RU2748722C1 - Microwave switch - Google Patents

Microwave switch Download PDF

Info

Publication number
RU2748722C1
RU2748722C1 RU2020130344A RU2020130344A RU2748722C1 RU 2748722 C1 RU2748722 C1 RU 2748722C1 RU 2020130344 A RU2020130344 A RU 2020130344A RU 2020130344 A RU2020130344 A RU 2020130344A RU 2748722 C1 RU2748722 C1 RU 2748722C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
field
schottky barrier
microwave
effect transistors
transmission line
Prior art date
Application number
RU2020130344A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Федор Евгеньевич Щербаков
Юрий Михайлович Богданов
Original Assignee
Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина")
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 "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") filed Critical Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина")
Priority to RU2020130344A priority Critical patent/RU2748722C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2748722C1 publication Critical patent/RU2748722C1/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

Landscapes

  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.SUBSTANCE: invention relates to radio engineering, in particular to microwave switches. The switch contains three transmission lines with the same wave impedances, matching means. Four field-effect transistors with a Schottky barrier are additionally introduced into the microwave switch - the first, second, third, fourth, respectively, four resistors - the first, second, third, fourth, respectively, each with a resistance of at least 1 kOhm, while the first, second, third, fourth field-effect transistors with a Schottky barrier are microwave switches, the third and fourth field-effect transistors with a Schottky barrier are each made with a gate electrode width that provides a voltage standing wave ratio at the input of the disconnected switched transmission line no more than 2.0, and which are simultaneously microwave matching circuits disconnected dial-up transmission line. The drain electrodes of the first and second field-effect transistors with a Schottky barrier are connected to a common junction point, their source electrodes are connected to the drain electrodes of the third and fourth field-effect transistors with a Schottky barrier, respectively, the drain electrodes of the third and fourth field-effect transistors with a Schottky barrier are connected to each switched transmission line, respectively, their source electrodes are grounded.EFFECT: invention is aimed at ensuring harmonization by microwave, expanding functionality.1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к электронной технике СВЧ, а именно к переключателям СВЧ на полупроводниковых приборах и может найти применение для коммутации сигнала СВЧ между каналами при создании современных многоканальных устройств различного назначения.The invention relates to microwave electronics, namely to microwave switches on semiconductor devices and can be used for switching the microwave signal between channels when creating modern multichannel devices for various purposes.

Известен широкополосный микрополосковый переключатель СВЧ на pin-диодах, последовательно соединенные в микрополосковой линии.Known broadband microstrip microwave switch on pin diodes, connected in series in a microstrip line.

В котором с целью увеличения развязки при одновременном уменьшении массогабаритных характеристик, он содержит шесть pin-диодов и семь участков токонесущего проводника микрополосковой линии, причем первый участок представляет собой отрезок микрополосковой линии, один конец которого является входом переключателя, а к другому концу присоединены катод первого диода и катод второго диода, второй, третий, четвертый и пятый участки представляют собой отрезки микрополосковой линии, разомкнутые на одном конце, а на другом конце заканчивающиеся контактными площадками для выводов диодов, при этом ко второму участку присоединены катод третьего диода и анод четвертого диода, к третьему участку - катод четвертого диода и анод первого диода, к четвертому участку - анод второго диода и катод пятого диода, к пятому участку - анод пятого диода и катод шестого диода, шестой и седьмой участки представляют собой отрезки микрополосковой линии, причем первый конец шестого участка является первым выходом переключателя, а ко второму концу шестого участка присоединен анод третьего диода, первый конец седьмого участка является вторым выходом переключателя, а ко второму концу седьмого участка присоединен анод шестого диода [Патент 2339126 РФ. Широкополосный микрополосковый переключатель СВЧ / Кузнецов Ю.В. и др. // Бюл. - 2008 - №32/].In which, in order to increase the decoupling while reducing the weight and size characteristics, it contains six pin diodes and seven sections of the current-carrying conductor of the microstrip line, the first section being a section of the microstrip line, one end of which is the switch input, and the cathode of the first diode is connected to the other end and the cathode of the second diode, the second, third, fourth and fifth sections are sections of the microstrip line, open at one end, and at the other end ending in contact pads for the diode leads, while the cathode of the third diode and the anode of the fourth diode are connected to the second section, to the third section - the cathode of the fourth diode and the anode of the first diode, to the fourth section - the anode of the second diode and the cathode of the fifth diode, to the fifth section - the anode of the fifth diode and the cathode of the sixth diode, the sixth and seventh sections are segments of the microstrip line, with the first end of the sixth section is the first output of the re switch, and the anode of the third diode is connected to the second end of the sixth section, the first end of the seventh section is the second switch output, and the anode of the sixth diode is connected to the second end of the seventh section [Patent 2339126 RF. Broadband microstrip microwave switch / Kuznetsov Yu.V. et al. // Bul. - 2008 - No. 32 /].

Известен двухканальный переключатель СВЧ, содержащий три линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна линия передачи предназначена для входа СВЧ сигнала, две другие -для выхода, отрезок линии передачи, два полевых транзистора с барьером Шотки, при этом сток второго полевого транзистора с барьером Шотки соединен с одним концом отрезка линии передачи, истоки полевых транзисторов с барьером Шотки заземлены, а на затворы подают постоянное управляющее напряжение от одного источника.A two-channel microwave switch is known, containing three transmission lines with the same wave impedances, one transmission line is intended for the input of the microwave signal, the other two are for output, a segment of the transmission line, two field-effect transistors with a Schottky barrier, while the drain of the second field-effect transistor is connected to the Schottky barrier with one end of the transmission line segment, the sources of the field-effect transistors with the Schottky barrier are grounded, and a constant control voltage is supplied to the gates from one source.

