УПРАВЛЯЕМЫЙ СТУПЕНЧАТЫЙ АТТЕНЮАТОР Российский патент 2010 года по МПК H01P1/22 

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к управляемым ступенчатым аттенюаторам, предназначенным для изменения коэффициента передачи СВЧ-сигнала.

Известен аттенюатор [1], состоящий из передающей линии с минимальными потерями пропускания («прямой» путь) и передающей линии с заданным фиксированным ослаблением («обходной путь»). «Прямой» путь содержит отрезок линии, подключаемый к передающей линии с помощью пары диодов, соединенных одноименными электродами. «Обходной» путь содержит резистивный блок. Одно плечо резистивного блока заземлено по СВЧ, два других подключены к передающей линии с помощью пары диодов, соединенных одноименными электродами и в обратной полярности к первой паре диодов. По постоянному току устройство развязано конденсаторами.

Ступенчатое изменение коэффициента передачи СВЧ-сигнала достигается попеременным подключением к входу и выходу устройства «прямого» и «обходного» пути, меняя полярность управляющего напряжения и открывая или закрывая соответствующую пару диодов.

Недостатком таких устройств являются:

- дополнительные потери в диодах, подключающих «прямой» путь;

- недостаточная развязка по «прямому» пути при работе устройства в режиме «ослабление» из-за собственных емкостей диодов;

- двухполярное управление режимами работы устройства.

Известен аттенюатор (принят за прототип) [2], вход и выход которого образованы параллельным соединением двух отрезков линии передачи. Один из отрезков содержит блок ослабления сигнала, подключенный через диоды к входу и выходу соответственно. Второй отрезок линии передачи содержит диод, который подключен на расстоянии четверти длины волны по отношению к входу и выходу и шунтирует отрезок по СВЧ. Все диоды устройства включены по постоянному току в одной полярности. Также имеется цепь управления режимами устройства.

Когда питание не подано, все диоды находятся в закрытом состоянии и блок ослабления отключен от передающей линии. Сигнал СВЧ передается по второму отрезку линии передачи («прямой» путь) с минимальными потерями пропускания. При подаче тока по цепи управления все диоды открываются. В «прямом» пути диод шунтирует отрезок линии передачи, возникает режим короткого замыкания по СВЧ, и сигнал по «прямому» пути не проходит. Другие диоды в это время подключают блок ослабления к линии передачи. Сигнал СВЧ, проходя через блок ослабления, ослабляется до заданного значения и поступает на выход устройства.

Недостатками такого устройства являются:

- высокий КСВН при работе в режиме «пропускание» при высоком уровне заданного ослабления (более 20 дБ),

- при уровнях заданного ослабления более 15 дБ имеет место существенное увеличение доли потерь, вносимых элементами «обходного» пути, в потери аттенюатора, работающего в режиме «пропускание» (от 0,2 дБ и выше).

Технический результат изобретения заключается в следующем:

- уменьшение потерь в режиме «пропускание»;

- улучшение КСВН при работе аттенюатора в режиме «пропускание».

В предлагаемом ступенчатом аттенюаторе вход и выход образованы параллельным соединением двух отрезков линии передачи. Один из отрезков («прямой» путь) содержит диод, который подключен на расстоянии четверти длины волны по отношению к входу и выходу и шунтирует отрезок по СВЧ. Второй отрезок линии передачи («обходной» путь) содержит блок ослабления сигнала, подключенный через диоды к входу и выходу устройства и к которому подключены симметрично относительно блока ослабления дополнительные отрезки линии передачи длиной равной четверти длины волны, каждый из которых шунтирован диодом. Все диоды устройства включены по постоянному току в одной полярности. Также имеется цепь управления режимами устройства.

Симметрично расположенные относительно блока ослабления дополнительные отрезки линии передачи необходимы для выравнивания КСВН по входу и выходу.

