микровълнов ключ

Собственици на патент RU 2454758:

Изобретението се отнася до микровълновата технология и може да се използва за превключване на микровълнови сигнали в захранващи пътища за различни цели, по-специално при създаване на превключвател за приемане и предаване на микровълни. Техническият резултат от изобретението е увеличаване на работната честотна лента при запазване на работното ниво на мощност без усложняване на веригата за управление. Посоченият технически резултат се постига чрез факта, че в микровълнов превключвател, съдържащ тройник, първото рамо на който е входът, второто и третото - съответно първият и вторият изход, във второто рамо на разстояние, равно на λ/4 от възела на разклонението на тройника, е инсталирана паралелно свързана първа група микровълнови диоди, състояща се от един или повече микровълнови диоди, в третото рамо на разстояние, равно на λ/4 от възела на разклонението на тройник е свързан четвърт вълнов контур, в края на който е монтиран четвърт вълнов контур, в края на който е включена втора група микровълнови диоди, състояща се от един или повече микровълнови диоди, третото рамо е направено под формата на четвърт вълнов сегмент от свързаната линия, към вторичната линия на която е свързан паралелно поне един допълнителен диод. 1 болен.

Полупроводниковите микровълнови ключове имат следните характеристики: висока скорост, леко тегло, дълъг експлоатационен живот.

При разработването на микровълнови устройства възниква проблемът да се създаде микровълнов превключвател за високо ниво на мощност, имащ широка работна честотна лента и проста верига за управление.

И така, в далечен аналогот претендираното изобретение - микровълнов превключвател, съдържащ първия и втория p-i-n диоди, свързани последователно, чиято точка на свързване е входът на микровълновия превключвател, а първият и вторият изходен канал, съответно, са свързани към техните външни клеми, паралелно към които са свързани третият и четвъртият p-i-n диод и нискочестотен филтър, първият и вторият p-i-n диод са свързани в съответствие, нискочестотен филтър е свързан към външните им клеми, прекъсвач чиято честота е по-ниска от честотата на работния диапазон, докато първият и вторият p-i-n диод са свързани съответно към третия и четвъртия p-i-n диод чрез едни и същи електроди (ред. Св. СССР № 1201925, H01R 1/15, 1985 г.), се осигурява широка лента от работни честоти.

Това устройство обаче не може да се използва за превключване на мощност на високо ниво. Първо, това се дължи на факта, че в това устройство микровълновите диоди са свързани последователно. Трудностите, свързани с разсейването на топлината от диодите, не позволяват използването на такава опция за превключване на диоди при превключване на високи нива на средна мощност. Превключваемата пикова мощност е ограничена от факта, че сумата от амплитудата на променливотоковото напрежение, действащо върху диода, и напрежението на обратното отклонение не трябва да надвишава стойността на пробивното напрежение (по-точно максимално допустимото моментно напрежение). (Наръчник. Полупроводникови устройства. Микровълнови диоди. Томск MGP "RASKO", 1992 г., стр. 92). Допустимото моментно напрежение за микровълнови диоди обикновено не надвишава 1000 V. Увеличаването на напрежението на пробив, освен това, също води до намаляване на скоростта на микровълновите диоди и в резултат на това до намаляване на скоростта на микровълновите превключватели (Лебедев И.В., Шнитников А.С., Купцов Е.И.Радиоелектроника, 1985, том 28, № 10, стр. 37). Недостатъкът на това и подобни устройства е, че е необходимо едновременно да се приложи контролно отклонение към различни групи диоди с различна полярност, докато мощността на източника на управление се консумира непрекъснато, което значително усложнява устройството на източника на управление.

При създаването на микровълнови превключватели за високо ниво на мощност се използват вериги с паралелно свързване на диоди към главната линия.

