RU1781740C

RU1781740C - Shf switch

Info

Publication number: RU1781740C
Application number: SU914934392A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Суднов
Original assignee: Московский научно-исследовательский институт "Агат"
Priority date: 1991-05-05
Filing date: 1991-05-05
Publication date: 1992-12-15

Abstract

Использование: дл управлени уровнем мощности в СВЧ-трактах. Сущность изобретени : устройство содержит металлизированную с одной стороны диэлектрическую подложку со сквозным отверстием, в котором установлен первый бескорпусной pin-диод, соединенный катодом с металлизацией , а анодом - с первым концом расположенного на другой стороне диэлектрической подложки первого металлического Г-образного полоска и с первым концом второго металлического Г-образного полоска, вторые концы которых вл ютс соответственно входом и выходом СВЧ-выключател . Второй бескорпусной pin-диод подсоединен анодам ко второму концу первого металлического полоска, а его катод установлен на третьей контактной полоске, котора соединена через второй пленочный резистор с кромкой емкостного полоскового элемента, пртиволежаща кромка которого соединена через первый пленочный резистор со второй контактной полоской, на которой установлен катод четвертого бескорпусного pin-диода, подключенного анодом ко второму концу второго металлического полоска. Третий бескорпусной pin- диод установлен катодом на первой контактной полоске, котора через третий пленочный резистор и четвертую контактную полоску соединена с металлизированной стороны диэлектрической подложки. Анод третьего бескорпусного пленочного резистора подсоединен к первому концу второго металлического полоска. При этом втора и треть контактные полоски и емкостной полосковый элемент образуют фильтр низкой частоты, гранична частота которого ,8 fpa6., где fpa6 - нижн частота рабочей полосы частот. 1 ил. (Л СUse: to control the power level in microwave paths. SUMMARY OF THE INVENTION: the device comprises a dielectric substrate metallized on one side with a through hole in which a first open-circuit pin diode is mounted, connected by a metallization cathode, and the anode with the first end of the first metal L-shaped strip located on the other side of the dielectric substrate and with the first the end of the second metal L-shaped strip, the second ends of which are the input and output of the microwave switch, respectively. The second open-loop pin diode is connected by anodes to the second end of the first metal strip, and its cathode is mounted on the third contact strip, which is connected through the second film resistor to the edge of the capacitive strip element, the opposite edge of which is connected through the first film resistor to the second contact strip on which the cathode of the fourth open-type pin diode is installed, connected by the anode to the second end of the second metal strip. The third open-loop pin diode is mounted by the cathode on the first contact strip, which is connected through the third film resistor and fourth contact strip to the metallized side of the dielectric substrate. The anode of the third open-ended film resistor is connected to the first end of the second metal strip. In this case, the second and third contact strips and the capacitive strip element form a low-pass filter, the boundary frequency of which is 8 fpa6., Where fpa6 is the lower frequency of the working frequency band. 1 ill. (L C

Description

Изобретение относитс к области радиотехники и может быть использовано дл управлени уровнем мощности в СВЧ-трактах .The invention relates to the field of radio engineering and can be used to control the power level in microwave paths.

Известен СВЧ-выключатель, используемый дл управлени уровнем мощности.A microwave switch is known for controlling power levels.

СВЧ-выключатль содержит диэлектрическую подложку с металлизацией на одной ее стороне и сквозным отверстием, и первой , и второй металлическими полосками.The microwave switch contains a dielectric substrate with metallization on one side and a through hole, and the first and second metal strips.

расположенными на другой ее стороне. Первые концы первой и второй металлических полосок расположены на одной оси у концов диаметра сквозного отверсти .located on its other side. The first ends of the first and second metal strips are located on the same axis at the ends of the diameter of the through hole.

Недостатком СВЧ-выключател вл етс высока чувствительность характеристик к нагрузке, мала разв зка между входами и рассогласованные входы.The disadvantage of the microwave switch is the high sensitivity of the characteristics to the load, the small isolation between the inputs and the mismatched inputs.

Известен также СВЧ-выключатель, вз тый за прототип,Also known is a microwave switch, taken as a prototype,

СВЧ-выключатель содержит диэлектрическую подложку с металлизацией на одной ее стороне и двум сквозными отверсти ми, в которых установлены переключательные диоды, аноды которых соединены с металлизацией , а катоды - с первым и вторыми концами четвертьволнового металлического полоска на другой стороне диэлектрической подложки.The microwave switch contains a dielectric substrate with metallization on one side and two through holes in which are installed switching diodes, the anodes of which are connected to the metallization, and the cathodes are with the first and second ends of the quarter-wave metal strip on the other side of the dielectric substrate.

