ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ СВЧ Российский патент 2011 года по МПК H01P1/15 

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к переключателям СВЧ мощности, и может быть использовано для переключения СВЧ сигналов между каналами приема (передачи) в СВЧ приемниках (передатчиках).

Известен полупроводниковый коммутатор СВЧ [1], состоящий из двух четвертьволновых отрезков линии передачи, соединенных одним концом между собой и шунтированных с другого конца диодами по СВЧ, причем в 1 плече диод открыт, а в другом закрыт. Соединенные концы образуют вход устройства, а оставшиеся концы отрезков - выходы.

Недостатками такого устройства являются:

- недостаточная изоляция по СВЧ в плече, работающем на запирание,

- повышенные потери в плече, работающем на пропускание,

- малый уровень допустимой входной СВЧ мощности.

Наиболее близким к изобретению (прототипом) является переключатель СВЧ на основе Т-соединения, состоящий из трех отрезков линии передачи. [2]. Один из отрезков является входом устройства. Два других отрезка образуют выходы устройства, причем каждый из них шунтирован по СВЧ диодами, установленными на расстоянии четверти и половины волны от центра соединения отрезков. В одном плече диоды закрыты и СВЧ сигнал проходит от входа к выходу с минимальными потерями, в другом плече диоды открыты и сигнал проходит от входа к выходу со значительными потерями.

По сравнению с [1], переключатель [2] обеспечивает хорошую изоляцию в плече, работающем на запирание и, как следствие, пониженный уровень потерь в плече, работающем на пропускание. Недостатком такого устройства по прежнему является малый уровень допустимой входной СВЧ мощности.

Причиной, препятствующей повышению допустимой входной мощности в переключателе [2], является превышение рассеиваемой мощности на диодах.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении допустимой входной мощности в десятки раз по сравнению с прототипом.

Указанный технический результат достигается тем, что переключатель СВЧ выполнен из n=3…n отрезков линии передачи, соединенных одним концом в общей точке, из которых, по крайней мере, n-1 отрезок шунтирован по СВЧ k=1…k полупроводниковыми ключами. Каждый первый от общей точки ключ для своего отрезка подключен на расстоянии, близком четверти длины волны от общей точки соединения. Каждый полупроводниковый ключ подключен к шунтируемому отрезку через дополнительный отрезок линии передачи, длина которого близка четверти длины волны.

Дополнительные четвертьволновые отрезки линии передачи шунтируют линию передачи, которая находится в состоянии запирания, при этом полупроводниковые ключи, подключенные к этому отрезку, находятся в закрытом состоянии, в отличие от [2], и уровень мощности, рассеиваемый на любом из этих полупроводниковых ключей, в десятки раз меньше, чем на входе. Таким образом обеспечивается повышение допустимой входной мощности.

Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже представлена схема заявленного переключателя СВЧ.

Пример.

Переключатель СВЧ состоит из n=4 идентичных отрезков линии передачи, соединенных одним концом в общей точке. Каждый отрезок линии передачи шунтирован k=3 полупроводниковыми ключами. В качестве полупроводниковых ключей использованы диоды. Каждый первый ключ k1 подключен на расстоянии 1.1, равном четверти длины волны от общей точки соединения через дополнительный отрезок 2.1, длина которого равна четверти длины волны. Каждый следующий ключ k подключен через дополнительный отрезок, длина которого равна четверти длины волны, к отрезку линии передачи n. Дополнительные отрезки 2.1, 2.2, 2.3 шунтируют отрезки n по СВЧ. Диоды k 1, 2, 3 шунтируют по СВЧ четвертьволновые отрезки 2.1-2.3 соответственно.

В зависимости от потребности каждый отрезок линии передачи n переключателя может являться как входом, так и выходом СВЧ мощности.

Предлагаемый переключатель СВЧ работает следующим образом.

В любых двух отрезках линии передачи, например n1 и n2, полупроводниковые ключи k 1, 2, 3 находятся в открытом состоянии, дополнительные четвертьволновые отрезки 2.1, 2.2, 2.3 короткозамкнуты по СВЧ. СВЧ сигнал подается на n1 и снимается с отрезка n2.

В то же время в остальных отрезках n3, n4 полупроводниковые ключи k 1, 2, 3 закрыты. Дополнительные четвертьволновые отрезки 2.1, 2.2, 2.3 шунтируют отрезки n3, n4 по СВЧ, и сигнал СВЧ не проходит через них.

Если входом СВЧ сигнала является только один отрезок линии передачи, то подключенные к нему полупроводниковые ключи k 1, 2, 3 и дополнительные отрезки 2.1, 2.2, 2.3 не требуются.

Осуществление изобретения, представленного на фиг.1, обеспечивает выполнение переключения СВЧ мощности с вносимыми прямыми потерями ~1 дБ, вносимым затуханием >30 дБ и допустимым уровнем входной мощности более 30 Вт. При этом количество отрезков линии передачи равнялось 4, в качестве полупроводниковых ключей использовались по 3 диода 2А570 для каждого отрезка.

Источники информации

1. А.В.Вайсблат. «Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах», Москва: «Радио и связь», 1987, с.79.

2. А.В.Вайсблат. «Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах», Москва: «Радио и связь», 1987, с.84-85.

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к переключателям СВЧ мощности, и может быть использовано для переключения СВЧ сигналов между каналами приема (передачи) в СВЧ приемниках (передатчиках). Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении допустимой входной мощности в десятки раз по сравнению с аналогичными по предназначению устройствами. Указанный технический результат достигается тем, что переключатель СВЧ выполнен из n=3…n отрезков линии передачи, соединенных одним концом в общей точке, из которых, по крайней мере, n-1 отрезки шунтированы по СВЧ k=1…k полупроводниковыми ключами. Для каждого отрезка каждый первый от общей точки соединения ключ подключен на расстоянии четверти длины волны от общей точки соединения. Каждый полупроводниковый ключ подключен к шунтируемому отрезку дополнительным отрезком линии передачи, длина которого близка четверти длины волны. 1 ил.

Переключатель СВЧ, выполненный из n=3…n отрезков линии передачи, соединенных одним концом в общей точке, из которых, по крайней мере, n-1 отрезков шунтированы по СВЧ k=1…k полупроводниковыми ключами, при этом каждый первый от общей точки соединения ключ для своего отрезка подключен на расстоянии близком к четверти длины волны от общей точки соединения, отличающийся тем, что каждый полупроводниковый ключ подключен к шунтируемому отрезку через дополнительный отрезок линии передачи, длина которого близка к четверти длины волны.