×
25.08.2017
217.015.bd7f

Кодово-импульсный модулятор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде многослойной поверхности Мебиуса с p-i-n-диодами

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к радиотехнике, в частности к конструкции устройств СВЧ диапазона, предназначенных для генерации, преобразования, приема и передачи электромагнитных колебаний с кодово-импульсной модуляцией частоты. Согласно изобретению в кодово-импульсном модуляторе сверхвысокочастотных колебаний используется поверхность Мебиуса многослойной структуры металл-диэлектрик-металл-p-i-n-диоды-металл-диэлектрик-металл, причем в каждом сечении такой поверхности имеется емкостная составляющая, образованная прямоугольным диэлектриком с двух противоположных сторон покрытых металлическими обкладками. Через p-i-n-диоды имеется возможность подключения или отключения дополнительной обкладки таким образом, что емкость будет дискретно увеличиваться или уменьшаться (индуктивность при этом будет оставаться неизменной). Замыкание в виде односторонней поверхности Мебиуса из этих двух металлических обкладок формирует одну металлическую обкладку в виде двух витков короткозамкнутой индуктивности. Изобретение обеспечивает изменение резонансных характеристик в режимах бегущей и стоячей волны за счет подключения или отключения дополнительных обкладок к емкости в модуляторе при помощи p-i-n-диодов. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к конструкции устройств сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона, предназначенных для генерации, преобразования, приема и передачи электромагнитных колебаний с кодово-импульсной модуляцией частоты.

Известен емкостной контур [1], предназначенный для преобразования энергии непосредственно либо в механическую, либо электрическую.

Недостатком известного контура является то, что он представляет собой только электрическую емкость, а не полноценный колебательный контур, состоящий из емкости и индуктивности с возможностью изменения величины емкости для дискретного изменения частоты колебаний.

Целью изобретения является решение технической задачи по формированию кодово-импульсной модуляции частоты за счет дискретного изменения величины емкости в колебательном контуре.

Особенностью заявленного модулятора является его способность генерировать стоячую или бегущую волну при кодово-импульсной модуляции за счет изменения емкостных характеристик колебательного контура в виде двух структур металл-диэлектрик-металл с возможностью их объединения или разъединения при помощи p-i-n-диодов.

Модулятор представляет собой замкнутую поверхность Мебиуса, образованную многослойной структурой в виде металл-диэлектрик-металл-p-i-n-диоды-металл-диэлектрик-металл, представленную на фиг. 1 (геометрические размеры обозначены как радиус поперечного сечения r и половина длины витка индуктивности в виде ).

Техническим результатом является изменение резонансных характеристик в режимах бегущей и стоячей волны за счет подключения или отключения дополнительных обкладок к емкости в модуляторе при помощи p-i-n-диодов.

Указанный технический результат достигается тем, что в модуляторе используется поверхность Мебиуса многослойной структуры металл-диэлектрик-металл-p-i-n-диоды-металл-диэлектрик-металл, причем в каждом сечении такой поверхности имеется емкостная составляющая, образованная прямоугольным диэлектриком с двух противоположных сторон покрытых металлическими обкладками. Через p-i-n-диоды имеется возможность подключения или отключения дополнительной обкладки таким образом, что емкость будет дискретно увеличиваться или уменьшаться (индуктивность при этом будет оставаться неизменной). Замыкание в виде односторонней поверхности Мебиуса из этих двух металлических обкладок формирует одну металлическую обкладку в виде двух витков короткозамкнутой индуктивности.

Указанные признаки взаимосвязаны между собой и являются существенными для получения требуемого технического результата в виде изменения резонансных характеристик в режимах бегущей и стоячей волны за счет подключения или отключения дополнительных обкладок к емкости в модуляторе при помощи p-i-n-диодов.