По-близък аналог, избран като прототип поради сходството на изпълняваната техническа задача, е микровълнов превключвател (Илченко M.E., Осипов V.G. Електрически управлявани микровълнови ключове на полупроводникови диоди (рецензия), Известия на университетите на СССР. Радиотехника, 1977, том 20, № 2 стр., т.е. на разстояние, равно на λ/4 от разклонението възел на тройника е инсталирана паралелно свързана първа група микровълнови диоди, състояща се от един или повече микровълнови диоди, в третото рамо, на разстояние, равно на λ/4 от разклонения възел на тройника, е свързан четвърт вълнов контур, в края на който е инсталирана паралелно свързана втора група микровълнови диоди, състояща се от един или повече микровълнови диода.

За да се управлява това устройство, към всички групи микровълнови диоди се прилага контролно отклонение с еднаква полярност, а когато се прилага отрицателно отклонение, мощността на източника на управление практически не се консумира. Всичко това значително опростява схемата за управление, намалява нивото на консумация на енергия. Използването на този превключвател като превключвател за предаване-приемане ви позволява значително да увеличите превключваната мощност поради факта, че диодите с висока мощност работят само в директен режим.пристрастие и, освен това, което е важно, при създаването на превключвател "приемане-предаване" е възможно да се използват ограничаващи микровълнови диоди.

Въпреки това, това устройство, като устройство с паралелно свързване на диоди към главната линия, се характеризира с тясна лента от работни честоти (микровълнови фазови превключватели и превключватели. Характеристики на създаване на p-i-n диоди в интегриран дизайн. Khizha G.S., Vendik I.B., Серебрякова E.A. - М .: "Радио и комуникация", 1984, стр. 22-23).

За да се увеличи работната честотна лента, вълновият импеданс на четвърт вълнов контур се намалява, в края на който е инсталирана втора група микровълнови диоди, свързани паралелно. Но тъй като работната мощност на устройството е обратно пропорционална на вълновия импеданс на линията, в която е включен диодът, това води до намаляване на работната мощност (Наръчник. Полупроводникови устройства. Микровълнови диоди. Томск МГП "РАСКО", 1992 г., стр. 92).

Техническият резултат от изобретението е увеличаване на работната честотна лента, като същевременно се поддържа нивото на работната мощност, без да се усложнява веригата за управление.

Посоченият технически резултат се постига чрез факта, че в микровълнов превключвател, съдържащ тройник, чието първо рамо е входът, вторият и третият - съответно първият и вторият изход във входа, вторият и третият - съответно първият и вторият изход, във второто рамо на разстояние, равно на λ / 4 от разклонителния възел на тройника, е инсталирана паралелно свързана първа група микровълнови диоди, състояща се от един или повече микровълнови диоди, в третото рамо на разстояние, равно на λ / 4 от разклонения възел троен IC, е включен четвърт вълнов контур, в края на който е инсталирана паралелно свързана втора група микровълнови диоди, състояща се от един или повече микровълнови диоди, третото рамо е направено под формата на четвърт вълнасвързан линеен сегмент, към вторичната линия на който е свързан паралелно поне един допълнителен диод.

Фигура 1 показва диаграма на предложения микровълнов ключ.

Микровълновият превключвател съдържа тройник, първото рамо 1 на който е вход, второто рамо 2 и третото рамо 3 са съответно първият и вторият изход, във второто рамо 2 на разстояние, равно на λ/4 от разклонителния възел на тройника 4, първата група микровълнови диоди 5 е инсталирана паралелно, състояща се от един или повече микровълнови диоди, в третото рамо 3 на разстояние, равно на λ/4 от разклонителния възел на тройника 4 е свързан четвърт вълнов контур 6, в края на който е монтирана паралелно втората група микровълнови диоди 7, състояща се от един или повече микровълнови диоди, а третото рамо 3 е направено под формата на четвърт вълнов сегмент от свързаната линия, към вторичната линия 8, на която е свързан паралелно поне един допълнителен диод 9. Изолиращите кондензатори 10 служат за отделяне на микровълновия сигнал s и преднапрежения. В микровълновия превключвател "приемане-предаване" няма кондензатори, използващи ограничаващи микровълнови диоди, диодите са свързани директно към линията.

