RU2407115C1 - Microwave attenuator with discrete variation of attenuation - Google Patents
Microwave attenuator with discrete variation of attenuation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2407115C1 RU2407115C1 RU2009144407/07A RU2009144407A RU2407115C1 RU 2407115 C1 RU2407115 C1 RU 2407115C1 RU 2009144407/07 A RU2009144407/07 A RU 2009144407/07A RU 2009144407 A RU2009144407 A RU 2009144407A RU 2407115 C1 RU2407115 C1 RU 2407115C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- schottky barrier
- field
- transmission line
- resistor
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Networks Using Active Elements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной технике, а именно к аттенюаторам СВЧ с дискретным изменением затухания на полупроводниковых приборах.The invention relates to electronic equipment, namely to microwave attenuators with a discrete change in attenuation on semiconductor devices.
Аттенюаторы СВЧ с дискретным изменением затухания характеризуются:Microwave attenuators with discrete attenuation are characterized by:
- широкой рабочей полосой частот;- a wide working frequency band;
- малыми потерями СВЧ;- low microwave losses;
- максимальным числом дискретных уровней затухания;- the maximum number of discrete levels of attenuation;
- малыми коэффициентами стоячей волны напряжения (КСВН) на входе и выходе;- small coefficients of a standing voltage wave (VSWR) at the input and output;
- малым изменением фазы сигнала СВЧ при изменении управляющих напряжений.- a small change in the phase of the microwave signal when changing the control voltage.
Аттенюаторы СВЧ с дискретным изменением затухания представляют собой соединение резисторов с заданными величинами сопротивлений. Подключение и отключение резисторов осуществляют электронными ключами, в качестве которых используют полупроводниковые диоды и транзисторы.Microwave attenuators with discrete attenuation change are a combination of resistors with specified resistance values. Connecting and disconnecting resistors is carried out by electronic switches, which are used as semiconductor diodes and transistors.
Известен аттенюатор СВЧ, состоящий, по меньшей мере, из одного разряда, каждый из которых содержит соединение трех резисторов, один из которых соединен последовательно, а два других - параллельно линиям передачи на входе и выходе аттенюатора и трех электронных ключей, в качестве которых использованы полевые транзисторы с барьером Шотки.A microwave attenuator is known, consisting of at least one discharge, each of which contains a connection of three resistors, one of which is connected in series, and the other two are parallel to the transmission lines at the input and output of the attenuator and three electronic keys, which are used as field Schottky barrier transistors.
При этом последовательно соединенный резистор соединен с истоком и стоком полевого транзистора с барьером Шотки, а параллельно соединенные резисторы выполнены с одинаковыми сопротивлениями и расположены по разные стороны от последовательно соединенного резистора и соответственно каждый вместе с полевым транзистором с барьером Шотки, истоки которых заземлены, а затворы трех полевых транзисторов с барьером Шотки служат для подачи напряжения от источников постоянного управляющего напряжения.In this case, the series-connected resistor is connected to the source and drain of the field-effect transistor with a Schottky barrier, and the parallel-connected resistors are made with the same resistances and are located on different sides of the series-connected resistor and, accordingly, each together with the field-effect transistor with a Schottky barrier, the sources of which are grounded and the gates Three field effect transistors with a Schottky barrier are used to supply voltage from sources of constant control voltage.
При этом с целью упрощения конструкции и снижения массогабаритных характеристик путем сокращения числа источников постоянного управляющего напряжения в каждый разряд аттенюатора дополнительно введены два отрезка линии передачи длиной, равной четверти длины волны в линии передачи и волновым сопротивлением, превышающим волновое сопротивление линии передачи на входе либо на выходе аттенюатора, при этом каждый из отрезков линии передачи длиной, равной четверти длины волны, включен между соответствующим параллельно соединенным резистором и стоком соответствующего полевого транзистора с барьером Шотки, а затворы трех полевых транзисторов с барьером Шотки соединены между собой и соединены с одним источником постоянного управляющего напряжения [1].At the same time, in order to simplify the design and reduce weight and size characteristics by reducing the number of sources of constant control voltage, two segments of the transmission line are added to each bit of the attenuator, with a length equal to a quarter of the wavelength in the transmission line and wave resistance exceeding the wave resistance of the transmission line at the input or output attenuator, while each of the segments of the transmission line with a length equal to a quarter of the wavelength is connected between the corresponding parallel connected resistor ohm and the drain of the respective field effect transistor with a Schottky barrier, and the gates of three FETs Schottky interconnected and connected to a DC control voltage source [1].
