Выключатель Советский патент 1992 года по МПК H01P1/15 

Изобретение относится к радиоэлектронике СВЧ и может быть использовано ввол- новодных СВЧ управляющих устройствах, в том числе в выключателях, аттенюаторах, модуляторах.

Известны полупроводниковые СВЧ-уст- ройства, содержащие отрезок прямоугольного волновода с прямоугольными дроссельными канавками, симметрично выполненными в широких стенках этого отрезка волновода, разделенного Е-плоскостью на две равные части, между которыми установлена диэлектрическая подложка с участками металлизации, образующими щелевую линию, в которой включены полупроводниковые диоды. Дроссельные канавки в этом полупроводниковом СВЧ-устройстве предназначены для подавления высших типов волн, просачивающихся в щель между частями отрезка волновода.

Наиболее близким к предлагаемому является выключатель, в котором дроссельные

канавки частично или полностью заполнены поглотителем СВЧ-сигнала, что позволяет обеспечить поглощение СВЧ-сигнала в режиме развязки в рабрчей части полосы волновода.

Недостатком известного СВЧ-выключа- теля является невысокая (менее 29 дБ) развязка, недостаточно широкая (менее 12%) полоса рабочих частот вследствие близкого расположения между собой диодов, малой длины рабочей части СВЧ-выключателя и недостаточного погонного ослабления паразитных высших типов волн, которое обеспечивается указанными средствами.

Целью изобретения является увеличение развязки в широкой полосе частот полупроводникового СВЧ-устройства - выключателя.

Поставленная цель достигается тем, что в выключателе, содержащем отрезок прямоугольного волновода, который выполнен из двух симметричных частей, разделенных СЛ

01

W

&

плоскостью, между которыми установлена диэлектрическая подложка, на одной стороне которой размещены два участка металли- зации, разделенные щелью с установленными в ней полупроводниковыми диодами, при этом в широких стенках отрезка прямоугольного волновода выполнена прямоугольные дроссельные канавки, п ямоу г ольные дТюссе льные канавки размещены на расстоянии, меньшем 0,1 Дь, от вйутренних поверхностей широких стенок отрезк а прямоугольного волновода и в них размещены дополнительно введенные металлические пластины, толщина которых не превышает 0,05 Дь, а ширина на порядок больше их толщины, и которые установлены в области соединения симметричных частей отрезка прямоугольного волновода, гдеДь - длина волны в волноводе.

Развязка в широкой полосе частот увеличивается вследствие уменьшения просачивания СВЧ-сигнала (высших типов волн) по щелям между частями отрезка волновода в обход основной волноводно-щелевой линии, за счет экранирующего действия металлических пластин, установленных в канавках и расположенных поперек этих щелей.

В отличие от прототипа, в котором СВЧ-, сигнал, просачивающийся в щели между частями отрезка волновода, недостаточно рассеивается в поглотителе, в предлагаемом выключателе сигнал эффективно вытес- няется в основной волновод, т.е. паразитная связь подавляется, и таким образом достигается повышение развязки, особенно при коротких длинах отрезка волновода, близких к 0,5-1 Дь.

Увеличение развязки в широкой полосе частоте достигается также вследствие создания условий нераспространения высших типов волн в широкой полосе частот (до 40%) по указанным щелям путем близкого (на расстоянии менее 0,1 Дь) расположения к внутренней поверхности волновода канавок с установленными в них металлическими пластинами.

Ширина полосы рабочих частот увеличивается по сравнению с прототипом за счет того, что при высоких уровнях развязки эффект поглощения паразитных высших волн, используемый в прототипе, имеет резонансный характер, в то время как в предлагаемом выключателе используется нерезонансный (широкополосный) эффект отражения паразитных высших типов колебаний от поперечно установленных в щели короткозамыкающих металлических пластин.

На чертеже схематически изображена конструкция предлагаемого выключателя.

СВЧ-выключатель содержит отрезок прямоугольного волновода 1, разделенный

Е-плоскостью на две равные части, с прямоугольными дроссельными канавками, выполненными симметрично относительно волноводного канала в теле широких стенок волновода. Дроссельные канавки размещены на расстоянии меньшем, чем 0,1 Дь, от внутренней поверхности широких стенок волновода 1, и в них установлены тонкие, менее 0,05 Дь, металлические пластины 2, соединяющие обе части отрезка волновода.

