RU2295137C1 - Преобразователь свч-мощности и преобразующий элемент для него - Google Patents
Преобразователь свч-мощности и преобразующий элемент для него Download PDFInfo
- Publication number
- RU2295137C1 RU2295137C1 RU2005128204/28A RU2005128204A RU2295137C1 RU 2295137 C1 RU2295137 C1 RU 2295137C1 RU 2005128204/28 A RU2005128204/28 A RU 2005128204/28A RU 2005128204 A RU2005128204 A RU 2005128204A RU 2295137 C1 RU2295137 C1 RU 2295137C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- film
- electrodes
- converter
- thickness
- semiconductor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения импульсной мощности радиотехнических устройств. Техническим результатом изобретения является увеличение динамического диапазона преобразователя измеряемых мощностей при увеличении чувствительности. Сущность изобретения: в преобразователе СВЧ-мощности в постоянное напряжение, содержащем электродинамическую структуру с СВЧ-входом и НЧ-выходом и полупроводниковым преобразующим элементом с двумя электродами, имеющими с ним омические контакты, соединенные с НЧ-выходом, преобразующий элемент выполнен в виде полупроводниковой пленки из материала с подвижностью носителей заряда не менее 104 см2/В·с на диэлектрическом основании и с толщиной, не превышающей толщину скин-слоя на центральной частоте преобразования, с возможностью возбуждения в ней поверхностной электромагнитной волны, при этом преобразующий элемент расположен вдоль направления распространения СВЧ-мощности. Для возбуждения в пленке поверхностной электромагнитной волны преобразователь может содержать дополнительный электрод. Один из электродов, имеющий омический контакт, может быть совмещен с электродом для возбуждения в пленке поверхностной электромагнитной волны. В качестве материала пленки может быть выбран сурьмянистый индий. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретения относятся к радиотехнике и могут быть использованы для измерения импульсной мощности радиотехнических устройств.
Известны промышленно выпускаемые преобразователи на основе СВЧ-диодов, содержащие электродинамическую систему, преобразующим элементом которой является диод с p-n переходом, например диод Шотки.
Динамический диапазон преобразователей не превышает 20 дБ, при этом допускаются только малые уровни входной СВЧ-мощности, а частотный диапазон ограничен из-за емкости p-n перехода.
Известен преобразователь в виде отрезка коаксиальной линии, в щели на внешней стенке которого установлен полупроводниковый чувствительный элемент, установленный в держателе на керамической подложке (см. Приборы и техника эксперимента, № 5, 1985, с.230).
Данный преобразователь обладает низкой чувствительностью и имеет ограниченный частотный диапазон, определяемый параметрами применяемой замедляющей системой.
Наиболее близким к предлагаемому преобразователю является датчик для измерения мощности СВЧ на основе структуры полосковая замедляющая система - полупроводник. Структура содержит подложку из высокочастотной керамики, с одной стороны которой расположена металлизированная заземленная плоскость, а с другой - полосковая замедляющая система. Над замедляющей системой в поперечном направлении размещен полупроводниковый элемент с омическими контактами (см.: Радиотехника и электроника - 1978 - №9 - Гуляев).
Однако данный преобразователь также имеет ограниченный частотный диапазон и обладает низкой чувствительностью, что не позволяет использовать его в промышленном производстве.
Наиболее близким к преобразующему элементу является диод Шотки, представляющий собой полупроводник с металлическим основанием с одной стороны, выполняющим роль омического контакта. На противоположной стороне расположен точечный контакт, формирующий p-n переход (барьер Шотки).
Недостатком является наличие емкости p-n перехода, которая ограничивает частотный диапазон. Детектирование на p-n переходе отличается нелинейностью вольт-ваттной характеристики, что ограничивает динамический диапазон.
Задачей изобретений является увеличение динамического диапазона преобразователя измеряемых мощностей при увеличении чувствительности.
Поставленная задача решается тем, что в преобразователе СВЧ-мощности в постоянное напряжение, содержащем электродинамическую структуру с СВЧ-входом и НЧ-выходом и полупроводниковым преобразующим элементом с двумя электродами, имеющими с ним омические контакты, соединенные с НЧ-выходом, согласно решению преобразующий элемент выполнен в виде полупроводниковой пленки из материала с подвижностью носителей заряда не менее 104 см2/B·с на диэлектрическом основании и с толщиной, не превышающей толщину скин-слоя на центральной частоте преобразования, с возможностью возбуждения в ней поверхностной электромагнитной волны, при этом преобразующий элемент расположен вдоль направления распространения СВЧ-мощности.
Для возбуждения в пленке поверхностной электромагнитной волны преобразователь содержит дополнительный электрод.
Один из электродов, имеющий омический контакт, совмещен с электродом для возбуждения в пленке поверхностной электромагнитной волны.
В качестве материала пленки выбран сурьмянистый индий.
