ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ КОММУТАТОР Российский патент 1996 года по МПК H03K17/74 H03K17/60 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах различного назначения.

Известны высокочастотный переключатель и высокочастотный коммутатор [1] Недостатком этих устройств является невозможность их использования в двух полностью независимых каналах.

Наиболее близким к изобретению является диодно-транзисторный ключ, обладающий высоким динамическим сопротивлением в закрытом состоянии и малым в открытом, что достигается в основном за счет включения Т-образного управляемого четырехполюсника в эмиттерную цепь транзисторного каскада с разделенной нагрузкой, причем четырехполюсник охвачен цепью нейтрализации путем включения нейтрализующего конденсатора между коллекторной нагрузкой указанного транзисторного каскада и выходом Т-образного управляемого четырехполюсника [2]
Недостатком известного устройства является обеспечение управления амплитудой высокочастотного сигнала только в одном канале.

Цель изобретения обеспечение в предлагаемом высокочастотном коммутаторе плавного изменения коэффициента передачи в открытом канале при воздействии управляющего напряжения.

Это достигается тем, что в высокочастотный коммутатор, содержащий Т-образный четырехполюсник на первом, втором, третьем диодах, точка соединения которых через развязывающий резистор соединена с шиной питания, разделительный конденсатор, первый вывод которого соединен с первым входом, второй вывод с входом четырехполюсника, введен второй идентичный Т-образный четырехполюсник, первый вывод разделительного конденсатора которого соединен с вторым входом, выходы первого и второго четырехполюсников через дополнительные первый, второй разделительные конденсаторы соединены соответственно с первым и вторым выходами, при этом одноименные электроды диодов в последовательных ветвях первого и второго четырехполюсников соответственно через первый и второй развязывающие резисторы подключены соответственно к средним точкам соответственно первого и второго делителей напряжения источника питания, образованных последовательным соединением соответственно первого и второго резисторов и соответственно первого и второго стабилитронов, зашунтированных конденсаторами, одноименные электроды диодов в параллельных ветвях первого и второго четырехполюсников соединены соответственно с вторым и первым стабилитронами, к катоду одного из которых подключен выход каскада переключения, вход которого соединен с входом переключения устройства, между развязывающими резисторами первого и второго четырехполюсников и источником питания введены соответственно первый и второй RC-фильтры нижних частот, к выходам которых подключены коллекторы транзисторов соответственно первого и второго каскадов управления, эмиттеры которых через соответственно третий и четвертый резисторы соединены с общей шиной, а базы со средней точкой соответственно первого и второго резисторного делителя управляющего напряжения.

На чертеже представлена электрическая схема высокочастотного коммутатора.

Высокочастотный коммутатор содержит два идентичных Т-образных четырехполюсника, выполненных соответственно на диодах 1-3 и 4-6, а также каскад переключения на транзисторе 7. Резистор 8 подключен к общей точке соединения диодов 1-3, одного из Т-образных четырехполюсников, а диоды 2 и 3 в его последовательной ветви соединены соответственно с резисторами 9 и 10. Последовательное соединение резисторов 11 и 12 подключено к общей точке соединения диодов 4-6 другого Т-образного четырехполюсника, а диоды 5 и 6 в его последовательной ветви соединены соответственно с резисторами 13 и 14. Одноименные электроды диодов 2 и 3 в последовательной ветви одного из Т-образных четырехполюсников и диодов 5 и 6 в последовательной ветви другого Т-образного четырехполюсника через резисторы 9 и 10, 13 и 14 соединены соответственно с резисторами 15 и 16. Резистор 8 соединен с резистором 17. На входе и выходе одного из Т-образных четырехполюсников включены соответственно разделительные конденсаторы 18 и 19. Резистор 11 вместе с конденсатором 20 образует один из RC-фильтров нижних частот, а другой RC-фильтр нижних частот образован резистором 17 и конденсатором 21.

Резисторы 15 и 16 соединены соответственно с конденсаторами 22 и 23. На входе и выходе другого Т-образного четырехполюсника включены соответственно разделительные конденсаторы 24 и 25. Диоды 1 и 4 в параллельных ветвях Т-образного четырехполюсника соединены соответственно со стабилитронами 26 и 27. Общие точки соединения резисторов 9 и 10, а также 13 и 14 подключены соответственно к средним точкам делителей напряжения источника питания, образованных последовательным соединением соответственно резисторов 15 и 16 и стабилитронов 26 и 27, зашунтированных соответственно конденсаторами 22 и 23. Подключение к источникам управляющих напряжений и напряжения питания осуществляется с использованием общей шины 28. Разделительные конденсаторы 18 и 19 соединены соответственно с входной и выходной шинами 29 и 30. Подключение к источнику напряжения переключения происходит с помощью шины 31, а к источнику напряжения питания с помощью шины 32. Разделительные конденсаторы 24 и 25 соединены соответственно с входной и выходной шинами 33 и 34. К выходу одного RC-фильтра нижних частот, образованного резистором 17 и конденсатором 21, подключен коллектор резистора 35 каскада управления, между эмиттером которого и общей шиной включен резистор 36, а его база соединена со средней точкой делителя управляющего напряжения, выполненного на резисторах 37 и 38. Выход другого RC-фильтра нижних частот, содержащего резистор 11 и конденсатор 20, подключен к коллектору транзистора 39 каскада управления, его эмиттер соединен с общей шиной через резистор 40, а база со средней точкой делителя управляющего напряжения на резисторах 41 и 42.

Высокочастотный коммутатор работает следующим образом.

Первоначально диоды 2 и 3, на которые подано напряжение смещения от шины 32 источника питания, работают в области прямой проводимости и дифференциальное сопротивление их мало, а диод 1 оказывается непроводящим и его дифференциальное сопротивление велико. Поэтому высокочастотный сигнал с входа 29 через разделительный конденсатор 18, диод 2, диод 3, разделительный конденсатор 19 проходит на выход 30 высокочастотного коммутатора с небольшим ослаблением, т. е. коэффициент передачи по напряжению высокочастотного коммутатора по этому каналу является максимальным.

В то же время, поскольку диод 4 находится в открытом состоянии, а диоды 5 и 6 закрыты, высокочастотный сигнал с входа 33 через разделительный конденсатор 24, диод 5, диод 4, диод 6, разделительный конденсатор 25 почти не проходит на выход 34 высокочастотного коммутатора, так как максимально ослабляется очень большими дифференциальными сопротивлениями диодов 5 и 6 в последовательной ветви Т-образного четырехполюсника и минимальным сопротивлением диода 4 в его параллельной ветви, т.е. коэффициент передачи по напряжению высокочастотного коммутатора по этому каналу является минимальным.

При подаче управляющего напряжения через делитель напряжения на резисторах 37,38 на базу транзистора 35 последний открывается. За счет коллекторного тока транзистора 35 происходит увеличение падения напряжения на резисторе 8, а следовательно, и уменьшение тока, протекающего через диоды 2 и 3 в последовательной ветви Т-образного четырехполюсника открытого канала, поскольку напряжение на катодах указанных диодов жестко фиксировано напряжением стабилизации стабилитрона 27, поэтому дифференциальное сопротивление указанных диодов увеличивается, следствием чего является возрастание затухания высокочастотного сигнала в открытом канале. В результате этого при подаче управляющего напряжения на базу транзистора 36 каскада управления коэффициент передачи по напряжению открытого канала изменяется от максимального значения до минимальной величины, т. е. осуществляется перевод открытого канала в закрытое состояние.

При подаче напряжения переключения на управляющую шину 31 транзистор 7 каскада переключения открывается и напряжение стабилизации на стабилитроне 26 падает, в результате чего диод 1 оказывается открытым, а диоды 2 и 3 закрываются вследствие падения напряжения на резисторах 8 и 17 за счет тока, протекающего через диод 1, включенный в пропускном направлении в коллекторную цепь транзистора 7. Поэтому высокочастотный сигнал с входа 29 через разделительный конденсатор 18, диод 2, диод 1, диод 3, разделительный конденсатор 19 проходит на выход 30 с максимальным ослаблением, т.е. коэффициент передачи по напряжению высокочастотного коммутатора по этому каналу оказывается минимальным.

В то же время, поскольку диод 4 находится в закрытом состоянии, а диоды 5 и 6 открыты, высокочастотный сигнал с входа 33 через разделительный конденсатор 24, диод 5, диод 6, разделительный конденсатор 25 проходит на выход 34 высокочастотного коммутатора с минимальным ослаблением, т.е. коэффициент передачи по напряжению высокочастотного коммутатора по этому каналу является максимальным.

Таким образом, при подаче на шину 31 напряжения переключения происходит коммутация высокочастотных сигналов путем увеличения затухания сигнала в одном канале и уменьшения его в другом канале.

При подаче управляющего напряжения через делитель на резисторах 41 и 42 на базу транзистора 39 последний открывается. При протекании коллекторного тока транзистора 39 через резистор 11 на последнем увеличивается падение напряжения, что ведет к уменьшению тока, протекающего через диоды 5 и 6 в последовательной ветви Т-образного четырехполюсника открытого канала, так как напряжение на катодах указанных диодов жестко фиксировано напряжением стабилизации стабилитрона 26.

В связи с этим дифференциальное сопротивление диодов возрастает, следствием чего является увеличение затухания в открытом канале.

Поэтому при подаче управляющего напряжения на базу транзистора 39 каскада управления коэффициент передачи по напряжению открытого канала изменяется от максимальной величины до минимального значения, т.е. и в этом случае происходит независимый перевод открытого канала в закрытое состояние.

Таким образом, высокочастотный коммутатор выполняет функции электронно управляемого переключателя высокочастотных сигналов на два канала и плавно регулируемого аттенюатора на диодах в открытом канале.

В результате этого в высокочастотном коммутаторе любой из двух каналов, находящийся в результате переключения устройства в открытом состоянии, с помощью управляющего напряжения на каскаде управления переводится в закрытое состояние, в связи с чем оба канала оказываются закрытыми.

Высокочастотный коммутатор относится к импульсной технике и может быть использован в радиоприемных устройствах различного назначения. Устройство содержит диоды 1-6, транзистор 7, резисторы 8-17, конденсаторы 18-25, стабилитроны 26,27 общую шину 28, входную и выходные шины 29 и 30, шины источника питания 31,32, входную и выходную шины 33 и 34, резисторы 35-38, транзистор 39, резисторы 40-42. 1 ил.

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ КОММУТАТОР, содержащий Т-образный четырехполюсник на первом, втором, третьем диодах, точка соединения которых через развязывающий резистор соединена с шиной питания, разделительный конденсатор, первый вывод которого соединен с первым входом, второй вывод - входом четырехполюсника, отличающийся тем, что в него введен второй идентичный Т-образный четырехполюсник, первый вывод разделительного конденсатора которого соединен с вторым входом, выходы первого и второго четырехполюсников через дополнительные первый, второй разделительные конденсаторы соединены соответственно с первым и вторым выходами, при этом одноименные электроды диодов в последовательных ветвях первого и второго четырехполюсников соответственно через первый и второй развязывающие резисторы подключены соответственно к средним точкам соответственно первого и второго делителей напряжения источника питания, образованных последовательным соединением соответственно первого и второго резисторов и соответственно первого и второго стабилитронов, зашунтированных конденсаторами, одноименные электроды диодов в параллельных ветвях первого и второго четырехполюсников соединены соответственно с вторым и первым стабилитронами, к катоду одного из которых подключен выход каскада переключения, вход которого соединен с входом переключения коммутатора, между развязывающими резисторами первого и второго четырехполюсников и источником питания введены соответственно первый и второй RC-фильтры нижних частот, к выходам которых подключены коллекторы транзисторов соответственно первого и второго каскадов управления, эмиттеры которых через соответственно третий и четвертый резисторы соединены с общей шиной, а базы - со средней точкой соответственно первого и второго резисторного делителя управляющего напряжения.