Модулятор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний, в виде поверхности Мебиуса многослойной структуры металл-диэлектрик-металл-p-i-n-диоды-металл-диэлектрик-металл, представляет собой замкнутую многослойную структуру с перекрученными обкладками на один поворот 180 градусов. На фиг. 2 изображен разрез кольца Мебиуса, на котором показано, как металлические обкладки 1 вокруг диэлектрика 2 формируют емкостную составляющую контура и каким образом внешняя обкладка переходит во внутреннюю, а внутренняя во внешнюю. При этом две обкладки превращаются в одну, которая имеет форму индуктивности, состоящей из двух короткозамкнутых витков. Кроме того, показано, каким образом p-i-n-диоды позволяют подключать или отключать дополнительную обкладку. Лента Мебиуса может быть более узкой (диоды закрыты) или более широкой (диоды открыты) в зависимости от полярности поданного постоянного напряжения на диоды между внутренней основной и внешней дополнительной обкладками.

На фиг. 3 поясняется формирование колебательного контура из емкости и двухвитковой индуктивности с применением p-i-n-диодов для осуществления технического результата в виде изменения резонансных характеристик в режимах бегущей и стоячей волны за счет подключения или отключения дополнительных обкладок к емкости в модуляторе при помощи p-i-n-диодов.

Работает модулятор следующим образом: в любом сечении модулятора присутствует емкостная компонента в виде двух металлических обкладок 1 по противоположным сторонам диэлектрической поверхности 2. Величина емкости зависит от диэлектрической проницаемости изолятора его толщины h (расстояние между металлическими обкладками), ширины обкладок d и длины, причем длина обкладки соответствует длине одного витка контура. При открытых p-i-n-диодах обкладка будет шире на величину Δd, а емкость больше. Индуктивность представляет собой двухвитковую короткозамкнутую конструкцию соленоида, индуцирующую магнитное поле в зависимости от магнитной проницаемости диэлектрика, величины поперечного сечения контура и длины металлической обкладки. Так как ширина обкладки не влияет на индуктивность, то открыты или закрыты p-i-n-диоды, также не влияет на величину индуктивности. Индуктивность и емкость формируют совместно колебательный контур. При изменении ширины или толщины диэлектрика и обкладок параметры индуктивности будут сохраняться, а у емкости будут изменяться. Таким образом, имеется возможность независимого подбора частоты электромагнитных колебаний в модуляторе. За счет подключения дополнительной обкладки при помощи p-i-n-диодов емкость может быть дискретно изменена, что, в свою очередь, приведет к изменению резонансной частоты контура и позволит реализовать кодово-импульсную частотную модуляцию.

Расчет электрофизических параметров модулятора (индуктивности, емкости и частоты) можно провести по следующим формулам [2]:

где L - индуктивность, μ0 - магнитная постоянная, μ - относительная магнитная проницаемость, N - число витков, S - площадь сечения контура, -длина катушки в метрах. Если

тогда, после подстановки получим:

Подставив данное значение в формулу индуктивности для N=2 виткам, получим:

Емкость колебательного контура модулятора равна:

где С - емкость, ε - диэлектрическая проницаемость, ε0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, h - толщина диэлектрика, - длина обкладки, d - ширина основной обкладки емкости, Δd - ширина дополнительной обкладки (подключается и с одной, и с другой стороны к основной обкладке одновременно при напряжении открытия р-i-n-диодов U=1 и отключается при U=0).

Подставляя эти значения в формулу по вычислению частоты колебательного контура

получим:

Таким образом, можно рассчитать обе частоты для модулятора СВЧ электромагнитных колебаний в виде поверхности Мебиуса многослойной структуры металл-диэлектрик-металл-p-i-n-диоды-металл-диэлектрик-металл с дискретным изменением частоты колебаний.

После расчета требуемых параметров модулятора СВЧ его можно изготовить при помощи аддитивных технологий на 3D-принтере.

Модулятор СВЧ электромагнитных колебаний в виде поверхности Мебиуса многослойной структуры металл-диэлектрик-металл-p-i-n-диоды-металл-диэлектрик-металл с дискретным изменением частоты колебаний может быть применен в системах связи и радиолокации. Целесообразно использовать модулятор во входных цепях цифровых активных фазированных антенных решеток.