В котором с целью снижения коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) на входе и в открытых каналах переключателя СВЧ и снижения потерь СВЧ, в переключатель СВЧ дополнительно введены направленный ответвитель в виде моста Ланге, отрезок линии передачи и резистор, при этом оба отрезка линии передачи выполнены длиной, равной одной восьмой части длины волны, и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи на входе переключателя, величина сопротивления резистора на порядок превышает волновое сопротивление линии передачи на входе переключателя, при этом первый конец направленного ответвителя в виде моста Ланге на его входе соединен с линией передачи на входе переключателя, второй конец на его выходе - с другим концом отрезка линии передачи и одновременно с линией передачи на втором выходе переключателя, третий конец на его выходе - с одним концом дополнительного отрезка линии передачи, другой конец которого соединен с линией передачи на первом выходе переключателя и одновременно со стоком первого полевого транзистора с барьером Шотки, четвертый конец на его выходе - с одним концом резистора, другой конец которого заземлен [Патент 2479079 РФ. Двухканальный переключатель СВЧ /Балыко А.К. и др. //Бюл. - 2013 - №10].In which, in order to reduce the voltage standing wave ratio (VSWR) at the input and in the open channels of the microwave switch and reduce microwave losses, a directional coupler in the form of a Lange bridge, a segment of the transmission line and a resistor are additionally introduced into the microwave switch, while both segments of the transmission line are made with a length equal to one eighth of the wavelength, and a characteristic impedance equal to the characteristic impedance of the transmission line at the switch input, the resistance value of the resistor is an order of magnitude higher than the characteristic impedance of the transmission line at the switch input, with the first end of the directional coupler in the form of a Lange bridge at its input connected to the transmission line at the input of the switch, the second end at its output - with the other end of the transmission line segment and simultaneously with the transmission line at the second output of the switch, the third end at its output - with one end of the additional transmission line segment, the other end of which is connected to the line transmission on the first output switch for and simultaneously with the drain of the first field-effect transistor with a Schottky barrier, the fourth end at its output is with one end of the resistor, the other end of which is grounded [Patent 2479079 RF. Two-channel microwave switch / Balyko A.K. et al. // Bul. - 2013 - No. 10].

Переключатель СВЧ на полевых транзисторах с барьером Шоттки имеет ряд преимуществ по сравнению с переключателем СВЧ на p-i-n диодах:A microwave switch based on field-effect transistors with a Schottky barrier has a number of advantages over a microwave switch based on p-i-n diodes:

- меньший ток управления,- lower control current,

- большая развязка по СВЧ.- large microwave interchange.

Однако, и тот и другой переключатели СВЧ не обеспечивают должного согласования по СВЧ в закрытом канале.However, both microwave switches do not provide proper microwave matching in a closed channel.

Известен коммутатор СВЧ (переключатель СВЧ) с высокой развязкой, содержащий, по меньшей мере, две входные линии передачи соединенные с общей выходной линией передачи в общей точке соединения, причем каждая входная линия имеет входную цепь согласования и смещения, а выход входной цепи согласования и смещения подсоединен к входу соответствующего усилительного средства, снабженного одно затворным полевым транзистором, при этом полевой транзистор выполнен с возможностью подачи на него смещения "открывания" для обеспечения высокого коэффициента усиления или "запирания" для обеспечения развязки, выход полевого транзистора подключен к входу выходной цепи согласования, а выход выходной цепи согласования подсоединен к общей точке соединения.Known microwave switch (microwave switch) with high isolation, containing at least two input transmission lines connected to a common output transmission line at a common connection point, each input line has an input matching and bias circuit, and the output of the input matching and bias circuit connected to the input of the corresponding amplifying means, equipped with one gate field-effect transistor, while the field-effect transistor is configured to supply it with an "open" bias to provide a high gain or "turn-off" to provide isolation, the output of the field-effect transistor is connected to the input of the output matching circuit, and the output of the output matching circuit is connected to a common junction point.

В котором с целью уменьшения потери сигнала СВЧ в закрытой входной линии передачи и обеспечения высокой развязки посредством исключения линии передачи между выходной цепью согласования и точкой соединения входа и выхода, на полевой транзистор подается смещение "запирания" путем смещения полевого транзистора в состояние отсечки, а выход каждой выходной цепи согласования соединен с общей точкой соединения через отрезок линии передачи, равный нулевому или кратному числу полудлин волн передаваемого сигнала СВЧ [Патент 2181928 РФ Коммутатор с высокой развязкой /ФЛИНН Стивен Джон GB) // Бюл. - 2002 - №12/].In which, in order to reduce the loss of the microwave signal in a closed input transmission line and ensure high isolation by eliminating the transmission line between the output matching circuit and the input and output junction point, a "cut-off" bias is applied to the field-effect transistor by shifting the field-effect transistor to the cutoff state, and the output each output matching circuit is connected to a common connection point through a transmission line segment equal to zero or a multiple of the half-wavelengths of the transmitted microwave signal [Patent 2181928 RF High isolation switch / FLINN Stephen John GB) // Bul. - 2002 - No. 12 /].

Данный переключатель СВЧ обеспечивает высокую развязку и согласование по СВЧ в открытом канале.This microwave switch provides high isolation and microwave matching in an open channel.

Однако, отличается отсутствием согласования по СВЧ в закрытом канале, достаточно сложной конструкцией из-за наличия усилителя мощности СВЧ и соответственно достаточно высокими массогабаритными характеристиками.However, it differs in the absence of microwave matching in a closed channel, in a rather complex design due to the presence of a microwave power amplifier and, accordingly, in rather high weight and size characteristics.