Недостатком прототипа вл етс высока чувствительность к изменению параметров нагрузкиГ мала разв зка между входами при изготовлении в малых габаритах , рассогласованные входы,The disadvantage of the prototype is its high sensitivity to changes in load parameters; small isolation between inputs during manufacture in small dimensions; mismatched inputs

Целью изобретени вл етс снижение чувствительности к изменению параметров нагрузки, увеличение разв зки между входами при изготовлении в малыхтабаритах и согласованных входахThe aim of the invention is to reduce the sensitivity to changes in load parameters, increase the isolation between the inputs when manufacturing in small dimensions and matched inputs

Поставленна цель достигаетс тем, что в СВЧ-выключатель, содержащий диэлектрическую подложку с металлизацией на одной ее стороне и сквозным отверстием, в котором расположен первый бескорпусной pin-диод, катод и анод которого соединены, соответственно, с металлизацией и с серединой ленточного проводника, первый конец которого соединен с первым концом первого металлического полоска, установленного на другой стороне диэлектрической подложки, к второму концу которого подключен анод второго бескорпусного pln-дм- ода, дополнительно вв еденё вто р8 и треть металлические полоски, первый, второй и третий пленочные резисторы, перва , втора , треть и четверта контактные полоски емкостной полосковый элемент, установленные на другой стороне диэлектрической подложки, третий и четвертый бескорпусные pin-диоды, установленные катодами на первую и вторую контактные полоски, аноды которых соединены, соответственно, с первыми вторым концами второго металлического полоска, вл ющегос выходом переключател ,катод второго бескорпусного pin-диода установлен на третьей контактной полске, соединенной через второй пленочный резистор с кромкой емкостного полоскового элемента, противолежаща кромка которого соединена с первым пленочным резистором, к середине емкостною полоскового .Элемента подсоединен один конец третьей металлической полоски, другой конец которой соединен с металлизиро- ванной стороной диэлектрической подложки, к которой подключена четверта контактна подлоска, соединенна с третьим пленочным резистором, при этом, перва и втора металлические полоски и емкосгнои полосковый элемент образуютThis goal is achieved in that in a microwave switch containing a dielectric substrate with metallization on one side and a through hole in which there is a first open-circuit pin diode, the cathode and anode of which are connected, respectively, to the metallization and to the middle of the ribbon conductor, the first the end of which is connected to the first end of the first metal strip mounted on the other side of the dielectric substrate, to the second end of which is connected the anode of the second unpacked pln-dmode, additionally inserted second p8 and one third metal strips, first, second and third film resistors, first, second, third and fourth contact strips capacitive strip element mounted on the other side of the dielectric substrate, third and fourth open-ended pin diodes installed by cathodes on the first and second contact strips, the anodes of which are connected, respectively, with the first second ends of the second metal strip, which is the output of the switch, the cathode of the second open-circuit pin diode is mounted on the third contact field connected through the second film resistor to the edge of the capacitive strip element, the opposite edge of which is connected to the first film resistor, to the middle of the capacitive strip element. One end of the third metal strip is connected, the other end of which is connected to the metallized side of the dielectric substrate to which is connected a fourth contact pad connected to a third film resistor, wherein the first and second metal strips and the capacitive strip element form

фильтр низкой частоты, гранична частота которого - frp удовлетвор ет условию ,8fpa6, где fpa6 - нижн частота рабочей полосы частот.a low-pass filter whose cut-off frequency - frp satisfies the condition, 8fpa6, where fpa6 is the lower frequency of the working frequency band.

Снижение чувствительности к изменению параметров обусловлено обеспечением согласовани входов в обоих режимах и при переходном режиме за счет использовани совокупности отличительных призна0 ков, обеспечивающих поглощение электромагнитных волн, отраженных как от первого бескорпусного pin-диода, так и от рассогласованной нагрузки.The decrease in sensitivity to parameter changes is due to the matching of inputs in both modes and during the transition mode due to the use of a set of distinguishing features that ensure the absorption of electromagnetic waves reflected both from the first open-type pin diode and from the mismatched load.