В преобразующем элементе преобразователя СВЧ-мощности в постоянное напряжение в виде полупроводникового элемента с двумя электродами, один из которых является омическим, согласно решению полупроводниковый элемент выполнен в виде пленки из материала с подвижностью носителей заряда не менее 104 см2/B·с на диэлектрическом основании, с толщиной, не превышающей толщину скин-слоя на центральной частоте преобразования, при этом второй электрод выполнен омическим.
Оба омических электрода имеют одинаковую площадь контакта, расположены на одной стороне полупроводникового элемента с противоположных концов.
Изобретения поясняется чертежами, на фиг.1 приведен общий вид предлагаемого устройства в поперечном разрезе, на фиг.2 - фрагмент характеристики преобразования, снятой с макета преобразователя, где:
1. СВЧ-вход электродинамической структуры (в макете коаксиально-полосковый переход на канал 7/3.04 мм);
2. НЧ-выход электродинамической структуры (в макете в виде выходного разъема СР-50);
3. полупроводниковый преобразующий элемент в виде пленки InSb;
4. первый омический электрод;
5. второй омический электрод;
6. возбуждающий электрод, преобразующий СВЧ-энергию в поверхностную электромагнитную волну;
7. диэлектрическое основание;
8. металлический слой (в макете базовая латунная плата корпуса электродинамической системы);
9. проводники;
10. согласующие сопротивления (в макете на 50 и 200 Ом).
Устройство может быть реализовано на самых разнообразных электродинамических системах: волноводных, коаксиальных, полосковых. Преобразующий полупроводниковый элемент 3 выполнен в виде пленки и размещен на диэлектрическом основании 7, например, из поликора или арсенида галлия. В качестве материала пленки оптимальным является интерметаллический сплав InSb. Толщина пленки не превышает толщину скин-слоя в материале, из которого она изготовлена, для поверхностной электромагнитной волны (ПЭМВ). Под диэлектрическим основанием 7 расположен металлический слой 8, являющийся частью электродинамической системы. С противоположных концов пленки 3 размещены два омических электрода 4, 5. В макете первый омический электрод 4 совмещен с возбуждающим электродом 6, который наклонен под углом 45° и является антенной возбуждения (преобразования входного сигнала) в ПЭМВ. Электрод 6 выполнен с возможностью изменения угла наклона к пленке для получения максимальной чувствительности. Для этого он может быть выполнен, например, из медной фольги и припаян к пленочному омическому электроду 4. Возможен вариант раздельного выполнения возбуждающего и омического электрода.
Электроды 4 и 5 соединены проводниками 9 и согласующими сопротивлениями 10 с НЧ-выходом 2, выполненным в виде разъема. Площадь контактов электродов выполнена одинаковой для исключения нелинейности вольт-ваттной характеристики.
Устройство работает следующим образом.
На СВЧ-вход 1 поступает радиосигнал, мощность которого предстоит измерить. Входной сигнал с помощью электрода 6 преобразуется в ПЭМВ для получения в пленке 3 максимальной величины продольной компоненты электрического поля, что позволяет реализовать эффективное фотонно-электронное взаимодействие - радиоэлектрический эффект, поскольку толщина пленки выбрана равной толщине скин-слоя на центральной частоте преобразования. При распространении волны по пленке 3 происходит увлечение электронов вдоль направления ее распространения к омическому электроду 5, на котором возникает отрицательный потенциал по отношению к электроду 4, расположенному на входе.
Для снятия вольт-ваттной характеристики (фиг.2) был разработан макет, в котором в качестве преобразующего элемента была использована эпитаксиальная пленка сурьмянистого индия размером 1.5×10 мм, который является вырожденным интерметаллом с высокой проводимостью при комнатной температуре, концентрацией носителей заряда порядка 25000 см2/B·с. Преобразующий элемент, нанесенный на основание из арсенида галлия играл роль центрального проводника несимметричной полосковой линии. Результаты измерений показали, что разность потенциалов между электродами 4 и 5 точно пропорциональна мощности входного сигнала.
Выходной сигнал, снимаемый с разъема 2, точно совпадает с огибающей входного сигнала и его амплитуда пропорциональна мощности.
Предлагаемое решение позволяет увеличить чувствительность преобразователя не менее чем в ~103 раз. Преимуществом предлагаемого преобразующего элемента является многократное увеличение верхнего порога регистрируемой мощности, ограниченное только тепловым нагревом всего устройства в целом (преобразователя), в то время как диод Шотки перестает функционировать от электрического пробоя.
Claims (7)
1. Преобразователь СВЧ-мощности в постоянное напряжение, содержащий электродинамическую структуру с СВЧ-входом и НЧ-выходом, полупроводниковым преобразующим элементом с двумя электродами, имеющими с ним омические контакты, соединенные с НЧ-выходом, отличающийся тем, что полупроводниковый преобразующий элемент выполнен в виде полупроводниковой пленки на диэлектрическом основании из материала с подвижностью носителей заряда не менее 104 см2/(В·с) с толщиной, не превышающей толщину скин-слоя на центральной частоте преобразования, и с возможностью возбуждения в ней поверхностной электромагнитной волны, при этом преобразующий элемент расположен вдоль направления распространения СВЧ-мощности.
