ГИРОМАГНИТНЫЙ ФИЛЬТР-ОГРАНИЧИТЕЛЬ Советский патент 1995 года по МПК H01P1/218 H01P1/23 

Изобретение относится к технике СВЧ и КВЧ и может быть использовано в радиолокации в качестве фильтра-ограничителя мощности на входе приемника.

Известны различные конструкции гиромагнитных волноводных фильтров-ограничителей мощности. Фильтр-ограничитель состоит из отрезка прямоугольного волновода с индуктивной диафрагмой, в отверстие которой установлен диэлектрический резонатор, содержащий миниатюрный гиромагнитный образец. Последний намагничен магнитным полем, близким к гиромагнитному резонансу (Н≈Н_о). Недостатком устройства является небольшой уровень входной средней мощности.

Фильтр-ограничитель, взятый за прототип, свободен от указанного недостатка. Он содержит входной и выходной волноводы, между которыми включен отрезок запредельного волновода с размещенными по его оси феррит-диэлектрическими вкладышами резонансных размеров, и электромагнит. Напряженность намагничивающего поля, обеспечиваемая электромагнитом, не должна превышать 0,5 Н_о, что способствует увеличению рабочей частоты прибора в КВЧ-диапазоне, а также входной средней мощности. Основными недостатками прототипа являются большая мощность выходного ограниченного сигнала и узкий динамический диапазон. Это не позволяет самостоятельно использовать прототип в качестве защитного устройства и требует дополнительной установки на его входе перед приемником полупроводникового ограничителя. Однако при этом увеличиваются габариты.

Цель изобретения уменьшение мощности выходного ограниченного сигнала, расширение динамического диапазона при сохранении габаритов.

Для этого в гиромагнитном фильтре-ограничителе, содержащем входной и выходной волноводы, между которыми включен отрезок запредельного волновода с размещенными по его оси феррит-диэлектрическими вкладышами резонансных размеров, и электромагнит, между феррит-диэлектрическими вкладышами установлены металлические диафрагмы, в каждой из которых установлен СВЧ полупроводниковый диод и пропущенная через отверстие петля связи с заземленными по обе стороны металлической диафрагмы концами, при этом одноименные электроды всех СВЧ полупроводниковых диодов подсоединены к соответствующим петлям связи, а другие электроды заземлены.

СВЧ полупроводниковые диоды могут быть подключены к источнику управляющего напряжения. При этом достигается повышение быстродействия и уменьшение энергопотребления при модуляции сигнала.

На фиг.1 представлено устройство, вид сверху, верхняя крышка и часть электромагнита сняты; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Гиромагнитный фильтр-ограничитель содержит входной 1 и выходной 1^I волноводы, между которыми включен отрезок 2 запредельного волновода с размещенным по его оси феррит-диэлектрическими вкладышами 3 резонансных размеров, намагниченных полем Н электромагнита 4. Между феррит-диэлектрическими вкладышами 3 установлены металлические диафрагмы 5, в каждой из которых через отверстие 6 пропущена петля связи 7 и установлен СВЧ полупроводниковый диод 8. Петли связи 7 по обе стороны металлических диафрагм имеют заземленные концы. Одноименные электроды всех СВЧ полупроводниковых диодов подсоединены к соответствующим петлям связи, а другие электроды заземлены.

Предложенное устройство работает следующим образом.

При мощности входного сигнала меньше пороговой происходит передача сигнала с входа 1 на выход 1' с небольшим ослаблением, если частота сигнала лежит в полосе пропускания многозвенного фильтра. Связь между звеньями в этом фильтре осуществляется петлями связи. Когда мощность входного сигнала превышает пороговую мощность полупроводниковых диодов (например, p-i-n-диодов), то их сопротивление резко уменьшается от 1500-2000 Ом до единиц Ом и петли связи замыкаются на диафрагмы ("землю"). Это приводит к нарушению взаимной связи между волноводно-ферритовыми (диэлектрическими) резонаторами (звеньями), изменению их частоты и рассогласованию фильтра, что ограничивает мощность передаваемого сигнала. Основная часть энергии входного сигнала отражается при этом обратно на вход фильтра и не достигает его выхода. Часть энергии входного сигнала поглощается в резонансных звеньях из-за уменьшения их добротности вследствие параметрического возбуждения спиновых волн в ферритовых вкладышах. Совместное действие на сигнал полупроводниковых диодов и волноводно-ферритовых (диэлектрических) резонаторов приводит к расширению интервала входных мощностей (динамического диапазона), в котором мощность выходного сигнала примерно постоянна и не превышает заданной величины. При этом габариты предложенного устройства не увеличены по сравнению с прототипом, поскольку введение металлических диафрагм с петлями связи позволяет уменьшить расстояние между феррит-диэлектрическими резонансными вкладышами, заменяя непосредственную связь между ними на петлевую.

Пороговая мощность СВЧ полупроводниковых диодов (n-i-p-i-n-диоды, p-i-n-диоды, ограничительные диоды), определяющая мощность выходного ограниченного сигнала в устройстве в зависимости от толщины i-слоя изменяется в широких пределах и может быть на один-два порядка меньше пороговой мощности ферритовых вкладышей. Резонансная частота фильтра перестраивается изменением поля Н электромагнита. Электроды СВЧ полупроводниковых диодов могут быть дополнительно подключены к источнику управляющего напряжения. Подавая напряжение смещения на диоды, можно переводить их из режима "открыто" в режим "закрыто", т. е. управлять их сопротивлением. Это позволяет не только регулировать их пороговую мощность и этим дополнительно расширять динамический диапазон, но и осуществлять при необходимости модуляцию (выключение) сигнала.

Использование: ограничение мощности сильного сигнала (помехи) и обеспечение электрической перестройки резонансной частоты, на которой происходит передача с минимальным ослаблением полезного слабого сигнала. Сущность изобретения: устройство содержит входной и выходной волноводы, между которыми включен отрезок запредельного волновода с размещенными вдоль ее оси феррит-диэлектрическими вкладышами, между которыми установлены металлические диафрагмы. На каждой металлической диафрагме установлен СВЧ полупроводниковый диод, соединенный одним электродом с петлей связи, пропущенной сквозь отверстие в диафрагме. Другой вывод диода заземлен. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ГИРОМАГНИТНЫЙ ФИЛЬТР-ОГРАНИЧИТЕЛЬ, содержащий входной и выходной волноводы, между которыми включен отрезок запредельного волновода с размещенными по его оси феррит-диэлектрическими вкладышами резонансных размеров, и электромагнит, отличающийся тем, что, с целью уменьшения мощности выходного ограниченного сигнала и расширения динамического диапазона при сохранении габаритов, между феррит-диэлектрическими вкладышами установлены металлические диафрагмы, в каждой из которых установлен СВЧ-полупроводниковый диод и пропущенная через отверстие петля связи с заземленными по обе стороны металлической диафрагмы концами, при этом одноименные электроды всех СВЧ-полупроводниковых диодов подсоединены к соответствующим петлям связи, а другие электроды заземлены. 2. Фильтр-ограничитель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения энергопотребления при модуляции сигнала, СВЧ-полупроводниковые диоды подключены к источнику управляемого напряжения.