RU2020659C1 - Свч-выключатель - Google Patents
Свч-выключатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2020659C1 RU2020659C1 SU4826922A RU2020659C1 RU 2020659 C1 RU2020659 C1 RU 2020659C1 SU 4826922 A SU4826922 A SU 4826922A RU 2020659 C1 RU2020659 C1 RU 2020659C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strip
- diodes
- strips
- length
- max
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
Использование: в цепях коммутации СВЧ-мощности. Сущность изобретения: СВЧ-выключатель содержит первый, второй, третий полоски одинаковой ширины, расположенные в первой колонке, два коммутирующих диода, один из которых включен между первым и вторым, а другой - между вторым и третьим полосками, и введенный заземленный проводник, выполненный в виде равнобедренной трапеции, расположенный в первой плоскости, меньшее основание которой размещено между диодами параллельно ребру второго полоска и имеет равную с ним длину, определяемую заявленным соотношением, при этом высота трапеции не менее удвоенной ширины каждого из полосков. 2 ил.
Description
Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может использоваться в цепях коммутации СВЧ-мощности, преимущественно при конструировании микрополосковых выключателей и переключателей, выполненных по каскадной схеме с последовательно установленными коммутирующими диодами.
Известны конструкции двухканального переключателя СВЧ (Хижа Г.С., Вендик И.Б. и Серебрякова, СВЧ-фазовращатели и переключатели. М.: Радио и связь, 1984, с. 23, 122-128), выключатели которого содержат три и более коммутирующих диодов. Часть диодов включена в линии передачи последовательно, остальные - параллельно. Между диодами включены отрезки линии передачи различной электрической длины. Длина этих отрезков выбирается из условия максимальности потерь запирания.
Такие выключатели обладают высокими значениями потерь запирания lз≃ 60 дБ в широкой полосе частот. Однако недостатками их является большая неравномерность потерь пропускания в широкой полосе частот (1-4 дБ при Δ f = 1-20 ГГц), сложность схемы (для достижения указанных параметров необходимо использовать не менее трех диодов и не менее двух отрезков линий передачи), а также сложность расчета конструкции.
Известна также конструкция выключателя, содержащая три коммутирующих диода, включенных последовательно в линию передачи с волновым сопротивлением 50 Ом [1]. Между диодами последовательно включены два отрезка линии передачи электрической длины λ /4 с волновым сопротивлением 50 Ом. Этот выключатель обладает достаточно равномерным и высоким коэффициентом потерь запирания lз > 50 дБ в сверхширокой полосе частот 0,2-20 ГГц. Однако потери пропускания такого выключателя тоже высоки и составляют 1,5 дБ при Δ f = = 1-20 ГГц.
Наиболее близким к заявляемому является СВЧ-выключатель, содержащий два последовательно включенных коммутирующих диода, разделенных отрезком линии передачи электрической длиной λ /4, один из которых подключен к входной, а другой - к выходной линиям передачи [2]. Волновые сопротивления входной и выходной линий передачи и отрезка линии передачи равны 50 Ом.
Электрическая волна, поступающая из входной линии передачи, проходит через оба открытых коммутирующих диода в выходную линию передачи. Отраженные от обоих диодов волны интерферируют во входной линии и взаимно уничтожают друг друга, так как разность фаз между ними, определяемая электрической длиной отрезка линии передачи между диодами, равна 180о.
Этот выключатель обладает достаточно высокими значениями потерь запирания ln 40 дБ в широкой полосе частот. Существенным недостатком такого выключателя является быстрый рост потерь пропускания с ростом частоты.
Целью изобретения является уменьшение потерь пропускания в широкой полосе частот.