Известен аттенюатор СВЧ, состоящий, по меньшей мере, из одного разряда, каждый из которых содержит три резистора, один из которых расположен последовательно, а два других - параллельно линиям передачи на входе и выходе аттенюатора и трех электронных ключей, в качестве которых использованы полевые транзисторы с барьером Шотки, при этом первый резистор соединен с истоком и стоком полевого транзистора с барьером Шотки, а два других выполнены с одинаковыми сопротивлениями и расположены по разные стороны от первого, и соответственно, каждый вместе с полевым транзистором с барьером Шотки, истоки которых заземлены, а затворы трех полевых транзисторов с барьером Шотки служат для подачи напряжения от источников постоянного управляющего напряжения.A microwave attenuator is known, consisting of at least one discharge, each of which contains three resistors, one of which is located in series, and the other two are parallel to the transmission lines at the input and output of the attenuator and three electronic keys, which are used as field-effect transistors with a Schottky barrier, while the first resistor is connected to the source and drain of the field effect transistor with a Schottky barrier, and the other two are made with the same resistances and are located on different sides from the first, and accordingly, each vm ste with FET Schottky barrier, whose sources are grounded, and gates of three FETs are Schottky barrier for supplying a voltage from the DC control voltage sources.
При этом с целью достижения на средней частоте рабочей полосы частот нулевой величины изменения фазы сигнала при соответствующем изменении постоянного управляющего напряжения и снижения прямых потерь СВЧ в каждый разряд аттенюатора дополнительно введены два отрезка линии передачи, которые расположены по разные стороны от первого резистора, при этом один конец каждого из отрезков линии передачи соединен с одним из концов соответствующего одного из двух резисторов и со стоком соответствующего полевого транзистора с барьером Шотки, а другой их конец соединен с концами первого резистора, другой конец каждого из двух других резисторов соединен с истоком соответствующего полевого транзистора с барьером Шотки, а затворы трех полевых транзисторов с барьером Шотки соединены между собой и соединены с одним источником постоянного управляющего напряжения, при этом отрезки линии передачи выполнены длиной, равной либо меньшей четверти длины волны в линии передачи и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линий передачи на входе и выходе аттенюатора [2 - прототип].Moreover, in order to achieve a zero value of the phase change of the signal at the average frequency of the working frequency band with a corresponding change in the constant control voltage and to reduce direct microwave losses, two segments of the transmission line are added to each bit of the attenuator, which are located on opposite sides of the first resistor, with one the end of each of the segments of the transmission line is connected to one of the ends of the corresponding one of the two resistors and to the drain of the corresponding field-effect transistor with a Schottky barrier, and d their right end is connected to the ends of the first resistor, the other end of each of the other two resistors is connected to the source of the corresponding field-effect transistor with a Schottky barrier, and the gates of three field-effect transistors with a Schottky barrier are interconnected and connected to one source of constant control voltage, while the line segments transmissions are made with a length equal to or less than a quarter of the wavelength in the transmission line and wave impedance equal to the wave impedance of the transmission lines at the input and output of the attenuator [2 - prot ].
Использование в данном аттенюаторе, как и в аналоге, трех полупроводниковых ключей - трех полевых транзистора с барьером Шотки, в силу:The use in this attenuator, as in the analogue, of three semiconductor switches - three field effect transistors with a Schottky barrier, due to:
во-первых, наличия разбаланса между тремя полевыми транзисторами с барьером Шотки,firstly, the presence of an imbalance between three field effect transistors with a Schottky barrier,
во-вторых, наличия зависимости от частоты полных входных и выходных сопротивлений трех полевых транзисторов с барьером Шотки, не позволяет существенно:secondly, the presence of a dependence on the frequency of the total input and output resistances of three field-effect transistors with a Schottky barrier does not allow significantly:
- расширить рабочую полосу частот,- expand the working frequency band,
- снизить коэффициенты стоячей волны напряжения на входе и выходе,- reduce the coefficients of a standing wave of voltage at the input and output,
- уменьшить влияние изменения управляющих напряжений на фазу сигнала СВЧ.- reduce the influence of changes in control voltages on the phase of the microwave signal.
Техническим результатом изобретения является расширение рабочей полосы частот, снижение прямых потерь СВЧ в широкой рабочей полосе частот, увеличение числа дискретных уровней затухания, снижение коэффициентов стоячей волны напряжения на входе и выходе, уменьшение влияния изменения управляющих напряжений на фазу сигнала СВЧ.The technical result of the invention is the expansion of the working frequency band, the reduction of direct microwave losses in a wide working frequency band, the increase in the number of discrete attenuation levels, the reduction of the standing wave coefficients of the voltage at the input and output, the reduction of the influence of changes in control voltages on the phase of the microwave signal.
