Широкополосная цепь простой топологии для подачи постоянного тока в полосковую линию Российский патент 2023 года по МПК H01P1/15 

Предлагаемое техническое решение относится к области радиотехники, в частности к цепям подачи постоянного тока в полосковые линии.

Известна цепь подачи управляющего смещения тройник смещения уменьшенного размера US 2014/0002213 А1, в которой имеется первый RF-порт ("RF OUT"), второй RF-порт ("RF IN") и порт постоянного тока. Первый RF-порт электрически соединен линией с первым тройником, а вторая линия электрически соединяет второй RF-порт с первым тройником. Первый тройник электрически соединен с первой фиксирующей площадкой двумя проводами и точкой соединения между ними. Первая фиксирующая площадка соединена штырем со второй фиксирующей площадкой, которая соединена с индуктивностью, в свою очередь соединенной с вторым тройником. Второй тройник соединен с разомкнутым шлейфом и портом постоянного тока.

Недостатками этого решения является большая сложность конструкции и относительно низкие электрические характеристики. Так, при значениях параметра S11≤-20 дБ диапазон частот не превышает ±28% от средней частоты диапазона.

Известен выключатель RU 2195053 С2, имеющий в своем составе режекторный фильтр, обеспечивающий широкую полосу частот в режиме пропускания. Выключатель выполнен на основе двух четвертьволновых трансформирующих шлейфов, расположенных на расстоянии четверти длины волны друг от друга и на концах которых включены полупроводниковые диоды. В режиме пропускания на полупроводниковые диоды подано прямое смещение. При этом структура выключателя соответствует полосно-пропускающему фильтру с четвертьволновыми связями. При обесточенных диодах структура выключателя соответствует режекторному фильтру. Предлагаемый выключатель работает в широкой полосе частот, достигающей ±40% от средней частоты диапазона, что является техническим результатом. Это решение можно взять за прототип.

Недостатком прототипа является относительно небольшая широкополосность.

Решением технической задачи создания более широкополосной цепи простой топологии подачи постоянного тока в полосковую линию является цепь, содержащая последовательно соединенные центральный короткозамкнутый шлейф длиной в четверть волны на средней частоте диапазона, один конец которого подключен к полосковой линии, а другой конец подключен к конденсатору, противоположная обкладка которого заземлена, отличающаяся тем, что центральный короткозамкнутый шлейф подключен к середине отрезка линии, вставленной в регулярную основную линию передачи с длиной равной половине волны на средней частоте диапазона с более низким волновым сопротивлением, чем основная линия, и этот отрезок состоит из двух соединенных в точке подключения короткозамкнутого шлейфа четвертьволновых трансформирующих отрезков. Такая конструкция позволит получить диапазон частот ±57% от средней частоты диапазона при значениях параметров: S11≤-20 дБ, S21≤0,1 дБ, S31≤-50 дБ. Добавление к концам четвертьволновых трансформирующих отрезков последовательно подключенных дополнительных четвертьволновых трансформирующих отрезков с несколько большим волновым сопротивлением позволит получить диапазон частот ±66% от средней частоты диапазона при тех же значениях S-параметров.

Предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию новизна, так как в опубликованных источниках информации авторами не обнаружено подобное решение технической задачи.

На Фиг. 1 изображена цепь подачи постоянного тока в полосковую линию 1 с разделительным конденсатором 5, которая содержит полуволновой участок 2 с пониженным волновым сопротивлением относительно полосковой линии 1, состоящий из двух четвертьволновых отрезков полосковой линии. К середине участка 2 подключен четвертьволновый шлейф 3, другим концом подключенный к конденсатору 4, противоположная обкладка которого заземлена.

На Фиг. 2 изображена цепь подачи постоянного тока в полосковую линию 1 с разделительным конденсатором 5, которая содержит полуволновый участок 2 с пониженным волновым сопротивлением относительно полосковой линии 1, состоящий из двух четвертьволновых отрезков полосковой линии. К концам участка 2 подключены дополнительные четвертьволновые участки 6 с несколько большим волновым сопротивлением. К середине участка 2 подключен четвертьволновый шлейф 3, другим концом подключенный к конденсатору 4, противоположная обкладка которого заземлена.

На Фиг. 3 приведены S-параметры цепи по первому пункту формулы изобретения.

На Фиг. 4 приведены S-параметры цепи по второму пункту формулы изобретения.

Рассмотрим работу предложенной цепи подачи постоянного тока в полосковую линию.

В данной конструкции центральный короткозамкнутый шлейф, длиной в четверть волны на средней частоте диапазона, подключен к середине отрезка линии, вставленной в регулярную основную линию передачи. Этот отрезок с длиной равной половине волны на средней частоте диапазона и имеющий более низкое волновое сопротивление, чем основная линия, состоит из двух соединенных в точке подключения короткозамкнутого шлейфа четвертьволновых трансформирующих отрезков. Такое подключение короткозамкнутого шлейфа улучшает передаточные характеристики конструкции тем, что вносит на частотах ниже и выше средней частоты дополнительные реактивности, компенсирующие реактивности в четвертьволновых трансформирующих отрезках в точке подключения. Вследствие этого расширяется полоса пропускания конструкции путем подъема краев ее характеристики передачи. Формируется характеристика коэффициента передачи конструкции с тремя максимумами коэффициента передачи конструкции и двумя минимумами с S21≤0,1 дБ. При подключении к четвертьволновым трансформирующим отрезкам дополнительных четвертьволновых трансформирующих отрезков с несколько более высоким волновым сопротивлением происходит аналогичная ситуация. Количество дополнительных отрезков, подключенных последовательно, ограничено из-за возможности с увеличением их количества расширять рабочую полосу частот устройства.

В качестве примера конструкции широкополосной цепи простой топологии подачи постоянного тока в полосковую линию на Фиг. 1 изображена топология цени по пункту 1 формулы изобретения со значениями волновых сопротивлений.

В качестве второго примера конструкции широкополосной цепи простой топологии подачи постоянного тока в полосковую линию на Фиг. 2 изображена топология цепи по пункту 2 формулы изобретения со значениями волновых сопротивлений.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к цепям подачи постоянного тока в полосковые линии. Технический результат - улучшение передаточных характеристик. Широкополосная цепь подачи постоянного тока в полосковую линию содержит центральный короткозамкнутый шлейф длиной в четверть волны на средней частоте диапазона с повышенным волновым сопротивлением. Один конец шлейфа подключен к полосковой линии, а другой конец подключен к конденсатору, противоположная обкладка которого заземлена. Короткозамкнутый шлейф подключен к середине отрезка линии с длиной, равной половине волны на средней частоте диапазона, и с более низким волновым сопротивлением, чем основная линия, который включён в регулярную основную линию. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Широкополосная цепь подачи постоянного тока в полосковую линию, по которой передается СВЧ сигнал, содержащая четвертьволновый шлейф, один конец которого подключен к полосковой линии, а другой конец подключен к обкладке конденсатора, противоположная обкладка которого заземлена, отличающаяся тем, что короткозамкнутый шлейф подключен к середине отрезка полосковой линии длиной в половину длины волны на средней частоте рабочего диапазона и имеющего более низкое волновое сопротивление, чем основная полосковая линия, в которую этот отрезок последовательно включен.

2. Цепь подачи постоянного тока в полосковую линию по п. 1, отличающаяся тем, что к концам полуволнового отрезка последовательно подключены дополнительные отрезки с длиной в четверть длины волны на средней частоте рабочего диапазона с несколько большими волновыми сопротивлениями, чем у полуволнового отрезка.