2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что он содержит электрод для возбуждения в пленке поверхностной электромагнитной волны.
3. Преобразователь по п.1 или 2, отличающийся тем, что один из электродов, имеющий омический контакт, совмещен с электродом для возбуждения в пленке поверхностной электромагнитной волны и выполнен с возможностью изменения угла наклона к полупроводниковой пленке.
4. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что один из электродов, имеющий омический контакт, выполнен с возможностью возбуждения в пленке поверхностной электромагнитной волны.
5. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала пленки выбран сурьмянистый индий.
6. Преобразующий элемент преобразователя СВЧ-мощности в постоянное напряжение в виде полупроводникового элемента с двумя электродами, один из которых имеет с ним омический контакт, отличающийся тем, что полупроводниковый элемент выполнен в виде полупроводниковой пленки из материала с подвижностью носителей заряда не менее 104 см2/(В·с) на диэлектрическом основании с толщиной, не превышающей толщину скин-слоя на центральной частоте преобразования, при этом второй электрод выполнен омическим.
7. Преобразующий элемент по п.6, отличающийся тем, что электроды имеют одинаковую площадь омического контакта и расположены на одной стороне полупроводникового элемента с противоположных концов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005128204/28A RU2295137C1 (ru) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | Преобразователь свч-мощности и преобразующий элемент для него |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005128204/28A RU2295137C1 (ru) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | Преобразователь свч-мощности и преобразующий элемент для него |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2295137C1 true RU2295137C1 (ru) | 2007-03-10 |
Family
ID=37992566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005128204/28A RU2295137C1 (ru) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | Преобразователь свч-мощности и преобразующий элемент для него |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2295137C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2548014C2 (ru) * | 2010-11-30 | 2015-04-10 | ФГОУ ВПО Российский государственный университет им. И. Канта | Генератор свч без электропитания |
RU217186U1 (ru) * | 2022-05-26 | 2023-03-22 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Прецизионный преобразователь мощности в волноводных трактах с болометрическим чувствительным элементом |
-
2005
- 2005-09-09 RU RU2005128204/28A patent/RU2295137C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2548014C2 (ru) * | 2010-11-30 | 2015-04-10 | ФГОУ ВПО Российский государственный университет им. И. Канта | Генератор свч без электропитания |
RU217186U1 (ru) * | 2022-05-26 | 2023-03-22 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Прецизионный преобразователь мощности в волноводных трактах с болометрическим чувствительным элементом |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0289618A1 (en) | Electric resistor equipped with thin film conductor and power detector | |
US3270293A (en) | Two terminal semiconductor high frequency oscillator | |
RU2295137C1 (ru) | Преобразователь свч-мощности и преобразующий элемент для него | |
Kancleris et al. | High power millimetre wave pulse sensor for W-band | |
EP4375630A1 (en) | Pyroelectric infrared detector device | |
US4928069A (en) | Amplifying surface wave receiver | |
CN111048618B (zh) | 一种叉指结构集成的肖特基势垒二极管温度传感器及制法 | |
CN1326324C (zh) | 利用光致短路产生亚载流子寿命导波电脉冲的器件结构 | |
US3316494A (en) | Semiconductor microwave power detector | |
CN115290953B (zh) | 一种基于动态二极管的自驱动机械信号传感器及其制备方法 | |
Desideri et al. | A new version of coaxial holder with continuous conductor for tests on planar films | |
JP3022552B1 (ja) | 熱電対電力検出器 | |
KR950034860A (ko) | 광전변환소자 | |
US3852680A (en) | Amplifier using a negative resistance semiconductive device operative in the anomalous mode | |
JP4661588B2 (ja) | ミリ波実装用配線基板 | |
US10819282B2 (en) | Method for minimizing distortion of a signal in a radiofrequency circuit | |
EP3582269A1 (en) | Sensor for electromagnetic radiation of microwave and terahertz frequencies | |
RU2477903C1 (ru) | Чувствительный элемент с симметричной вольтамперной характеристикой для регистрации сигналов свч-тгц диапазонов | |
RU164734U1 (ru) | Тестовый элемент для оценки качества диэлектрика | |
SU1665290A1 (ru) | Датчик дл измерени холловской подвижности носителей зар да в полупроводнике | |
RU2040074C1 (ru) | Устройство для бесконтактного измерения сопротивления проводящего слоя на непроводящей подложке | |
SU1478140A1 (ru) | Пироэлектрический преобразователь СВЧ-мощности | |
JPH01115208A (ja) | 増幅型表面波受信器 | |
JP4224588B2 (ja) | 電気信号伝送線路 | |
Kricke et al. | Quasi-monolithic integration of high-power GaN-based HEMTs for high-frequency applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070815 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070910 |