Технический результат достигается тем, что в известном аттенюаторе СВЧ с дискретным изменением затухания, содержащим две линии передачи с одинаковым волновым сопротивлением, одна предназначена для входа СВЧ сигнала, другая - для выхода, три резистора, первый соединен последовательно, второй - параллельно линиям передачи на входе и выходе, электронные ключи, в качестве которых использованы полевые транзисторы с барьером Шотки, отрезок линии передачи, при этом исток одного из полевых транзисторов с барьером Шотки соединен с одним из концов первого резистора и с линией передачи на входе, а сток - с другим концом этого резистора, последний соединен с одним из концов отрезка линии передачи, а другой его конец соединен с одним из концов второго резистора, исток другого полевого транзистора с барьером Шотки заземлен, на затворы полевых транзисторов с барьером Шотки подают постоянные управляющие напряжения.The technical result is achieved by the fact that in the known microwave attenuator with a discrete change of attenuation, containing two transmission lines with the same wave impedance, one is for the input of the microwave signal, the other is for the output, three resistors, the first is connected in series, the second is parallel to the transmission lines at the input and output, electronic keys, which are used field-effect transistors with a Schottky barrier, a segment of the transmission line, while the source of one of the field-effect transistors with a Schottky barrier is connected to one of the ends the first resistor and with the transmission line at the input, and the drain - at the other end of this resistor, the latter is connected to one of the ends of the segment of the transmission line, and the other end is connected to one of the ends of the second resistor, the source of the other field-effect transistor with a Schottky barrier is grounded, at Schottky barrier field effect transistors provide constant control voltage.
При этом в аттенюатор СВЧ дополнительно введены индуктивность, четвертый резистор и второй источник постоянных управляющих напряжений, отрезок линии передачи выполнен длиной, равной одной восьмой длины волны в линии передачи, и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи на входе либо на выходе, третий и четвертый резисторы выполнены с одинаковым сопротивлением, превышающим на порядок волновое сопротивление линии передачи на входе либо на выходе, при этом другой конец отрезка линии передачи и один из концов второго резистора соединены с линией передачи на выходе, а другой его конец соединен с одним из концов индуктивности и со стоком другого полевого транзистора с барьером Шотки, другой конец индуктивности заземлен, затворы полевых транзисторов с барьером Шотки соединены с источниками постоянных управляющих напряжений через третий и четвертый резисторы соответственно, при этом величину индуктивности определяют из выражения:In this case, an inductance, a fourth resistor and a second source of constant control voltages are additionally introduced into the microwave attenuator, a transmission line segment is made with a length equal to one-eighth of the wavelength in the transmission line, and wave impedance equal to the wave resistance of the transmission line at the input or output, the third and the fourth resistors are made with the same resistance, which is an order of magnitude greater than the wave impedance of the transmission line at the input or output, while the other end of the segment of the transmission line and one of the ends one resistor is connected to the output transmission line, and the other end is connected to one of the inductance ends and to the drain of the other field-effect transistor with a Schottky barrier, the other end of the inductance is grounded, the gates of the field-effect transistors with a Schottky barrier are connected to constant voltage sources through the third and fourth resistors, respectively, while the inductance value is determined from the expression:
L=(2×π×f0)-2×Ст-1, гдеL = (2 × π × f 0 ) -2 × St -1 , where
π равно 3,1415,π is 3.1415,
f0 - средняя частота рабочей полосы частот,f 0 - the average frequency of the working frequency band,
Ст - выходная емкость второго полевого транзистора с барьером Шотки.St is the output capacitance of the second field-effect transistor with a Schottky barrier.
Раскрытие сущности предлагаемого изобретения.Disclosure of the essence of the invention.
Совокупность всех существенных признаков заявленного аттенюатора СВЧ обеспечивает следующее, а именно:The combination of all the essential features of the claimed microwave attenuator provides the following, namely:
наличие в аттенюаторе СВЧ только одного отрезка линии передачи и выполненного длиной, равной одной восьмой длины волны в линии передачи, и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи на входе либо на выходе, и предложенное его соединение с первым и вторым резисторами и первым полевым транзистором с барьером Шотки, а именно - сток одного из полевых транзисторов с барьером Шотки соединен с одним концом отрезка линии передачи, другой его конец - с линией передачи на выходе, позволяет скомпенсировать зависимость активных и реактивных сопротивлений полевого транзистора с барьером Шотки от частоты и, как следствие, -the presence in the microwave attenuator of only one segment of the transmission line and made with a length equal to one eighth of the wavelength in the transmission line, and wave impedance equal to the wave resistance of the transmission line at the input or output, and its proposed connection with the first and second resistors and the first field-effect transistor with a Schottky barrier, namely, the drain of one of the field effect transistors with a Schottky barrier is connected to one end of a segment of the transmission line, its other end - to the transmission line at the output, allows you to compensate for the act the apparent and reactance of a field-effect transistor with a Schottky barrier against frequency and, as a result,
- существенно расширить рабочую полосу частот,- significantly expand the working frequency band,
- снизить коэффициенты стоячей волны напряжения на входе и выходе,- reduce the coefficients of a standing wave of voltage at the input and output,
- уменьшить влияние изменения управляющих напряжений на фазу сигнала СВЧ.- reduce the influence of changes in control voltages on the phase of the microwave signal.
