JP2019208202A - Rf用マイクロプラズマリミッタ、及びマイクロ波回路保護 - Google Patents

Rf用マイクロプラズマリミッタ、及びマイクロ波回路保護 Download PDF

Info

Publication number
JP2019208202A
JP2019208202A JP2019057794A JP2019057794A JP2019208202A JP 2019208202 A JP2019208202 A JP 2019208202A JP 2019057794 A JP2019057794 A JP 2019057794A JP 2019057794 A JP2019057794 A JP 2019057794A JP 2019208202 A JP2019208202 A JP 2019208202A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
port
phase change
change material
energy
resonator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019057794A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7471055B2 (ja
Inventor
タイ アン ラム,
Anh Lam Tai
タイ アン ラム,
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boeing Co
Original Assignee
Boeing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boeing Co filed Critical Boeing Co
Publication of JP2019208202A publication Critical patent/JP2019208202A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7471055B2 publication Critical patent/JP7471055B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G11/00Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general
    • H03G11/004Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general using discharge tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/10Auxiliary devices for switching or interrupting
    • H01P1/14Auxiliary devices for switching or interrupting by electric discharge devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/08Microstrips; Strip lines
    • H01P3/081Microstriplines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00Resonators of the waveguide type
    • H01P7/08Strip line resonators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/045Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G11/00Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general
    • H03G11/006Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general in circuits having distributed constants
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237High frequency adaptations
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0263High current adaptations, e.g. printed high current conductors or using auxiliary non-printed means; Fine and coarse circuit patterns on one circuit board

Abstract

【課題】繊細な電子機器を、高出力信号から保護する低高価の保護回路を提供する。【解決手段】高出力信号が1つ又は複数の電子回路に到達することを防止するための保護回路は、相転移材料142と共振器144を有する、リミッタ回路140で構成する。相転移材料142は、インプット信号のエネルギーに応答して、相が変化するあらゆる材料であり、プラズマに変わるガスと、導電体に変わる絶縁材料と、が含まれる。相転移材料142は、空気、希ガス、サーモクロミック材料、酸化バナジウム等である。相転移材料142は、ギャップチップのチャンバに封止されている。共振器144は、スロット式共振器、四分の一波長共振器、相補的な分割リング共振器である。保護回路は、プリント回路基板に形成された伝送線に、電磁的に結合して使用される。【選択図】図5

