Переключатель СВЧ мощности Российский патент 2017 года по МПК H01P1/00 

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 переключатель СВЧ на основе Т-соединения, состоящий из трех отрезков линии передачи [А.В. Вайсблат.«Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах». Москва: «Радио и связь», 1987, с. 84-85]. 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.

Недостатком переключателя является малый уровень допустимой входной СВЧ мощности.

Наиболее близким к изобретению (прототипом) является переключатель СВЧ [Патент на изобретение №2410802, МПК Н01Р 1/15], выполненный 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.

Недостатком такого устройства является то, что «закрытые» плечи переключателя не согласованы по СВЧ, что не всегда приемлемо.

Задачей изобретения является согласование по СВЧ всех плеч переключателя, как «закрытых», так и «открытых».

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения: выражается в согласовании по СВЧ входов/выходов переключателя, что позволит применять его совместно с устройствами, нагрузки которых обязательно должны быть согласованы.

Указанный технический результат достигается тем, что плечи переключателя СВЧ мощности образованы n=3…n отрезками линии передачи, соединенными одним концом в общей точке, из которых, по крайней мере, n-1 отрезков шунтированы по СВЧ k=1, 2, 3 … k полупроводниковыми ключами, подключенными к шунтируемому отрезку через отрезки линии, близкие к четверти длины волны, при этом каждый первый от общей точки такой отрезок линии подключен на расстоянии, близком к четверти длины волны, от общей точки соединения.

Расположенный последним от общей точки отрезок линии, подключен к шунтируемому отрезку линии через резистор R, при этом расстояние между точками подключения к шунтируемому отрезку линии последнего и предпоследнего отрезков, подключающих ключи, близко к четверти длины волны, при этом все плечи переключателя согласованы по СВЧ.

Причинно-следственные связи признаков изобретения с техническим результатом выражаются в следующем. В плече, работающем на запирание, последние от общей точки соединения полупроводниковый ключ и четвертьволновый отрезок линии шунтируют уже не отрезок линии, образующий плечо переключателя, а дополнительный резистор, который является согласованной нагрузкой от входа/выхода плеча, причем подключение резистора на расстоянии четверти длины волны от предпоследнего четвертьволнового отрезка линии, шунтирующего отрезок линии передачи, образующий плечо переключателя создает режим холостого хода в точке подключения резистора, что позволяет СВЧ сигналу распространяться далее по плечу переключателя.

Изобретение поясняется чертежом.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого переключателя СВЧ мощности.

Пример

Переключатель СВЧ мощности, плечи которого образованы соединением отрезков линии передачи n 1, n 2, n 3, n 4 одним концом в общей точке. Каждое плечо шунтировано k.1, k.2, k.3 полупроводниковыми ключами (диодами), подключенными через четвертьволновые отрезки L.1, L.2, L.3 соответственно.

Каждый четвертьволновый отрезок L1 подключен к своему плечу n на расстоянии, близком к четверти длины волны, от общей точки соединения плеч. Четвертьволновые отрезки L3 подключены к своим плечам через резистор R

Расстояние L4 в каждом плече между точками подключения отрезков L3 и L2 близко к четверти длины волны.

Каждое плечо переключателя может являться как входом, так и выходом СВЧ мощности в зависимости от потребности.

Предлагаемый переключатель СВЧ мощности работает следующим образом.

В любых двух плечах устройства, например n 1 и n 2, полупроводниковые ключи k находятся в открытом состоянии, четвертьволновые отрезки L1, L2, L3 короткозамкнуты по СВЧ и не вносят в эти плечи дополнительных потерь. СВЧ сигнал подается на n 1 и снимается с отрезка n 2.

В то же время в плечах устройства n 3 и n 4 полупроводниковые ключи k закрыты, четвертьволновые отрезки L1, L2, L3 шунтируют плечи по СВЧ и сигнал через эти плечи не проходит. При этом последние от общей точки четвертьволновые отрезки L3 шунтируют плечи через резисторы R, являющиеся согласованными нагрузками для этих плеч.

При этом и «открытые», и «закрытые» плечи переключателя согласованы по СВЧ.

Осуществление изобретения обеспечивает выполнение переключения СВЧ мощности с вносимыми прямыми потерями ~1,5 дБ, вносимым затуханием в «закрытые» плечи >30 дБ и допустимым уровнем входной мощности более 30 Вт. При этом количество плеч равнялось 4, в качестве полупроводниковых ключей использовались по 3 диода в каждом плече.

При увеличении количества плеч вносимые прямые потери пропорционально растут.

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 заключается в обеспечении согласования по СВЧ входов/выходов переключателя, что позволит применять его совместно с устройствами, нагрузки которых обязательно должны быть согласованы. Переключатель СВЧ мощности содержит плечи, образованые n=3…n отрезками линии передачи, соединенными одним концом в общей точке. По крайней мере n-1 отрезков линии передачи шунтированы по СВЧ k=1, 2, 3 … k полупроводниковыми ключами, подключенными к шунтируемому отрезку через отрезки линии, близкие к четверти длины волны. При этом каждый первый от общей точки такой отрезок линии подключен на расстоянии, близком к четверти длины волны, от общей точки соединения. Расположенный последним от общей точки отрезок линии подключен к шунтируемому отрезку линии через резистор R. Расстояние между точками подключения к шунтируемому отрезку линии последнего и предпоследнего отрезков, подключающих ключи, близко к четверти длины волны, причем все плечи переключателя согласованы по СВЧ. 1 ил.

Переключатель СВЧ мощности, плечи которого образованы n=3…n отрезками линии передачи, соединенными одним концом в общей точке, из которых по крайней мере n-1 отрезков шунтированы по СВЧ k=1, 2, 3…k полупроводниковыми ключами, подключенными к шунтируемому отрезку через отрезки линии, близкие к четверти длины волны, при этом каждый первый от общей точки такой отрезок линии подключен на расстоянии, близком к четверти длины волны, от общей точки соединения, отличающийся тем, что каждый последний от общей точки отрезок линии подключен к шунтируемому отрезку линии через резистор R, при этом расстояние между точками подключения к шунтируемому отрезку линии последнего и предпоследнего отрезков, подключающих ключи, близко к четверти длины волны, при этом все плечи переключателя согласованы по СВЧ.