Техническим результатом заявленного переключателя СВЧ является обеспечение согласования по СВЧ во всех состояниях - режимах работы, расширение функциональных возможностей, упрощение конструкции и снижение массогабаритных характеристик при сохранении высоких электрических характеристик.The technical result of the claimed microwave switch is to provide microwave matching in all states - operating modes, expanding functionality, simplifying the design and reducing the weight and size characteristics while maintaining high electrical characteristics.

Указанный технический результат достигается заявленным переключателем СВЧ, содержащим, по меньшей мере, три линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, предназначенные для входа и выхода сигнала СВЧ, при этом одна линия передачи является общей, две другие - коммутируемые линии передачи, каждая коммутируемая линия передачи имеет цепь согласования по СВЧ, при этом линии передачи соединены в общей точке соединения.The specified technical result is achieved by the claimed microwave switch containing at least three transmission lines with the same wave impedances intended for the input and output of the microwave signal, while one transmission line is common, the other two are switched transmission lines, each switched transmission line has microwave matching circuit, with the transmission lines connected at a common connection point.

В которомIn which

три линии передачи использованы в двух функциональных вариантах: в первом - общая линия передачи - как выход, коммутируемые линии передачи - как входы, во втором - общая линия передачи - как вход, коммутируемые линии передачи - как выходы,three transmission lines are used in two functional variants: in the first - a common transmission line - as an output, switched transmission lines - as inputs, in the second - a common transmission line - as an input, switched transmission lines - as outputs,

в переключатель СВЧ дополнительно введены, по меньшей мере, четыре полевых транзистора с барьером Шотки - первый, второй, третий, четвертый соответственно, четыре резистора - первый, второй, третий, четвертый соответственно, каждый с сопротивлением не менее 1 кОм,at least four field-effect transistors with a Schottky barrier are additionally introduced into the microwave switch - the first, second, third, fourth, respectively, four resistors - the first, second, third, fourth, respectively, each with a resistance of at least 1 kOhm,

при этомwherein

первый, второй, третий, четвертый полевые транзисторы с барьером Шотки являются ключами СВЧ,the first, second, third, fourth field-effect transistors with a Schottky barrier are microwave switches,

третий и четвертый полевые транзисторы с барьером Шотки выполнены каждый с шириной электрода затвора, обеспечивающей коэффициент стоячей волны по напряжению на входе отключенной коммутируемой линии передачи не более 2,0 и которые одновременно являются цепями согласования по СВЧ отключенной коммутируемой линии передачи,the third and fourth field-effect transistors with a Schottky barrier are each made with a gate electrode width that provides a voltage standing wave ratio at the input of the disconnected switched transmission line of not more than 2.0 and which are simultaneously microwave matching circuits of the disconnected switched transmission line,

при этом электроды стока первого и второго полевых транзисторов с барьером Шотки соединены с общей точкой соединения, их электроды истока - с электродами стока третьего и четвертого полевых транзисторов с барьером Шотки соответственно,in this case, the drain electrodes of the first and second field-effect transistors with a Schottky barrier are connected to a common junction point, their source electrodes are connected to the drain electrodes of the third and fourth field-effect transistors with a Schottky barrier, respectively,

электроды стока третьего и четвертого полевых транзисторов с барьером Шотки соединены с каждой коммутируемой линией передачи соответственно, их электроды истока заземлены,the drain electrodes of the third and fourth field-effect transistors with a Schottky barrier are connected to each switched transmission line, respectively, their source electrodes are grounded,

на затворы первого, второго, третьего, четвертого полевых транзисторов с барьером Шотки через соответствующие резисторы и от соответствующих источников постоянного управляющего напряжения посредством контактных площадок подают соответствующее постоянное управляющее напряжение, обеспечивающее открытие первого и четвертого и - закрытие второго и третьего полевых транзисторов с барьером Шотки, либо обеспечивающее закрытие первого и четвертого и -открытие второго и третьего полевых транзисторов с барьером Шотки.to the gates of the first, second, third, fourth field-effect transistors with a Schottky barrier through appropriate resistors and from the corresponding sources of constant control voltage through the contact pads, a corresponding constant control voltage is applied, which ensures the opening of the first and fourth and - closing of the second and third field-effect transistors with the Schottky barrier, or providing the closure of the first and fourth and -opening the second and third field-effect transistors with a Schottky barrier.

Ширина электрода затвора третьего и четвертого, равно как и величина соответствующего подаваемого постоянного управляющего напряжения на первый, второй, третий, четвертый полевые транзисторы с барьером Шотки определяются конструкционными и электрическими параметрами каждого полевого транзистора с барьером Шотки.The width of the gate electrode of the third and fourth, as well as the value of the corresponding applied constant control voltage to the first, second, third, fourth field-effect transistors with a Schottky barrier are determined by the design and electrical parameters of each field-effect transistor with a Schottky barrier.

Раскрытие сущности.Disclosure of the essence.

Совокупность существенных признаков и каждый в отдельности заявленного переключателя СВЧ обеспечивают, а именно.The set of essential features and each separately of the claimed microwave switch provide, namely.

Использование трех линий передачи в двух функциональных вариантах: в первом - общая линия передачи - как выход, коммутируемые линии передачи - как входы, во втором - общая линия передачи - как вход, коммутируемые линии передачи - как выходы, обеспечивает расширение функциональных возможностей.The use of three transmission lines in two functional variants: in the first - a common transmission line - as an output, switched transmission lines - as inputs, in the second - a common transmission line - as an input, switched transmission lines - as outputs, provides an expansion of functionality.