Это достигается тем, что в СВЧ-выключателе, содержащем первый, второй и третий полоски микроволновой линии передачи (МПЛ) одинаковой ширины, расположенные в первой плоскости, заземленную пластину, расположенную во второй плоскости, параллельной первой, два коммутирующих диода, один из которых включен между выходным концом первого и входным концом второго полоска, а другой - между выходным концом второго и входным концом третьего полоска, при этом входной конец первого полоска и выходной конец третьего являются соответственно входом и выходом СВЧ-выключателя, в первой плоскости расположен введенный заземленный проводник, выполненный в виде равнобедренной трапеции, высота которой не менее удвоенной ширины каждого из полосков, ее меньшее основание размещено между диодами параллельно ребру второго полоска, и его длина lо, равная длине второго полоска, выбрана из условия
lo = arctg __→
__→ , (1) где Сф - фазовая скорость волны в отрезке линии, образованной вторым полоском, заземленной пластиной и введенным проводником;
Zo - волновое сопротивление этой линии;
Z12 - волновое сопротивление линий, образованных первым и третьим полосками и заземленной пластиной;
Rd, Jd - активная и реактивная составляющие сопротивления диода;
fo = 0,857934 fmax + 0,00243513 L/Zo + +0,00184178 Lfmax/Zo;
fmax - максимальная частота рабочего диапазона;
L - индуктивность выводов диодов, при этом введенный заземленный проводник связан электромагнитно с вторым полоском.
lo = arctg __→
__→ , (1) где Сф - фазовая скорость волны в отрезке линии, образованной вторым полоском, заземленной пластиной и введенным проводником;
Zo - волновое сопротивление этой линии;
Z12 - волновое сопротивление линий, образованных первым и третьим полосками и заземленной пластиной;
Rd, Jd - активная и реактивная составляющие сопротивления диода;
fo = 0,857934 fmax + 0,00243513 L/Zo + +0,00184178 Lfmax/Zo;
fmax - максимальная частота рабочего диапазона;
L - индуктивность выводов диодов, при этом введенный заземленный проводник связан электромагнитно с вторым полоском.
На фиг. 1 представлены зависимости потерь пропускания от частоты известного СВЧ-выключателя (кривая 1) и предлагаемого (кривая 2); на фиг.2 - конструкция предложенного СВЧ-выключателя.
Выключатель содержит диэлектрическую подложку 1, помещенную в металлический корпус 2. На подложке в первой плоскости расположены первый, второй и третий полоски 3,4,5 микроволновой линии передачи и заземленный проводник 6, выполненный в виде равнобедренной трапеции. Между выходным концом полоска 3 и входным концом полоска 4 включен коммутирующий диод 6, а между выходным концом полоска 4 и входным концом полоска 5 - коммутирующий диод 7. Входной конец полоска 3 и выходной конец полоска 5 являются соответственно входом и выходом выключателя, для подсоединения которого к внешним цепям СВЧ установлены входной и выходной разъемы 8 и 9. Высота трапеции 6 не менее удвоенной ширины каждого из полосков 3,4,5, ее меньшее основание 10 размещено между коммутирующими диодами 6 и 7 параллельно ребру полоска 4, а длина lо ее меньшего основания 10, равная длине полоска 4, выбрана из условия (1). Заземленный проводник 6 связан электромагнитно с полоском 4. Внутри корпуса 2 расположены дроссели 11, 12, 13 и конденсатор 14. Для подачи управляющего сигнала установлен разъем 15.
Устройство работает следующим образом.
Через разъем 15 подают ток, открывающий диоды 6 и 7, в результате чего выключатель переходит в состояние "Открыто". Электромагнитная волна, поступающая через разъем 8, частично поглощается диодами 6 и 7, частично ими отражается, оставшаяся большая часть поступает в нагрузку через разъем 9. Заземленный проводник 6 уменьшает волновое сопротивление Zo отрезка МПЛ с полоском 4 за счет увеличения погонной емкости МПЛ. Волновое сопротивление отрезка можно вычислить, например, по следующей формуле:
Zo = Coεo· ×
× , (2) где Со - скорость света в вакууме;
εo - диэлектрическая постоянная;
We= 120·Π·h/Z;
εr - диэлектрическая проницаемость материала подложки;
Z, εrэ - волновое сопротивление и эффективная диэлектрическая проницаемость МПЛ при отсутствии заземленного проводника;
k(k), k(k1), k'(k), k'(k1) - полные эллиптические интегралы второго рода;
Wв = [We( εrэ - 1)/( εr - 1) - W].
