый слой фольги и земляной проводник 4 электрически соединены с прямоугольным волноводом 1, например, путем установки диафрагмы 2 между фланцами. Область диафрагмы 2 в зоне центральной области 6 сигнального проводника образует фильтр нижних частот. На диафрагме 2 со стороны второго слоя фольги напротив каждой щели 3 установлены два параллельно соединенных ключа 10, каждый из которых выполнен в виде одного p-i-n диода, один из выводов каждого из ключей электрически соединен с земляным проводником 4, а другой вывод каждого из ключей электрически соединен с центральной областью 6 сигнального проводника.

При изготовлении волноводного выключателя существует возможность установки ключа 10 на диафрагму 2 при помощи пайки, сварки или токопроводящего клея.

Устройство работает следующим образом.

Через тонкий печатный проводник 7 или дополнительный проводник 9 сигнального проводника подается ток, открывающий ключи 10, в результате чего волноводный выключатель закрывается, и распространяющаяся по прямоугольному волноводу 1 электромагнитная волна отражается от диафрагмы 2. При отсутствии тока волноводный выключатель открывается, и электромагнитная волна распространяется через диафрагму 2 по прямоугольному волноводу с минимальными прямыми потерями.

Таким образом, техническим результатом заявляемого волноводного выключателя является упрощение конструкции при одновременном сохранении технических характеристик по сравнению с имеющимися аналогами, в том числе и с прототипом, благодаря выполнению диафрагмы 2 на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, что позволило исключить из технологического процесса операции прецизионной механической обработки, заменив их широко распространенными технологиями, используемыми при изготовлении печатных плат, упростить установку и монтаж ключей 10 за счет применения автоматического оборудования, исключающего ручной труд, делая волноводный выключатель пригодным для крупносерийного производства, и уменьшить стоимость волноводного выключателя за счет уменьшения трудоемкости его изготовления.

Для подтверждения правильности выбранного технического решения на предприятии были изготовлены опытные образцы волноводного выключателя Ka диапазона, у которых в полосе рабочих частот не менее 10% величина прямых потерь не более 0,3 дБ и величина обратных потерь не менее 20 дБ.

На основании произведенных испытаний можно сделать вывод, что волноводный выключатель по своим электрическим характеристикам не уступает аналогам, но при этом имеет преимущество в конструктивно-технологическом исполнении, что подтверждает соответствие заявляемого решения критерию «промышленная применимость» для изобретения.

1. Волноводный выключатель, содержащий прямоугольный волновод, в поперечном сечении которого размещена диафрагма с щелью, отличающийся тем, что диафрагма выполнена на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, в первом слое фольги которого реализованы n щелей, параллельных широкой стенке прямоугольного волновода, где n=1, 2 …, а во втором слое фольги реализованы земляной проводник, связанный с первым слоем фольги с помощью металлизированных переходных отверстий, расположенных по контуру прямоугольного волновода, а также сигнальный проводник, состоящий из центральной области и тонкого печатного проводника, выходящего из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в одной из его узких стенок, причем земляной проводник и сигнальный проводник расположены напротив фольгированных участков первого слоя фольги, первый слой фольги и земляной проводник электрически соединены с прямоугольным волноводом, а область диафрагмы в зоне центральной области сигнального проводника образует фильтр нижних частот, при этом на диафрагме со стороны второго слоя фольги напротив каждой щели установлен по крайней мере один ключ, один из выводов которого электрически соединен с земляным проводником, а другой вывод электрически соединен с центральной областью сигнального проводника.

2. Волноводный выключатель по п. 1, отличающийся тем, что ключ выполнен в виде одного p-i-n диода.

3. Волноводный выключатель по п. 1, отличающийся тем, что ключ выполнен в виде нескольких последовательно соединенных p-i-n диодов.

4. Волноводный выключатель по п. 1, отличающийся тем, что в сигнальный проводник введен дополнительный тонкий печатный проводник, выходящий из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в другой его узкой стенке.

5. Волноводный выключатель по п. 1, отличающийся тем, что ключ установлен на диафрагме при помощи пайки.

6. Волноводный выключатель по п. 1, отличающийся тем, что ключ установлен на диафрагме при помощи сварки.

