Аттенюатор Советский патент 1992 года по МПК H01P1/22 

Изобретение относится к радиоэлектронике СВЧ и может быть использовано для регулирования уровня мощности.

Известен согласованный СВЧ ограничитель, содержащий полуволновый отрезок линии передачи, в середине которого параллельно линии подключен pin-диод, а на концах отрезка подключены цепочки, состоящие из последовательно соединенных pin-диодов и резисторов. Недостатком такого ограничителя является то, что режим согласования по входу и по выходу обеспечивается не во всем диапазоне вносимых ослаблений.

Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа и обеспечивающим согласование по входу во всем диапазоне вносимых ослаблений, является аттенюатор. Аттенюатор содержит отрезок линии передачи, к которому первыми электродами подключены первый, второй pin-диоды - на его концах, а третий - на четвертьволновом расстоянии от них, и четвертый pin-диод, при этом вторые электроды первого, второго, третьего и четвертого

pin-диодов соединены с источником управления и с одними выводами, соответственно, первых, второго и третьего резисторов, другие выводы которых соединены с общей шиной. Недостатком данного аттенюатора является наличие значительного рассогласования по выходу при больших значениях ослаблений.

Целью настоящего изобретения является улучшение согласования по входу и по выходу во всем диапазоне вносимых ослаблений. Поставленная цель достигается тем. что в аттенюаторе, содержащем отрезок линии передачи, к которому первыми электродами подключены первый, второй pin-диоды - на его концах, а третий - на четвертьволновом расстоянии от них, и четвертый pin-диод, при этом вторые электроды первого, второго, третьего и четЕ.-фтого pin-диодов соединены с источником управления и с одними выводами, соответственно, первых, второго и третьего резисторов, другие выводы которых соединены с общей шиной, первый электрод четвертого pin-диода соединен с первым электродом третьего

fe

l

О

ю

CJ

о

pin-диода, а сопротивления Ri, R2, Ra первых, второго и третьего резисторов выбраны из соотношений:

1 0(1-макс/20) 1

Ri Ra+Zc; R3 R2+2ZC,

где Zc - волновое сопротивление отрезка линии передачи,

L-макс - заданная величина максимального ослабления аттенюатора.

Длина отрезка линии передачи, равная половине длины волны на рабочей частоте, может быть увеличена на целое число волн при сохранении согласования аттенюатора, если полуволновая длина отрезка линии оказывается малой и труднореализуемой.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема аттенюатора; на фиг. 2 - пример практической реализации аттенюатора в микрополосковом исполнении. Аттенюатор содержит отрезок линии передачи 1, pin-дииоды 2-5, резисторы 6-9, диэлектрическую подложку 10, конденсаторы 11, 12, четвертьволновые отрезки линий 13 - 17, четвертьволновый отрезок линии

18, металлизированные отверстия в подложке 19, контактную площадку 20.

Устройство работает следующим образом. При нулевом или обратном смещении

на pin-диодах 2-5 они находятся в высоко- омном состоянии, и, благодаря малой емкости диодов, резисторы 6-9 практически отключены от отрезка линии передачи 1. СВЧ сигнал с малыми потерями проходит со

входа на выход аттенюатора. При подаче на каждый из pin-диодов 2-5 постоянного тока прямого смещения 0 ослабление, вносимое аттенюатором в СВЧ тракт, увеличивается вплоть до максимального значения

L-макс.

Покажем, что предлагаемый аттенюатор явл,яется согласованным по входу и по выходу при всех значениях вносимого ослабления, если величины сопротивлений резисторов 6-9 выбраны из соотношений (21) - (3), а импедансы pin-диодов 2-5 изменяются одинаковым образом (что обеспечивается при выборе диодов 2-5 идентичными и равенстве токов управления всех диодов). Рассматриваемый аттенюатор может быть представлен в виде каскадного соединения четырехполюсников, тогда а -матрица аттенюатора рассчитывается путем перемножения

а -матриц указанных четырехполюсников:

Изобретение относится к радиоэлектронике СВЧ и может быть использовано для управления амплитудой проходящих сигналов. Цель изобретения -улучшение согласования по входу и выходу во всем диапазоне вносимых ослаблений. Аттенюатор содержит отрезок линии передачи, длина которого кратна полуволновой на рабочей частоте. Первые pin-диоды одними электродами включены на концах отрезка, а второй и третий подключены к его середине. Другие электроды первых, второго и третьего pin- диодов подключены к источникам управления и к резисторам. Согласование определяется выбором величины резисторов. 2 ил.