Zo = Coεo· ×
× , (2) где Со - скорость света в вакууме;
εo - диэлектрическая постоянная;
We= 120·Π·h/Z;
εr - диэлектрическая проницаемость материала подложки;
Z, εrэ - волновое сопротивление и эффективная диэлектрическая проницаемость МПЛ при отсутствии заземленного проводника;
k(k), k(k1), k'(k), k'(k1) - полные эллиптические интегралы второго рода;
Wв = [We( εrэ - 1)/( εr - 1) - W].
h - высота диэлектрической подложки.
Фазы электромагнитных волн испытывают дополнительные приращения за счет скачков волновых сопротивлений линий, соединяемых диодами. Эти приращения имеют противоположные знаки при переходе волны с МПЛ с высоким Zo на МПЛ с низким Zo или наоборот. Этот факт использован при вычислении длины lo полоска 4 по формуле 1 (Zo, Z12 - волновые сопротивления соответственно отрезков 16, 18, отрезка МПЛ с полоском 4 и отрезков МПЛ с полосками 3 и 5).
Входная волна, проходя через диод 6 претерпевает скачок фазы. Отражаясь от диода 7, она приобретает приращение фазы противоположного знака так, что в отрезке МПЛ с полоском 3, складываясь, волны, отраженные от диодов, компенсируют друг друга. Электрическая длина отрезка МПЛ с полоском 4, соответствующая lo, имеет значение, меньшее 90, и тем меньше, чем сильнее отличаются волновые сопротивления отрезка МПЛ с полоском 4 и отрезков с полосками 3 и 5, длина этого отрезка обеспечивает минимум потерь пропускания на частоте fo и максимальную равномерность АЧХ выключателя вплоть до частоты fmax.
Уменьшение электрической длины отрезка МПЛ с полоском 4 снижает резонансный характер АЧХ выключателя. Поэтому потери пропускания в заданном частотном диапазоне в предлагаемой конструкции выключателя всегда ниже потерь выключателя по прототипу, в котором электрическая длина отрезков МПЛ, соединяющих коммутирующие диоды, равна 90. Уровень потерь запирания при этом не уменьшается.
Уменьшить волновое сопротивление отрезка 17 микрополосковой линии передачи можно также уширением проводника МПЛ. Однако этот путь является мало перспективным, так как способствует возбуждению высших типов волн, искажающих АЧХ выключателя и сводящих к минимуму положительный эффект.
Использование предлагаемой конструкции выключателя СВЧ дает возможность конструировать компактные и простые выключатели и переключатели СВЧ. Предлагаемый выключатель незаменим в тех случаях, когда от коммутирующего устройства требуются минимальные потери пропускания, широкая полоса пропускания, хорошая фазочастотная характеристика.
Выключатель позволяет применять генераторы меньшей мощности. В устройствах измерения предлагаемый переключатель уменьшает погрешности измерения, увеличивает полосу рабочих частот, упрощает управление коммутирующими схемами. При использовании в качестве защитного устройства предложенная конструкция выключателя уменьшает коэффициент шума радиоприемных устройств СВЧ.