Литература

1. Патент РФ на изобретение №2353995. Емкостной контур / Игнатов Б.Н. Опубл. 27.04.2009.

2. Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1984.

Кодово-импульсный модулятор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде многослойной поверхности Мебиуса с p-i-n-диодами, выполненный в виде поверхности Мебиуса, отличающийся тем, что в модуляторе используется поверхность Мебиуса многослойной структуры металл-диэлектрик-металл-p-i-n-диоды-металл-диэлектрик-металл, в каждом сечении которой имеется емкостная составляющая, образованная прямоугольным диэлектриком с двух противоположных сторон покрытых металлическими обкладками; через p-i-n-диоды имеется возможность подключения или отключения дополнительной обкладки таким образом, что емкость будет дискретно увеличиваться или уменьшаться; замыкание в виде односторонней поверхности Мебиуса из этих двух металлических обкладок формирует одну металлическую обкладку в виде двух витков короткозамкнутой индуктивности.
Кодово-импульсный модулятор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде многослойной поверхности Мебиуса с p-i-n-диодами
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 136 items.
10.07.2013
№216.012.5549

Светотранзистор

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем. В отличие от обычного биполярного транзистора, согласно изобретению, один p-n-переход транзистора сформирован в виде светоизлучающего. Для р-n-р-транзистора излучающим переходом является переход база-эмиттер, а для n-p-n-транзистора -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487436
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.10.2013
№216.012.7182

Реанимационный комплекс для новорожденных

Изобретение относится к медицине, в частности к неонатологии, и предназначено для проведения мероприятий по восстановлению жизненно важных функций новорожденных. Техническим результатом является повышение эффективности проведения восстановительных процедур новорожденного за счет обеспечения его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494715
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.11.2013
№216.012.804a

Цифровое устройство формирования спектрально-эффективных сигналов

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат - увеличение быстродействия при формировании спектрально-эффективных сигналов, а также повышение степени защиты передаваемой информации. Указанный технический результат достигается тем, что цифровое устройство формирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498515
Дата охранного документа: 10.11.2013
27.01.2014
№216.012.9ccb

Способ изготовления линз для стоматологических очков

Изобретение может быть использовано для создания очков, используемых при работе с ультрафиолетовым излучением и обеспечивающих одновременную защиту от механических и ультрафиолетовых воздействий. Способ включает послойное напыление на линзы металлов. Проводят последовательное магнетронное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505845
Дата охранного документа: 27.01.2014
20.02.2014
№216.012.a104

Термоэлектрическое устройство для лечения кисти

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и предназначено для температурного воздействия при лечении гнойно-воспалительных и послетравматических заболеваний пальцев кисти. Устройство содержит корпус с выточенными по бокам отверстиями для прохождения потоков воздуха. В корпусе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506935
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a1e2

Устройство для получения талой воды

Изобретение относится к устройствам для получения талой воды, в частности для получения талой воды из морской методом вымораживания. Устройство включает корпус, в котором размещены термостатированная рабочая емкость с крышкой и отверстием для слива воды, внутри рабочей емкости находится сетка с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507157
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3a9

Конденсационный термоэлектрический шкаф

Изобретение относится к системе охлаждения для компьютерного оборудования и систем питания. Технический результат - предотвращение выхода из строя дорогостроящего оборудования путем поддержания оптимальной температуры. Достигается тем, что в устройстве, состоящем из плотно упакованного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507612
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3aa

Каскадное светоизлучающее термоэлектрическое устройство

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компьютерного процессора. Технический результат - получение сверхнизких температур в процессе охлаждения и теплоотвода. Это достигается тем, что применяются светоизлучающие термомодули....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507613
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3bd

Светотранзистор с высоким быстродействием

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем. Светотранзистор с высоким быстродействием, выполненный в виде биполярного транзистора с p-n-p или n-p-n-структурой, согласно изобретению в нем p-n-переход, на котором электроны переходят из p зоны в n зону, сформирован в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507632
Дата охранного документа: 20.02.2014
27.07.2014
№216.012.e3eb