Введение в переключатель СВЧ дополнительно, по меньшей мере, четырех полевых транзисторов с барьером Шотки - первого, второго, третьего, четвертого соответственно и четырех резисторов - первого, второго, третьего, четвертого соответственно, каждый с сопротивлением не менее 1 кОм, при этом когда:Introducing into the microwave switch additionally at least four field-effect transistors with a Schottky barrier - the first, second, third, fourth, respectively, and four resistors - the first, second, third, fourth, respectively, each with a resistance of at least 1 kOhm, while when:

первый, второй, третий, четвертый полевые транзисторы с барьером Шотки являются ключами СВЧ,the first, second, third, fourth field-effect transistors with a Schottky barrier are microwave switches,

третий и четвертый полевые транзисторы с барьером Шотки выполнены каждый с шириной электрода затвора, обеспечивающей коэффициент стоячей волны по напряжению на входе отключенной коммутируемой линии передачи не более 2,0, и которые одновременно являются цепями согласования по СВЧ отключенной коммутируемой линии передачи.the third and fourth field-effect transistors with a Schottky barrier are each made with a gate electrode width providing a voltage standing wave ratio at the input of the disconnected switched transmission line of not more than 2.0, and which are simultaneously microwave matching circuits of the disconnected switched transmission line.

И предложенное соединение элементов переключателя СВЧ, когда:And the proposed connection of microwave switch elements when:

электроды стока первого и второго полевых транзисторов с барьером Шотки соединены с общей точкой соединения, их электроды истока - с электродами стока третьего и четвертого полевых транзисторов с барьером Шотки соответственно,the drain electrodes of the first and second field-effect transistors with a Schottky barrier are connected to a common junction point, their source electrodes are connected to the drain electrodes of the third and fourth field-effect transistors with a Schottky barrier, respectively,

электроды стока третьего и четвертого полевых транзисторов с барьером Шотки соединены с каждой коммутируемой линией передачи соответственно, их электроды истока заземлены.the drain electrodes of the third and fourth field-effect transistors with a Schottky barrier are connected to each switched transmission line, respectively, their source electrodes are grounded.

И подача постоянного управляющего напряжения на затворы первого, второго, третьего, четвертого полевых транзисторов с барьером Шотки:And the supply of a constant control voltage to the gates of the first, second, third, fourth field-effect transistors with a Schottky barrier:

а) через соответствующие резисторы, первый, второй, третий, четвертый,a) through the corresponding resistors, the first, second, third, fourth,

б) от соответствующих источников постоянного управляющего напряжения посредством контактных площадок и соответствующей величиной постоянного управляющего напряжения определяемой конструкционными и электрическими параметрами полевого транзистора с барьером Шотки, обеспечивающие открытие первого и четвертого и -закрытие второго и третьего полевых транзисторов с барьером Шотки, либо - закрытие первого и четвертого и - открытие второго и третьего полевых транзисторов с барьером Шотки.b) from appropriate sources of constant control voltage by means of contact pads and the corresponding value of constant control voltage determined by the structural and electrical parameters of the field-effect transistor with a Schottky barrier, ensuring the opening of the first and fourth and - closing of the second and third field-effect transistors with the Schottky barrier, or - closing of the first and fourth and - opening the second and third field-effect transistors with a Schottky barrier.

И, как следствие этого:And as a consequence of this:

во-первых, обеспечение согласования по СВЧ во всех состояниях переключателя СВЧ (коэффициент стоячей волны по напряжению на входе отключенной коммутируемой линии передачи обеспечен и равен не более 2,0),firstly, the provision of microwave matching in all states of the microwave switch (the voltage standing wave ratio at the input of the disconnected switched transmission line is ensured and equal to no more than 2.0),

во-вторых, упрощение конструкции и снижение массогабаритных характеристик, блангодаря исключения из конструкции усилителя мощности СВЧ.secondly, a simplification of the design and a decrease in weight and size characteristics, due to the exclusion of the microwave power amplifier from the design.

При сохранении высоких электрических характеристик, прежде всего потерь СВЧ и развязки по СВЧ.While maintaining high electrical characteristics, primarily microwave losses and microwave decoupling.

Выполнение каждого резистора с сопротивлением менее 1 кОм не желательно, так как приводит к росту потерь СВЧ.Implementation of each resistor with a resistance of less than 1 kOhm is not desirable, since it leads to an increase in microwave losses.

Выполнение каждого третьего и четвертого полевых транзисторов с барьером Шотки с шириной электрода затвора, обеспечивающей коэффициент стоячей волны по напряжению на входе отключенной коммутируемой линии передачи более 2,0 не допустимо, из-за не допустимого ухудшения согласования по СВЧ на входе отключенной коммутируемой линии передачи.The implementation of every third and fourth field-effect transistors with a Schottky barrier with a gate electrode width providing a voltage standing wave ratio at the input of a disconnected switched transmission line of more than 2.0 is not permissible, due to an unacceptable deterioration of the microwave matching at the input of a disconnected switched transmission line.

Итак, заявленный переключатель СВЧ в полной мере обеспечивает заявленный технический результат - обеспечение согласования по СВЧ во всех состояниях - режимах работы, расширение функциональных возможностей, упрощение конструкции и снижение массогабаритных характеристик при сохранении высоких электрических характеристик.So, the declared microwave switch fully provides the claimed technical result - ensuring the harmonization of microwave frequencies in all states - operating modes, expanding functionality, simplifying the design and reducing the weight and size characteristics while maintaining high electrical characteristics.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 дана топология заявленного переключателя СВЧ, гдеFIG. 1 shows the topology of the declared microwave switch, where

- три линии передачи, при этом одна линия передачи является общей - 1, две другие - коммутируемые линии передачи - 2, 3 соответственно.- three transmission lines, while one transmission line is common - 1, the other two - switched transmission lines - 2, 3, respectively.

