CZ11323U1

CZ11323U1 - Přepínací elektronické relé

Info

Publication number: CZ11323U1
Application number: CZ200111966U
Authority: CZ
Inventors: Marian Ing. Váňa
Original assignee: Marian Ing. Váňa
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2001-06-18
Also published as: WO2002091574A1; EA004751B1; EP1435133A1; EA200301086A1

Description

Přepínací elektronické relé

Oblast techniky

Technické řešení se týká přepínacího elektronického relé, zejména relé pro spínání elektromagnetických signálů v oblasti dekametrových až centimetrových vln, opatřeného alespoň jednou frekvenční propustí typu T-článku alespoň druhého stupně a/nebo PI-článku alespoň druhého stupně, osazenou alespoň jednou polovodičovou diodou, jejíž mezní kmitočet je nižší, než je spínaný kmitočet.

Dosavadní stav techniky

V oblasti kmitočtů vyšších než jednotky megahertz, zejména v oblasti kmitočtů pro televizní přenos, se pro přepínání vybraných kmitočtových pásem používají buď speciální mechanická relé s nízkou kapacitou spínacích kontaktů nebo speciální elektronická relé jejichž spínacími prvky jsou diody typu PIN nebo vysokofrekvenční tranzistory typu GaAs FET nebo dolní frekvenční propusti typu T-článku nebo PI-článku alespoň druhého stupně, jejichž kapacitním prvkem je-polovodičová dioda. Nevýhodou mechanických relé jsou vysoké nároky na mechanické provedení s ohledem na požadovanou zanedbatelnou kapacitu kontaktů pro práci oblasti UHF pásma, z čehož vyplývá jejich vysoká pořizovací cena. Nevýhodou elektronických relé s diodami typu PIN nebo vysokofrekvenčními tranzistory typu GaAs FET jsou vysoké nároky na přesnost výroby a dodržení technologických postupů, což se odráží ve vysoké ceně těchto relé. Spínací relé s dolními frekvenčními propustmi typu T-článku nebo PI-článku se vyznačují poměrně úzkým kmitočtovým rozsahem v rozmezí stovek Mhz až jednotek GHz. Účelem tohoto technického řešení je provedení přepínacího elektronického relé pracujícího ve velmi širokém pásmu dekametrových až centimetrových vln.

Podstata technického řešení

Výše uvedeného účelu je dosaženo přepínacím elektronickým relé, opatřeným alespoň jednou dolní frekvenční LC propustí typu T-článku alespoň druhého stupně a/nebo PI-článku alespoň druhého stupně, osazenou alespoň jednou polovodičovou diodou, v provedení podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořeno alespoň dvěma větvemi se společným uzlem, kde každá větev je opatřena dvoupólem osazeným alespoň jednou polovodičovou diodou a zapojeným přes oddělovací kondenzátor v sérii s dolní frekvenční LC propustí, kde kapacitním prvkem použitého článku, připojeným k zemnicí svorce, je polovodičová dioda o mezním kmitočtu nižším, než nejvyšší spínaný kmitočet, kde oddělovací kondenzátor má kapacitu alespoň pětkrát větší než je kapacita přechodu polovodičové diody. Současně platí, že dvoupól je připojen na zdroj prvního ovládacího napětí a mezi vstup a zemnicí svorku dolní frekvenční LC propustí je zapojen zdroj druhého ovládacího napětí. Dále podle tohoto užitného vzoru může být zemnicí svorka dolní frekvenční LC propustí vyvedena na zem přes zemnicí kondenzátor, jehož kapacita je alespoň pětkrát větší než je kapacita přechodu polovodičové diody dolní frekvenční LC propustí. Rovněž podle tohoto užitného vzoru může být společný uzel dvou větví připojen na první spínací svorku přes alespoň jednu polovodičovou diodu.

Výhodou tohoto technického řešení je, že pomocí jednoduchých a provozně stabilních prostředků, bez použití jakýchkoliv pohyblivých mechanických dílů, dovoluje spínat vysokofrekvenční signály s kmitočtem jednotek Megahertz až několika Gigahertz.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je dále podrobněji objasněno na příkladech jeho praktického provedení, uvedených na přiložených výkresech, na nichž na obr. 1 je nakresleno principielní schéma

- 1 CZ 11323 U1 předmětného relé, na obr. 2, 3 a 4 jsou některá možná provedení bloku A podle obr. 1, na obr. 5, 6 a 7 jsou uvedena některá možná provedení bloku B podle obr. 1. Obr. 8 znázorňuje zapojení vícepólového relé, kde bloky X¹ a X² jsou bloky podle obr. 1, a obr. 9 je provedení ětyřpólového relé, kde bloky X¹ aX² jsou bloky podle obr. 1. Obr. 10 představuje detailnější provedení dvoupólového přepínacího relé.

