RU199124U1 - Microwave protective device - Google Patents

Microwave protective device Download PDF

Info

Publication number
RU199124U1
RU199124U1 RU2019116958U RU2019116958U RU199124U1 RU 199124 U1 RU199124 U1 RU 199124U1 RU 2019116958 U RU2019116958 U RU 2019116958U RU 2019116958 U RU2019116958 U RU 2019116958U RU 199124 U1 RU199124 U1 RU 199124U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resonators
microwave
diode
protective device
filter
Prior art date
Application number
RU2019116958U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Алексеевич Крисламов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют-27" (АО "НПП "Салют-27")
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 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют-27" (АО "НПП "Салют-27") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют-27" (АО "НПП "Салют-27")
Priority to RU2019116958U priority Critical patent/RU199124U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU199124U1 publication Critical patent/RU199124U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/10Auxiliary devices for switching or interrupting
    • H01P1/15Auxiliary devices for switching or interrupting by semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203Strip line filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к СВЧ технике, в частности, к защитным устройства СВЧ диапазона. Защитное устройство СВЧ содержит полосно-пропускающий фильтр на полуволновых шпилечных резонаторах U-образной формы, в одном или нескольких резонаторах которого включен ограничительный p-i-n диод. Этот диод включен между противолежащими относительно середины участками центрального проводника резонатора. Технический результат – уменьшение массогабаритных параметров. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to microwave technology, in particular, to microwave protection devices. The microwave protection device contains a band-pass filter based on half-wave U-shaped hairpin resonators, in one or more resonators of which a limiting p-i-n diode is included. This diode is connected between the areas opposite to the middle of the center conductor of the resonator. The technical result is a decrease in weight and size parameters. 1 wp f-ly, 1 dwg

Description

Полезная модель относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использована в качестве защитного устройства на входе приемных каналов электронной аппаратуры для защиты от сигналов высокого уровня СВЧ мощности, а также сигналов с частотами вне рабочей полосы пропускания (внеполосных помех).The utility model relates to microwave technology and can be used as a protective device at the input of receiving channels of electronic equipment to protect against high-level microwave power signals, as well as signals with frequencies outside the operating bandwidth (out-of-band interference).

Одними из основных элементов входной части приемников СВЧ являются устройства защиты (УЗ) от высокого уровня мощности входного сигнала и полосно-пропускающий фильтр (ППФ), обеспечивающий защиту от внеполосных помех (см., например, Л.Г. Гассанов и др. Твердотельные устройства СВЧ в Технике связи. - М.: "Радио и связь", 1988 г., с. 51, 142). Известны многочисленные конструктивные варианты таких устройств, в том числе УЗ на основе полупроводниковых управляющих элементов, преимущественно диодов, и ППФ, выполненных на связанных резонаторах в виде отрезков квазисимметричных (симметричных) линий передачи. В комплексе оба этих устройства, включенных последовательно в приемный тракт, имеют достаточно большие габариты, что является существенным недостатком при современных жестких требованиях к массогабаритным параметрам радиоэлектронных устройств различного назначения.One of the main elements of the input part of microwave receivers are protection devices (UZ) against a high power level of the input signal and a bandpass filter (BPF), which provides protection against out-of-band interference (see, for example, L.G. Gassanov and other Solid-state devices Microwave in Communication Technology - M .: "Radio and Communication", 1988, pp. 51, 142). There are numerous design options for such devices, including ultrasound based on semiconductor control elements, mainly diodes, and PPFs made on coupled resonators in the form of sections of quasi-symmetric (symmetric) transmission lines. In the complex, both of these devices, connected in series in the receiving path, have rather large dimensions, which is a significant drawback with modern stringent requirements for the weight and size parameters of electronic devices for various purposes.

