ДЕТЕКТОР СВЧ Российский патент 2009 года по МПК G01R21/12 

Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано для детектирования СВЧ-сигналов.

Известен детектор СВЧ, реализованный в коаксиальном исполнении (патент США №3693103, НКИ 329/162, 1972 г.). Недостатком указанного детектора СВЧ является невысокая чувствительность.

В качестве прототипа заявляемого технического решения выбрана амплитудная детекторная секция СВЧ, являющаяся по своему функциональному назначению детектором СВЧ-сигнала (авторское свидетельство СССР №1483389, кл. G01R 21/12, 1989 г.). Детектор СВЧ состоит из отрезка линии передачи, в котором выполнен продольный вырез длиной λ/4, где λ - средняя рабочая длина волны в линии. Ширина выреза не превышает половины ширины отрезка линии передачи. В вырезе установлены последовательно соединенные СВЧ-диод и конденсатор. При подаче на входной СВЧ-соединитель падающей СВЧ-мощности и подсоединения к выходному СВЧ-соединителю согласованной СВЧ-нагрузки продетектированное напряжение выводится из точки соединения СВЧ-диода с конденсатором через низкочастотный фильтр на низкочастотный соединитель.

Недостатком указанного детектора СВЧ является невысокая чувствительность, обусловленная тем, что СВЧ-диод работает только в течение половины периода падающей СВЧ-мощности из-за его расположения в вырезе отрезка линии передачи длиной λ/4.

Задача, решаемая изобретением, - повышение чувствительности.

Указанная задача решается тем, что в детекторе СВЧ, содержащем корпус, отрезок линии передачи, в котором выполнен продольный вырез, ширина которого не превышает половины ширины отрезка линии передачи, входной и выходной СВЧ-соединители, низкочастотный фильтр, подсоединенный к низкочастотному соединителю, и конденсатор, длина продольного выреза выбрана равной половине средней рабочей длины волны в линии; в упомянутом вырезе размещен проводящий СВЧ-элемент, концы которого соединены с отрезком линии передачи посредством встречно включенных СВЧ-диодов, при этом проводящий СВЧ-элемент в точке, равноотстоящей от его концов, соединен с конденсатором, подсоединенным к отрезку линии передачи, и с низкочастотным фильтром.

Проводящий СВЧ-элемент может быть выполнен в виде отрезка полосковой или коаксиальной линии передачи.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показана конструкция детектора СВЧ, на фиг.2 приведена его схема электрическая принципиальная.

Детектор СВЧ состоит из согласованных входного и выходного СВЧ-соединителей 1 и 2 соответственно и отрезка 3 линии передачи, выполненной на СВЧ-диэлектрической пластине 4, которая закреплена в корпусе 5. В отрезке 3 выполнен продольный вырез 6 длиной λ/2, где λ - средняя рабочая длина волны в линии. Ширина выреза 6 рассчитывается по наилучшему КСВН (коэффициенту стоячей волны нагрузки) и не превышает половины ширины отрезка 3. В вырезе 6 с зазором относительно отрезка 3 размещен проводящий СВЧ-элемент 7, концы которого соединены с отрезком 3 посредством встречно включенных СВЧ-диодов 8 и 9. Элемент 7 может быть выполнен в виде отрезка полосковой или коаксиальной линии передачи.

В точке 10, равноотстоящей от концов проводящего СВЧ-элемента 7 (на расстоянии λ/4 от них), элемент 7 подключен к конденсатору 11, связанному с отрезком линии передачи 3. К точке 10 подключен одним концом низкочастотный фильтр 12, другой конец которого подсоединен к низкочастотному (НЧ) соединителю 13. В режиме детектирования падающей СВЧ-мощности к выходному СВЧ-соединителю 2 подключается согласованная СВЧ-нагрузка 14. Внешние проводники соединителей 1, 2 и 13 соединены с корпусом 5.

Заявляемый детектор СВЧ работает следующим образом. Сигнал СВЧ подается на входной СВЧ-соединитель 1, первую половину периода СВЧ-волны детектируется СВЧ-диодом 8 и через конденсатор 11 поступает в согласованную СВЧ-нагрузку 14. Во второй половине периода СВЧ-волны сигнал СВЧ проходит через конденсатор 11, детектируется СВЧ-диодом 9 и поступает в согласованную нагрузку 14. Постоянный ток смещения СВЧ-диодов 8 и 9 протекает по цепи: корпус 5, согласованная СВЧ-нагрузка 14, выходной СВЧ-соединитель 2, СВЧ-диоды 8 и 9, точка 10 соединения конденсатора 11 с проводящим СВЧ-элементом 7, фильтр 12, низкочастотный соединитель 13, входное сопротивление внешней низкочастотной нагрузки, корпус 5.

Высокая чувствительность по напряжению и, соответственно, высокий уровень выходного продетектированного низкочастотного напряжения обеспечиваются в заявляемом детекторе СВЧ за счет выполнении в отрезке линии передачи 3 выреза 6 длиной λ/2 и размещения в вырезе 6 проводящего СВЧ-элемента 7, связанного с отрезком 3 линии передачи посредством встречно включенных СВЧ-диодов 8 и 9 и конденсатора 11, что позволяет детектировать СВЧ-сигнал в оба полупериода падающей СВЧ-волны. В диапазоне частот от 1,5 ГГц до 10 ГГц чувствительность по напряжению составляет не менее 3 В/мВт, а в диапазоне частот от 4 ГГц до 8 ГГц превышает 15 В/мВт.

Детектор СВЧ может быть использован в качестве смесителя СВЧ, при этом напряжения входного сигнала и гетеродина подаются на входной и выходной СВЧ-соединители соответственно, а сигнал промежуточной частоты снимается с низкочастотного соединителя.

Детектор СВЧ может быть реализован в полосковом и коаксиальном вариантах при выполнении проводящего СВЧ-элемента в виде отрезка полосковой или коаксиальной линии передачи соответственно.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в устройствах детектирования СВЧ-сигналов. Техническим результатом является повышение чувствительности. Технический результат достигается за счет выполнения в отрезке 3 линии передачи выреза 6 длиной λ/2, где λ - средняя рабочая длина волны в линии, и размещения в вырезе 6 проводящего СВЧ-элемента 7, связанного с отрезком 3 посредством встречно включенных СВЧ-диодов 8 и 9 и конденсатора 11. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Детектор СВЧ, содержащий корпус, отрезок линии передачи, в котором выполнен продольный вырез, ширина которого не превышает половины ширины отрезка линии передачи, входной и выходной СВЧ-соединители, низкочастотный фильтр, подсоединенный к низкочастотному соединителю, и конденсатор, отличающийся тем, что длина продольного выреза выбрана равной половине средней рабочей длины волны в линии; в упомянутом вырезе размещен проводящий СВЧ-элемент, концы которого соединены с отрезком линии передачи посредством встречно включенных СВЧ-диодов, при этом проводящий СВЧ-элемент в точке, равноотстоящей от его концов, соединен с конденсатором, подсоединенным к отрезку линии передачи, и с низкочастотным фильтром.2. Детектор СВЧ по п.1, отличающийся тем, что проводящий СВЧ-элемент выполнен в виде отрезка полосковой линии передачи.3. Детектор СВЧ по п.1, отличающийся тем, что проводящий СВЧ-элемент выполнен в виде отрезка коаксиальной линии передачи.