ДИОДНЫЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ МОЩНОСТИ СВЧ СИГНАЛА Российский патент 2012 года по МПК H01P1/00 

Изобретение относится к технике СВЧ, а именно к диодным ограничителям мощности, служащим для защиты входа приемного устройства от воздействия СВЧ сигнала собственного передатчика и мощного стороннего СВЧ сигнала

Известен ограничитель мощности на базе несимметричной микрополосковой линии и щелевой линии передачи [1]. Два диода установлены параллельно в разрывы несимметричной микрополосковой линии. Устройства с параллельной установкой диодов в линию предачи обладают широкой полосой пропускания, низкими значениями КСВН входа, однако имеют следующие недостатки:

- малый уровень допустимой непрерывной СВЧ мощности;

- большие начальные потери при работе в режиме пропускания сигнала;

- малые вносимые потери при работе в режиме ограничения СВЧ мощности.

Наиболее близким к изобретению (прототипом) является ограничитель СВЧ мощности, содержащий входную и выходную линии передачи, между которыми расположены каскадно-соединенные системы микрополосковых линий [2]. Каскадно-соединенные системы микрополосковых линий шунтированы диодами. По сравнению с [1], ограничитель [2] обеспечивает большее значение допустимой непрерывной СВЧ входной мощности, малые начальные потери в режиме пропускания СВЧ сигнала.

Недостатком такого устройства является малый уровень вносимых потерь при работе в режиме ограничения СВЧ мощности.

Технический результат, получаемый при осуществлении предлагаемого ограничителя мощности, заключается в увеличении уровня вносимых потерь при работе в режиме ограничения СВЧ мощности по сравнению с аналогичными устройствами при сохранении малых начальных потерь при работе в режиме пропускания СВЧ сигнала.

Указанный технический результат достигается тем, что диодный ограничитель мощности СВЧ сигнала содержит входную и выходную линии передачи и цепь постоянного тока диодов, к входной линии подключен вход N=2ⁿ (n=2, 3, …) канального бинарного делителя, содержащего N-1 одиночных делителя, соединенных между собой отрезками линий, а к выходной линии - выход N канального бинарного сумматора, содержащего N-1 одиночных сумматора, соединенных между собой отрезками линий. По крайней мере, два отрезка, соединяющих одиночные сумматоры, шунтированы, по крайней мере, одним диодом каждый. Выходы бинарного делителя соединены со входами бинарного сумматора N отрезками линий, каждый из которых шунтирован, по крайней мере, одним диодом на расстоянии, близком к половине длины волны от входа бинарного делителя, при этом сумма волновых проводимостей этих отрезков линий больше волновой проводимости как входной, так и выходной линии.

Причинно-следственные связи признаков изобретения с техническим результатом выражаются в следующем. Диоды, шунтирующие отрезки линий, соединяющие одиночные сумматоры, вносят дополнительные потери при работе в режиме ограничения СВЧ мощности. Диоды, шунтирующие отрезки линий, соединяющие одиночные сумматоры, вносят минимальные потери при работе в режиме пропускания.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого диодного ограничителя мощности СВЧ сигнала, где:

- входная линия передачи 1;

- N канальный бинарный делитель 2;

- одиночный делитель 3;

- отрезок линии, соединяющий одиночные делители 4;

- отрезок линии, соединяющий выход бинарного делителя и вход бинарного сумматора 5;

- диод, шунтирующий отрезок линии, соединяющий выход бинарного делителя и вход бинарного сумматора 6;

- N канальный бинарный сумматор 7;

- одиночный сумматор 8,

- отрезок линии, соединяющий одиночные сумматоры 9;

-диод, шунтирующий отрезок линии, соединяющий одиночные сумматоры 10;

- цепь постоянного тока диодов 11;

- выходная линия передачи 12.

На фиг.2 представлена топология предлагаемого диодного ограничителя мощности СВЧ сигнала, выполненного на четырехканальном бинарном делителе и четырехканальном бинарном сумматоре, где:

- входная линия передачи 1;

- четырехканальный бинарный делитель 2;

- одиночный делитель 3;

- отрезок линии, соединяющий одиночные делители 4;

- отрезок линии, соединяющий выход бинарного делителя и вход бинарного сумматора 5;

- диод, шунтирующий отрезок линии, соединяющий выход бинарного делителя и вход бинарного сумматора 6;

- четырехканальный бинарный сумматор 7;

- одиночный сумматор 8,

- отрезок линии, соединяющий одиночные сумматоры 9;

- диод, шунтирующий отрезок линии, соединяющий одиночные сумматоры 10;

- цепь постоянного тока диодов 11;

- выходная линия передачи 12.