Указанный недостаток частично устраняется в устройствах, сочетающих в себе функции УЗ и ППФ (см. пат. РФ №2395872 «Микрополосковое защитное устройство»; пат. РФ №2258278 «Диодный ограничитель мощности СВЧ»; пат. РФ №2456719 «Селективное устройство защиты на встречных стержнях»).This drawback is partially eliminated in devices that combine the functions of ultrasound and PPF (see RF Pat. No. 2395872 "Microstrip protective device"; RF Pat. No. 2258278 "Diode microwave power limiter"; RF Pat. No. 2456719 "Selective protection device for counter rods ").

К таким устройствам относится и наиболее близкое к заявляемому защитное устройство, известное из публикации Lee W. Cross Design of microwave Front-End Narrowband Filter and Limiter Components // A dissertation submitted to the Graduate Faculty as partial fulfillment of the requirements for the Doctor of Philosophy Degree in Engineering, 2013, c. 102.Such devices include the closest to the claimed protective device, known from the publication Lee W. Cross Design of microwave Front-End Narrowband Filter and Limiter Components // A dissertation submitted to the Graduate Faculty as partial fulfillment of the requirements for the Doctor of Philosophy Degree in Engineering, 2013, p. 102.

Упомянутое выше устройство выполнено в виде микрополоскового фильтра на трех шпилечных полуволновых резонаторах U-образной формы, свободные концы в одном или всех резонаторах соединены через газоразрядный ограничительный элемент (plasma limited element).The above-mentioned device is made in the form of a microstrip filter on three hairpin half-wave U-shaped resonators, the free ends in one or all resonators are connected through a gas-discharge limiting element (plasma limited element).

Основным недостатком известного устройства являются большие габариты, обусловленные использованием газоразрядного ограничительного элемента с размерами (4,6×4,6×2) мм, разработанного для использования на частотах ~ 870 МГц. Очевидно, что с ростом рабочей частоты размеры ограничительного элемента будут становиться определяющими для габаритов защитного устройства в целом, которое при длине волны СВЧ-колебаний менее 9 мм будет невозможно реализовать.The main disadvantage of the known device is its large dimensions due to the use of a gas-discharge limiting element with dimensions (4.6 × 4.6 × 2) mm, developed for use at frequencies of ~ 870 MHz. Obviously, with an increase in the operating frequency, the dimensions of the restricting element will become decisive for the dimensions of the protective device as a whole, which at a microwave wavelength of less than 9 mm will be impossible to implement.

Кроме того, известное устройство может выполнять свою основную функцию лишь условно, так как порог срабатывания режима ограничения начинается с входной мощности СВЧ сигнала 28-29 dbm, что существенно выше допустимого уровня для известных входных малошумящих усилителей (приемников). Также следует отметить значительное увеличение потерь фильтра при установке на него газоразрядного устройства (~ 1,7 дБ) и достаточно большое время переключения состояний вкл./выкл. (порядка нескольких микросекунд).In addition, the known device can perform its main function only conditionally, since the triggering threshold of the limiting mode begins with an input power of the microwave signal of 28-29 dbm, which is significantly higher than the allowable level for known input low-noise amplifiers (receivers). It should also be noted a significant increase in filter losses when a gas-discharge device is installed on it (~ 1.7 dB) and a rather long time for switching on / off states. (on the order of a few microseconds).

Техническим эффектом, на достижение которого направлена патентуемая полезная модель, является снижение массогабаритных параметров устройства.The technical effect to achieve which the patented utility model is aimed at is to reduce the weight and dimensions of the device.

Этот эффект достигается тем, что в защитном устройстве СВЧ, выполненном в виде микрополоскового полосового фильтра на полуволновых резонаторах шпилечного типа U-образной формы, в одном или нескольких резонаторах которого между участками центрального проводника, противолежащими относительно его середины, установлен ограничительный элемент, в качестве ограничительного элемента использован p-i-n диод.This effect is achieved by the fact that in a microwave protective device, made in the form of a microstrip bandpass filter on half-wave U-shaped hairpin resonators, in one or more resonators of which between the sections of the central conductor opposite to its middle, a limiting element is installed as a limiting element used pin diode.