Увеличение вносимого затухани обес5 печиваетс тем, что втора и треть контактные полоски и емкостной полосковый элемент образуют фильтр низкой частоты с frpaH fpa6 нижн.0,8. Противофазность путей обеспечиваетс полуволновой суммарнойThe increase in insertion loss is ensured by the fact that the second and third contact strips and the capacitive strip element form a low-pass filter with frpaH fpa6 lower 0.8. The antiphase of the paths is ensured by the half-wave total

0 длиной первой и второй металлической полосок с первым и третьим бескорпусными pin-диодами и фазовой задержкой ФНЧ.0 the length of the first and second metal strips with the first and third open-ended pin diodes and a phase delay of the low-pass filter.

На чертеже представлена топологи СВЧ-выключател The drawing shows the topology of the microwave switch

5 СВЧ-выключатель содержит11 -диэлектрическа подложка, 2 - металлизаци , 3 - сквозное отерстие, 4 - основание диода, 5, 6, 7, 8 - первый, второй, третий и четвертый бескорпусные pin-диоды, 9 - ленточный5 microwave switch contains 11-dielectric substrate, 2 - metallization, 3 - through hole, 4 - the base of the diode, 5, 6, 7, 8 - the first, second, third and fourth open-ended pin-diodes, 9 - tape

0 проводник, 10, 11, 12 - первый, второй и третий проводники, 13,14-первый и второй металлические полоски, 15, 16,17, 18-перва , втора , треть и четверта контактные полоски, 19,20,21- первый, второй и третий0 conductor, 10, 11, 12 - first, second and third conductors, 13.14-first and second metal strips, 15, 16.17, 18-first, second, third and fourth contact strips, 19,20,21- first, second and third

5 пленочные резисторы, 22 - емкостной полосковый элемент, 23 - третий металлический полосок,5 film resistors, 22 - capacitive strip element, 23 - third metal strip,

СВЧ-выключатель имеет режим Открыто и Закрыто, в которых работает следу0 ющим образом.The microwave switch has the Open and Closed modes, in which it operates as follows.

Режим Открыто.Open mode.

Первый, второй, третий и четвертый бескорпусные pin-диоды обесточены. СВЧ- Волна поступает на второй конец первогоThe first, second, third and fourth open-circuit pin diodes are de-energized. Microwave wave arrives at the second end of the first

5 металлического полоска 13, образующего с диэлектрической подложкой 1 и металлизацией 2 микрополосковую линию и передаетс на его первый конец, с которого через фильтр низкой частоты, образованный лен0 точным проводником и переходом открытого первого бескорпусного pin-диода 5, проходит на первый конец второго металлического полоска 14 и поступает на его второй конец, служащий выходом5, a metal strip 13 forming a microstrip line with a dielectric substrate 1 and metallization 2 and is transmitted to its first end, from which passes through the low-pass filter formed by a ribbon conductor and the transition of the open first open-loop pin diode 5 to the first end of the second metal strip 14 and enters its second end, serving as an exit

5 СВЧ-выключател . СВЧ-выключатель обладает минимальными потер ми и хорошим КСВН, т.к. на пути электромагнитной волны отсутствуют значительные неоднородно сти. Вносимые потери определ ютс потер ми в отрезках микрополосковой линии.5 microwave switch. The microwave switch has minimal losses and good VSWR, because There are no significant inhomogeneities in the path of the electromagnetic wave. Insertion loss is determined by the loss in the microstrip line segments.

образованной первым и вторым металлическими полосками 13, 14 и потер ми в уголках и ФНЧ с первым бескорпусным pin-диодом 5. Волновое сопротивление мик- рополосковой линуй выбираетс равным волновому сопротивлению входных отрезков линии передач йГformed by the first and second metal strips 13, 14 and the loss in the corners and the low-pass filter with the first open-loop pin diode 5. The wave resistance of the microstrip line is chosen equal to the wave resistance of the input segments of the transmission line

Режим Закрыто.Closed mode.

