Двухканальный переключатель Советский патент 1992 года по МПК H01P1/15 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для коммутации сигналов малого уровня мощности в гектометровом, декаметровом и метровом диапазонах волн, в частности, в антенной и измерительной технике.

Известен высокочастотный двухканаль- ный переключатель, содержащий в каждом коммутируемом плече по одному последовательному диоду. Недостатком его является малое значение ослабления закрытых каналов и низкая чувствительность к входным коммутируемым сигналам, обусловленная высоким уровнем коммутационных (гармонических) помех от управляющего сигнала (коммутационные помехи содержатся как в самом управляющем сигнале, так и возникают на нелинейностях диодов под воздействием управляющего сигнала).

Известен также высокочастотный двух- канальный переключатель, содержащий первый и второй входы, между которыми включены последовательно соединенные первый разделительный конденсатор, первый и второй диоды, включенные согласно, и второй разделительный конденсатор, третий диод, включенный между земляным проводником и точкой соединения первого разделительного конденсатора и первого диода, четвертый диод, включенный между земляным проводником и точкой соединения второго разделительного конденсатора и второго диода, при этом третий и четвертый диоды подключены к первому и второму диодам одноименными электродами, Т-образный фильтр ньжних частот, включенный между точками соединения первого и третьего диодов, с одной стороны, и второго и четвертого диодов, с другой сторон ы, выход,

а

Јь

соединенный через третий разделительный конденсатор с точкой соединения первого и второго диодов, и вход управляющего напряжения, к которому подсоединен потенциальный вывод блокировочного конден- сатора и первый вывод дросселя, второй вывод которого подключен к общей точке соединения первого и второго диодов и третьего разделительного конденсатора. Недостатком такого переключателя являет- ся малая чувствительность к входным коммутируемым сигналам.

Наиболее близким к предлагаемому по максимальному числу существенных признаков является двухканальный переключа- тель, содержащий первый и второй входы, между которыми включены последовательно соединенные первый разделительный конденсатор, первый и второй диоды, включенные согласно, и второй разделительный конденсатор, первый, второй и третий дроссели, первые выводы которых соединены с земляным проводником, четвертый и пятый дроссели, первые выводы которых подключены соответственно к аноду первого диода и катоду второго диода, а вторые выводы - к потенциальным выводам первого и второго блокировочных конденсаторов и входу управляющего напряжения, третий диод, катод которого подключен к точке со- единения первого разделительного конденсатора, первого диода и четвертого дросселя, а анод - к потенциальному выводу третьего блокировочного конденсатора и второму выводу второго дросселя, четвер- тый диод, анод которого подключен к точке соединения второго разделительного конденсатора, второго диода и пятого дросселя, а катод - к потенциальному выводу четвертого блокировочного конденсатора и второму выводу четвертого дросселя, третий разделительный конденсатор, первый вывод которого является выходом переключателя, а второй вывод подключен к второму выводу первого дросселя и к точке соедине- ния первого и второго диодов.

Недостатком переключателя является его низкая чувствительность к входным коммутируемым сигналам.

Цель изобретения - повышение чувст- вительности двухканального переключателя к входным коммутируемым сигналам (за счет уменьшения уровня коммутационных помех).

Поставленная цель достигается тем, что в двухканальный диодный переключатель, содержащий первый и второй входы, между которыми включены последовательно соединенные первый разделительный конденсатор, первый и второй диоды, включенные