Управляющий элемент установлен преимущественно в выходном резонаторе (резонаторах) фильтра.The control element is installed mainly in the output resonator (resonators) of the filter.

Предлагаемое решение поясняется чертежами. На фиг. 1а представлено схематичное изображение одной из возможных реализаций входного защитного устройства, где 1 - центральный проводник одного из шпилечных резонаторов полосно-пропускающего фильтра, Д1 - управляющий элемент, преимущественно p-i-n диод.The proposed solution is illustrated by drawings. FIG. 1a shows a schematic representation of one of the possible implementations of the input protective device, where 1 is the central conductor of one of the hairpin resonators of the band-pass filter, D1 is a control element, mainly a p-i-n diode.

Устройство работает следующим образом. При отсутствии мощного сигнала диод Д1 представляет собой большое сопротивление и не оказывает влияние на характеристики фильтра. При поступлении сигнала большой мощности диод Д2 открывается (прямой ток замыкается через центральный проводник 1) и закорачивает часть резонатора, в силу чего собственная (резонансная) частота последнего перестраивается, и прохождение сигнала через него на рабочей частоте (частоте приема) резко уменьшается.The device works as follows. In the absence of a powerful signal, diode D1 is a large resistance and does not affect the characteristics of the filter. When a high-power signal arrives, diode D2 opens (direct current is closed through the central conductor 1) and short-circuits part of the resonator, due to which the natural (resonant) frequency of the latter is re-tuned, and the signal passing through it at the operating frequency (receiving frequency) sharply decreases.

Очевидно, что максимальная величина подавления мощности сигнала в предлагаемом устройстве при использовании одного диода в одном резонаторе имеет конечную величину. Экспериментально установлено, что в этом случае она может достигать 40 дБ. Для увеличения подавления может быть использован дополнительный диод (Д2 на фиг. 1б). В этом случае уровень максимально допустимой мощности входного сигнала автоматически повышается.Obviously, the maximum amount of suppression of the signal power in the proposed device when using one diode in one resonator has a finite value. It has been experimentally established that in this case it can reach 40 dB. An additional diode can be used to increase suppression (D2 in Fig. 1b). In this case, the maximum allowable power level of the input signal is automatically increased.

Дополнительный диод (Д3 на фиг. 1в) может быть также установлен в другом резонаторе фильтра. При необходимости можно использовать оба варианта включения дополнительных диодов одновременно.An additional diode (D3 in Fig. 1c) can also be installed in another resonator of the filter. If necessary, you can use both options for switching on additional diodes at the same time.

Поскольку диод является нелинейным элементом, то при наличии внеполосных помех на нем могут, возникать паразитные гармоники, попадающие в рабочий диапазон частот. Поэтому предпочтительно диоды устанавливать в выходных резонаторах фильтра, используя селекцию сигналов его входными резонаторами.Since a diode is a non-linear element, in the presence of out-of-band interference on it, parasitic harmonics can occur that fall into the operating frequency range. Therefore, it is preferable to install diodes in the output resonators of the filter using the selection of signals by its input resonators.

Примеры реализации.Examples of implementation.

1. Разработан и изготовлен полосно-пропускающий фильтр шпилечного типа, состоящий из пяти резонаторов на подложке из поликора, предназначенный для работы в диапазоне 3 ГГц, с полосой пропускания 400 мГц. В его четвертом по счету от входа резонаторе между противолежащими участками центрального проводника на расстоянии ~λ/6 от его середины включен диод MA4L032-134. (фиг. 1а).1. Designed and manufactured a band-pass hairpin filter, consisting of five resonators on a polycor substrate, intended for operation in the 3 GHz range, with a bandwidth of 400 MHz. In its fourth resonator from the input, the MA4L032-134 diode is connected between the opposite sections of the central conductor at a distance of ~ λ / 6 from its middle. (Fig. 1a).

При уровне входного сигнала ~ 200 Вт (τ≈30 мксек, Q=10) подавление сигнала возросло на 32 дБ от исходного уровня потерь фильтра при слабом сигнале (~ 1 дБ).At an input signal level of ~ 200 W (τ≈30 μs, Q = 10), the signal suppression increased by 32 dB from the initial filter loss level with a weak signal (~ 1 dB).