Когда питание не подано, все диоды находятся в закрытом состоянии и сигнал проходит через «прямой» путь, при этом дополнительные четвертьволновые отрезки создают режим короткого замыкания на диодах, подключающих блок ослабления, и просочившийся через них сигнал отражается обратно в «прямой» путь. Таким образом, сигнал СВЧ передается по «прямому» пути с минимальными потерями. При подаче тока по цепи управления все диоды устройства открываются. В «прямом» пути диод шунтирует отрезок линии передачи, возникает режим короткого замыкания по СВЧ. Остальные диоды в это время подключают «обходной» путь к линии передачи и шунтируют дополнительные четвертьволновые отрезки по СВЧ. Сигнал СВЧ проходит через блок ослабления и поступает на выход устройства, ослабленный до заданного уровня.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена схема предлагаемого управляемого ступенчатого аттенюатора.

В ступенчатом аттенюаторе вход и выход образованы параллельным соединением двух отрезков линии передачи. Диод 1 подключен через отрезки 2 и 3 на расстоянии четверти волны по отношению к входу и выходу. Блок ослабления 10 подключен через диоды 4, 5 к входу и выходу соответственно. Симметрично относительно блока ослабления 10 подключены дополнительные отрезки линии передачи 6 и 7, которые шунтированы диодами 8 и 9 соответственно. Сигналы управления подаются через цепь управления 11.

Когда питание не подано, все диоды 1, 4, 5, 8, 9 находятся в закрытом состоянии и блок ослабления 10 отключен от линии передачи. Сигнал СВЧ передается по «прямому» пути 2, 3 с минимальными потерями. При подаче тока по цепи управления 11 все диоды 1, 4, 5, 8, 9 открываются. Диод 1 шунтирует отрезки линии передачи 2, 3, возникает режим короткого замыкания по СВЧ и сигнал по «прямому» пути 2, 3 не проходит. Диоды 4, 5 в это время подключают блок ослабления 10 к линии передачи. Диоды 8, 9 шунтируют по СВЧ, создавая в точках подключения отрезков к диодам 4, 5 режим «холостого» хода. Четвертьволновые отрезки линии 6, 7 шунтированы диодами 8, 9 и вносят незначительные потери. Сигнал СВЧ проходит через блок ослабления 10 и поступает на выход устройства, ослабленный до заданного значения.

Изготовленные образцы предлагаемого аттенюатора позволили снизить потери в режиме «пропускание» до уровня 0,4 дБ, достичь неравномерности амплитудно-частотной характеристики в режиме «ослабление» не более 0,3 дБ при ширине рабочей полосы не менее 25% для заданного ослабления 20 дБ в 3-сантиметровом диапазоне длин волн. При этом достигается КСВН в режиме «пропускание» не хуже 1, 2.

Источники информации:

1. Патент США №4138637, МКИ H01P 1/22, опубл. 6.02.1979, фиг.5.

2. Патент на изобретение №2234169, МКИ H01P 1/22.

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к управляемым ступенчатым аттенюаторам, предназначенным для изменения коэффициента передачи СВЧ-сигнала. Технический результат изобретения заключается в уменьшении потерь в режиме «пропускание», улучшении КСВН при работе аттенюатора в режиме «пропускание». В ступенчатом аттенюаторе вход и выход образованы параллельным соединением двух отрезков линии передачи. Один из отрезков («прямой» путь) содержит диод, который подключен на расстоянии четверти длины волны по отношению к входу и выходу и шунтирует отрезок по СВЧ. Второй отрезок линии передачи («обходной» путь) содержит блок ослабления сигнала, подключенный через диоды к входу и выходу устройства и к которому подключены симметрично относительно блока ослабления дополнительные отрезки линии передачи длиной равной четверти длины волны, каждый из которых шунтирован диодом. Все диоды устройства включены по постоянному току в одной полярности. Также имеется цепь управления режимами устройства. 1 ил.

Управляемый ступенчатый аттенюатор, вход и выход которого образованы параллельным соединением двух отрезков линий передачи, один из которых содержит блок ослабления сигнала, подключенный через диоды, а второй содержит диод, подключенный на расстоянии четверти длины волны по отношению к входу и выходу, который шунтирует отрезок по СВЧ, отличающийся тем, что к отрезку линии передачи, содержащему блок ослабления, подключены симметрично относительно блока ослабления дополнительные отрезки линии передачи длиной, равной четверти длины волны, каждый из которых шунтирован диодом, причем все диоды устройства включены по постоянному току в одной полярности.