Description

多くの電気回路は、高出力信号により引き起こされる損傷に対して敏感である。例えば、低出力信号、雑音環境にある信号などを検出するように設計されている周波数(RF)設備(例えばローノイズアンプ、ダウンコンバータミキサ回路など)は一般的に、高出力信号による損傷に対して敏感である。このような高出力信号は、様々な形態で存在することがあり(例えば高出力マイクロ波信号、電磁パルスなど)、かつ/又は多くの環境(例えばレーダー送信機による信号、落雷、電力サージ、静電気、干渉、同時送受信システムのためのコサイト(co−site)干渉など)によって引き起こされ得る。よって、このような高出力信号の発生を防止するか、又は繊細な電子機器をこのような高出力信号から保護するための何らかの手段を提供する必要がある。
従来の電子システムでは、高出力信号が繊細な電子機器に到達するのを防ぐために、サージ保安器を使用することができる。現行のリミッタでは例えば、高出力信号を遮断するために、特別なダイオード(例えばPドープ、I層、Nドープ(PIN)ダイオード)を使用することができる。しかしながら、このような保護回路は高価であり、出力処理能力が限定的であり、かつ/又は挿入損失が高い。そこで、出力に敏感な電子機器を高出力信号から保護する、改善された保護回路が必要とされている。
本開示は、高出力信号からの保護を改善するための、方法、装置、システム、コンピュータプログラム製品、ソフトウェア及び/又は媒体に関する。この目的のため、本明細書で提示する態様は、高出力信号が1つ又は複数の電子回路に到達することを防止するために、相転移材料を有するリミッタ回路を用いる。相転移材料は、適用された信号のエネルギーが閾値を超えると、関連する電気機器へと通過する信号のエネルギーを制限する制限状態になる。
本開示は、1つ又は複数の電子回路を高出力信号から保護するために構成された保護回路を開示する。保護回路は、第一のポート、第二のポート、伝送線、及びリミッタ回路を備える。第一のポートと第二のポートは、伝送線の両端に電気的に接続されている。第二のポートは、1つ又は複数の電子回路に作動的に結合されている。リミッタ回路は、伝送線に作動的に結合されているとともに、共振器と連通している相転移材料を備える。相転移材料は、第一のポートで受領した信号のエネルギーが閾値を超えると、第二のポートにおいて信号のエネルギーを制限する制限状態になるように構成されている。
さらなる態様によれば、相転移材料は、第一のポートで受領した信号のエネルギーが閾値未満になると、非制限状態になるように構成されている。
さらなる態様によればリミッタ回路は、伝送線と接地との間で選択的に電気的に結合され、制限状態は導電状態を含み、相転移材料は、第一のポートで受領した信号のエネルギーが閾値を超えると、第一のポートで受領した信号のエネルギーの少なくとも一部を接地へと向きを変える導電状態になるように構成されている。
さらなる態様によれば、リミッタ回路は、伝送線付近に配置されており、制限状態は電磁結合状態を含み、相転移材料は、第一のポートで受領した信号のエネルギーが閾値を超えると、第一のポートのインピーダンスを第二のポートのインピーダンスに対してミスマッチさせる電磁結合状態になるように構成されている。
さらなる態様によれば、制限状態にある相転移材料は、第二のポートにおける信号のエネルギーを制限するために、第一のポートで受領した信号のエネルギーの少なくとも一部を吸収する。
さらなる態様によれば、保護回路はさらに、封止されたチャンバ、第一の導体、及び第二の動態を備えるギャップチップを有する。相転移材料は、封止されたチャンバに配置されている。第一の導体は、封止されたチャンバ内に少なくとも部分的に配置されており、封止されたチャンバから延びている。第二の導体は、第一の導体とは隔てられており、封止されたチャンバ内に少なくとも部分的に配置されており、封止されたチャンバから延びており、第一及び第二の導体は、共振器に電気的に接続されている。
さらなる態様によれば、相転移材料は、空気を含む。
さらなる態様によれば、相転移材料は、希ガス、サーモクロミック材料又はエレクトロクロミック材料を含む。
さらなる態様によれば、共振器は、2つの導体素子の間にギャップを有するスロット式共振器を含み、相転移材料は、このギャップに配置されており、制限状態は、スロット式共振器の2つの導体素子を電気的に接続する導電状態を含む。
さらなる態様によれば、共振器は、相転移材料によって接地に選択的に接続される四分の一波長共振器を含み、制限状態は、四分の一波長共振器を接地に電気的に接続する導電状態を含む。
さらなる態様によれば、閾値は、固定された閾値を含む。
さらなる態様によれば、リミッタ回路はさらに、共振器に電気的に接続されたバイアスコネクタを備え、閾値は、バイアスコネクタに適用されたバイアス信号によって制御される可変閾値を含む。
本開示はまた、1つ又は複数の電子回路を高出力信号から保護する方法を開示する。本方法は、伝送線の第一のポートで信号を受信することを含む。伝送線は、第一のポートと第二のポートを、両端に有する。第二のポートは、1つ又は複数の電子回路に作動的に結合されている。本方法はまた、第一のポートで受領した信号のエネルギーが閾値を超えると、制限状態になるように構成された相転移材料を用いて、第二のポートにおいて信号のエネルギーを制限することを含む。相転移材料は、伝送線と作動的に結合された共振器と連通している。
