Opis patentowy opublikowano: 1985 08 30 129190 Int CK hoip 1/22 H04B 3/18 Twórcy wynalazku: Barbara Denlszczuk, Jolanta Michalska Uprawniony z patentu: Centrum Naukowo-Produkcyjne Elektroniki Profesjonalnej "Unitra-Radwar", Warszawskie Zaklady Radiowe "Rawar", Warszawa /Polska/ MIKROFALOWY UKLAD OCHRONY Przedmioten wynalazku jest mikrofalowy uklad ocjirony, stosowany w urzadzeniach radio¬ lokacyjnych i radiokomunikacyjnych. Znane sa uklady ochrony, w których wykorzystywane sa nieliniowe wlasciwosci diod pólprzewodnikowych, takich jak diody PIN, umozliwiajace pra¬ ce w zakresie mocy do 2 kW przy krótkotrwalych impulsach o czasie trwania równym 1 mikro¬ sekundzie. Uklad taki sklada sie z Jednego lub kilku stopni ochrony wlaczonych równolegle do linii transmisyjnej. Kazdy ze stopni moze zawierac Jedna diode, pare diod lub n par diod odleglych o polowe dlugosci fali w kierunku transmisji sygnalu.Znany z opisu patentowego Stan. Zjedn. Am. nr 3 768 Ohk mikrofalowy pasywny uklad och¬ rony zbudowany Jest na diodach o strukturze N4-N-P+ albo P4-P-N4 zamocowanych w obudowach zbudowanych z dwóch przewodzacych prad scianek odizolowanych dielektrycznie dielektrykiem, którym jest tlenek berylu posiadajacy duza przewodnosc cieplna. Niekorzystna cecha tego ukladu jest trudna realizacja kompensacji reaktancji szeregowej diody oraz trudnosci tech¬ nologiczne spowodowane trudna obrabialnoscia tlenku berylu. Znany Jest równiez z polskie¬ go opisu patentowego nr 107 050 ogranicznik mocy mikrofalowej zbudowany z czlonów rezonan¬ sowych, w którym wystepuje dodatkowo pojemnosc równolegla dodajaca sie do pojemnosci ele¬ mentu pólprzewodnikowego, w zwiazku z czym mniejsza jest indukcyjnosc równolegla wymagana do uzyskania rezonansu ukladu. Niekorzystna cecha tego ukladu jest uklad termiczny odpor- wadzania ciepla od diod, który nie zawiera elementów sprezynujacych zapewniajacych mala Celem wynalazku jest zwiekszenie górnego poziomu mocy mikrofalowej albo zwiekszenie górnej granicy czasu trwania impulsu, który moze przeniesc mikrofalowy uklad ochrony w stanie pasywnym oraz zapewnienie dobrego odprowadzania ciepla od diod. Uklad wedlug wyna¬ lazku charakteryzuje sie tym, ze co najmniej w pierwszym stopniu ochrony zawiera diody o strukturze PIN, dla których w stanie pasywnym stosunek szerokosci warstwy samoistnej pólprzewodnika do szybkosci nasycenia nosników jest wiekszy lub równy polowie okresu drgan sygnalu mikrofalowego.? 129190 / Obwody pradu stalego diod ukladu wedlug wynalazku zawieraja umieszczony w obudowie element sprezynujacy o postaci wydrazonej wewnatrz bryly, najkorzystniej walca, która V jednej strony zamknieta jest denkiem posiadajacym otwór na diode. Element sprezynujacy posia:.a wzdluzne roz¬ ciecia na sciankach bocznych i radialne rozciecia na denku, zapewniajace lepsze mocowanie dio¬ dy w oprawce i sprezynujacy styk z elektroda diody. Pomiedzy obudowa elementu sprezynujacego i elementem sprezynujacym znajduje sie element dielektryczny wykonany korzystnie z teflonu, stanowiacy warstwe dielektryczna kondensatora sluzacego do kompensacji szeregoWej indukcyjno- *ci diody, którego jedna okladzine stanowi, powierzchnia boczna elementu sprezynujacego w pos¬ taci wydrazonej wewnatrz bryly, a druga jego obudowa.Uklad wedlug wynalazku dzieki zastosowaniu diod o duzych szerokosciach obszaru samoistnego pólprzewodnika, a tym samym o wiekszej wytrzymalosci mocowej, umozliwia prace ukladu ochrony w zakresie wiekszych.mocy mikrofalowych. Równoczesnie dzieki skonstruowaniu obudowy diody za¬ pewniajacej duze powierzchnie styku i kontrolowany docisk do powierzchni styku zapewnione ^est dobre odprowadzanie ciepla od diody.Uklad wedlug wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania na rysunku, na którym na fig. 1 przedstawiony jest