Выключатель Советский патент 1981 года по МПК H01P1/15 

(54) ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Йзо тение относится к радиотехнике сверхвысоких частот и может использоваться в качестве выключателей, модуляторов, ограничителей и щзугих устройств СВЧ. Известен выключатель, содержащий отрезок волновода, между ишрокими стешса ли которого на расстоянии один от другого, равном четверти длины волны, установлены полупровод никовые диоды 1. Однако известный выключатель имеет узкую (Ю-15%) полосу рабочих частот. Цепь изобретения - расширение рабочего диапазона частот. Для этого в выключателе, содержащем отрезок волновода, между широкими стенками которого на расстоянии один от другого, равном четверти длины волны, установлены полупроводниковые диоды, отрезок волновода выполнен с переменной по его длине шириной, размер которой в месте установки каждого полупроводникового диода равен 4ш.о1-и,.о I ltd 1 , где Cl - размер искомой игарины отрезка волновода; d - диаметр контактной проволоки полупроводникового диода; k - коэффициент перестройки резонансной частоты полупроводникового диода; О, - размер ширины отрезка волновода, соответствующий паспортному значению резонансной частоты диода. На чертеже показаны продольный и поперечный разрезы выключателя. Выключатель содержит отрезок волновода 1, между щирокими стенками, которого на расстоянии один от другого, равном четверти длины волны, установлены полупроводниковые диоды 2. Отрезок волновода. 1 выполнен с переменной по его длине шириной. Изменение резонансных частот полупроводниковых диодов в результате изменения ширины волновода основано на следующем. При шунтаровании прямоугольного волновода с шириной (X штырем диаметра d, установленным между его широкими стенками,нормированное

индуктивное сопротивление

штыря определяется из уравнения

. (}

Ф - ширина волновода, мм;

где

Xfe - длина волны в волноводе, мм;

CJ - штыря, мм. Это уравнение справедливо при значениях 3|а i близких к 0,001.

Из уравнения (1) видно, что величина нормированного индуктивного сопротивления штыря в волноводе зависит от ширины волновода. Следовательно, изменяя ширину волновода, можно изменить и величину этого сопротивления.

В полупроводниковых диодах резонансного типа роль штыря вьшолняет контактная проволока. При изменении ишрины волновода изменяется величина ее сопротивления и в итоге резонансная частота диода. Если диод резонирует на частоте f , то для перестройки его резонансной частоты до ведачины f необходимо изменить индуктивное сопротивление контактной проволоки диода на величину определяемую из ссютношения

.

1

и (2) дает уравнеСовместное решение (1) ние для сяфеделения ширины волновода Or при которой будет достигнута необходимая перестройка

c,(,(.V

(з;

где k - коэффициент перестройки резонансной частоты диода, равный отноы ния плсаарттзго и требуемого значений резонансных частот. Ширина прямоугольного волновода Должна

удовлетворять условию

а Л 2а,(4)

где А. - длина волны в свободном пространстве.

Выполнение условия (4) обеспечивает работу волновода на основном, низшем типе колебаний. Ширина волновода, вычисленная в соответствии с уравнением (3), удовлетворяет условию (4) по крайней мере при двукратном изменении резонансной частоты, т.е. в четырехкратной полосе частот.

Как конкретный npHNfep осуществлтия предлагаемой конструкции выключателя был разработан выключатель СВЧ для диапазона

частот от 7 до 10 ГГд с коэффициентом перекрытия по частоте, равным 1,43. В выключателе использовались диоды 1А501В, имеюшие резонансную частоту .9,375 ГГц в волноводе шириной 23 мм. Диаметр контактной проволоки зтого диода равен 0,03 мм. Коэффициенты перестройки резонансных частот крайних диодов составили 0,9375 и 1,34, ширина волновода по длине выключателя изменялась от 28,5 до 22 мм. Восемь диодов, установленных вдоль волновода на расстоянии 10 мм друг от друга, обеспечили не менее чем 40 дБ подавление мощности в закрытом состоянии выключателя во всем рабочем диапазоне частот.

Данный выключатель по qзaвнeнию с известным позволяет использовать диоды одаого резонансного типа в волноводных устройствах, разрабатываемых для различных участков диалазсша частот от половинного до двойного значения резонансной частоты диода, и получать устройства с более широким коэффициентом перекрытия рабочих частот, у которых отношение максимальной рабочей частоты к кшнималь ной достигает 1,45.

Формула изобретения

Выключатель, содержащий отрезок волновода между Ш1ФОКИМИ стенками которого на расстоянии один от другого, равном четверти длины волны, установлены полупроводниковые диоды, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот, отрезок волновода выполнен с переменной по его шгане ширинсж, размер которой в месте установки каждого полупроводникового диода равен

4q-i

- Ot-Wr lPn -О

але,и

I г icd

где й. - размер искомш ширины отрезка

N волновода;

d диаме контактнс проволоки полупроводникового диода;

1 коэффициент перестройки резонансной частоты полупроводникового диода;

О, размер ширины отрезка волновода, соответствующий пашортному значению резонансной частоты диода. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе 1. Патент Великобритании ff 1426534,

кл. Н 1 W, опублик. 1974 (прототип).

LVWVC

yVNXVi

О О

О