さらなる態様によれば、本方法はさらに、第一のポートで受領した信号のエネルギーが閾値未満であれば、非制限状態になるように構成された相転移材料を用いて、第一のポートで受領した信号のエネルギーを第二のポートへと送ることを含む。
さらなる態様によれば、制限状態は、導電状態を含み、共振器と連通している相転移材料は、伝送線と接地との間で選択的に電気的に結合され、第二のポートにおいて信号のエネルギーを制限することは、第一のポートで受領した閾値を超える信号のエネルギーに応答して導電状態になるように構成された相転移材料を用いて、第一のポートで受領した信号の少なくとも一部を接地へと向きを変えることを含む。
さらなる態様によれば、制限状態は、電磁結合状態を含み、共振器と連通している相転移材料は、伝送線付近に配置されており、第二のポートで信号のエネルギーを制限することは、第一のポートで受領した信号のエネルギーが閾値を超えると、電磁結合状態になるように構成された相転移材料を用いて、第一のポートのインピーダンスを、第二のポートに対してミスマッチさせることを含む。
さらなる態様によれば、閾値は、固定された閾値を含む。
さらなる態様によれば、閾値は、可変閾値を含み、本方法はさらに、共振器に適用されたバイアス信号を制御することにより、閾値を制御することを含む。
本開示はまた、1つ又は複数の電子回路と、保護回路とを備える航空機を開示する。1つ又は複数の電子回路は、航空機の運転を制御するように構成されている。保護回路は、第一のポート、第二のポート、伝送線、及びリミッタ回路を備える。第一のポートと第二のポートは、伝送線の両端に電気的に接続されている。第二のポートは、1つ又は複数の電子回路に作動的に結合されている。リミッタ回路は、伝送線に作動的に結合されているとともに、共振器と連通している相転移材料を備える。相転移材料は、第一のポートで受領した信号のエネルギーが閾値を超えると、第二のポートにおいて信号のエネルギーを制限する制限状態になるように構成されている。
さらなる態様によれば、リミッタ回路はさらに、共振器に電気的に接続されたバイアスコネクタを備え、閾値は、バイアスコネクタに適用されたバイアス信号によって制御される可変閾値を含む。
例示的な態様による電子システムのブロックダイアグラムを示す。 例示的な態様による高出力信号によって引き起こされる損傷から電子回路を保護する方法を示す。 例示的な態様による保護回路を示す。 別の例示的な態様による保護回路を示す。 例示的な態様による保護回路のためのリミッタ回路を示す。 例示的な態様による相転移材料のギャップチップ実装を示す。 リミッタ回路のための例示的なスロット式共振器を示す。 リミッタ回路のための例示的な四分の一波長共振器を示す。 例示的なスロット式共振器態様によるプリント回路基板(PCB)を示す。 接地に対するシャントという例示的な態様によるPCBを示す。 マルチプルリミッタ回路を含む例示的な態様によるPCBを示す。 マルチプルリミッタ回路を含む別の例示的な態様によるPCBを示す。 例示的な態様についてのシミュレーション結果を示す。
本開示の態様は、電子回路、特に高出力信号により損傷を被り得る電子回路に適用される信号のエネルギーを制限するための、方法、装置、システム、コンピュータプログラム製品、及び/又はソフトウェアに向けられている。ここに提示される態様は、電子回路保護、特にRF回路全般、とりわけ航空機におけるRF回路を保護する観点で記載されている。しかしながら、ここに提示される態様は、航空機用電子部品に限られず、むしろ高出力信号に対して敏感な、また高出力信号によって損傷を被り得るあらゆる電子部品に当てはまることが評価される。
図1は、例えば航空機における、電子システム10の態様のブロックダイアグラムを示す。電子システム10は、1つ又は複数の電子回路12、及び保護回路100を備える。電子回路12は、高出力信号に対して敏感な、又は高出力信号によって損傷を被り得るあらゆる電子回路を含むことができる。例示的な電子回路12には、レーダーシステム、通信システム、センサシステム、ローノイズアンプ、ダウンコンバータミキサなどが含まれるが、これらに限られない。保護回路100は、SIGが高出力信号である場合、例えばSIGのエネルギーが閾値を超えると制限状態に変わる相転移材料を用いて、高出力信号を少なくとも部分的にブロック及び/又はその向きを少なくとも部分的に変えることによって、電子回路12を高出力/高エネルギー信号から保護する。
図2は、本明細書に開示された態様による保護回路100を用いた電子回路12を保護する方法200を示し、ここで保護回路100は、図3及び4に示したように伝送線130の両端に第一のポート(P)110と第二のポート(P)120とを備え、第二のポート120は、1つ又は複数の電子回路12に電気的に接続している。保護回路100はまた、伝送線130に作動的に接続されたリミッタ回路140を備え、リミッタ回路140は、共振器と連通している相変化材料を含む。第一のポート110は、信号SIGを受領する(ブロック210)。受領した信号SIGのエネルギーが閾値Tを超えると(ブロック220)、保護回路100は、制限状態になるように構成された相転移材料を用いて、第二のポート120における信号SIGのエネルギーを制限する(ブロック230)。受領した信号SIGのエネルギーが閾値T未満であれば(ブロック220)、保護回路100は、非制限状態になるように構成された相転移材料を用いて、SIGを第二のエネルギーポート120へと通過させる(ブロック240)。