7. Волноводный выключатель по п. 1, отличающийся тем, что ключ установлен на диафрагме при помощи токопроводящего клея.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сумматору для маршрутизации радиочастотных сигналов в целом и радиочастотных сигналов, передаваемых вещательной станцией, в частности. Согласно изобретению безразрывный сумматор содержит цепь (32), включающую в себя линию задержки, состоящую из линии (12, 12') передачи с постоянным импедансом и устройства (10), выполненного с возможностью изменения электрической длины указанной линии (12, 12') передачи, где указанное устройство (10) содержит металлический корпус (14) с внешней стенкой (16) и внутренней стенкой (22), образующей полость (20), при этом указанные стенки (16, 22) прерываются с образованием щели (24), указанная полость (20) и указанная щель (24) расположены вдоль по меньшей мере части длины указанного устройства (10), указанная полость (20) содержит первую часть (21) с первым поперечным сечением и вторую часть (23) со вторым поперечным сечением, превышающим первое поперечное сечение, указанная вторая часть (23) содержит диэлектрический элемент (27) с вырезом (25), соответствующим указанной щели (24), указанная первая часть (21) и указанная вторая часть (23) ориентированы в продольном направлении указанного устройства (10), а указанная линия (12, 12') передачи расположена внутри указанной первой части (21) и внутри указанной второй части (23) в указанном вырезе (25) указанного диэлектрического элемента (27), выполненного с возможностью заполнения полости (20) указанной второй части (23), и содержит перемещающее средство (11), выполненное в конструктивном единстве с указанным металлическим корпусом (14) с возможностью перемещения указанного диэлектрического элемента (27) по указанной цепи (32) в продольном направлении указанного устройства (10).

Изобретение относится к области радиолокационной техники, в частности к устройствам антенно-фидерной системы, используемым для передачи сверхвысокочастотной энергии между неподвижной частью радиолокационной станции (РЛС), например стационарными (неподвижными) передатчиками, приемниками, и вращающейся антенной системой.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в спутниковой связи. Разделитель ортогонально-поляризованных волн, содержащий последовательно расположенные первый поляризатор, первый уголковый изгиб, корректор эллиптичности, второй уголковый изгиб, идентичный первому, второй поляризатор и поляризационный селектор с прямым и боковым выходными плечами, причем первый и второй поляризаторы выполнены в виде отрезка круглого волновода, внутри которого размещен фазосдвигающий элемент с возможностью поворота посредством диэлектрического стержня, проходящего через отверстие, выполненное в стенке отрезка круглого волновода между первым и вторым уголковыми изгибами, при этом фазосдвигающий элемент в первом поляризаторе выполнен с дифференциальным фазовым сдвигом, равным 90°.

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающих системах KB диапазона. Заявленный направленный ответвитель содержит корпус, а также первичную и вторичную линии, состоящие из проводников, образующих область электромагнитной связи, причем дополнительно введен металлический экран, закрепляемый винтами на коротких боковых сторонах корпуса, двухсторонняя печатная плата с реализованной на ней схемой амплитудно-частотной корректора, закрепленная винтами параллельно верхней и нижней крышкам корпуса, а также диэлектрические вставки, проводники первичной и вторичной линии выполнены с одной стороны двухсторонней печатной платы в виде отрезков круглой металлической проволоки, диаметр проводника первичной линии в 4-5 раз больше диаметра проводника вторичной линии, причем первичная линия выполнена соединенной непосредственно с центральными жилами соединителей, расположенных на коротких боковых стенках корпуса методом пайки, а проводники вторичной линии через сквозные отверстия в двухсторонней печатной плате выполнены выведенными на ее обратную сторону и методом пайки соединенными с токонесущими проводниками печатной платы, при этом одно плечо каждого проводника вторичной линии выполнено соединенным через нагрузку 50 Ом с экранным проводником на печатной плате и корпусом, а другое - с входом схемы амплитудно-частотного корректора.

Изобретение относится к антенной технике. Регулируемое фазовращающее устройство антенной решетки для передачи сигнала между общим входным портом и несколькими портами, содержащее проводниковую камеру, разветвленную сеть фидеров, диэлектрический элемент и рычаг тяги.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к фазовращателям. Сверхширокополосный коаксиальный фазовращатель содержит центральный и внешний проводники со скользящими контактами.

Изобретение относится к частотно-избирательным устройствам волноводного типа. Перестраиваемый полосно-запирающий волноводный фильтр состоит из отрезка прямоугольного волновода с фланцами, втулки, сопряженной с одной из широких сторон волновода, подстроенного поршня, сопряженного со втулкой с помощью резьбового соединения и образующего вместе с ней короткозамкнутую коаксиальную линию, имеющих постоянные заданные высоты одной длинной и двух коротких диафрагм, расположенных соответственно вдоль широкой стенки волновода с фланцами и поперек этой стенки симметрично относительно втулки, причем поперечные и продольные торцы всех диафрагм скошены под углом, коаксиальная линия и диафрагмы смещены от центра к краям широкой стенки отрезка прямоугольного волновода с фланцами из области максимальной напряженности электрического поля в область ее меньших значений, а подстроечный поршень выполнен с дополнительной согласующей частью, расположенной между резьбовой и настроечной частями, размеры которой по отношению к размерам настроечной части подобраны таким образом, чтобы осуществлялось дроссельное соединение.