Через первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 бескорпусные pin-диоды пропускаетс ток. Первый бескорпусной р-п-диод 5 шунтирует первые концы, соответственно, первой и второй металлических полосок 13, 14, т.к. электрические длины первой и второй металлических полосок 13 и 14, с учетом реактивных параметров первого бескорпусного pin-диода 5 и пленочного проводника 9 приближенно равны 90°, то в местах подключени пленочных резисторов 18, 20 с помощью второго и четвертого бескорпусных pin-диодов б, 8 и второго и третьего проводников 11, 12 имеет место пучность напр женности электрического пол и энергии электромагнитного пол отражаетс от первого бескорпусного р п-диода 5 и поглощаетс в первом и втором пленочных резисторах 19, 20. Просочивша с на выход часть этой энергии электромагнитного пол компенсируетс частью энергии электромагнитного пол , прошедшей на выход устройства через фильтр низкой частоты, образованный второй и третьей контактными полосками 16, 17 и емкостным полоско- вым элементом 22,Current is passed through the first 5, second 6, third 7, and fourth 8 open-ended pin diodes. The first open-circuit p-diode 5 shunts the first ends, respectively, of the first and second metal strips 13, 14, because the electrical lengths of the first and second metal strips 13 and 14, taking into account the reactive parameters of the first open-ended pin diode 5 and the film conductor 9, are approximately 90 °, then in the places where the film resistors 18, 20 are connected using the second and fourth open-ended pin diodes b, 8 and of the second and third conductors 11, 12, the antinode of the electric field strength and the electromagnetic field energy is reflected from the first open-loop p-diode 5 and is absorbed in the first and second film resistors 19, 20. Frequently leaked from the output l of this energy of the electromagnetic field is compensated by a part of the energy of the electromagnetic field transmitted to the output of the device through a low-pass filter formed by the second and third contact strips 16, 17 and the capacitive strip element 22,

Согласование обеспечиваетс тем, что сопротивление пленочных резисторов 19, 20, подключенных к входам, выбираетс равным волновому сопротивлению линии передачи Zo.Matching is ensured by the fact that the resistance of the film resistors 19, 20 connected to the inputs is chosen equal to the wave impedance of the transmission line Zo.

Третий пленочный резистор выбран R3 2Zo дл обеспечени согласовани в динамическом диапазоне изменени ослаблени .A third film resistor is selected by R3 2Zo to provide matching over the dynamic range of attenuation.

Проведенные экспериментальные исследовани двух образцов показали следующие результаты: КСВН входов во всех режимах не более 1,5; начальное ослабление не более 1 дБ, максимальное вносимое ослабление не менее 30 дБ в октавной полосе рабочих частот.The experimental studies of two samples showed the following results: VSWR of inputs in all modes no more than 1.5; the initial attenuation is not more than 1 dB, the maximum insertion attenuation is not less than 30 dB in the octave band of operating frequencies.

Чувствительность параметров к изменению нагрузки при максимальном ослаблении снижена на 20% за счет поглощени отражений от нагрузки в первом и второмThe sensitivity of the parameters to load changes at maximum attenuation is reduced by 20% due to absorption of reflections from the load in the first and second

пленочных резисторах 19, 20 и использовани П-образного ФНЧ.film resistors 19, 20 and the use of a U-shaped low-pass filter.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A 5-microwave switch containing a dielectric substrate metallized on one side with a through hole in which a first open-circuit pin diode is mounted, connected by a cathode to metallization and an anode to the middle of the ribbon conductor, the first end of which is connected to the first end located on the other side of the dielectric substrate of the first metal strip, the second end of which is the input of the switch and connected to the anode of the second open-circuit pin diode, characterized in that, for the purpose of Reductions sensitivity to changes in the load parameters and increase

0 decoupling, the second and third metal strips, the first, second and third film resistors, the first, second, third, third and fourth contact, are introduced and located on the other side of the dielectric substrate

5 strips and a capacitive strip element, as well as the third and fourth open-ended pin diodes, the cathodes of which are mounted respectively on the first and second contact strips connected respectively

0 with the third and fourth film resistors, and the anodes are connected respectively to the first and second ends of the second metal strip, which is the output of the switch, the cathode of the second open-frame

A 5 pin diode is mounted on a third contact strip connected through the second film resistor to the edge of the capacitive strip element, the opposite edge of which is connected to the first PLO night resistor, one end of the third metal strip is connected to the middle of the capacitive strip element, the other end of which is connected to the metallized dielectric side

5 of the armrest, to which a fourth contact strip is connected, connected to a third film resistor, while the first and second metal strips are made L-shaped, and the second and third contact

0 strips and a capacitive strip element form a low-frequency filter, the boundary frequency of which is frp .8 fpa6 where fpa6 is the lower frequency of the operating frequency band.

I

i

w

..Su

1