1つの態様によれば閾値Tは、製造の間に、例えば保護回路100に接続された電子回路12の感度に基づいて既定された、固定閾値を含む。或いは、閾値は可変閾値、例えばバイアス信号SIGBIASによって制御される可変閾値を含むことができる。この態様のために、保護回路100はさらに、図3及び4に示したようにバイアスコネクタ170を備えることができ、ここではバイアスコネクタ170に適用されたバイアス信号SIGBIASが、閾値Tを制御する。よって保護回路100は、インプット信号に対するリミッタ回路140の感度を、必要に応じて調整することができ、例えば1つ又は複数の電子回路12の、高出力信号に対する感度増加/低下に応答して調整できる。閾値が固定されているか又は可変であるかどうかに拘わらず、対応する電子回路12の損傷を防止するレベルに、閾値を設定又は選択することが評価される。閾値は例えば、1ワットより大きい信号からローノイズアンプを保護するために、設定することができる。
図3は、保護回路100の例示的な態様を示し、ここでリミッタ回路140は、伝送線130のインピーダンスを制御する。より具体的には、この態様のためのリミッタ回路140は、第一のポート110で受領した信号のエネルギーSIGに応答して、伝送線130に選択的に電磁的に(例えば容量性で又は誘導性で)結合し、これによって第二のポート120のインピーダンスを、第一のポート110のインピーダンスに対して選択的に制御する。この目的のため、リミッタ回路140における相転移材料が非制限状態にあるとき、リミッタ回路140は、伝送線130のインピーダンスに整合するように同調され、これによって伝送線130に対して電磁的に結合しなくなる。よって、第二のポート120のインピーダンスは、第一のポート110のインピーダンスに実質的に整合し、これによって第一のポート110に適用された信号が、ほとんど又は全く挿入損失無く、第二のポート120へと通過可能になる。しかしながら、第一のポート110に適用される信号SIGのエネルギーが閾値を超える場合には、相転移材料は制限状態へと移行し、これによって制御回路140は、電磁結合を介して伝送線130のインピーダンスと高度な不整合を起こす。電磁結合は、第二のポート120のインピーダンスを、第一のポート110に対して変化させる。こうして生じたインピーダンスのミスマッチは、SIGのエネルギーの全てではないにしろ、その大部分を第一のポート110へと戻すことによって、インプット信号SIGのエネルギーを減衰させ、これによって第二のポート120によりアウトプットされる信号SIGの出力を制限する。
図4は、保護回路100の別の例示的な態様を示し、ここでリミッタ回路140は、高出力インプット信号の向きを、第二のポート120から離れる方へと変える。より具体的には、この態様のためのリミッタ回路140は、第一のポート110において受領した信号のエネルギーに応答して、伝送線130を接地150に対して選択的に接続し、これによって、第一のポート110に適用された信号の向きを、接地150へと選択的に変える。この目的のため、リミッタ回路140にある相転移材料が非制限状態にあるとき、リミッタ回路140は、伝送線130が接地150に接続されることを防ぐ開放回路であり、これによって第一のポート110に適用された信号が、ほとんど又は全く挿入損失無く、第二のポート120へと通過可能になる。しかしながら、第一のポート110に適用された信号SIGのエネルギーが閾値を超えると、相転移材料は制限状態へと移行し、これによって制御回路140は、伝送線130を接地150に電気的に接続する。よって、相転移材料が制限状態にあるとき、制限回路140は、第一のポート110に適用された信号の向きを接地へと変え、これによってSIGの全てではないにしろ、その大部分が、第二のポート120に到達することが防止される。
図5は、リミッタ回路140の例示的な態様を示す。図5に示したようにリミッタ回路140は、選択的な部品の内部に組み込まれた、又は共振器144に隣接して組み込まれた、相転移材料142を備える。相転移材料142は、適用されたインプット信号のエネルギーに応答して相が変化するあらゆる材料を含むことができ、これには空気、希ガス、サーモクロミック材料、エレクトロクロミック材料(例えば酸化バナジウムVO)などが含まれるが、これらに限られない。幾つかの態様においては、相転移材料142が制限状態にあるとき、相転移材料142が、第一のポート110に適用された信号のエネルギーの一部を吸収可能なことが評価される。リミッタ回路140の特性は、相転移材料142のために使用される材料、及び/又は伝送線130に対するリミッタ回路140の実際の方向140による。導電状態にある相転移材料142は、プラズマに変わるガスであろうと、又は導電体に変わる絶縁材料であろうと、なおも適切な抵抗値を有するため、ジュール加熱に起因して信号の一部を吸収する。例えば、相転移材料142が、伝送線130から接地150へのシャントを形成する場合、高エネルギー信号は、リミッタ回路140を通過し、これによってSIGのエネルギーの少なくとも一部は、相転移材料142によって吸収される。