Введение в аттенюатор СВЧ дополнительно индуктивности величиной, определяемой из указанного выражения, и предложенное ее соединение с другим полевым транзистором с барьером Шотки, а именно - один конец индуктивности соединен со стоком другого полевого транзистора с барьером Шотки, а другой конец индуктивности заземлен и позволяет скомпенсировать выходную емкость этого полевого транзистора с барьером Шотки и, как следствие, -The introduction of an additional inductance into the microwave attenuator by a value determined from the indicated expression, and its proposed connection with another field-effect transistor with a Schottky barrier, namely, one end of the inductance is connected to the drain of another field-effect transistor with a Schottky barrier, and the other end of the inductance is grounded and allows to compensate the output the capacitance of this field effect transistor with a Schottky barrier and, as a result,
- снизить прямые потери СВЧ в широкой рабочей полосе частот,- reduce direct microwave losses in a wide working frequency band,
- снизить коэффициенты стоячей волны напряжения на входе и выходе,- reduce the coefficients of a standing wave of voltage at the input and output,
- уменьшить влияние изменения управляющих напряжений на величину фазы сигнала СВЧ.- reduce the influence of changes in control voltages on the phase value of the microwave signal.
Введение в аттенюатор СВЧ дополнительно четвертого резистора и предложенное соединение затворов полевых транзисторов с барьером Шотки с двумя источниками постоянных управляющих напряжений через третий и четвертый резисторы соответственно, при этом они выполнены с одинаковым сопротивлением, превышающим на порядок волновое сопротивление линии передачи на входе либо на выходе, позволяет существенно уменьшить величины токов через затворы полевых транзисторов с барьером Шотки и, как следствие, -The introduction of an additional fourth resistor into the microwave attenuator and the proposed connection of the gate of field-effect transistors with a Schottky barrier with two sources of constant control voltages through the third and fourth resistors, respectively, while they are made with the same resistance exceeding by an order of magnitude the wave resistance of the transmission line at the input or output, can significantly reduce the magnitude of the currents through the gates of field-effect transistors with a Schottky barrier and, as a result, -
- снизить прямые потери СВЧ в широкой рабочей полосе частот,- reduce direct microwave losses in a wide working frequency band,
- возможность реализации удвоенного числа дискретных уровней затухания при снижении числа полевых транзисторов с барьером Шотки с трех до двух по сравнению с прототипом.- the ability to implement double the number of discrete levels of attenuation while reducing the number of field effect transistors with a Schottky barrier from three to two compared to the prototype.
Итак, предложенная совокупность существенных признаков заявленного аттенюатора СВЧ позволит одновременно оптимизировать несколько его параметров, указанных в техническом результате, а именно - расширить рабочую полосу частот, снизить прямые потери СВЧ в широкой рабочей полосе частот, увеличить число дискретных уровней затухания, снизить коэффициенты стоячей волны напряжения на входе и выходе, уменьшить влияние изменения управляющих напряжений на фазу сигнала СВЧ.So, the proposed set of essential features of the claimed microwave attenuator will simultaneously optimize several of its parameters specified in the technical result, namely, to expand the working frequency band, reduce direct microwave losses in a wide working frequency band, increase the number of discrete attenuation levels, and reduce the standing voltage wave coefficients at the input and output, reduce the influence of changes in control voltages on the phase of the microwave signal.
Кроме того, снижение числа полевых транзисторов с барьером Шотки позволит упростить конструкцию и снизить массогабаритные характеристики аттенюатора СВЧ с дискретным изменением затухания.In addition, reducing the number of field effect transistors with a Schottky barrier will simplify the design and reduce the overall dimensions of the microwave attenuator with a discrete change in attenuation.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 дана топология заявленного аттенюатора СВЧ с дискретным изменением затухания, гдеFigure 1 gives the topology of the claimed microwave attenuator with a discrete change in attenuation, where
- две линии передачи: на входе - 1 и выходе - 2,- two transmission lines: at the input - 1 and output - 2,
- три резистора - 3, 4, 5, при этом первый соединен последовательно, а второй параллельно линиям передачи на входе и выходе соответственно,- three resistors - 3, 4, 5, while the first is connected in series, and the second parallel to the transmission lines at the input and output, respectively,
- электронные ключи, в качестве которых использованы полевые транзисторы с барьером Шотки - 6 и 7,- electronic keys, which are used field-effect transistors with a Schottky barrier - 6 and 7,
- отрезок линии передачи - 8,- the length of the transmission line is 8,
- индуктивность - 9,- inductance - 9,
- четвертый резистор - 10,- the fourth resistor is 10,
- источники постоянных управляющих напряжений 11 и 12.- sources of
На фиг.2 дана его электрическая схема.Figure 2 shows its electrical circuit.
