ВОЛНОВОДНЫЙ СТУПЕНЧАТЫЙ АТТЕНЮАТОР Российский патент 1994 года по МПК H01P1/22 

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к устройствам для изменения уровня СВЧ-сигнала. Оно может быть использовано в автоматизированной радиоизмерительной и контрольной аппаратуре.

В современной радиоэлектронной аппаратуре, в том числе измерительной, находят применение волноводные ступенчатые аттенюаторы, выполненные на основе Е-плоскостных тройников с полупроводниковым выключателем в плоскости ответвления и с нагрузкой в ответвленном плече - волноводном шлейфе. При подключении волноводного шлейфа к основному тракту часть проходящего СВЧ-сигнала ответвляется в шлейф, при этом вносимое в основной тракт ослабление для СВЧ-сигнала зависит от соотношения волновых сопротивлений (высот сечений) волноводов основного тракта и шлейфа. Ступень аттенюатора в зависимости от величины требуемого вносимого ослабления может содержать от одного до нескольких шлейфов, включаемых (выключаемых) одновременно. В зависимости от назначения аттенюатор может состоять из одной или нескольких ступеней с одинаковыми или различными значениями вносимого ослабления, например, обеспечивающими дискретное изменение вносимого ослабления для аттенюатора в целом.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является принятое за прототип устройство, которое содержит отрезок прямоугольного волновода, к которому на расстоянии, равном четверти длины волны один от другого, подключены через щелевые коммутирующие модули с полупроводниковыми диодами волноводные шлейфы с поглощающими нагрузками.

Это устройство характеризуется сложной конструкцией и низкой точностью настройки. Как следует из опыта настройки устройств, разработанных на основе изобретения, низкая точность настройки является следствием узкополосности этого устройства, обусловленной только узкополостностью коммутационных узлов с полупроводниковыми диодами; при этом характеристики ступеней аттенюатора по вносимому ослаблению имеют ярко выраженный резонансный характер, так что настройка такого аттенюатора, осуществляемая путем настройки щелевых модулей (подбор длины щели и выбор места включения диода), имеет целью как их настройку на резонансную частоту, так и настройку ступеней аттенюатора на требуемое вносимое ослабление, взаимосвязь этих условий и приводит к низкой точности настройки.

Целью изобретения является расширение рабочей полосы частот устройства.

Это достигается тем, что в волноводный ступенчатый аттенюатор, содержащий отрезок прямоугольного волновода, к которому на расстоянии, равном четверти длины волны один от другого, подключены через щелевые коммутирующие модули с полупроводниковыми диодами волноводные шлейфы с поглощающими нагрузками, дополнительно введены между щелевыми коммутирующими модулями и волноводными шлейфами четвертьволновые отрезки волновода, волновые сопротивления которых не равны волновым сопротивлениям волноводных шлейфов.

В известных технических решениях не имеется совокупности признаков, сходных с совокупностью признаков, отличающих заявляемое решение от прототипа. Наличие указанной новой совокупности признаков приводит к появлению свойств, не совпадающих со свойствами известных решений, а именно - расширение рабочей полосы частот.

На чертеже схематически изображен волноводный ступенчатый аттенюатор.

Он содержит отрезок прямоугольного волновода 1, к которому на расстоянии, равном четверти длины волны один от другого, подключены через щелевые модули 2 полупроводниковыми диодами 3 четвертьволновые отрезки волновода 4 и волноводные шлейфы 5 с поглощающими нагрузками 6.

Волновые сопротивления отрезков волновода 4 и волноводных шлейфов 5, а следовательно, и высоты волноводов в каждом ответвлении в общем случае не равны.

Волновые сопротивления отрезков волноводов 4 выбираются такими, чтобы расширить при настройке полосу рабочих частот щелевых модулей 2 с полупроводниковыми диодами 3 (например, как следует из эксперимента, уменьшение вдвое высоты сечения волновода приводит к увеличению в два раза ширины полосы рабочих частот резонансной щелевой диафрагмы, включенной в этот волновод). Волновые сопротивления волноводных шлейфов 5 выбираются с учетом трансформирующих свойств отрезков волноводов 4 такими, чтобы обеспечить требуемую их связь с основным волноводом и реализовать в итоге заданное ослабление одношлейфной или многошлейфной ступени.

Волноводный ступенчатый аттенюатор работает следующим образом.

В режиме пропускания, т.е. при прямой передаче СВЧ-сигнала по основному волноводу 1, на полупроводниковые диоды 3 подается положительный сигнал управления (они становятся проводящими и замыкают противоположные стороны щелей, что приводит к отключению от основного волновода 1 волноводных шлейфов 5 с поглощающими нагрузками 6. В режиме ослабления сигнал управления на полупроводниковые диоды 3 не подается и они уже не замыкают щели, при этом волноводные шлейфы 5 с поглощающими нагрузками 6 оказываются подключенными к основному волноводу, поглощая определенную часть проходящего по этому волноводу сигнала.

Расширение полосы рабочих частот аттенюатора по характеристикам вносимого ослабления обеспечивается за счет выбора волнового сопротивления отрезков волноводов 4, обеспечивающих требуемую широкополосность характеристик передачи для щелевых модулей 2 с полупроводниковыми диодами 3.

Устройство позволяет также ввести на входе волноводных шлейфов 5 дополнительные резонансные щелевые диафрагмы (на чертеже не показаны) для улучшения частотной характеристики вносимого ступенчатого ослабления.

Экспериментальные исследования показали возможность реализации волноводного дискретного ступенчатого аттенюатора, обеспечивающего в полосе рабочих частот не менее 7% -е изменение вносимого ослабления от 1 до 83 дБ с дискретом 1 дБ, при этом упрощается настройка устройства, заключающаяся только в настройке щелевых модулей 2 на резонансную частоты, а необходимая связь шлейфов 5 с основным волноводом 1 обеспечивается только размерами волноводов шлейфа, выполняемых обычно с высокой точностью.

Использование: в технике СВЧ, в частности в устройствах для изменения уровня СВЧ-сигнала в автоматизированной радиоизмерительной и контрольной аппаратуре. Сущность изобретения: в волноводный ступенчатый аттенюатор, содержащий отрезок прямоугольного волновода, к которому на расстоянии, равном четверти длины волны один от другого, подключены через щелевые коммутирующие модули с полупроводниковыми диодами волноводные шлейфы с поглощающими нагрузками, между щелевыми коммутирующими модулями и волноводными шлейфами дополнительно включены четвертьволновые отрезки волновода, размеры узких стенок которых меньше размеров узких стенок волноводных шлейфов. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. ВОЛНОВОДНЫЙ СТУПЕНЧАТЫЙ АТТЕНЮАТОР, содержащий отрезок прямоугольного волновода, к которому на расстояниях, равных 1/4 длины волны один от другого, через щелевые коммутирующие модули с полупроводниковыми диодами подключены волноводные шлейфы с поглощающими нагрузками, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочей полосы частот, между щелевыми коммутирующими модулями и волноводными шлейфами включены четвертьволновые отрезки, размеры узких стенок которых выбраны меньшими, чем размеры узких стенок соответствующих волноводных шлейфов. 2. Аттенюатор по п. 1, отличающийся тем, что между четвертьволновыми отрезками и волноводными шлейфами включены резонансные диафрагмы.