Ограничитель СВЧ мощности Советский патент 1992 года по МПК H01P1/15 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в радиоприемных и радиопередающих устройствах для защиты чувствительного элемента СВЧ-приемника от мощных си|- налов.

Известен ограничитель СВЧ-мощности, который содержит отрезок волновода прямоугольного сечения и полупроводниковый диод, включенный в волновод с помощью двух металлических электродов, ориентированных перпендикулярно широким стенкам волновода.

Недостатком указанного устройства является сложность конструкции и

невозможность интегрализации с использованием современных технологических приемов, а также недостаточная надежность ввиду наличия разъемов и регулируемых контактов.

Наиболее близким техническим решением,, принятым в качестве прототипа, является интегральное твердотельное защитное устройство, содержащее отрезок волновода прямоугольного сечения с диэлектрической подложкой в поперечном сечении, на поверхности которой расположена решетка, включающая первую и вторую металлические полоски, размещенные с зазором между

J

йо

4 VI 4

ними и параллельно широким стенкам волновода, металлическую диафрагму, кромки КОТОРОЙ через диоды подключены к концам первой и второй металлических полосок, середины последних соединены третьей металлической полоской.

Недостатком данного устройства является недостаточно широкая рабочая полоса частот, что обусловлено наличием в конструкции металлической диафрагмы. .

Целью изобретения является расширение рабочей полосы частот.

Поставленная цель достигается тем, что в ограничителе СВЧ-мощности, содержащем отрезок прямоугольного волновода с диэлектрической подложкой в поперечном сечении, на первой поверхности которой размещены первая и вторая металлические полоски, установленные перпендикулярно широким стенкам отрезка прямоугольного волновода на его поперечной оси симметрии и подключенные первыми концами%к первым концам третьей и четвертой металлических полосок соответственно, установленных параллельно широким стенкам отрезка прямоугольного волновода, а второй конец третьего металлического проводника подключен к одному электроду полупроводникового диода, при этом вторые концы первой и второй металлических полосок подключены к металлизации, выполненной на первой поверхности диэлектрической подложки по ее периметру, другой электрод полупроводникового диода подключен к второму концу четвертой металлической полоски. Кроме того, с целью упрощения контроля параметров ограничителя, введена контактная площадка с присоединенным дополнительным полупроводниковым диодом, причем другой электрод первого полупроводникового диода подключен к контактной площадке, а другой электрод дополнительного полупроводникового диода соединен с вторым концом четвертой металлической полоски.

На фиг.1 показана конструкция первого варианта ограничителя СВЧ-мощности} на фиг. 2 - конструкция второго варианта ограничителя СВЧ-мощности.

Устройство содержит металлические полоски 1, область металлизации 2, металлические полоски 3, диэлектри1737571

ческую подложку Ь, контактную площадку 5 проволочный вывод 6, зазор в слое металлизации , канавку в ди- е электрической подложке 8, полупро- проводниковые диоды 9, 10,

Устройство работает следующим образом. При низком уровне входной СВЧ-мощности импеданс тюлупроводни- Ю кового диода 9 высок и определяется, в основном, емкостью диодной структуры. Этот импеданс трансформируется линией передачи, образованной металлическими полосками 3, и в 15 точках подключения к ним металлических полосок 1 является на рабочей частоте fQ чисто активным и весьма высоким при выборе длины 1 указанной линии из приближенного условия

20

25

где

30

(1)

Z 01 - характеристическое (волновое) сопротивление линии, образованной третьей и четвертой металлическими полосками, Ом;

35 Ј99 эффективная диэлектрическая проницаемость,

С а - емкость диодной структуры, пФч, Э

Lg. - индуктивность выводов дио- 40 да, нГн.

Частота fu в (1) выражена в гигагерцах, длина 1 - в миллиметрах.

Выполнение условия (1) обеспечивает на рабочей частоте минимум по- 4S терь пропускания.

В режиме высокого уровня мощности импеданс диода весьма мал. Для полу- чения максимума потерь запирания на той же частоте Ј«, необходимо создать 5® резонанс последовательного типа между индуктивностью металлических полосок 1 и входным импедансом линии, образованной металлическими полосками 3. Выбор индуктивности L каждой 55 из полосок 1 определяется соотношениемv L| n Afc2f т с0.103)

а

(2)

5-10

C9Zci

25

(1)

где

Z 01 - характеристическое (волновое) сопротивление линии, образованной третьей и четвертой металлическими полосками, Ом;

5 Ј99 эффективная диэлектрическая проницаемость,

С а - емкость диодной структуры, пФч, Э

Lg. - индуктивность выводов дио- 0 да, нГн.

Частота fu в (1) выражена в гигагерцах, длина 1 - в миллиметрах.

Выполнение условия (1) обеспечивает на рабочей частоте минимум по- S терь пропускания.