На фиг.3 даны зависимости от частоты величины прямых потерь СВЧ и уровней затухания при различных комбинациях величин напряжений, равных 0 и -5В от источников постоянных управляющих напряжений.Figure 3 shows the frequency dependences of direct microwave losses and attenuation levels for various combinations of voltage values equal to 0 and -5V from sources of constant control voltages.
На фиг.4 даны зависимости от частоты величин коэффициентов стоячей волны напряжения на входе либо на выходе при различных комбинациях величин напряжений, равных 0 и -5В от источников постоянных управляющих напряжений.Figure 4 shows the frequency dependences of the coefficients of a standing wave of voltage at the input or output for various combinations of voltage values equal to 0 and -5V from sources of constant control voltages.
На фиг.5 даны зависимости от частоты фаз сигнала СВЧ при различных комбинациях величин напряжений, равных 0 и -5В от источников постоянных управляющих напряжений.Figure 5 shows the dependence on the frequency of the phases of the microwave signal for various combinations of voltage values equal to 0 and -5V from sources of constant control voltages.
Пример конкретного выполнения заявленного аттенюатора СВЧ с дискретным изменением затухания.An example of a specific implementation of the claimed microwave attenuator with a discrete change in attenuation.
Все элементы аттенюатора СВЧ выполнены в монолитном интегральном исполнении на полупроводниковой подложке из арсенида галлия толщиной, равной 0,1 мм с использованием классической тонкопленочной технологии.All elements of the microwave attenuator are made in a monolithic integral design on a semiconductor substrate of gallium arsenide with a thickness of 0.1 mm using classical thin-film technology.
Линии передачи на входе 1 и выходе 2 выполнены шириной 0,08 мм, что соответствует их волновому сопротивлению, равному 50 Ом.The transmission lines at
Резисторы первый 3 и второй 4 выполнены с сопротивлениями, равными 15 Ом и 70 Ом соответственно путем напыления, например, хрома толщиной 2 мкм.The resistors of the first 3 and second 4 are made with resistances equal to 15 ohms and 70 ohms, respectively, by spraying, for example,
Полевые транзисторы с барьером Шотки 6 и 7 имеют длину затвора 0,35 мкм, ширину затвора 300 мкм, напряжение отсечки Uoтc., равное 2 В.Field-effect transistors with a
Отрезок линии передачи 8 выполнен шириной и длиной проводников 0,08 и 2 мм соответственно, что соответствует одной восьмой длины волны в линии передачи и сопротивлению, равному волновому сопротивлению линии передачи на входе - 50 Ом.A segment of the transmission line 8 is made with a width and length of conductors of 0.08 and 2 mm, respectively, which corresponds to one eighth of the wavelength in the transmission line and the resistance equal to the wave resistance of the transmission line at the input is 50 Ohms.
Индуктивность 9 величиной, равной 2 нГн, выполнена в виде меандра с шириной проводника 0,02 мм и длиной 2 мм.Inductance 9 with a value of 2 nH is made in the form of a meander with a conductor width of 0.02 mm and a length of 2 mm.
Резисторы третий 5 и четвертый 10 выполнены каждый с одинаковым сопротивлением, равным 500 Ом, путем напыления, например, хрома толщиной 2 мкм, при этом их сопротивление превышает на порядок волновое сопротивление линии передачи на входе либо на выходе - 50 Ом.The third 5 and fourth 10 resistors are each made with the same resistance equal to 500 Ohms by spraying, for example,
При этомWherein
- первый резистор 3 соединен последовательно, а второй резистор 4 параллельно линиям передачи на входе 1 и выходе 2 соответственно,- the
- исток одного из полевых транзисторов с барьером Шотки 6 соединен с одним из концов первого резистора 3 и с линией передачи на входе 1, а его сток - с другим концом этого резистора, последний соединен с одним из концов отрезка линии передачи, а другой его конец соединен с одним из концов второго резистора 4, исток другого полевого транзистора с барьером Шотки 7 заземлен, на затворы полевых транзисторов с барьером Шотки 6 и 7 подают постоянные управляющие напряжения.- the source of one of the field effect transistors with a
При этомWherein
- другой конец отрезка линии передачи и один из концов второго резистора 4 соединены с линией передачи на выходе 2, а другой конец второго резистора 4 соединен с одним из концов индуктивности 9 и со стоком другого полевого транзистора с барьером Шотки 7, другой конец индуктивности заземлен, затворы полевых транзисторов с барьером Шотки 6 и 7 соединены с источниками постоянных управляющих напряжений 11 и 12 через третий 5 и четвертый 10 резисторы соответственно.- the other end of the segment of the transmission line and one of the ends of the
Работа аттенюатора СВЧ с дискретным изменением затухания.Microwave attenuator operation with discrete attenuation.