Příklad provedení

Na obr. 1 znázorněné dvoupólové přepínací relé má dvě, vzájemně identické větve X¹, X², připojené na společnou první spínací svorku 1. Jak první větev X¹, tak druhá větev X² je opatřena v sérii zapojenými dvoupólem A a trojpólem B, mezi nimiž je zapojen oddělovací kondenzátor 2.

Dvoupól A je přes první zatěžovací odpor 3 připojen na zdroj prvního ovládacího napětí Ui, trojpól B je připojen na zdroj druhého ovládacího napětí U->, který je zapojený přes druhý zatěžovací odpor 4 mezi vstup a zemnicí svorku 5 trojpólu B. Zemnicí svorka 5 je vyvedena na zem přes zemnicí kondenzátor 6. Zemnicí kondenzátor 6 není bezpodmínečně nutný. První zatěžovací odpor 3 a/nebo druhý zatěžovací odpor 3,4 mohou být nahrazeny indukční zátěží, oba 1 zatěžovací odpory 3,4 však mohou mít i nulovou hodnotu.

Dvoupólem A je alespoň jedna polovodičová dioda 7 o mezním kmitočtu nižším, než je nejvyšší spínaný kmitočet, zapojená v libovolném směru propustnosti, jak je uvedeno na obr. 2, 3 a 4.

Trojpólem B je dolní frekvenční LC propust typu T-článku alespoň druhého stupně a/nebo PI-článku alespoň druhého stupně, jejíž kapacitní prvek je tvořen jednou polovodičovou diodou 7 o mezním kmitočtu nižším, než je nejvyšší spínaný kmitočet. Obr. 5 a 6 ukazují provedení dolní frekvenční LC propusti jako T-ělánek druhého stupně se dvěma sériově řazenými indukčnostmi 8, jejichž společný uzel je vyveden na zemnicí svorku 5 přes polovodičovou diodu

7. Provedení podle obr. 5 a 6 se vzájemně liší pouze polaritou zapojení polovodičové diody 7.

Výstup dolní frekvenční LC propusti je výstupem příslušné první větve X¹ nebo druhé X² větve předmětného spínacího relé, který je opatřen druhou spínací svorkou 10, na níž je připojeno navazující vedení. Na obr. 7 je obdobné zapojení dolní frekvenční LC propusti opatřené T-ělánkem pátého stupně.

První spínací svorku 1 a druhou spínací svorku 10 lze funkčně vzájemně zaměnit. Je-li na první spínací svorku i připojen přepínaný signál, je na druhou spínací svorku 10 připojena spínaná zátěž a obráceně.

Ze základního dvoupólového zapojení předmětného relé jsou odvozeny další varianty. Jak ukazuje obr. 8, lze jednoduše vytvořit vícepólové relé tím, že na první spínací svorku i je paralelně připojena celá řada výše popsaných větví X¹, X². Počet n jednotlivých pólů relé je dán počtem použitých větví X¹, X², ..... X· Další možnou variantou, znázorněnou na obr. 9, je zapojení, kdy první a druhá větev X¹, X² mají společný uzel připojený na první spínací svorku i přes další dvoupól A, obdobného provedení, jak je výše popsáno pro každou jednotlivou větev X¹, X²· Rovněž tímto zapojením lze vytvářet vícepólová relé.

Předmětné spínací relé podle obr. 1 pracuje následujícím způsobem. Spínaný signál prochází vždy pouze jednou z obou větví X¹, X². V případě, že signál má procházet pouze první větví X¹, první ovládací napětí Ui přivedené na dvoupól A první větve X¹ musí být takové, že polovodičová dioda 7 tohoto dvoupólu je v sepnutém stavu a signál jím prochází téměř bez útlumu a přitom první ovládací napětí U| přivedené na dvoupól A druhé větve X² musí být takové, že polovodičová dioda 7 tohoto dvoupólu je v rozepnutém stavu a signál jím prochází s velkým útlumem.