согласно, и второй разделительный конденсатор, первый, второй и третий дроссели, первые выводы которых соединены между собой, четвертый и пятый дроссели, первые выводы которых подключены соответственно к аноду первого диода и к катоду второго диода, а вторые выводы - к потенциальным выводам первого и второго блокировочных конденсаторов, третий диод, к аноду которого подключен потенциальным выводом третий блокировочный конденсатор и второй вывод второго дросселя, четвертый диод, к катоду которого подключен потенциальным выводом четвертый блокировочный конденсатор и второй вывод третьего дросселя, третий разделительный конденсатор, первый вывод которого является выходом двухканального переключателя, а второй вывод подключен к второму выводу первого дросселя и к общей точке соединения первого и второго диодов, дополнительно введены четвертый и пятый разделительные конденсаторы, шестой седьмой и восьмой дроссели, пятый, шестой и седьмой блокировочные конденсаторы, при этом четвертый разделительный конденсатор, шестой дроссель и пятый блокировочный конденсатор соединены между собой, первый вывод четвертого разделительного конденсатора подключен к аноду первого диода, а второй вывод - к катоду третьего диода, потенциальные выводы второго и пятого блокировочных конденсаторов соединены между собой и являются входом напряжения смещения отрицательной полярности, пятый разделительный конденсатор, седьмой дроссель и шестой блокировочный конденсатор соединены последова- тельно между собой, при этом первый вывод пятого разделительного конденсатора подключен к катоду второго диода, а второй вывод - к аноду четвертого диода, потенциальные выводы первого и шестого блокировочных конденсаторов соединены между собой и являются входом напряжения смещения положительной полярности, к общей точке соединения первого, второго и третьего дросселей подключены потенциальный вывод седьмого блокировочного конденсатора и первый вывод восьмого дросселя, второй вывод которого является входом управляющего напряжения.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема двухканального переключателя; на фиг. 2 - вольтамперные характеристики со стороны управляющего входа переключателя при подаче на диоды постоянных напряжений смещения (кривая А) и при их отсутствии (кривая Б).

Двухканальный переключатель (см. фиг.1) содержит четыре полупроводниковых диода 1-4, восемь дросселей 5-12, пять разделительных 13-17 и семь блокировочных 18-24 конденсаторов и оканчивается двумя входами (входными разъемами) 25 и 26 и одним выходом (выходным разъемом) 27, входом управляющего напряжения 28 и входами напряжений смещения положительной 29 и отрицательной 30 полярностей. Между первым 25 и вторым 26 входами включены последовательно соединенные первый разделительный конденсатор 13, первый 1 и второй 2 диоды, включенные согласно, и второй разделительный конденсатор 14. Между выходом 27 и точкой соединения диодов 1 и 2 включен третий разделительный конденсатор 15. Первый 7, второй 8, третий 9 и восьмой 12 дроссели первыми выводами соединены с потенциальным выводом седьмого блокировочного конденсатора 24, при этом второй вывод восьмого дросселя 12 является входом 28 управляющего напряжения. Второй вывод второго дросселя 8 подсоединен к аноду третьего диода 3 и потенциальному выводу третьего блокировочногоо конденсатора 22. Второй вывод третьего дросселя 9 подсоединен к катоду четвертого диода 4 и потенциальному выводу четвертого блокировочного конденсатора 23. Второй вывод первого дросселя 7 подключен к точке соединения диодов 1 и 1 и третьего разделительного конденсатора 15. К точке соединения первого разделительного конденсатора 13 и анода первого диода 1 подключены первыми выводами четвертый дроссель 5 и четвертый разделительный конденсатор 16, а к точке соединения второго разделительного конденсатора 14 и катода второго диода 2 подключены первыми выводами пятый дроссель 6 и пятый разделительный конденсатор 17. Начало шестого дросселя 10 соединено с катодом третьего диода 3 и вторым выводом четвертого разделительного конденсатора 16, а его конец - с потенциальным выводом пятого блокировочного конденсатора 20. Начало седьмого дросселя 11 соединено с анодом четвертого диода 4 и вторым выводом пятого разделительного конденсатора 17, а его конец - с потенциальным выводом шестого блокировочного конденсатора 21. Вторые выводы четвертого 5 и пятого 6 дросселей соединены соответственно с потенциальными выводами первого 18 и второго 19 блокировочных конденсаторов. Потенциальные выводы первого 18 и шестого 21 блокировочных конденсаторов соединены между собой и являются входом 29 напряжения смещения положительной полярности, а потенциальные выводы второго 19 и пятого 20 блокировочных конденсаторов также соединены между собой и являются входом

30 напряжения смещения отрицательной полярности.