Между частями отрезка волновода 1 в Е-плоскости установлена диэлектрическая подложка 3, с размещенными на ней двумя участками 4 и 5 металлизации (полосками щелевой линии), разделенными щелью б,

поперек которой включены три p-1-n диода 7, размещенные друг относительно друга на расстоянии, близкомАь/4, Управляющее напряжение на диоды подают на вывод 8, соединенный с участком 4 металлизации и

изолированный от волновода диэлектрической пленкой 9, при этом участок 5 металлизации имеет электрический контакт с отрезком волновода, а вывод 8 проходит в разрыв между пластинами 2. На чертеже

условно не показаны переходы от прямоугольного волновода на волноводно-щеле- вую линию.

СВЧ-выключатель работает следующим образом.

в режиме пропускания СВЧ-выключате- ля при отсутствии прямого тока через p-1-n диоды 7 СВЧ-сигнал проходит с минимальными потерями. В режиме запирания при подаче на вывод 8 напряжения прямого смещения через диоды 7 протекает прямой ток, и щелевая линия шунтируется малым сопротивлением p-1-n диодов, при этом обеспечивается запирание по СВЧ,

Таким образом, увеличение развязки в

широкой полосе частот в предлагаемом выключателе обеспечивается путем подавлениявысшихтиповволн, распространяющихся в диэлектрической подложке 3 и в щели между частями отрезка

волновода 1, за счет экранирующего действия тонких металлических пластин 2, соединяющих обе части этого отрезка волновода и расположенных вблизи внутренней поверхности этого волновода.

Использование изобретения позволяет повысить воспроизводимость основных эле ктрических характеристик СВЧ-выклю- чателя, в том числе неравномерность в широкой полосе частот потерь и КСВН, а также

повысить радиогерметичность СВЧ-выклю- чателя.

Воспроизводимость основных электрических характеристик повышается за счет уменьшения частотной зависимости прово- димости щелей между частями отрезка волновода путем введения экранирующих металлических пластин, установленных поперек этих щелей вблизи внутренней поверхности волновода. Воспроизводимость основных электрических характеристик повышается также за счет повышения точности рбо- рочных операции по совмещению двух частей отрезка волновода и точности установки в волноводе диэлектрической под- ложки со щелевой линией. Точность совмещения частей отрезка волновода повышается за счет изготовления волноводного канала и канавок в едином технологическом цикле, электроискровым способом на стан- ке с программным обеспечением. В основном эта точность определяется точностью указанных станков. Точность установки диэлектрической подложки со щелевой линией между частями отрезка волновода повышается за счет высокой точности выполнения посадочного места для этой по д- уюжки, задаваемого канавками и соединяющими металлическими пластинами.

Радиогерметичность повышается за счет уменьшения просачивания СВЧ-сигна- ла по щели между частями отрезка волновода путем установки экранирующих металлических пластин,

Экспериментальные исследования СВЧ-выключателя показали, что в нем достигается большее, чем у прототипа, значение развязки при равном количестве p-1-n диодов. В частности, при использовании 3-х диодов развязка составляет 40 дБ во всей полосе волновода, в то время как в известной конструкции достижение развязки 29 дБ в полосе более 12% получить не представлялось возможным.

Формула изобретения . Выключатель, содержащий отрезок прямоугольного волновода, который выполнен иЗ двух симметричных частей, разделенных Е-плоскостью, между которыми установлена диэлектрическая подложка, на одной стороне которой размещены два участка металлизации, разделенных щелью с установленными в ней полупроводниковыми диодами, при этом в широких стенках отрезка прямоугольного волновода выполнены прямоугольные дроссельные канавки, отличающийся тем, что, с целью увеличения развязки в широкой полосе частот, прямоугольные дроссельные канавки размещены на расстоянии, меньшем 0,1 Дь, от внутренних поверхностей широких стенок отрезка прямоугольного волновода и в них размещены дополнительно введенные металлические пластины, толщина которых не превышает 0,05 Дь. а ширина на порядок больше их толщины, и которые установлены в области соединения симметричных частей отрезка прямоугольного волновода, где Ль - длина волны в волноводе.

Изобретение относится к радиоэлектронике СВЧ и может быть использовано в устройствах, управляющих амплитудой сигнала. Цель изобретения - увеличение развязки в широкой полосе частот. Выключатель содержит отрезок прямоугольного волновода, состоящий из двух симметричных частей, разделенных в Е-плоскости, между которыми установлена диэлектрическая подложка. На одной стороне диэлектрической подложки размещены два участка металлизации, разделенные щелью. Поперек щели установлены полупроводниковые диоды. В широких стенках выполнены прямоугольные дроссельные канавки, которые размещены на расстоянии, меньшем 0,1 Ль, от внутренних поверхностей широких стенок отрезка и в них размещены металлические пластины, толщина которых не превышает О,ОБ Ль, а ширина - на порядок больше толщины. 1 ил.

в