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано в фазированных антенных решетках для выравнивания фаз СВЧ трактов после их изготовления.

Изобретение относится к областям радиотехники и связи. Сущность заявленного устройства заключается в том, что высокочастотный векторный фазовращатель включает полифазный RC-фильтр, первый вход которого является входом фазовращателя, а второй вход заземлен, аналоговый квадратурный дифференциальный сумматор, состоящий из двух дифференциальных усилителей с переменным коэффициентом усиления в виде ячеек Гильберта и нагрузки, подключенной к шине питания, цифроаналоговый преобразователь, источник напряжений смещения, преобразователь дифференциального сигнала в небалансный, выход которого является выходом фазовращателя.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в технике СВЧ, в частности, в технике спутникового телевидения для приема волн с круговой поляризацией поля.

Использование: для создания фазовращателя. Сущность изобретения заключается в том, что фазовращатель содержит n щелевых мостов, соединенных последовательно, где n - число разрядов фазовращателя, 2n короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов, вносимый фазовый сдвиг которых ϕm=180°/2m-1, где m=1,2…n - номер разряда фазовращателя, а также СВЧ-ключи, при этом в него введены 2n диафрагм, выполненных на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, с установленным на каждой из них, по крайней мере, одним СВЧ-ключом, расположенных между выходными плечами щелевых мостов и открытыми концами короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов. Технический результат обеспечение возможности повышения технологичности изготовления, упрощения настройки. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к полупроводниковым изделиям, предназначенным для СВЧ управляющих устройств. Сущность изобретения заключается в том, что коммутирующее устройство СВЧ с изолированными электродами изготовлено на графене, где в качестве подложки использован кремний, затем последовательно размещены: слой оксида кремния (SiO2), двумерный слой графена, который служит нижней обкладкой конденсатора, поверх которого нанесен комбинированный диэлектрик, содержащий аморфный слой оксида алюминия (Al2O3), аморфный слой диэлектрика с высокой диэлектрической постоянной, например двуокиси гафния (HfO2) и повторно аморфный слой оксида алюминия (Al2O3), а поверх диэлектрика размещены металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку, по меньшей мере, трех управляемых напряжением конденсаторов, образующих 3-х электродную 2-х канальную конфигурацию. Технический результат – повышение уровня допустимой входной мощности, повышение скорости переключения и уменьшение входных потерь, повышение надежности приборов, уровня радиационной стойкости. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к электронной и ускорительной технике для повышения электрической и механической прочности вакуумно-плотных окон ввода и/или вывода энергии СВЧ-излучения в волноводные ускоряющие структуры и может быть использовано при создании/эксплуатации мощных современных ускорителей электронов. Одновременное повышение электрической и механической прочности диэлектрических окон ввода/вывода СВЧ-излучения достигается нанесением на одну или обе поверхности окна защитного покрытия в виде слоя клея на основе поливинилацетата толщиной 1,5-2 мм, обладающего малыми значениями коэффициентов вторичной и фотоэлектронной эмиссии, высокой адгезионной способностью к диэлектрическим материалам и высокими вакуум-прочностными свойствами. Механическая прочность вакуумно-плотных окон ввода/вывода СВЧ-излучения обеспечивается и при ее потере в результате тепловых, электрических и СВЧ-пробоев или суммарного их воздействия. Технический результат - повышение электрической и механической прочности вакуумно-плотных окон ввода/вывода СВЧ-излучения в ускоряющие структуры электронных ускорителей и увеличение тем самым надежности их работы, продление сроков безаварийной эксплуатации, а также восстановление работоспособности вышедших из строя СВЧ-окон, экономии материальных и временных ресурсов при простоте реализации предлагаемого способа. 2 н.п. ф-лы.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в коммутаторах, фазовращателях, аттенюаторах и других управляющих устройствах СВЧ. Волноводный выключатель состоит из прямоугольного волновода, в поперечном сечении которого размещена диафрагма, выполненная на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, в первом слое фольги которого реализованы две щели, параллельные широким стенкам прямоугольного волновода, а во втором слое фольги реализованы земляной проводник, связанный с первым слоем фольги с помощью металлизированных отверстий, расположенных по контуру прямоугольного волновода, а также сигнальный проводник, состоящий из центральной области, тонкого печатного проводника, выходящего из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в одной из его узких стенок, и дополнительного тонкого печатного проводника, выходящего из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в другой его узкой стенке. На диафрагме со стороны второго слоя фольги напротив каждой щели установлены два последовательно соединенных диода. Технический результат - упрощение конструкции и технологии изготовления. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх