РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ СВЧ-МОЩНОСТИ Российский патент 1997 года по МПК H01P1/15 H04Q1/00 

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано в фиксированных и управляемых матрицах СВЧ для формирования многолепестковой диаграммы направленности приемопередающих комплексов радиосвязи и радиолокации.

Известен распределитель СВЧ мощности (Антенны и устройства СВЧ./Под ред. Д. Н. Воскресенского. М. Радио и связь, 1981, с. 411), представляющий собой двухшлейфный направленный ответвитель. Устройство имеет малую развязку входов и выходов, узкую полосу рабочих частот, вносит потери при прохождении сигнала, имеет малые функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является распределитель СВЧ-мощности (патент США N 4682127, МКИ H04Q 1/00, НКИ 333-103, фиг. 5), состоящий из пяти полевых транзисторов, причем четыре транзистора соединяют два входа с двумя выходами. Топология схемы этого устройства не может быть представлена в виде плоской структуры из-за пересечения проводников двух выходов (C3, L1) в узле Р3 (см. описание патента, фиг. 3,6), что существенно усложняет ее техническую реализацию. Коэффициент передачи сигнала в каналах распределения СВЧ-мощности мал вследствие прохождения сигнала, например, от точки соединения затворов транзисторов 15, 14 через линию 7 и далее к точке пересечения Р3 только через один усилительный элемент транзистор 14. Кроме того, сигнал, поданный на вход 13 (С3), не может оперативно регулироваться по амплитуде и попасть при необходимости на выход L1 (от пересечения Р3 вправо), что сужает функциональные возможности устройства.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении устройства, увеличении коэффициента передачи и расширении функциональных возможностей устройства.

Для этого распределитель СВЧ-мощности выполнен на четырех двухзатворных транзисторах, связывающих два входа и два выхода, причем первые затворы первого и второго транзисторов, истоки которых заземлены, связаны соответственно с первым и вторым входами устройства, стоки первого и второго транзисторов связаны с первыми затворами третьего и четвертого транзисторов, истоки которых заземлены, стоки подключены к первому и второму выходам устройства соответственно, а между первыми затворами третьего и четвертого транзисторов включен фазовращатель.

Схема заявляемого распределителя СВЧ-мощности приведена на чертеже.

Распределитель СВЧ-мощности содержит полупроводниковую арсенидогалиевую подложку 1, на которой сформирована структура четырех двухзатворных транзисторов. Первые затворы первого транзистора 2 и второго транзистора 3 подключены к первому 4 и второму 5 входам устройства. Истоки этих транзисторов заземлены, а стоки соединены и через разделительные конденсаторы 6,7 подключены к первым затворам третьего 8 и четвертого 9 двухзатворных транзисторов. Первые затворы третьего и четвертого транзисторов 8,9 связаны между собой фазовращателем 10, выполненным, например, в виде отрезка линии, длина которой может меняться от 0 до λ/4, где λ длина волны полезного сигнала в зависимости от требуемого сдвига фаз сигналов на выходе устройства. Истоки третьего и четвертого транзисторов 8,9 заземлены, а стоки подключены к первому 11 и второму 12 выходам устройства соответственно. Клеммы Uупр1, Uупр2, Uупр3, U_c', U_c" подключены соответственно ко вторым затворам, первым затворам и стокам двухзатворных транзисторов. Цепи питания первых затворов транзисторов 2,3 и стоков транзисторов 8,9 условно не показаны, поскольку могут располагаться вне устройства.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на соответствующие электроды транзисторов 2,3,8,9 и полезных СВЧ-сигналов на первые затворы первого транзистора 2 и второго транзистора 3 через первый 4 и второй 5 входы устройства, усиленные за счет транзисторного эффекта усиления, сигналы со стоков транзисторов 2,3 через разделительные конденсаторы 6,7 подаются на первые затворы третьего 8 и четвертого 9 двухзатворных транзисторов. Благодаря отрезку линии 10 СВЧ-сигнал, например, от стока транзистора 2 может попасть на первый затвор транзистора 8 и на первый затвор транзистора 9 со сдвигом фазы от 0 до 90^o в зависимости от длины отрезка 10 (0÷ λ/4), что позволяет получить на выходе устройства синфазные сигналы или сигналы, сдвинутые относительно друг друга по фазе на величину от 0 до 90^o.

В качестве фазовращателя 10 также могут быть использованы фазовращатели на pun-диодах, на транзисторах, на ферритах и т.п.

Таким образом, полезный СВЧ-сигнал проходит с любого входа на любой выход через два усилительных элемента (два двухзатворных транзистора), чем достигается повышение коэффициента передачи устройства. В устройстве отсутствуют пересечения СВЧпроводников, что упрощает устройство и позволяет реализовать схему в виде плоской структуры. Сигнал, поданный на любой вход, может появиться на любом выходе или на обоих выходах без сдвига фаз или с их сдвигом от 0 до 90^o. Кроме того, любой входной сигнал может быть промодулирован по амплитуде на 30 дБ и более напряжениями. Все это расширяет функциональные возможности устройства.

Использование: в фиксированных и управляемых матрицах СВЧ для формирования многолепестковой диаграммы направленности приемопередающих комплексов радиосвязи и радиолокации. Сущность изобретения: устройство содержит четыре двухзатворных полевых транзистора, истоки которых подсоединены к общей шине, а вторые затворы подсоединены к клеммам управления. Стоки первого и второго транзисторов соединены через конденсаторы с первыми затворами соответственно третьего и четвертого транзисторов. Между первыми затворами третьего и четвертого транзисторов включен фазовращатель. 1 ил.

Распределитель СВЧ-мощности, содержащий первый и второй полевые транзисторы, затворы которых являются первым и вторым входами устройства, и третий и четвертый двухзатворные полевые транзисторы, стоки каждого из которых являются соответственно первым и вторым выходами устройства, истоки всех транзисторов подсоединены к общей шине, отличающийся тем, что первый и второй полевые транзисторы выполнены двухзатворными и их стоки соединены через конденсаторы с первыми затворами соответственно третьего и четвертого полевых транзисторов, между которыми включен введенный фазовращатель, а второй затвор каждого полевого транзистора подсоединен к клеммам управления.