2. Разработан и изготовлен полосно-пропускающий фильтр, аналогичный описанному в примере 1. В том же резонаторе, что и в примере 1, установлены два диода MA4L032-134 между точками на расстоянии λ/6 и λ/8 от середины резонатора (фиг. 1б). При той же мощности входного сигнала подавление увеличилось до ~ 37 дБ.2. Designed and manufactured a band-pass filter similar to that described in example 1. In the same resonator as in example 1, two MA4L032-134 diodes are installed between points at a distance λ / 6 and λ / 8 from the middle of the resonator (Fig. 1b). At the same input signal power, the suppression increased to ~ 37 dB.

3. Разработан и изготовлен полосно-пропускающий фильтр, аналогичный описанному в примерах 1, 2. В соседних, четвертом и пятом, резонаторах фильтра установлены диоды MA4L032-134 между точками, расположенными на расстоянии ~ λ/8 от середины резонатора (фиг. 1в). Подавление при той же мощности входного сигнала возросло до ~ 47 дБ. Мощность выходного сигнала составила ~ 4 мВт.3. Designed and manufactured a band-pass filter similar to that described in examples 1, 2. In the adjacent, fourth and fifth resonators of the filter, MA4L032-134 diodes are installed between the points located at a distance of ~ λ / 8 from the middle of the resonator (Fig. 1c) ... The suppression at the same input signal power increased to ~ 47 dB. The output signal power was ~ 4 mW.

Следовательно, в заявляемом устройстве достаточно двух диодов (вместо трех газоразрядных элементов в прототипе), чтобы обеспечить уровень подавления до 50 дБ и более (при соответствующем положении диодов в резонаторах). При этом уровень выходного сигнала составляет ~ 4 мВт, что существенно ниже, чем у устройства-прототипа, при сопоставимой мощности входного сигнала.Therefore, in the claimed device, two diodes are enough (instead of three gas-discharge elements in the prototype) to provide a suppression level of up to 50 dB or more (with the corresponding position of the diodes in the resonators). In this case, the output signal level is ~ 4 mW, which is significantly lower than that of the prototype device, with a comparable input signal power.

Таким образом, предлагаемое устройство защиты является ограничителем мощности - преселектором, эффективно выполняющим функции последних, в т.ч. обеспечивающим повышенную защиту от внеполосных помех. Очевидно, что при использовании в заявляемой конструкции газоразрядного ограничительного элемента габариты защитного устройства значительно возрастут.Thus, the proposed protection device is a power limiter - a preselector that effectively performs the functions of the latter, incl. providing increased protection against out-of-band interference. Obviously, when a gas-discharge restricting element is used in the claimed design, the dimensions of the protective device will increase significantly.

Claims (2)

1. Защитное устройство приемника СВЧ сигнала, выполненное в виде микрополоскового полосового фильтра на полуволновых резонаторах шпилечного типа U-образной формы, в одном или нескольких резонаторах которого между участками центрального проводника, противолежащими относительно его середины, включен ограничительный элемент, отличающийся тем, что в качестве ограничительного элемента использован полупроводниковый p-i-n диод.1. The protective device of the microwave signal receiver, made in the form of a microstrip band-pass filter on half-wave U-shaped hairpin resonators, in one or more resonators of which a limiting element is included between the sections of the central conductor opposite to its middle, characterized in that the limiting element is a semiconductor pin diode. 2. Защитное устройство СВЧ по п. 1, отличающееся тем, что p-i-n диод установлен в выходном резонаторе.2. The microwave protective device according to claim 1, characterized in that the p-i-n diode is installed in the output resonator.
RU2019116958U 2018-07-23 2018-07-23 Microwave protective device RU199124U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019116958U RU199124U1 (en) 2018-07-23 2018-07-23 Microwave protective device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019116958U RU199124U1 (en) 2018-07-23 2018-07-23 Microwave protective device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU199124U1 true RU199124U1 (en) 2020-08-17