а

-1

2ZC2

2 Z§ (Z9 + R2 + Zc

(Zg + R2) (Zg + R2 + 2 ZC) (Zg + R2) (Zg + R2 + 2 ZC)

2r, ,Z§-1 . ,2 Z§

Zg + R2 + Zc

1 +

) -1 (Zg + R2) (Zg + R2 + 2 ZC)J (Zg + R2) (Zg + R2 + 2 Zc)

где Zg - импеданс любого из pin-диодов 2 -аттенюатор является согласованным и пс

Входное сопротивление четырехполюс-Ослабление, вносимое четырехполюсника определяется через коэффициенты егоником в тракт, определяется через коэффи- а -матрицы по формуле:35 циенты его а -матрицы по формуле:

ZBX

аи Zc + ai2 a2i Zc + a22

где Zc - сопротивление согласованной на-40 где Zc - волновое сопротивление тракта, Е грузки, включенной на выходе четырехпо- который включен четырехполюсник, люсника.Из соотношения (6) путем подстановки ко

Для входного сопротивления рассмат- эффициентов из (4) находится величин; риваемого аттенюатора по формуле (5) с максимального ослабления аттенюатора

учетом соотношения (4) получим после пре-45 соответствующая режиму, при котором импе образований:дансы диодов 2-5 значительно меньше R2:

7 79 7

то есть аттенюатор согласован по входу примакс- и g ( p2 J

всех значениях ослабления. В силу симмет-На основании (7) получено соотношение

рии принципиальной электрической схемы50 (- позволяющее определить величину со

(7

. (4)

-1 . ,

) -1 )J

L 10lg I (aii+ + a2iZc+ a22) /2 I 2, (6)

Јc

(7

противления резистора R2 при заданном значении максимального ослабления аттенюатора Ьмакс.

Аттенюатор реализован в микрополо- сковом исполнении на диэлектрической подложке 10 из поликора толщиной 1 мм. Отрезок линии передачи 1 имеет длину, равную половине длины волны на рабочей частоте ,2 ГГц. Волновое сопротивление отрезка линии 1 выбрано равным 50 Ом. На краях и в середине отрезка линии передачи 1 подключены одноименными электродами идентичные pin-диоды 2-5 типа 2А517А. Другие электроды диодов 2-5 соединены с резисторами 6-9 соответственно, причем свободные выводы резисторов 6-9 подключены к заземляющему основанию через металлизированные отверстия 19 в подложке. Конденсаторы 11,12 включены на входе и выходе аттенюатора и предназначены для предотвращения утечки управляющего тока аттенюатора. Четвертьволновые отрезки линий передачи с высоким волновым сопротивлением 13-16 служат для соединения по постоянному току одноименных электродов диодов 2 - 5 с заземляющим основанием. Фильтр нижних частот, образуемый четвертьволновыми отрезками линий передачи с высоким 17 и низким 18 волновыми сопротивлениями, предназначен для изоляции от основного СВЧ тракта контактной площадки 20, через которую подается управляющий ток I см на pin-диоды 2-5.

%

Ф -2

Ж 3

к

6 #2

5

0

5

0

Б

Таким образом, заявляемый аттенюатор обеспечивает достижение технико-экономического эффекта, связанного с улучшением согласования по входу и выходу во всем диапазоне вносимых ослаблений Формула изобретения Аттенюатор, содержащий отрезок линии передачи, к которому первыми электродами подключены первый, второй pin-диоды на его концах, а третий - на четвертьволновом расстоянии от них, четвертый pin-диод при этом вторые электроды первого, второго, третьего и четвертого pin-диодов соединены с источником управления и с одними выводами соответственно первых, второго и третьего резисторов, другие выводы которых соединены с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью улучшения согласования по входу и выходу во всем диапазоне вносимых ослаблений, первый электрод четвертого pin-диода соединен с первым электродом третьего pin-диода, а сопротивления Ri, R2, Rs, первых, второго и третьего резисторов выбраны из соотношения

R2 , 2Z/,

-|Q(LMaKC/20J i

,

R3 R2+2Zc,

где Zc - волновое сопротивление отрезка линии передачи;

1-макс - заданная величина максимального ослабления аттенюатора.

/

о,

Л- Ж

S

V з

Ј

г

U

S

Физ.1

Ю

05

Сг