При подаче на затвор одного из полевых транзисторов с барьером Шотки 6 постоянного управляющего напряжения величиной, равной 0 В, от соответствующего источника постоянного управляющего напряжения 11 он становится открытым и будет иметь малое сопротивление Zoткр., что соответствует режиму короткого замыкания.When a constant control voltage of 0 V is applied to the gate of one of the field-effect transistors with a
При подаче на затвор другого полевого транзистора с барьером Шотки 7 постоянного управляющего напряжения U величиной, равной -5В, от соответствующего источника постоянного управляющего напряжения 12 он становится закрытым и будет иметь сопротивление Zзакр. Поскольку это сопротивление включено параллельно индуктивности 9 заявленной величины, то полное сопротивление будет большим, что соответствует режиму холостого хода.When another field-effect transistor with a Schottky barrier 7 is supplied with a constant control voltage U with a magnitude of -5V, it becomes closed from the corresponding source of constant control voltage 12 and will have a resistance of Zclosed. Since this resistance is connected in parallel with the inductance 9 of the declared value, the total resistance will be large, which corresponds to the idle mode.
В этом случае в аттенюаторе СВЧ реализуется величина первого уровня затухания - величина прямых потерь СВЧ - A1.In this case, the value of the first attenuation level is realized in the microwave attenuator - the direct microwave loss value is A1.
При подаче на затвор одного из полевых транзисторов с барьером Шотки 6 постоянного управляющего напряжения величиной, равной -5В, от источника постоянного управляющего напряжения 11 он становится закрытым и будет иметь большое сопротивление Zзакр., превышающее на порядок величину сопротивления первого резистора 3.When one of the field-effect transistors with a
При подаче на затвор другого полевого транзистора с барьером Шотки 7 постоянного управляющего напряжения U величиной, равной -5В, от источника постоянного управляющего напряжения 12 он становится закрытым и будет иметь сопротивление Zзакр. Поскольку это сопротивление включено параллельно индуктивности 9 заявленной величины, то полное сопротивление будет большим, что соответствует режиму холостого хода.When another field-effect transistor with a Schottky barrier 7 is supplied with a constant control voltage U with a value of -5 V, it becomes closed from the source of constant control voltage 12 and will have a resistance Zzakr. Since this resistance is connected in parallel with the inductance 9 of the declared value, the total resistance will be large, which corresponds to the idle mode.
В этом случае в аттенюаторе СВЧ реализуется величина второго уровня затухания - А2.In this case, the value of the second attenuation level, A2, is realized in the microwave attenuator.
При подаче на затвор одного из полевых транзисторов с барьером Шотки 6 постоянного управляющего напряжения величиной, равной 0 В, от источника постоянного управляющего напряжения 11 он становится открытым и будет иметь малое сопротивление Zoткp., что соответствует режиму короткого замыкания.When one of the field-effect transistors with a
При подаче на затвор другого полевого транзистора с барьером Шотки 7 постоянного управляющего напряжения величиной, равной 0 В, от источника постоянного управляющего напряжения 12 он становится открытым и будет иметь малое сопротивление Zoткp. Поскольку это сопротивление включено параллельно индуктивности 9 заявленной величины, то полное сопротивление будет малым, что соответствует режиму короткого замыкания.When another field-effect transistor with a Schottky barrier 7 is supplied with a constant control voltage of 0 V from the source of constant control voltage 12, it becomes open and will have a low resistance Zotcp. Since this resistance is connected in parallel with the inductance 9 of the declared value, the impedance will be small, which corresponds to the short circuit mode.
В этом случае в аттенюаторе реализуется величина третьего уровня затухания - A3.In this case, the attenuator implements the value of the third level of attenuation - A3.
При подаче на затвор одного из полевых транзисторов с барьером Шотки 6 постоянного управляющего напряжения величиной, равной -5В, от источника постоянного управляющего напряжения 11 он становится закрытым и будет иметь большое сопротивление Zзакр., превышающее на порядок величину сопротивления первого резистора 3.When one of the field-effect transistors with a
При подаче на затвор другого полевого транзистора с барьером Шотки 7 постоянного управляющего напряжения U величиной, равной -5В, от источника постоянного управляющего напряжения 12 он становится закрытым и будет иметь сопротивление Zзакр. Поскольку это сопротивление включено параллельно индуктивности 9 заявленной величины, то полное сопротивление будет большим, что соответствует режиму холостого хода.When another field-effect transistor with a Schottky barrier 7 is supplied with a constant control voltage U with a value of -5 V, it becomes closed from the source of constant control voltage 12 and will have a resistance Zzakr. Since this resistance is connected in parallel with the inductance 9 of the declared value, the total resistance will be large, which corresponds to the idle mode.
В этом случае в аттенюаторе реализуется величина четвертого уровня затухания - А4.In this case, the attenuator implements the value of the fourth level of attenuation - A4.