Family

ID=72086623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019116958U RU199124U1 (en) 2018-07-23 2018-07-23 Microwave protective device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU199124U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2160023A (en) * 1984-03-26 1985-12-11 Era Patents Ltd Waveguides incorporating radar receiver protection devices
US5280256A (en) * 1991-08-23 1994-01-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Limiting filter
RU2262781C2 (en) * 2003-11-24 2005-10-20 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Microstrip filter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2160023A (en) * 1984-03-26 1985-12-11 Era Patents Ltd Waveguides incorporating radar receiver protection devices
US5280256A (en) * 1991-08-23 1994-01-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Limiting filter
RU2262781C2 (en) * 2003-11-24 2005-10-20 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Microstrip filter

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Lee W. Cross Theory and Demonstration of Narrowband Bent Hairpin Filters Integrated With AC-Coupled Plasma Limiter Elements // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility ( Volume: 55, Issue: 6, Dec. 2013, стр. 1100 - 1106 ). R. Cory, "PIN-limiter diodes effectively protect receivers," EDN, pp. 50-64, Dec. 2004. [Online]. Available: www.edn.com/design/analog/4327757/pin-limiter-diodes -effectively-protect-receivers [Jan. 12, 2013]. *
Lee W. Cross Theory and Demonstration of Narrowband Bent Hairpin FiltersIntegrated With AC-Coupled Plasma Limiter Elements // IEEE Transactions on ElectromagneticCompatibility ( Volume: 55, Issue: 6, Dec. 2013, стр. 1100 - 1106 ). *
Lee W. Cross. Design of Microwave Front-End Narrowband Filter and Limiter Components // A Dissertation Submitted to the Graduate Faculty as partial fulfillment of the requirements for the Doctor of Philosophy Degree in Engineering, 2013. *
R. Cory, "PIN-limiterdiodes effectively protect receivers," EDN, pp. 50-64, Dec. 2004. [Online]. Available:www.edn.com/design/analog/4327757/pin-limiter-diodes -effectively-protect-receivers[Jan. 12, 2013]. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110783712B (en) Ultra-wideband strong electromagnetic field protection device
EP0441500A2 (en) Radio Transceiver
CN100579269C (en) Device for improving influence on CDMA sensitivity from GSM switch in dual modes handset
US10056662B2 (en) Switched bandstop filter with low-loss linear-phase bypass state
CN106450617B (en) Novel broadband transient electromagnetic pulse suppressor
RU199124U1 (en) Microwave protective device
CN106876843A (en) Double trap bandpass filters of the double open circuit minor matters of toroidal cavity resonator loading
CN110855245A (en) Millimeter wave/terahertz power frequency doubling circuit
CN111758218A (en) Electronic RF filter
CN106849972B (en) A kind of Spark gap device
CN106876842A (en) Double trap bandpass filters of the single open circuit minor matters of toroidal cavity resonator loading
Wu et al. Chip-scale RF correlator with monolithically integrated time-varying transmission line (TVTL)
CN116683874A (en) Low noise amplifier
CN106876844A (en) Double trap bandpass filters based on open circuit minor matters and toroidal cavity resonator
RU2438214C1 (en) MICROSTRIP p-i-n-DIODE MICROWAVE SWITCH
US3187258A (en) Saturable multi-mode responder
KR20160093336A (en) waveguide Duplexer Receiver Protector for X-band
CN110336571B (en) High-power microwave protection device with self-adaptive frequency selection broadband
CN112671371A (en) Adjustable program-controlled notch filter
EP2504882A1 (en) A microwave transmission assembly
CN103682540A (en) A symmetry controllable input/output coupling structure
RU2456719C1 (en) Selective protection device on reciprocal rods
RU156173U1 (en) SELECTIVE PROTECTION DEVICE ON COLLECTIVE RODS
RU206619U1 (en) Microwave power limiter
JP5255587B2 (en) Limiter circuit

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200427