В режиме высокого уровня мощности импеданс диода весьма мал. Для полу- чения максимума потерь запирания на той же частоте Ј«, необходимо создать ® резонанс последовательного типа между индуктивностью металлических полосок 1 и входным импедансом линии, образованной металлическими полосками 3. Выбор индуктивности L каждой 5 из полосок 1 определяется соотношениемv L| n Afc2f т с0.103)

а

(2)

5-10

C9Zci

5

Электродинамические свойства пре ложенного устройства обеспечивают совмещение на рабочей частоте минимума потерь пропускания слабого сигнала и максимума потерь запирания в режиме высокого уровня мощности.

Для упрощения контроля параметров ограничителя между свободными концами металлических полосок 3 и ближайшей узкой стенкой волновода на той же поверхности диэлектрической подложки нанесена контактная площадка 5. Полупроводниковый диод 9 включен между свободным концом одной из металлических полосок 3 и контактной площадкой, а между свободным концом второй металлической полоски 3 и контактной площадкой включен дополнительный (второй) полупроводниковый диод 10. К контактной площадке 5 присоединен проволочный вывод 6, проходящий через отверстие в узкой стенке волноёода и изолированный по постоянному току от корпуса волновода и от области металлизации 2, нанесенной по пери метру подложки, путем выполнения в слое металлизации зазора 7Электродинамические свойства ограничителя, изображенного на фиг.2, и его работа сходны с описанными выше, но использование двух диодов обеспечивает повышение рабочей мощности при сохранении других параметров. i

Расположение металлических полосок 3 и осей обоих диодов параллельно широким стенкам волновода устраняет распределенную связь отрезка лнии, образованной металлическими полосками 3, с полем волны волноводе, ОСТАВЛЯЯ лишь сосредоточенную связь г волноводом за счет подключения металлических полосок 3 к концам полосок 1. Благодаря этому вблизи полосок 3 и диодов не возбуждается поле волны типа Н01 , находящейся в режиме отсечки, л подключен проволочного вывода 6 к контактной площадке 5 не сопровождается утечкой СВЧ-энергии по этому выводу, чт устраняет дополнительные потери СВЧ-сигнала и снимает необходимость дросселирования вывода 6. Пользуясь выводом 6, можно подавать управляющий сигнал смещения на диоды в рабо37371

чем режиме и контролировать параметры диодов по постоянному току. i

В обоих вариантах устройства ограничителя СВЧ-мощности (по Фиг.1 и по фиг.2) на участке между металлическими полосками 3 выполняется канавка 83 Частичное или полное удаление диэлектрического материала в

.Q области канавки не только снижает потери в диэлектрике, но и приводит . к уменьшению эффективной диэлектрической проницаемости в линии передачи, образованной металлическими

. полосками 3 что сопровождается снижением СВЧ-потерь пропускания и расширением рабочей полосы частот.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает достижение тех20 нико-экономического эффекта - расширение рабочей полосы частот и упрощение контроля параметров. Формула изобретения

1 . Ограничитель СВЧ-мощности , со- 2S держащий отрезок прямоугольного волновода с диэлектрической подложкой в поперечном сечении, на первой поверхности которой размещены первая .и вторая металлическая полоски, ус- 30 тановленные перпендикулярно широким ,стенкам отрезка прямоугольного волновода на его поперечной оси симметрии и подключенные первыми концами к первым концам третьей и четвертой металлических полосок соответственно, установленных параллельно широким стенкам отрезка прямоугольного волновода, а второй конец третьей металлической полоски подключен к одному Q электроду полупроводникового диода, при этом вторые концы первой и второй металлических полосок подключены к металлизации, выполненной на первой поверхности диэлектрической подложки по ее периметру, отличаю35

5

0

5

щ и и с я тем, что, с целью расширения рабочей полосы частот, другой электрод полупроводникового диода подключен к второму концу четвертой металлической полоски.

2. Ограничитель по п.отличающийся тем, что, с целью упрощения контроля параметров, другой электрод полупроводникового диода подключен к второму концу четвертой металлической полоски через введенные последовательно соединенные контактную площадку и дополнительный полупроводниковый диод.

////////////////%&// V//////////////

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах. Целью изобретения является увеличение рабочей полосы частот и упрощение контроля параметров. Ограничитель СВЧ-мощности содержит первую и вторую металлические полоски 1, область металлизации 2, третью и чет- v вертую металлические полоски 3, Диэлектрическую подложку Ц, контактную площадку 5, проволочный вывод 6, зазор в слое металлизации 7 канавку в диэлектрической подложке 8, полупроводниковый диод 9, дополнительный полупроводниковый Диод 10. Увеличение рабочей полосы частот достигается за счет обеспечения совмещения минимума потерь пропускания и максимума потерь запирания, а также за счет уменьшения эффективной диэлектрической проницаемости в линии передачи, образованной третьей и четвертой металлическими полосками 3. Упрощение контроля параметров обеспечивается возможностью подключения к контактной площадке 5 источников смешения и измерительных приборов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг.1

«

Фаг. 2