Současně musí být druhé ovládací napětí U2 takové, že polovodičová dioda 7 trojpólu B první větve X¹ je v uzavřeném stavu a spínaný signál prochází dále první větví X¹ téměř bez útlumu a přitom druhé ovládací napětí U2 musí polovodičovou diodu 7 trojpólu B druhé větve X² sepnout, takže signál prochází druhou větví X² s velkým útlumem. Pokud má signál procházet pouze druhou větví X², jsou jednotlivé dvoupóly A i trojpóly B ve stavu opačném, než je popsáno výše.

-2CZ 11323 Ul

Na obr. 10 je uvedeno praktické schéma zapojení dvoupólového spínacího relé v provedení podle vynálezu. Toto relé je opět tvořeno první a druhou větví X¹, X² se společným uzlem, připojeným na první spínací svorku 1. Na dvoupól A, tvořený dvěma v sérii zapojenými polovodičovými diodami 7, je přes oddělovací kondenzátor 2 připojen trojpól B, který je zde tvořený T-článkem pátého řádu, v provedení podle obr. 7. Oddělovací kondenzátor 2 je přemostěn sériovou kombinací dvou zatěžovacích odporů 3, 4 s vyvedeným společným uzlem. Použitý T-článek je tvořen třemi, v sérii zapojenými indukčnostmi 8, kde oba uzly dvou sousedních indukčností 8 jsou přes polovodičovou diodu 7 vyvedeny na zemnicí svorku 5. Zdroj ovládacího napětí U_o je připojen mezi vyvedený společný uzel zatěžovacích odporů 3,4 a společný uzel první větve X¹ a io druhé větve, X².

Relé v provedení podle obr. 10 pracuje tak, že pokud je na společný uzel obou zatěžovacích odporů 3, 4 první větve X¹ přivedeno konstantní ovládací napětí U_o, a na společném uzlu zatěžovacích odporů 3, 4 druhé větve X² je nulové napětí, pak je první větev X¹ v rozepnutém stavu a signál nepropouští, zatímco druhá větev X² je v sepnutém stavu a proto signál propouští.

Naopak, je-li na společný uzel obou zatěžovacích odporů 3, 4 první větve X¹ přivedeno nulové napětí, zatímco konstantní ovládací napětí U_o je na společném uzlu zatěžovacích odporů 3, 4 druhé větve X², je první větev X¹ v sepnutém stavu a signál propouští, zatímco druhá větev X² je v rozepnutém stavu a tedy signál nepropouští.

Průmyslová využitelnost

Předmětné technické řešení je určeno pro zařízení pro individuální a skupinový příjem pozemního a družicového televizního signálu.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Přepínací elektronické relé, zejména pro spínání elektromagnetických signálů s pracovními kmitočty v oblasti dekametrových až centimetrových vln, opatřené alespoň jednou dolní

25 frekvenční LC propustí typu T-článku alespoň druhého stupně a/nebo PI-článku alespoň druhého stupně, osazenou alespoň jednou polovodičovou diodou, vyznačující se tím, že je tvořeno alespoň dvěma větvemi (X¹, X²) se společným uzlem, kde každá větev je opatřena dvoupólem (A) osazeným alespoň jednou polovodičovou diodou (7) a zapojeným přes oddělovací kondenzátor (
2) v sérii s dolní frekvenční LC propustí, kde kapacitním prvkem použitého

30 článku, připojeným k zemnicí svorce (5), je polovodičová dioda (7) o mezním kmitočtu nižším, než nejvyšší spínaný kmitočet, kde oddělovací kondenzátor (2) má kapacitu alespoň pětkrát větší než je kapacita přechodu polovodičové diody (7), přičemž dvoupól (A) je připojen na zdroj prvního ovládacího napětí (ty) a mezi vstup a zemnicí svorku (5) dolní frekvenční LC propustí je zapojen zdroj druhého ovládacího napětí (U2).

35 2. Přepínací elektronické relé podle nároku 1, vyznačující se tím, že zemnicí svorka (5) dolní frekvenční LC propustí je vyvedena na zem přes zemnicí kondenzátor (6), jehož kapacita je alespoň pětkrát větší než je kapacita přechodu polovodičové diody (7) dolní frekvenční LC propustí.
3. Přepínací elektronické relé podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že

40 společný uzel dvou větví (X¹, X²) je připojen na první spínací svorku (1) přes alespoň jednu polovodičovou diodu (7).