幾つかの態様において、保護回路100は、ギャップチップ146を用いて実施され、ここで相転移材料142は、ギャップチップ146の封止されたチャンバ160に配置されている。図6は、このようなギャップチップ146の例を示す。この例においてギャップチップ146は、チャンバ160、相転移材料142、第一の電極162及び第二の電極164を含む。相転移材料142は、封止されたチャンバ160内に配置されており、電極162、164は、封止されたチャンバ160内に部分的に配置されており、かつ封止されたチャンバ160の両側から延びている(図6参照)。この結果、相転移材料142が制限状態にあるとき、例えば高出力信号SIGに応答して、相転移材料142が、第一の電極162を第二の電極164へと電気的に接続し、これによって所望の制限条件、例えば第一の電極162が伝送線130に対して接続し、かつ第二の電極164が接地150に接続する場合に接地へのシャントが生じる。
共振器144は、既知のあらゆる共振器を含むことができ、それは例えば、スロット式共振器(図7及び9)、四分の一波長共振器(図8)、相補的な分割リング共振器(図11)である。共振器144は例えば、図7に示したように、2つの導電体147a,147bの間に配置されたスロット又はギャップ148を有するスロット式共振器を含むことができる。この態様のために、相転移材料142は、相転移材料142が制限状態にあるとき、相転移材料142が一方の導電体147aをもう一方の導体147bに対してのみ接続するように、ギャップ148に配置されている。或いは、ギャップチップ146は、封止されたチャンバ160にある相転移材料142が制限状態にあるとき、一方の導電体147aがもう一方の導電体147bに対してのみ接続するように、2つの導電体147a,147bの間に配置されていてよい。
別の態様によれば、共振器144は、図8に示したように、四分の一波長共振器を含むことができる。この態様のために、(特定の周波数における)波長の四分の一の長さを有する導電性素子149は、相転移材料142が制限状態にあるとき、相転移材料142によって接地150に対して接続されている。或いは、ギャップチップ146は、封止されたチャンバ160にある相転移材料142が制限状態にあるとき、導電性素子149が接地150にのみ接続(ひいては共振)するように、導電性素子149と接地150との間に配置されていてよい。
保護回路100は、あらゆる既存のプリント回路基板(PCB)実装に対して加えることができる。保護回路は例えば、フリップチップボンディング又はワイヤボンディング技術を用いて、PCBに対して取り付けることができる。
図9〜12は、本明細書に開示された態様の例示的なPCB実装を示す。図9は、スロット式共振器(例えば図7のもの)として実装されるとともに、インプット信号の出力に応答して伝送線に対して選択的に電磁的に結合するために使用される、保護回路100のPCB実装を示す。図10は、高出力信号の向きを接地へと変える保護回路100のPCB実装を示す。本明細書に開示された態様は一般的に、1つのリミッタ回路140を備える保護回路100の観点で記載されており、例えば図11及び12に示したように、マルチプルリミッタ回路140を使用可能なことが評価される。このようなマルチプルリミッタ回路による解決法は例えば、1つより多い向きの変更経路をもたらすため、保護回路100によって処理可能な出力の量を増加させるため、第二のポート120に到達する信号レベルをさらに低下させるために、使用できる。
図13は、例示的な態様(例えば図9の態様)により実施された場合の、保護回路100についての性能データを示し、ここで共振器は、10GHz付近での操作のために構成されている。図13に示したように、第二のポート120に送られた信号は、非制限状態では−0.23dBにあり、すなわち送られた信号のほぼ100%である。制限状態では、第二のポート120に送られた信号は、−23.76dBにあり、すなわち200倍超、減衰されている。具体的な要求及び装置の複雑さに応じて、より良好な性能設計を達成することができる。
本明細書に開示された態様は、従来のサージ保護による解決法(すなわちPINダイオード)に対して、幾つかの利点を有する。例えば、本明細書に開示された保護回路100は、安価に実施でき(例えば最大90%安い)、PINダイオードよりも高いインプット出力(例えば最大100倍の出力又は総エネルギーを有する信号)を処理することができ、非制限状態にあるときに最小の挿入損失を有する(例えばPINダイオードについては約1dBという挿入損失と比べた場合)。
本明細書に開示された態様はもちろん、ここに記載した保護回路の基本的な特性から離れることなく、本明細書で具体的に規定した以外のやり方で実施することができる。本発明による実施形態は、あらゆる点において説明的なものであり、制限的なものとみなされるべきではなく、添付した特許請求の範囲の意味合い及び均等な範囲に入るあらゆる変更が、そこに包含されると意図されている。