Claims (1)
- СВЧ-ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий первый, второй и третий полоски микрополосковой линии передачи одинаковой ширины, расположенные в первой плоскости, два коммутирующих диода, один из которых включен между выходным концом первого и входным концом второго полосков, а другой - между выходным концом второго и входным концом третьего полосков, при этом входной конец первого полоска и выходной конец третьего являются соответственно входом и выходом СВЧ-выключателя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь пропускания, в первой плоскости расположен введенный заземленный проводник, выполненный в виде равнобедренной трапеции, высота которой не менее удвоенной ширины каждого из полосков, ее меньшее основание размещено между диодами параллельно ребру второго полоска и его длина l0, равная длине второго полоска, выбрана из условия
l0= arctg241 + + - 22 + + +
41 + - + +2- + + +
где Cф - фазовая скорость волны в отрезке линии, образованной вторым полоском и введенным проводником;
Z0 - волновое сопротивление этой линии;
Z12 - волновое сопротивление линий, образованных первым и третьим полосками;
Rd, Jd - активная и реактивная составляющие сопротивления диода;
f0 = 0,857934 fmax + 0,00243513 L / Z0 +
+ 0,00184178 L( fmax / Z0) ,
fмах - максимальная частота рабочего диапазона;
L - индуктивного выводов диодов,
при этом введенный заземленный проводник связан электромагнитно с вторым полоском.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4826922 RU2020659C1 (ru) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | Свч-выключатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4826922 RU2020659C1 (ru) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | Свч-выключатель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020659C1 true RU2020659C1 (ru) | 1994-09-30 |
Family
ID=21515107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4826922 RU2020659C1 (ru) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | Свч-выключатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2020659C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2525110C1 (ru) * | 2013-04-02 | 2014-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Лианозовский электромеханический завод" | Механический свч переключатель |
RU2598180C1 (ru) * | 2015-07-24 | 2016-09-20 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Лианозовский электромеханический завод" (АО НПО "ЛЭМЗ") | Механический свч переключатель |
-
1990
- 1990-05-18 RU SU4826922 patent/RU2020659C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Вайсблат А.В. Коммутирующие устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. М.: Радио и связь, 1987, с.68-72. * |
2. J. Ananasso. Aplain talk on microwave wideband switches, v. LII, N 1, 1983, p.10. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2525110C1 (ru) * | 2013-04-02 | 2014-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Лианозовский электромеханический завод" | Механический свч переключатель |
RU2598180C1 (ru) * | 2015-07-24 | 2016-09-20 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Лианозовский электромеханический завод" (АО НПО "ЛЭМЗ") | Механический свч переключатель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Van Heuven | A new integrated waveguide-microstrip transition (short papers) | |
US5208564A (en) | Electronic phase shifting circuit for use in a phased radar antenna array | |
Brown et al. | A varactor-tuned RF filter | |
US4264881A (en) | Microwave device provided with a 1/2 lambda resonator | |
US4495505A (en) | Printed circuit balun with a dipole antenna | |
US6005454A (en) | Radio frequency power divider/combiner circuit having conductive lines and lumped circuits | |
US3754198A (en) | Microstrip filter | |
US4105959A (en) | Amplitude balanced diode phase shifter | |
US5065121A (en) | Switchable resonator device | |
Mariani et al. | Slot-line filters and couplers | |
US3223947A (en) | Broadband single pole multi-throw diode switch with filter providing matched path between input and on port | |
Nair et al. | An analysis of a width-modulated microstrip periodic structure | |
Yoshida et al. | Superconducting slot antenna with broadband impedance matching circuit | |
EP0922311B1 (en) | Compact, ultrawideband matched e-plane power divider | |
US3991390A (en) | Series connected stripline balun | |
US5187459A (en) | Compact coupled line filter circuit | |
CN114497928A (zh) | 一种毫米波单刀单掷开关 | |
US3245014A (en) | Microwave switch | |
US3417351A (en) | Digitally tuned microwave filter | |
US3979703A (en) | Waveguide switch | |
US4146896A (en) | 180° Phase shifter for microwaves supplied to a load such as a radiating element | |
US3705366A (en) | Two-terminal reactive hybrid microcircuit having capacitive diode termination | |
RU2020659C1 (ru) | Свч-выключатель | |
Sheta et al. | A new class of miniature quadrature couplers for MIC and MMIC applications | |
US3790908A (en) | High power diode phase shifter |