Двухканальный переключатель работает следующим образом.

На входы 29 и 30 подаются постоянные

0 напряжения смещения положительной и отрицательной полярности величиной 0,6-0,8 В (при использовании в переключателе кремниевых диодов). При этом на диоды подаются напряжения 0,4-0,6 В (часть на5 пряжений падает на дросселях), смещающие рабочие точки диодов 1-4 в область малых прямых токов. На входы 25 и 26 подаются высокочастотные сигналы малого уровня мощности, на вход 28 - двухполяр0 ное управляющее напряжение (в частном случае, имеющее форму меандра). При отрицательном управляющем напряжении на входе 28 диоды 1 и 4 открываются, а диоды 2 и 3 закрываются. При этом вход 25 соеди5 няется с выходом 27, вход 26 отсоединяется от него и сигнал с входа 25 поступает на выход 27. При положительном управляющем напряжении на входе 28 открываются диоды 2 и 3 и закрываются диоды 1 и 4. При

0 этом вход 26 соединяется с выходом 27, вход 25 отсоединяется от него и сигнал с входа 26 поступает на выход 27. Управляющее напряжение с входа 28 поступает на диоды 1-4 через фильтры нижних частот,

5 образованные дросселями 7-9 и 12 и конденсатором 24, что уменьшает уровень гармоник, поступающих на диоды. Сопротивление между входом 28 и земляным проводником определяется вольтамперной

0 характеристикой, представленной на фиг.2 кривой А (если бы входы 29 и 30 были соединены с земляным проводником, сопротивление между входом 28 и земляным проводником определялось бы вольтампер5 ной характеристикой, представленно на фиг. 2 кривой Б). На выходе переключателя гармоники, порождаемые на нелинейностях диодов, имеют малый уровень, поскольку цепь между точкой соединения диодов 1 и 2

0 (которая через конденсатор 15 соединены с выходом 27) и земляным проводником обладает вольтамперной характеристикой, близкой к линейной. Уменьшение уровня гармоник от управляющего напряжения на

5 входах переключателя 25 и 26 обусловлено частичной компенсацией противофазных гармоник управляющего напряжения, проходящих по параллельным ветвям от входа 28 к входам 25 и 26, поскольку эти цепи также имеют вольтамперные характеристики, близкие к линейным. На первый вход 25 противофазные гармоники управляющего напряжения проходят по двум параллельным ветвям: дроссель 8 - диод 3 - конденсатор 16 (первая ветвь) и дроссель 7 - диод 1 (вторая ветвь), на второй вход 26 противофазные гармоники управляющего напряжения проходят по двум параллельным ветвям: дроссель 9 - диод 4 - конденсатор 17 (первая ветвь) и дроссель 7 - диод 2 (вторая ветвь). Уменьшение уровня гармонических составляющих в предлагаемом переключателе по отношению к переключателю-прототипу обусловлено также тем, что амплитуда управляющего напряжения на диодах при тех же прямых токах (при тех же значениях ослаблений открытых и закрытых каналов) получается меньше на величину постоянного напряжения смещения, подаваемого на диоды (чем меньше амплитуда гармоник управляющего сигнала, тем меньше уровень гармоник как в самом исходном сигнале, так и в сигнале, искаженном диодами).

Для получения минимального уровня коммутационных помех в переключателе необходимо использовать идентичные диоды 1-4, одинаковые дроссели 5, 6, 10 и 11; 8 и 9 и одинаковые конденсаторы 13 и 14; 16 и 17;18-21;22 и 23.