Claims (16)

  1. 1つ又は複数の電子回路(12)を高出力信号から保護するために構成された保護回路(100)であって、
    伝送線(130)の両端に電気的に接続された第一のポート(110)及び第二のポート(120)であって、該第二のポート(120)は、前記1つ又は複数の電子回路(12)に作動的に結合されている、第一のポート(110)及び第二のポート(120)と、
    前記伝送線(130)に作動的に結合されているとともに、共振器(144)に連通している相転移材料(142)を備えるリミッタ回路(140)であって、前記相転移材料(142)は、前記第一のポート(110)において受領した信号のエネルギーが閾値を超えると、前記第二のポート(120)において信号のエネルギーを制限する制限状態になるように構成されている、リミッタ回路(140)と、
    を有する、保護回路(100)。
  2. 前記相転移材料(142)は、前記第一のポート(110)で受領した信号のエネルギーが前記閾値未満になると、非制限状態になるように構成されている、請求項1に記載の保護回路(100)。
  3. 前記リミッタ回路(140)は、前記伝送線(130)と接地(150)との間で選択的に電気的に結合され、
    前記制限状態が、導電状態を含み、
    前記相変化材料(142)は、前記第一のポート(110)において受領した信号のエネルギーが前記閾値を超えると、前記第一のポート(110)で受領した信号のエネルギーの少なくとも一部を接地(150)へと向きを変える導電状態になるように構成されている、
    請求項1に記載の保護回路(100)。
  4. 前記リミッタ回路(140)が、前記伝送線(130)付近に配置されており、
    前記制限状態が、電磁結合状態を含み、
    前記相変化材料(142)は、前記第一のポート(110)で受領した信号のエネルギーが前記閾値を超えると、前記第一のポート(110)のインピーダンスを前記第二のポート(120)のインピーダンスに対してミスマッチさせる電磁結合状態になるように構成されている、
    請求項1に記載の保護回路(100)。
  5. 前記制限状態にある前記相転移材料(142)が、前記第二のポート(120)における信号のエネルギーを制限するために、前記第一のポート(110)で受領した信号のエネルギーの少なくとも一部を吸収する、請求項1に記載の保護回路(100)。
  6. ギャップチップ(146)をさらに含み、該ギャップチップ(146)が、
    前記相転移材料(142)が内部に配置されている封止されたチャンバ(160)、
    前記封止されたチャンバ(160)内に少なくとも部分的に配置されており、かつ前記封止されたチャンバ(160)から延びている、第一の導体(162)、
    前記第一の導体(162)から隔てられている第二の導体(164)であって、前記封止されたチャンバ(160)内に少なくとも部分的に配置されており、かつ前記封止されたチャンバ(160)から延びている、第二の導体(164)
    を備え、
    前記第一の導体(162)及び前記第二の導体(164)が、前記共振器(144)に電気的に接続されている、
    請求項1に記載の保護回路(100)。
  7. 前記共振器(144)が、2つの導電性素子(147a,147b)の間にギャップ(148)を有するスロット式共振器を含み、
    前記相転移材料(142)は、前記ギャップ(148)に配置されており、
    前記制限状態は、前記スロット式共振器の前記2つの導電性素子(147a,147b)を電気的に接続する導電状態を含む、
    請求項1に記載の保護回路(100)。
  8. 前記共振器(144)が、前記相転移材料(142)を介して接地(150)に選択的に接続される四分の一波長共振器(149)を含み、
    前記制限状態は、前記四分の一波長共振器(149)を接地(150)に電気的に接続する導電状態を含む、
    請求項1に記載の保護回路(100)。
  9. 前記リミッタ回路(140)が、前記共振器(144)に電気的に接続されたバイアスコネクタ(170)をさらに備え、前記閾値は、前記バイアスコネクタ(170)に適用されたバイアス信号によって制御される可変閾値を含む、請求項1に記載の保護回路(100)。
  10. 1つ又は複数の電子回路(12)を高出力信号から保護する方法(200)であって、
    伝送線(130)の第一のポート(110)において信号を受領すること(210)であって、前記伝送線(130)は、前記第一のポート(110)及び第二のポート(120)を両端に有し、前記第二のポート(120)が、前記1つ又は複数の電子回路(12)に作動的に結合されている、伝送線(130)の第一のポート(110)において信号を受領する(210)こと、及び
    前記第一のポート(110)において受領した信号のエネルギーが閾値(220)を超えると、制限状態になるように構成された相転移材料(142)を用いて、前記第二のポート(120)において信号のエネルギーを制限すること(230)であって、前記相転移材料(142)は、前記伝送線(130)に作動的に接続されている共振器(144)と連通している、前記第一のポート(110)において受領した信号のエネルギーを制限すること(230)、
    を含む、方法(200)。
  11. 前記第一のポートで受領した信号のエネルギーが前記閾値(220)未満であれば、非制限状態になるように構成された前記相転移材料(142)を用いて、前記第一のポート(110)で受領した信号のエネルギーを前記第二のポート(120)へ送ること(240)をさらに含む、請求項10に記載の方法(200)。
  12. 前記制限状態が、導電状態を含み、
    前記共振器(144)と連通している前記相転移材料(142)が、前記伝送線(130)と接地(150)との間で選択的に電気的に接続され、
    前記第二のポート(120)において信号のエネルギーを制限すること(230)が、前記第一のポート(110)で受領した前記閾値(220)を超える信号のエネルギーに応答して導電状態になるように構成された前記相転移材料(142)を用いて、前記第一のポート(110)で受領した信号の少なくとも一部を接地(150)へと向きを変えることを含む、
    請求項10に記載の方法(200)。
  13. 前記制限状態が、電磁結合状態を含み、
    前記共振器(144)と連通している前記相転移材料(142)は、前記伝送線(130)付近に配置されており、
    前記第二のポート(120)において信号のエネルギーを制限すること(230)が、前記第一のポート(110)で受領した信号のエネルギーが前記閾値を超えると電磁結合状態になるように構成された前記相転移材料(142)を用いて、前記第一のポート(110)のインピーダンスを、前記第二のポート(120)に対してミスマッチさせることを含む、
    請求項10に記載の方法(200)。
  14. 前記閾値が可変閾値を含み、前記共振器(144)に適用されたバイアス信号を制御することにより、前記閾値を制御することをさらに含む、請求項10に記載の方法(200)。
  15. 航空機(10)の運転を制御するように構成されている1つ又は複数の電子回路(12)、及び
    保護回路(100)
    を備える航空機(10)であって、前記保護回路(100)が、
    伝送線(130)の両端に電気的に接続された第一のポート(110)及び第二のポート(120)であって、該第二のポート(120)は、前記1つ又は複数の電子回路(12)に作動的に結合されている、第一のポート(110)及び第二のポート(120)と、
    前記伝送線(130)に作動的に結合されているとともに、共振器(144)に連通している相転移材料(142)を備えるリミッタ回路(140)であって、前記相転移材料(142)は、前記第一のポート(110)において受領した信号のエネルギーが閾値を超えると、前記第二のポート(120)において信号のエネルギーを制限する制限状態になるように構成されている、リミッタ回路(140)と、
    を備える、航空機(10)。
  16. 前記リミッタ回路(140)が、前記共振器(144)に電気的に接続されたバイアスコネクタ(170)を備え、前記閾値は、前記バイアスコネクタ(170)に適用されたバイアス信号によって制御される可変閾値を含む、請求項15に記載の航空機(10)。
JP2019057794A 2018-03-30 2019-03-26 Rf用マイクロプラズマリミッタ、及びマイクロ波回路保護 Active JP7471055B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/942,004 2018-03-30
US15/942,004 US10897130B2 (en) 2018-03-30 2018-03-30 Micro plasma limiter for RF and microwave circuit protection