- цепи согласования по СВЧ - 4, 5 соответственно,- microwave matching circuits - 4, 5, respectively,

- общая точка соединения - 6,- common point of connection - 6,

- четыре полевых транзистора с барьером Шотки - 7, 8, 9, 10 соответственно,- four field-effect transistors with a Schottky barrier - 7, 8, 9, 10, respectively,

- четыре резистора - 11, 12, 13, 14 соответственно,- four resistors - 11, 12, 13, 14, respectively,

- контактные площадки 15, 16 для подключения к соответствующим источникам постоянного управляющего напряжения.- contact pads 15, 16 for connection to the corresponding sources of constant control voltage.

На фиг. 2 дана принципиальная электрическая схема переключателя СВЧ.FIG. 2 is a schematic diagram of the microwave switch.

На фиг. 3, 4, 5, 6 даны зависимости от частоты сигнала СВЧ для двух функциональных вариантов использования: в первом - общая линия передачи - как выход, коммутируемые линии передачи - как входы (фиг. 3, 4), во втором - общая линия передачи - как вход, коммутируемые линии передачи - как выходы (фиг. 5, 6), а именноFIG. 3, 4, 5, 6, the dependences on the frequency of the microwave signal are given for two functional use cases: in the first - a common transmission line - as an output, switched transmission lines - as inputs (Fig. 3, 4), in the second - a common transmission line - as input, switched transmission lines - as outputs (Fig. 5, 6), namely

потерь СВЧ (фиг. 3, 5 кривая 1 соответственно),microwave losses (Fig. 3, 5 curve 1, respectively),

развязки по СВЧ (фиг. 3, 5 кривая 2 соответственно),microwave decoupling (Fig. 3, 5 curve 2, respectively),

обратных потерь СВЧ на общей 1 и коммутируемых линиях передачи 2, 3 (фиг. 4, 6, кривые 1, 2, 3 соответственно).return loss microwave on common 1 and switched transmission lines 2, 3 (Fig. 4, 6, curves 1, 2, 3, respectively).

Работа переключателя СВЧ как в случае использования первого функционального варианта, когда общую линию передачи 1 использует как выход, коммутируемые линии передачи 2, 3 - как входы, так и в случае использования второго функционального варианта, когда общую линию передачи 1 - как вход, коммутируемые линии передачи 2, 3 - как выходы.The operation of the microwave switch as in the case of using the first functional option, when the common transmission line 1 is used as an output, switched transmission lines 2, 3 - both inputs, and in the case of using the second functional option, when the common transmission line 1 is used as an input, switched lines gears 2, 3 - as outputs.

На затворы полевых транзисторов с барьером Шотки 7, 8, 9, 10 через соответствующие резисторы 11, 12, 13, 14 от соответствующих источников постоянного управляющего напряжения (GWInstek PST-3201) посредством соответствующих контактных площадок 15, 16 подают постоянное управляющее напряжение 0 В и -5 В, обеспечивающее открытие первого 7 и четвертого 10 и - закрытие второго 8 и третьего 9 полевых транзисторов с барьером Шотки, что обеспечивает прохождение сигнала СВЧ от общей линии передачи 1 к коммутируемой линией передачи 2, развязку по СВЧ между общей линией передачи 1 и коммутируемой линией передачи 3 и обеспечивает согласование по СВЧ коммутируемой линии передачи 3, либо подают постоянное управляющее напряжение -5 В и 0 В, обеспечивающее закрытие первого 7 и четвертого 10 и - открытие второго 8 и третьего 9 полевых транзисторов с барьером Шотки, что обеспечивает прохождение сигнала СВЧ от общей линии передачи 1 к коммутируемой линией передачи 3, развязку по СВЧ между общей линией передачи 1 и коммутируемой линией передачи 2 и обеспечивает согласование по СВЧ коммутируемой линии передачи 2.A constant control voltage of 0 V is supplied to the gates of the field-effect transistors with a Schottky barrier 7, 8, 9, 10 through the corresponding resistors 11, 12, 13, 14 from the corresponding sources of constant control voltage (GWInstek PST-3201) through the corresponding contact pads 15, 16 and -5 V, providing the opening of the first 7 and fourth 10 and - closing the second 8 and third 9 field-effect transistors with a Schottky barrier, which ensures the passage of the microwave signal from the common transmission line 1 to the switched transmission line 2, decoupling over the microwave between the common transmission line 1 and switched transmission line 3 and provides matching on the microwave switched transmission line 3, or a constant control voltage of -5 V and 0 V is supplied, which ensures the closing of the first 7 and fourth 10 and - opening of the second 8 and third 9 field-effect transistors with a Schottky barrier, which ensures the passage microwave signal from a common transmission line 1 to a switched transmission line 3, microwave isolation between a common transmission line dachi 1 and switched transmission line 2 and provides coordination over microwave switched transmission line 2.

Пример конкретного выполнения заявленного переключателя СВЧ.An example of a specific implementation of the claimed microwave switch.

Все элементы переключателя СВЧ выполнены в монолитном интегральном исполнении на полупроводниковой подложке из арсенида галлия толщиной равной 100 мкм с использованием тонкопленочной технологии.All elements of the microwave switch are made in a monolithic integral design on a semiconductor substrate made of gallium arsenide with a thickness of 100 microns using thin-film technology.