На изготовленных образцах аттенюатора СВЧ были измерены:On the manufactured samples of the microwave attenuator were measured:
- величины прямых потерь СВЧ и уровней затухания в зависимости от частоты при различных комбинациях величин напряжений, равных 0 и -5В, результаты чего изображены на фиг.3,- the magnitude of direct microwave losses and attenuation levels depending on the frequency for various combinations of voltage values equal to 0 and -5V, the results of which are shown in figure 3,
- величины коэффициентов стоячей волны напряжения и фаз сигнала СВЧ в зависимости от частоты при различных комбинациях величин напряжений, равных 0 и -5В, результаты чего изображены на фиг.4 и фиг.5 соответственно.- the magnitude of the coefficients of the standing wave of voltage and phases of the microwave signal depending on the frequency for various combinations of voltage values equal to 0 and -5V, the results of which are shown in figure 4 and figure 5, respectively.
На фиг.3 даны зависимости от частоты величины прямых потерь СВЧ и величин затухания при различных комбинациях величин напряжений, равных 0 и -5В, от источников постоянных управляющих напряжений.Figure 3 shows the frequency dependences of direct microwave losses and attenuation values for various combinations of voltage values equal to 0 and -5V from sources of constant control voltages.
На фиг.4 даны зависимости от частоты величин коэффициентов стоячей волны напряжения на входе либо на выходе при различных комбинациях величин напряжений, равных 0 и -5В, от источников постоянных управляющих напряжений.Figure 4 shows the dependence on the frequency of the magnitude of the coefficients of a standing wave of voltage at the input or output for various combinations of voltage values equal to 0 and -5V, from sources of constant control voltages.
На фиг.5 даны зависимости от частоты фаз сигнала СВЧ при различных комбинациях величин напряжений, равных 0 и -5В, от источников постоянных управляющих напряжений.Figure 5 shows the dependence on the frequency of the phases of the microwave signal at various combinations of voltage values equal to 0 and -5V, from sources of constant control voltages.
Как видно из фиг.3 и фиг.5, рабочая полоса частот изменяется от 6 ГГц до 18 ГГц, что составляет более октавы и превышает рабочую полосу частот прототипа в 3 раза.As can be seen from figure 3 and figure 5, the working frequency band varies from 6 GHz to 18 GHz, which is more than an octave and exceeds the working frequency band of the prototype by 3 times.
Как видно из фиг.3:As can be seen from figure 3:
- прямые потери СВЧ в рабочей полосе частот составляют -0,8 дБ, что в 1,5 раз меньше, чем у прототипа,- direct microwave losses in the working frequency band are -0.8 dB, which is 1.5 times less than that of the prototype,
- уровни затухания А равны -2 дБ, -3 дБ, -4 дБ, так что число уровней затухания в 3 раза больше, чем у прототипа.- attenuation levels A are equal to -2 dB, -3 dB, -4 dB, so the number of attenuation levels is 3 times more than that of the prototype.
Как видно из фиг.4, величины коэффициентов стоячей волны напряжения в рабочей полосе частот не превышают 1,3.As can be seen from figure 4, the values of the coefficients of the standing voltage wave in the working frequency band do not exceed 1.3.
Как видно из фиг.5, изменения фаз сигнала СВЧ Ф в рабочей полосе частот не превышает 2,5 градуса, что в 2 раза меньше, чем у прототипа.As can be seen from figure 5, the phase change of the microwave signal in the working frequency band does not exceed 2.5 degrees, which is 2 times less than that of the prototype.
Таким образом, в заявленном аттенюаторе СВЧ с дискретным изменением затухания, по сравнению с прототипом,Thus, in the inventive microwave attenuator with a discrete change in attenuation, compared with the prototype,
- рабочая полоса частот расширена более чем в 3 раза,- the working frequency band is expanded more than 3 times,
- число уровней затухания увеличено более чем в 3 раза,- the number of attenuation levels increased by more than 3 times,
- величина коэффициента стоячей волны напряжения на входе составляет 1,3,- the value of the coefficient of a standing wave of voltage at the input is 1.3,
- изменение фазы сигнала СВЧ уменьшено более, чем в 2 раза.- the phase change of the microwave signal is reduced by more than 2 times.