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019208202A true JP2019208202A (ja) 2019-12-05
JP7471055B2 JP7471055B2 (ja) 2024-04-19

Family

ID=65995650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019057794A Active JP7471055B2 (ja) 2018-03-30 2019-03-26 Rf用マイクロプラズマリミッタ、及びマイクロ波回路保護

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10897130B2 (ja)
EP (1) EP3547537A3 (ja)
JP (1) JP7471055B2 (ja)
KR (1) KR20190114897A (ja)
CN (1) CN110323729A (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3067514B1 (fr) * 2017-06-08 2019-06-21 Airbus Operations Liaison electrique comprenant un dispositif de protection electrique - test d'integrite
CN112345843B (zh) * 2020-09-17 2022-06-24 山东师范大学 基于大气压等离子体和微波放电的功率限幅器及测试系统
CN112510989A (zh) * 2020-11-17 2021-03-16 中航通飞华南飞机工业有限公司 一种飞机高温区电磁干扰抑制方法及装置
CN112689455B (zh) * 2021-03-11 2021-07-20 四川大学 一种基于相变材料的自适应电磁防护结构

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3113278A (en) * 1961-05-04 1963-12-03 Cutler Hammer Inc Microwave power limiter utilizing detuning action of gyromagnetic material at high r-f power level
US4575692A (en) * 1984-04-18 1986-03-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Microwave discharge apparatus and method with dual function priming resonator
US4642584A (en) * 1984-02-24 1987-02-10 Thomson-Csf Slot-line switching and limiting device for operation at microwave frequencies
JPH08236260A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Mitsubishi Materials Corp チップ型サージアブソーバ及びその製造方法
JPH1174745A (ja) * 1997-08-28 1999-03-16 Nec Corp マイクロ波信号送受信回路
JP2008022232A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 Japan Radio Co Ltd リミッタ回路
JP2015520598A (ja) * 2012-05-31 2015-07-16 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 集積化されたマイクロプラズマリミッタ
US20150244048A1 (en) * 2012-05-31 2015-08-27 Northrop Grumman Systems Corporation Low power threshold integrated micro-plasma limiter
US20160149287A1 (en) * 2014-11-20 2016-05-26 The Boeing Company Plasma-integrated switching devices