Четыре полевых транзистора с барьером Шотки - первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10 выполнены с шириной электрода затвора 102, 102, 40, 40 мкм соответственно, четыре резистора - первый 11, второй 12, третий 13, четвертый 14, каждый с сопротивлением 8 кОм,Four field-effect transistors with a Schottky barrier - the first 7, the second 8, the third 9, the fourth 10 are made with a gate electrode width of 102, 102, 40, 40 microns, respectively, four resistors - the first 11, the second 12, the third 13, the fourth 14, each with resistance 8 kOhm,

при этомwherein

первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10 полевые транзисторы с барьером Шотки являются ключами СВЧ,the first 7, the second 8, the third 9, the fourth 10 field-effect transistors with a Schottky barrier are microwave switches,

третий 9 и четвертый 10 полевые транзисторы с барьером Шотки выполнены каждый с шириной электрода затвора 40 мкм, обеспечивающей коэффициент стоячей волны по напряжению на входе коммутируемых линий передач 2, 3 в отключенном режиме равном 2,0 и, которые одновременно являются цепями согласования по СВЧ 4, 5.the third 9 and the fourth 10 field-effect transistors with a Schottky barrier are each made with a gate electrode width of 40 microns, providing a voltage standing wave ratio at the input of switched transmission lines 2, 3 in the off mode equal to 2.0 and, which are simultaneously microwave matching circuits 4 , five.

При этомWherein

электроды стока первого 7 и второго 8 полевых транзисторов с барьером Шотки соединены с общей точкой соединения 6, их электроды истока - с электродами стока третьего 9 и четвертого 10 полевых транзисторов с барьером Шотки соответственно,the drain electrodes of the first 7 and second 8 field-effect transistors with a Schottky barrier are connected to a common junction point 6, their source electrodes are connected to the drain electrodes of the third 9 and fourth 10 field-effect transistors with a Schottky barrier, respectively,

электроды стока третьего 9 и четвертого 10 полевых транзисторов с барьером Шотки соединены с каждой коммутируемой линией передачи 2, 3 соответственно, их электроды истока заземлены.drain electrodes of the third 9 and fourth 10 field-effect transistors with a Schottky barrier are connected to each switched transmission line 2, 3, respectively, their source electrodes are grounded.

На затворы полевых транзисторов с барьером Шотки 7, 8, 9, 10 через соответствующие резисторы 11, 12, 13, 14 от соответствующих источников постоянного управляющего напряжения (GWInstek PST-3201) посредством соответствующих контактных площадок 15, 16 подают постоянное управляющее напряжение 0 В и -5 В, обеспечивающее открытие первого 7 и четвертого 10 и - закрытие второго 8 и третьего 9 полевых транзисторов с барьером Шотки, либо подают постоянное управляющее напряжение -5 В и 0 В, обеспечивающее закрытие первого 7 и четвертого 10 и - открытие второго 8 и третьего 9 полевых транзисторов с барьером Шотки, что обеспечивает прохождение сигнала СВЧ от общей линии передачи 1 к коммутируемой линией передачи 3, развязку по СВЧ между общей линией передачи 1 и коммутируемой линией передачи 2 и обеспечивает согласование по СВЧ коммутируемой линии передачи 2.A constant control voltage of 0 V is supplied to the gates of the field-effect transistors with a Schottky barrier 7, 8, 9, 10 through the corresponding resistors 11, 12, 13, 14 from the corresponding sources of constant control voltage (GWInstek PST-3201) through the corresponding contact pads 15, 16 and -5 V, providing the opening of the first 7 and fourth 10 and - closing the second 8 and third 9 field-effect transistors with a Schottky barrier, or a constant control voltage of -5 V and 0 V is supplied, ensuring the closure of the first 7 and fourth 10 and - opening of the second 8 and the third one is 9 field-effect transistors with a Schottky barrier, which ensures the passage of the microwave signal from the common transmission line 1 to the switched transmission line 3, the microwave isolation between the common transmission line 1 and the switched transmission line 2, and provides matching on the microwave switched transmission line 2.

Изготовленный образец переключателя СВЧ использован как в первом функциональном варианте, когда общая линия передачи 1 - как выход, коммутируемые линии передачи 2, 3 - как входы, так и во втором, когда общая линия передачи 1 - как вход, коммутируемые линии передачи 2, 3 - как выходы.The manufactured sample of the microwave switch is used as in the first functional version, when the common transmission line 1 is as an output, the switched transmission lines 2, 3 are both inputs and in the second, when the common transmission line 1 is as an input, the switched transmission lines 2, 3 - as outputs.

На изготовленном образце переключателя СВЧ для каждого функционального варианта использования были измерены величины потерь СВЧ, развязка по СВЧ, обратные потери СВЧ на общей 1 и коммутируемых линиях передачи 2, 3 при подаче сигнала СВЧ в диапазоне частот 0,05-4 ГГц.On the manufactured sample of the microwave switch for each functional use case, the values of microwave losses, microwave decoupling, return microwave losses on common 1 and switched transmission lines 2, 3 were measured when a microwave signal was applied in the frequency range 0.05-4 GHz.

Результаты изображены.The results are depicted.

Для первого функционального варианта использования на фиг. 3, 4, где даны: зависимости потерь СВЧ (фиг. 3 кривая 1), развязки по СВЧ (фиг. 3 кривая 2), обратных потерь СВЧ на общей и коммутируемых линиях передачи (фиг. 4 кривая 1, 2, 3 соответственно).For the first functional use case in FIG. 3, 4, where the following are given: dependences of microwave losses (Fig. 3 curve 1), microwave decoupling (Fig. 3 curve 2), return microwave losses on the common and switched transmission lines (Fig. 4 curve 1, 2, 3, respectively) ...

Для второго функционального варианта использования на фиг. 5, 6, где даны: зависимости потерь СВЧ (фиг. 5 кривая 1), развязки по СВЧ (фиг. 5 кривая 2), обратных потерь СВЧ на общей и коммутируемых линиях передачи (фиг. 6 кривая 1, 2, 3 соответственно).For the second functional use in FIG. 5, 6, where the following are given: dependences of microwave losses (Fig. 5 curve 1), microwave decoupling (Fig. 5 curve 2), return microwave losses on common and switched transmission lines (Fig. 6 curve 1, 2, 3, respectively) ...