Двухканальный переключатель, выполненный на диодах 2А517А по схеме, изображенной на фиг. 1, имел в диапазоне частот 0,3-300 МГц ослабление открытых каналов 0,4 дБ. Ослабление закрытых каналов превышало 50 дБ. При подаче на вход 28 напряжения, имеющего форму меандра и частоту колебаний 1 кГц, и на входы 29 и 30 постоянных напряжений +0,75 и -0,75 В, ослабление гармоник управляющего напряжения на входах 25 и 26 и выходе 27 в диапазоне частот 0,1-1,0 МГц составляло соответстве- но 13-21 и 19-21 дБ по отношению к тому же переключателю, у которого входы 29 и 30 были соединены с земляным проводником (по отношению к переключателю-прото- типу). В декаметровом и метровом диапазонах волн уровня гармоник от управляющего напряжения на входах и выходе переключателя находились на уровне шумов используемого при измерении уровня гармоник анализатора спектра СК 4-59.

Техническое преимущество предлагаемого переключателя по сравнению с переключателем-прототипом состоит в увеличении приблизительно на 20 дБ его чувствительности к входам коммутируемым сигналам. К достоинствам переключателя следует также отнести меньший, чем у переключателя-прототипа (и других известных

переключателей) уровень помех на его входах, что имеет существенное значение для антенных коммутаторов, поскольку к уровню излучаемого антеннами паразитного сигнала предъявляются весьма жесткие требования.

Формула изобретения Двухканальный переключатель, содержащий первый и второй входы, между которыми включены последовательно соединенные первый разделительный конденсатор, первый и второй диоды, включенные согласно, и в-орой разделительный

конденсатор, первый, второй и третий дроссели, первые выводы которых соединены между собой, четвертый и пятый дроссели, первые выводы которых подключены, соответственно, к аноду первого диода и катоду

второго диода, а вторые выводы - к потенциальным выводам первого и второго блокировочных конденсаторов, третий диод, к аноду которого подключен потенциальный вывод третьего блокировочного конденсатора и второй вывод второго дросселя, четвертый диод, к катоду которого подключен потенциальным выводом четвертый блокировочный конденсатор и второй вывод третьего дросселя, третий разделительный

конденсатор, первый вывод которого является выходом двухканального переключателя, а второй вывод подключен к второму выводу первого дросселя и к общей точке соединения первого и второго диодов, о т л

ичающийся тем, что, с целью повышения чувствительности к входным коммутируемым сигналам, в него дополнительно введены четвертый и пятый разделительные конденсаторы, шестой, седьмой и восьмой

дроссели, пятый, шестой и седьмой блокировочные конденсаторы, при этом четвертый разделительный конденсатор, шестой дроссель и пятый блокировочный конденсатор последовательно соединены между собой, первый вывод четвертого разделительного конденсатора подключен к аноду первого диода, а второй вывод - к катоду третьего диода, потенциальные выводы второго и пятого блокировочных конденсаторов соединены между собой и являются входом для подключения источника напряжения смещения отрицательной полярности, пятый разделительный конденсатор, седьмой дроссель и шестой блокировочный

конденсатор последовательно соединены между собой, при этом первый вывод пятого разделительного конденсатора подключен к катоду второго диода, а второй вывод - к аноду четвертого диода, потенциальные выводы первого и шестого блокировочных конденсаторов соединены между собой и являются входом для подключения источника напряжения смещения положительной полярности, к общей точке соединения первого, второго и -третьего дросселей подключены потенциальный вывод седьмого блокировочного конденсатора и первый вывод восьмого дросселя, второй вывод которого является входом управляющего напряжения.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в антенной и измерительной аппаратуре. С целью увеличения чувствительности к входным коммутируемым сигналам за счет снижения уровня помех от управляющего напряжения двух- канальный переключатель содержит четыре диода и цепи питания диодов, состоящие из восьми дросселей, пяти разделительных и семи блокировочных конденсаторов. Переключатель содержит, помимо двух входов и одного выхода, еще два входа постоянных напряжений смещения. На все четыре диода подаются постоянные напряжения, смещающие рабочие точки диодов в область прямых токов, что уменьшает уровни гармоник на входах и выходе переключателя. Фильтры нижних частот, образованные цепями питания диодов, ослабляют уровень гармоник в исходном управляющем напряжении. 2 ил.

2&± $

as0Ј3

+

Фиг.1

/

-26

I

/

/

- Ј