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2275619A1 (en) * 1996-12-17 1998-07-09 Jan Isberg Device and method relating to protection of an object against over-currents comprising over-current reduction and current limitation
US9246392B2 (en) * 2013-03-13 2016-01-26 Power Integrations, Inc. Switched mode power converter controller with ramp time modulation
US10290949B2 (en) 2017-09-07 2019-05-14 The Boeing Company Passively switched resonant chamber

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3113278A (en) * 1961-05-04 1963-12-03 Cutler Hammer Inc Microwave power limiter utilizing detuning action of gyromagnetic material at high r-f power level
US4642584A (en) * 1984-02-24 1987-02-10 Thomson-Csf Slot-line switching and limiting device for operation at microwave frequencies
US4575692A (en) * 1984-04-18 1986-03-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Microwave discharge apparatus and method with dual function priming resonator
JPH08236260A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Mitsubishi Materials Corp チップ型サージアブソーバ及びその製造方法
JPH1174745A (ja) * 1997-08-28 1999-03-16 Nec Corp マイクロ波信号送受信回路
JP2008022232A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 Japan Radio Co Ltd リミッタ回路
JP2015520598A (ja) * 2012-05-31 2015-07-16 ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 集積化されたマイクロプラズマリミッタ
US20150244048A1 (en) * 2012-05-31 2015-08-27 Northrop Grumman Systems Corporation Low power threshold integrated micro-plasma limiter
US20160149287A1 (en) * 2014-11-20 2016-05-26 The Boeing Company Plasma-integrated switching devices
CN105633278A (zh) * 2014-11-20 2016-06-01 波音公司 等离子体集成开关器件
JP2016111683A (ja) * 2014-11-20 2016-06-20 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company プラズマ一体化切替装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LEE W.CROSS ET AL.: ""Theory and Demonstration of Narrowband Bent Hairpin Filters Integrated With AC-Coupled Plasma Limi", IEEE TRANSACTIONS ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY, vol. 55, no. 6, JPN6023009649, December 2013 (2013-12-01), pages 1100 - 1106, XP011533368, ISSN: 0005011469, DOI: 10.1109/TEMC.2013.2247403 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3547537A3 (en) 2020-02-26
KR20190114897A (ko) 2019-10-10
CN110323729A (zh) 2019-10-11
EP3547537A2 (en) 2019-10-02
JP7471055B2 (ja) 2024-04-19
US10897130B2 (en) 2021-01-19
US20190305548A1 (en) 2019-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2019208202A (ja) Rf用マイクロプラズマリミッタ、及びマイクロ波回路保護
US5230096A (en) Radio receiver antenna arrangements
JP2015142278A (ja) アンテナ検査回路
JP2005505186A (ja) 回路装置、該回路装置を有するスイッチングモジュール、および該スイッチングモジュールの使用方法
US20060267662A1 (en) Active limiter with integrated sensor
JPH1083751A (ja) 逆電力保護回路及びリレー
JP2008022232A (ja) リミッタ回路
US4635297A (en) Overload protector
US20100296214A1 (en) Protective circuit for the input-side protection of an electronic device operating in the maximum frequency range
CA1218119A (en) Overload protector
JP7392016B2 (ja) レーダーリミッタ歪み補償
US5408204A (en) Amplitude limiter
US10038477B2 (en) Combined active and passive high-power RF protection circuit
JP2008054055A (ja) 無線送信装置
JP2006166153A (ja) 高周波電力送信回路およびそれを用いた無線通信装置
US20050099754A1 (en) Impedance matched surge protected coupling loop assembly
JPH11266529A (ja) マイクロ波回路ユニットの雷サージ保護回路
JP5282648B2 (ja) 周波数無依存ケーブルモジュール
CN220324694U (zh) 一种射频天线电路以及终端
JP5646417B2 (ja) リミッター回路
US11817658B2 (en) Electrical equipment adapted to detect the presence of an external antenna
US20230246601A1 (en) Protection circuit for acoustic filter and power amplifier stage
JP5025105B2 (ja) リミッター回路
JP5178482B2 (ja) 無線通信システム
KR101401666B1 (ko) 감쇠량을 선택할 수 있는 초광대역 감쇠기

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220318

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230314

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230614

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230912

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231211

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240312

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240409

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7471055

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150