Как видно из фиг. 3, 4, 5, 6 образец переключателя СВЧ в диапазоне частот 0,05-4 ГГц как в первом, так и втором функциональных вариантах использования имеет:As seen in FIG. 3, 4, 5, 6, a sample of a microwave switch in the frequency range 0.05-4 GHz in both the first and second functional use cases has:

развязку по СВЧ не менее 40,0 дБ,microwave isolation not less than 40.0 dB,

потери СВЧ не более 1,0 дБ,microwave losses no more than 1.0 dB,

обратные потери по СВЧ закрытой коммутируемой линии не менее 10,0 дБ, это соответствует коэффициенту стоячей волны по напряжению не более 2,0 (определенному математическим методом).return loss on microwave of a closed switched line is not less than 10.0 dB, this corresponds to a voltage standing wave ratio of not more than 2.0 (determined by a mathematical method).

Таким образом, заявленный переключатель СВЧ по сравнению с прототипом обеспечит:Thus, the declared microwave switch, in comparison with the prototype, will provide:

- согласование по СВЧ во всех состояниях (режимах работы),- matching by microwave in all states (modes of operation),

- упрощение конструкции и снижение массогабаритных характеристик,- simplification of design and reduction of weight and size characteristics,

- расширение функциональных возможностей.- expansion of functionality.

При сохранении высоких электрических характеристик - развязки по СВЧ порядка 40,0 дБ, потерь СВЧ не более 1,0 дБ.While maintaining high electrical characteristics - microwave decoupling of the order of 40.0 dB, microwave losses no more than 1.0 dB.

Claims (10)

1. Переключатель СВЧ, содержащий, по меньшей мере, три линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, предназначенные для входа и выхода сигнала СВЧ, при этом одна линия передачи является общей, две другие - коммутируемые линии передачи, каждая коммутируемая линия передачи имеет цепь согласования по СВЧ, линии передачи соединены в общей точке соединения, отличающийся тем, что1. A microwave switch containing at least three transmission lines with the same wave impedances intended for input and output of a microwave signal, while one transmission line is common, the other two are switched transmission lines, each switched transmission line has a matching circuit along Microwave transmission lines are connected at a common connection point, characterized in that три линии передачи использованы в двух функциональных вариантах: в первом - общая линия передачи - как выход, коммутируемые линии передачи - как входы, во втором - общая линия передачи - как вход, коммутируемые линии передачи - как выходы,three transmission lines are used in two functional variants: in the first - a common transmission line - as an output, switched transmission lines - as inputs, in the second - a common transmission line - as an input, switched transmission lines - as outputs, в переключатель СВЧ дополнительно введены, по меньшей мере, четыре полевых транзистора с барьером Шотки - первый, второй, третий, четвертый соответственно, четыре резистора - первый, второй, третий, четвертый соответственно, каждый с сопротивлением не менее 1 кОм,at least four field-effect transistors with a Schottky barrier are additionally introduced into the microwave switch - the first, second, third, fourth, respectively, four resistors - the first, second, third, fourth, respectively, each with a resistance of at least 1 kOhm, при этомwherein первый, второй, третий, четвертый полевые транзисторы с барьером Шотки являются ключами СВЧ,the first, second, third, fourth field-effect transistors with a Schottky barrier are microwave switches, третий и четвертый полевые транзисторы с барьером Шотки выполнены каждый с шириной электрода затвора, обеспечивающей коэффициент стоячей волны по напряжению на входе отключенной коммутируемой линии передачи не более 2,0, и которые одновременно являются цепями согласования по СВЧ отключенной коммутируемой линии передачи,the third and fourth field-effect transistors with a Schottky barrier are each made with a gate electrode width that provides a voltage standing wave ratio at the input of a disconnected switched transmission line of not more than 2.0, and which are simultaneously microwave matching circuits for a disconnected switched transmission line, при этом электроды стока первого и второго полевых транзисторов с барьером Шотки соединены с общей точкой соединения, их электроды истока - с электродами стока третьего и четвертого полевых транзисторов с барьером Шотки соответственно,in this case, the drain electrodes of the first and second field-effect transistors with a Schottky barrier are connected to a common junction point, their source electrodes are connected to the drain electrodes of the third and fourth field-effect transistors with a Schottky barrier, respectively, электроды стока третьего и четвертого полевых транзисторов с барьером Шотки соединены с каждой коммутируемой линией передачи соответственно, их электроды истока заземлены,the drain electrodes of the third and fourth field-effect transistors with a Schottky barrier are connected to each switched transmission line, respectively, their source electrodes are grounded, на затворы первого, второго, третьего, четвертого полевых транзисторов с барьером Шотки через соответствующие резисторы и от соответствующих источников постоянного управляющего напряжения посредством контактных площадок подают соответствующее постоянное управляющее напряжение, обеспечивающее открытие первого и четвертого и закрытие второго и третьего полевых транзисторов с барьером Шотки либо обеспечивающее закрытие первого и четвертого и открытие второго и третьего полевых транзисторов с барьером Шотки.to the gates of the first, second, third, fourth field-effect transistors with the Schottky barrier through the corresponding resistors and from the corresponding sources of constant control voltage through the contact pads, a corresponding constant control voltage is applied, which ensures the opening of the first and fourth and closure of the second and third field-effect transistors with the Schottky barrier or providing closing the first and fourth and opening the second and third field-effect transistors with a Schottky barrier. 2. Переключатель СВЧ по п. 1, отличающийся тем, что ширина электрода затвора третьего и четвертого, равно как и величина соответствующего подаваемого постоянного управляющего напряжения на первый, второй, третий, четвертый полевые транзисторы с барьером Шотки определяется конструкционными и электрическими параметрами каждого полевого транзистора с барьером Шотки.2. The microwave switch according to claim 1, characterized in that the width of the gate electrode of the third and fourth, as well as the value of the corresponding applied constant control voltage to the first, second, third, fourth field-effect transistors with a Schottky barrier is determined by the design and electrical parameters of each field-effect transistor with a Schottky barrier.
RU2020130344A 2020-09-14 2020-09-14 Microwave switch RU2748722C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130344A RU2748722C1 (en) 2020-09-14 2020-09-14 Microwave switch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130344A RU2748722C1 (en) 2020-09-14 2020-09-14 Microwave switch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2748722C1 true RU2748722C1 (en) 2021-05-31