schemat ideowy pierwszego stopnia ochrony/na fig. 2 - schemat ide¬ owy trzystopniowego ukladu ochrony, a na fig. 3 - fragment linii paskowej mikrofalowego ukla¬ du ochrony wedlug wynalazku.Pierwszy stopien ukladu ochrony sklada sie z dwóch par diod 1, 2 i 3» 4 o strukturze PIN, wlaczonych równolegle dp linii transmisyjnej 5 w odleglosci równej polowie dlugosci fali sygnalu mikrofalowego i spolaryzowanych pradem w kierunku przewodzenia. Kazda z diod jest polaczona z szeregowa pojemnoscia C, sluzaca do kompensacji indukcyjnej reaktancji diody w wa¬ runkach polaryzacji pradem. Równolegle polaczona z diodami indukcyjnosó L sluzy do zamkniecia obwodu pradu stalego diod i do kompensacji reaktancji pojemnosciowej diody w stanie bez pola¬ ryzacji, dla malej mocy sygnalu wejsciowego. Stosunek szerokosci obszaru samoistnego pólprze¬ wodnika kazdej z diod do szybkosci nasycenia nosników jest wiekszy lub równy polowie okresu drgan sygnalu mikrofalowego.Uklad ochrony sklada sie z trzech stopni wlaczonych do linii transmisyjnej w odleglosciach równych jednej czwartej dlugosci fali. W kazdym z nastepnych stopni - drugim i trzecim wyste¬ puja dwie niespolaryzowane diody 6, 7 i 8, 9, kazda wlaczona równolegle do linii transmisyj¬ nej 5 oraz równolegle wlaczona indukcyjnosó L^ kompensujaca admitancje pary diod. Glówna fun¬ kcja pierwszego stopnia ukladu ochrony jest odbicie Jak najwiekszej czesci mocy wejsciowej i pochloniecie pozostalej czesci mocy przy jak najmniejszym impulsowym przyroscie temperatury zlacza. Nastepne stopnie ochrony maja za zadanie zmniejszenie do wymaganego poziomu energii przenoszonej przez pierwszy stopien ukladu ochrony. Diody w pierwszym stopniu ukladu ochrony sa spolaryzowane impulsowo w kierunku przewodzenia impulsami wyprzedzajacymi impulsy wielkiej czestotliwosci nadajnika. Wówczas moc przenikajaca z nadajnika, rzedu kilku kilowatów, wcho¬ dzi na wejscie ukladu ochrony. Diody sa w stanie niskiej impedancji i prad przez nie plynacy jest bliski pradowi zwarcia. Prad ten dzieli sie pomiedzy polaczone równolegle cztery diody.Na wyjsciu pierwszego stopnia otrzymuje sie moc przeciekowa rzedu kilkudziesieciu watów.Drugi stopien ochrony zlozony z dwóch diod niespolaryzowanych wnosi dodatkowe tlumienie rzedu 12 dB. Na jego wyjsciu otrzymuje sie moc okolo 2 watów. Trzeci stopien zlozony z dwóch niespolaryzowanych diod lub waraktorów wprowadza tlumienie powyzej 13 dB^ obnizajac moc wyj¬ sciowa do kilkudziesieciu miliwatów. W obwodach pradu stalego diod 112 znajduje sie umiesz¬ czony w obudowie 10 element sprezynujacy 11 w postaci wydrazonego cylindra zamknietego z Jed¬ nej strony denkiem 12. w którym znajduje sie otwór na diode. Element ten posiada rozciecia 1*t wzdluzne na powierzchni bocznej i radialne na denku. W obudowie 10 umieszczony jest równiez pret 15 doprowadzajacy napiecie do diody oraz sprezyna 14 sluzaca do uzyskania kontrolowane¬ go docisku cylindra 11 do diody 112. Pomiedzy cylindrem 11 i obudowa 10 znajduje sie ele¬ ment dielektryczny 16, Którego czesc 19 stanowiaca otoczenie diody 1 i 2 tworzy pojemnosc skupiona, która wspólnie z reaktancja tworza przez obudowe 10, cylinder sprezynujacy 11 i ele¬ ment dielektryczny 16 sluzy do kompensacji szeregowej indukcyjnosci diody 112.129190 T l Linia transmisyjna ma pustac linii paskowej, « której przewód zewnetrzny 1? wkrecona jest obudowa 10. Z przewodem wewnetrznym 18 linii paskowej polaczona jest natomiast jedna z ele¬ ktrod diody 1 i 2\. Naciecia wzdluzne i radialne 13 na cylindrze sprezynujacym 11 sluza do uzys^ kania dobrego przylegania bocznej powierzchni cylindra 11 do elementu dielektrycznego 16.Rozwiazanie wedlug wynalazku znajduje zastosowanie w urzadzeniach radiolokacyjnych w przypad¬ kach koniecznosci pasywnej ochrony odbiorników radiolokacyjnych. PL