Пример

Ограничитель мощности состоит из входной линии передачи 1 и выходной линии передачи 12, между которыми включены четырехканальный бинарный делитель 2 и четырехканальный бинарный сумматор 7. Бинарный делитель 2 выполнен из трех одиночных делителей 3, соединенных между собой двумя отрезками линии передачи 4. Бинарный сумматор 7 выполнен из трех одиночных сумматоров 8, соединенных двумя отрезками линии передачи 9. Четыре выхода бинарного делителя 2 соединены с четырьмя входами бинарного сумматора 7 отрезками линий передачи 5, каждый из которых шунтирован диодом 6. Диоды 10 шунтируют два отрезка линии 9. Цепь постоянного тока выполнена в виде четвертьволнового отрезка линии 11.

Предлагаемый диодный ограничитель мощности СВЧ сигнала работает следующим образом. При низком уровне входного сигнала все диоды устройства 6 и 10 закрыты, четырехканальный бинарный делитель двух- и четырехканальный сумматор 7 согласованы, в линию вносятся минимальные начальные потери. В цепи постоянного тока 11 ток не протекает. При повышенной мощности входного СВЧ сигнала диоды 6 и 10 переходят в состояние малого сопротивления. Постоянная составляющая тока диодов замыкается через цепь постоянного тока 11. Возникает режим замыкания бинарного делителя 2 через малое сопротивление открытых диодов 6 и 10. СВЧ сигнал отражается к входу ограничителя, коэффициент передачи от входной линии 1 к выходной линии 12 значительно уменьшается.

Осуществление изобретения обеспечивает выполнение диодного ограничителя СВЧ мощности Х-диапазона с начальными потерями меньше 0.8 дБ. В режиме ограничения СВЧ мощности вносимые потери таким ограничителем составляют не менее 40 дБ. Вносимые потери ограничителем-прототипом составляют 20 дБ. Данная схема рассчитана на допустимую входную мощность 30 Вт.

Источники информации

1. В.Г.Виненко, С.В.Красовский, Д.А.Усанов. Обзоры по электронной технике. Серия 1. Электроника СВЧ. Выпуск 3 (1330). СВЧ ограничители мощности на полупроводниковых диодах, с.34.

2. Патент на изобретение №2258278. Диодный ограничитель мощности СВЧ сигнала.

Изобретение относится к технике СВЧ, а именно к диодным ограничителям мощности, служащим для защиты входа приемного устройства от воздействия СВЧ сигнала собственного передатчика и мощного стороннего СВЧ сигнала. Технический результат, получаемый при осуществлении предлагаемого ограничителя мощности, заключается в увеличении уровня вносимых потерь при работе в режиме ограничения СВЧ мощности по сравнению с аналогичными устройствами при сохранении малых начальных потерь при работе в режиме пропускания СВЧ сигнала. Предлагаемый диодный ограничитель мощности СВЧ сигнала содержит входную и выходную линии передачи и цепь постоянного тока диодов. К входной линии подключен вход N=2ⁿ (n=2, 3, …) канального бинарного делителя, содержащего N-1 одиночных делителя, соединенных между собой отрезками линий, а к выходной линии - выход N канального бинарного сумматора, содержащего N-1 одиночных сумматора, соединенных между собой отрезками линий. При этом, по крайней мере, два отрезка, соединяющих одиночные сумматоры, шунтированы, по крайней мере, одним диодом каждый. Выходы бинарного делителя соединены со входами бинарного сумматора N отрезками линий, каждый из которых шунтирован, по крайней мере, одним диодом на расстоянии, близком к половине длины волны от входа бинарного делителя, при этом сумма волновых проводимостей этих отрезков линий больше волновой проводимости как входной, так и выходной линии. 2 ил.

Диодный ограничитель мощности СВЧ сигнала, содержащий входную и выходную линии передачи и цепь постоянного тока диодов, отличающийся тем, что к входной линии подключен вход N=2ⁿ (n=2, 3, …) канального бинарного делителя, содержащего N-1 одиночных делителя, соединенных между собой отрезками линий, а к выходной линии - выход N канального бинарного сумматора, содержащего N-1 одиночных сумматора, соединенных между собой отрезками линий, при этом, по крайней мере, два отрезка, соединяющие одиночные сумматоры, шунтированы, по крайней мере, одним диодом каждый, выходы бинарного делителя соединены со входами бинарного сумматора N отрезками линий, каждый из которых шунтирован, по крайней мере, одним диодом на расстоянии, близком к половине длины волны от входа бинарного делителя, при этом сумма волновых проводимостей этих отрезков линий больше волновой проводимости как входной, так и выходной линий.