Family

ID=76301388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020130344A RU2748722C1 (en) 2020-09-14 2020-09-14 Microwave switch

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2748722C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776861C1 (en) * 2021-07-29 2022-07-28 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Automatic microwave switch

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS516635A (en) * 1974-06-26 1976-01-20 Ibm SEITANSOCHI
EP0373803A2 (en) * 1988-12-16 1990-06-20 Raytheon Company R. F. switching circuits
EP0424113A2 (en) * 1989-10-20 1991-04-24 Raytheon Company High isolation passive switch
US6914280B2 (en) * 2002-10-17 2005-07-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Switching circuit device
US6967517B2 (en) * 2002-06-20 2005-11-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Switching device
US7221207B2 (en) * 2004-06-04 2007-05-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor switching circuit for switching the paths of a high frequency signal in a mobile communications unit
US7411471B2 (en) * 2006-01-24 2008-08-12 Mitsubishi Electric Corporation High-frequency switch
KR20090020480A (en) * 2007-08-22 2009-02-26 엔이씨 일렉트로닉스 가부시키가이샤 Switch circuit and phase shifter
RU2401488C1 (en) * 2009-08-26 2010-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Two-channel shf switch
RU2479079C1 (en) * 2011-09-20 2013-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Double-channel shf switch
RU2556427C1 (en) * 2014-03-24 2015-07-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (ОАО "НПП "Исток им. Шокина") Uhf attenuator
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

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS516635A (en) * 1974-06-26 1976-01-20 Ibm SEITANSOCHI
EP0373803A2 (en) * 1988-12-16 1990-06-20 Raytheon Company R. F. switching circuits
EP0424113A2 (en) * 1989-10-20 1991-04-24 Raytheon Company High isolation passive switch
US5023494A (en) * 1989-10-20 1991-06-11 Raytheon Company High isolation passive switch
US5023494B1 (en) * 1989-10-20 1992-10-27 Raytheon Co
US6967517B2 (en) * 2002-06-20 2005-11-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Switching device
US6914280B2 (en) * 2002-10-17 2005-07-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Switching circuit device
US7221207B2 (en) * 2004-06-04 2007-05-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor switching circuit for switching the paths of a high frequency signal in a mobile communications unit
US7411471B2 (en) * 2006-01-24 2008-08-12 Mitsubishi Electric Corporation High-frequency switch
JP4361536B2 (en) * 2006-01-24 2009-11-11 三菱電機株式会社 High frequency switch
KR20090020480A (en) * 2007-08-22 2009-02-26 엔이씨 일렉트로닉스 가부시키가이샤 Switch circuit and phase shifter
RU2401488C1 (en) * 2009-08-26 2010-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Two-channel shf switch
RU2479079C1 (en) * 2011-09-20 2013-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Double-channel shf switch
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
RU2556427C1 (en) * 2014-03-24 2015-07-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (ОАО "НПП "Исток им. Шокина") Uhf attenuator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776861C1 (en) * 2021-07-29 2022-07-28 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Automatic microwave switch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109873628B (en) Radio frequency switch circuit
US7532087B2 (en) Switch circuit
US7411471B2 (en) High-frequency switch
US7893749B2 (en) High frequency switch circuit having reduced input power distortion
CN109193079A (en) Impedance converts single-pole double throw microwave switch
US5309048A (en) Distributed digital attenuator
CN113572466B (en) Symmetrical single-pole double-throw switch based on power distribution and impedance transformation network technology
US7030515B2 (en) Individually biased transistor high frequency switch
CN105262449A (en) DC bias circuit of X-waveband GaN HEMT power device
CN114497928A (en) Millimeter wave single-pole single-throw switch
RU2748722C1 (en) Microwave switch
Kaleem et al. A high-power Ka-band single-pole single-throw switch MMIC using 0.25 µm GaN on SiC
CN112134534B (en) Mode-switchable Doherty power amplifier based on double-compensation reactance and adjustable drain voltage technology
US20240259019A1 (en) COUPLING-TYPE SINGLE-POLE DOUBLE-THROW SWITCH ADAPTED fOR RADIO FREQUENCY INTEGRATED CIRCUIT
CN107069152A (en) A kind of integrated single-pole double-throw switch (SPDT) of high-power high-isolation of millimeter wave ultra-wideband
CN115664357A (en) Radio frequency signal amplifying circuit and communication device
KR20130048131A (en) Switch
RU2461920C1 (en) Broadband microwave attenuator with continuous control
CN206820093U (en) A kind of high-power high-isolation of millimeter wave ultra-wideband integrates single-pole double-throw switch (SPDT)
CN115765638A (en) 6-18GHz power amplifier combining active matching and passive matching and implementation method
CN115189684A (en) High-isolation radio frequency switch and signal transmission method thereof
Wang et al. Design of Low Loss Ka-Band SPDT Switch Based on AlGaN/GaN HEMT Technology
RU2306641C1 (en) Microwave switch
US12040788B2 (en) Ultrahigh frequency traveling-wave switch
Hangai et al. 2–12 GHz high-power GaN MMIC switch utilizing stacked-FET circuits