Микровълновият превключвател работи по следния начин.

Когато микровълнов превключвател с положително отклонение се приложи към всички диоди 5, 7, 9 (за микровълнов превключвател "приемане-предаване", използващ ограничаващи микровълнови диоди, диодите се отварят със сигнал с високо ниво на мощност), диодите 5, 7, 9 се отварят. Отворените диоди 5, 7 образуват две късо свързани четвърт вълнови вериги, разположени на разстояние равно на една четвърт от дължината на вълната, едната от тях е образувана от четвърт вълнов сегмент на второто рамо 2 с отворени диоди 5, свързани паралелно в края на сегмента, другата е четвърт вълнова верига 6, в края на коятовтората група паралелно свързани отворени микровълнови диоди 7. В резултат на това RF сигналът от входа (рамо 1) отива към изхода (рамо 3) (за микровълнов превключвател "приемане-предаване", използващ ограничаващи микровълнови диоди, RF сигналът от предавателя, свързан към рамо 3, отива към рамо 1, което е входът на антената). Сегментът от свързаната линия (рамо 3) е направен по такъв начин, че когато диод 9 е отворен, импедансът на вълната на рамо 3 е равен на импеданса на вълната на рамо 1. Това постига добро съвпадение и ниски загуби, когато микровълновият сигнал преминава от входа (рамо 1) към изхода (рамо 3).

При прилагане към всички диоди 5, 7, 9, микровълнов превключвател с отрицателно отклонение (за микровълнов превключвател "приемане-предаване", използващ ограничаващи микровълнови диоди с ниска мощност на сигнала). Микровълновите диоди не се отварят, диодите 5, 7, 9 са затворени и са капацитети. RF сигналът, тъй като третият изход е изключен, идва от входа (рамо 1) към изхода (рамо 2). За микровълнов превключвател "приемане-предаване", използващ ограничаващи микровълнови диоди, RF сигналът от антената (рамо 1) се подава към рамо 2, което е входът на приемащото устройство. Сегментът на свързаната линия (рамо 3) е направен по такъв начин, че когато диодът 9 е затворен, импедансът е по-малък от вълновия импеданс на рамото 3 и четвъртвълновия контур 6. Намаляването на вълновия импеданс на рамото 3 спрямо вълновия импеданс на четвъртвълновия контур 6 води до разширяване на работната честотна лента на устройството (Проектиране на лещи, сканиращи, широкообхватни антени и захранващи устройства. M .S. Жук, Ю. Б. Молочков - М .: "Енергия", 1973, стр. 391-393). Тъй като съотношението на импеданса на вълната на рамото 3 към импеданса на вълната на контура 6 влияе върху честотната лента на работните честоти, тогава намаляването на вълнатарамо 3 и без увеличаване на импеданса на веригата 6, е възможно да се разшири работната честотна лента, без да се намалява нивото на работната мощност, или да се увеличи нивото на работната мощност, като се поддържа работната честотна лента. Тъй като управляващото напрежение се прилага към всички микровълнови диоди с еднаква полярност, това не усложнява управляващата верига и освен това позволява използването на ограничаващи микровълнови диоди за създаване на превключвател "приемане-предаване".

Микровълнов превключвател, съдържащ тройник, чието първо рамо е вход, второто и третото - съответно първият и вторият изход, във второто рамо на който, на разстояние, равно на λ/4 от разклонения възел на тройника, е инсталирана паралелно свързана първа група микровълнови диоди, състояща се от един или повече микровълнови диоди, в третото рамо, на разстояние, равно на λ/4 от разклонения възел на тройника, четвърт вълна е свързан контур, в края на който е монтирана паралелно свързана втора група CBs RF диоди, състоящи се от един или повече микровълнови диоди, характеризиращи се с това, че третото рамо е направено под формата на четвърт вълнов сегмент от свързана линия, към вторичната линия на която е свързан паралелно поне един допълнителен диод.