Кроме того, снижение числа полевых транзисторов с барьером Шотки позволит упростить конструкцию и снизить массогабаритные характеристики аттенюатора СВЧ с дискретным изменением затухания, что не мало важно при исполнении его в монолитном интегральном исполнении.In addition, reducing the number of field-effect transistors with a Schottky barrier will simplify the design and reduce the weight and size characteristics of the microwave attenuator with a discrete change in attenuation, which is not unimportant when implemented in a monolithic integral design.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2314603, МПК Н01Р 1/22, приоритет 10.02.2006 г., опубл. 10.01.2008 г.1. RF patent No. 2314603,
2. Патент РФ №2311704, МПК Н01Р 1/22, приоритет 13.03.2006 г., опубл. 27.11.2007 г. - прототип.2. RF patent No. 2311704,
Claims (1)
L=(2×π×f0)-2×Ст -l,
где π - равно 3,1415,
f0 - средняя частота рабочей полосы частот,
Ст - выходная емкость второго полевого транзистора с барьером Шотки. A microwave attenuator with a discrete change in attenuation, containing two transmission lines with the same wave impedance, one is for the input of the microwave signal, the other is for output, three resistors, the first is connected in series, the second is parallel to the transmission lines at the input and output, electronic keys, the quality of which are used field-effect transistors with a Schottky barrier, a segment of the transmission line, while the source of one of the field-effect transistors with a Schottky barrier is connected to one of the ends of the first resistor and to the transmission line at the input, and the drain to the other end of this resistor, the latter is connected to one end of the transmission line segment, and the other end is connected to one of the ends of the second resistor, the source of the other field-effect transistor with a Schottky barrier is grounded, constant control voltage is applied to the gates of the field-effect transistors with a Schottky barrier, characterized in that, in the microwave attenuator, an inductance, a fourth resistor and a second source of constant control voltages are additionally introduced, a segment of the transmission line is made with a length equal to one eighth of the wavelength in the line transmission, and wave impedance equal to the impedance of the transmission line at the input or output, the third and fourth resistors are made with the same resistance, which is an order of magnitude higher than the impedance of the transmission line at the input or output, while the other end of the length of the transmission line and one of the ends the second resistor is connected to the output transmission line, and the other end of the second resistor is connected to one of the inductance ends and to the drain of the other field-effect transistor with a Schottky barrier, the other end of the inductance is Azemelen, gates of field-effect transistors with a Schottky barrier are connected to sources of constant control voltages through the third and fourth resistors, respectively, while the inductance value is determined from the expression
L = (2 × π × f 0 ) -2 × C t -l ,
where π is equal to 3.1415,
f 0 - the average frequency of the working frequency band,
With t - the output capacitance of the second field-effect transistor with a Schottky barrier.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009144407/07A RU2407115C1 (en) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Microwave attenuator with discrete variation of attenuation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009144407/07A RU2407115C1 (en) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Microwave attenuator with discrete variation of attenuation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2407115C1 true RU2407115C1 (en) | 2010-12-20 |
Family
ID=44056774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009144407/07A RU2407115C1 (en) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Microwave attenuator with discrete variation of attenuation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2407115C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461920C1 (en) * | 2011-08-03 | 2012-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Broadband microwave attenuator with continuous control |
| RU2568261C2 (en) * | 2014-03-04 | 2015-11-20 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" имени А.И. Шокина") | Microwave attenuator |
-
2009
- 2009-11-30 RU RU2009144407/07A patent/RU2407115C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461920C1 (en) * | 2011-08-03 | 2012-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Broadband microwave attenuator with continuous control |
| RU2568261C2 (en) * | 2014-03-04 | 2015-11-20 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" имени А.И. Шокина") | Microwave attenuator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7411471B2 (en) | High-frequency switch | |
| US4875023A (en) | Variable attenuator having voltage variable FET resistor with chosen resistance-voltage relationship | |
| Deibele et al. | Attenuation compensation in distributed amplifier design | |
| US5309048A (en) | Distributed digital attenuator | |
| RU2407115C1 (en) | Microwave attenuator with discrete variation of attenuation | |
| RU2340048C1 (en) | Shf attenuator | |
| RU2314603C2 (en) | Microwave attenuator | |
| RU2461920C1 (en) | Broadband microwave attenuator with continuous control | |
| RU2401491C1 (en) | Shf attenuator with continuous control | |
| RU2311704C1 (en) | Microwave attenuator | |
| RU2367066C1 (en) | Microwave phase changer | |
| EP3224947A1 (en) | Active circulator with rf chokes | |
| RU2460183C1 (en) | Microwave phase changer | |
| RU2420836C1 (en) | Microwave attenuator | |
| RU2324265C2 (en) | Microwave attenuator | |
| Ersoy et al. | A compact GaN-MMIC non-uniform distributed power amplifier for 2 to 12 GHz | |
| RU2469443C1 (en) | Discrete broadband microwave attenuator | |
| RU2316086C1 (en) | Microwave phase shifter | |
| RU2372695C1 (en) | Bandpass all-pass retunable shf filter | |
| RU2479079C1 (en) | Double-channel shf switch | |
| Porranzl et al. | A digital 70–140-GHz impedance tuner in 130-nm CMOS technology | |
| RU2513709C1 (en) | Broadband shf attenuator | |
| RU2321106C1 (en) | Microwave phase shifter | |
| RU2568261C2 (en) | Microwave attenuator | |
| RU2401488C1 (en) | Two-channel shf switch |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160225 |