Способ химического травления полупроводников

Использование: для изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем (ИС). Сущность изобретения заключается в том, что химическое травление поверхности полупроводников проводят в травителе, состоящем из следующих компонентов: фтористоводородной (HF), азотной (HNO) и уксусной (CHCOOH)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524137
Дата охранного документа: 27.07.2014
Showing 1-10 of 150 items.
10.10.2013
№216.012.7182

Реанимационный комплекс для новорожденных

Изобретение относится к медицине, в частности к неонатологии, и предназначено для проведения мероприятий по восстановлению жизненно важных функций новорожденных. Техническим результатом является повышение эффективности проведения восстановительных процедур новорожденного за счет обеспечения его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494715
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.11.2013
№216.012.804a

Цифровое устройство формирования спектрально-эффективных сигналов

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат - увеличение быстродействия при формировании спектрально-эффективных сигналов, а также повышение степени защиты передаваемой информации. Указанный технический результат достигается тем, что цифровое устройство формирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498515
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.02.2014
№216.012.a1e2

Устройство для получения талой воды

Изобретение относится к устройствам для получения талой воды, в частности для получения талой воды из морской методом вымораживания. Устройство включает корпус, в котором размещены термостатированная рабочая емкость с крышкой и отверстием для слива воды, внутри рабочей емкости находится сетка с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507157
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3aa

Каскадное светоизлучающее термоэлектрическое устройство

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компьютерного процессора. Технический результат - получение сверхнизких температур в процессе охлаждения и теплоотвода. Это достигается тем, что применяются светоизлучающие термомодули....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507613
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3bd

Светотранзистор с высоким быстродействием

Изобретение относится к электронным компонентам микросхем. Светотранзистор с высоким быстродействием, выполненный в виде биполярного транзистора с p-n-p или n-p-n-структурой, согласно изобретению в нем p-n-переход, на котором электроны переходят из p зоны в n зону, сформирован в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507632
Дата охранного документа: 20.02.2014
27.07.2014
№216.012.e3f3

Способ изготовления бсит-транзистора с охранными кольцами

Использование: для изготовления БСИТ-транзистора с охранными кольцами. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют формирование в полупроводниковой подложке на эпитаксиальном обедненном слое первый тип проводимости, формирование защитного фоторезистивного слоя, формирование карманов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524145
Дата охранного документа: 27.07.2014
27.07.2014
№216.012.e3f5

Способ защиты поверхности кристаллов p-n переходов

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности к способам защиты кристаллов p-n-переходов. Техническим результатом изобретения является достижение стабильности и уменьшение температуры и длительности процесса. В способе защиты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524147
Дата охранного документа: 27.07.2014
27.07.2014
№216.012.e542

Тепловая труба с применением трубчатых оптоволоконных структур

Изобретение относится к устройствам для отвода тепла от компонентов радиоэлектроники с высокой мощностью тепловыделений, в частности к тепловым трубам, и может использоваться в различных областях электронной промышленности. Тепловая труба с применением трубчатых оптоволоконных структур,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524480
Дата охранного документа: 27.07.2014
27.11.2014
№216.013.0b48

Способ стерилизации абрикосов в абрикосовом соке с мякотью

Изобретение относится к консервной промышленности и может быть использовано при стерилизации фруктовых диетических консервов «Абрикосы в абрикосовом соке с мякотью» в банках 1-82-500. Способ характеризуется тем, что после закатки банки устанавливают в носитель, обеспечивающий механическую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534296
Дата охранного документа: 27.11.2014
27.11.2014
№216.013.0bdc

Способ удаления окисла с поверхности кремниевых пластин

Изобретение относится к технологии изготовления силовых кремниевых транзисторов, в частности к способам обработки обратной стороны кремниевых пластин перед процессом напыления. Изобретение обеспечивает полное удаление остатков окисла с поверхности кремниевых пластин, уменьшение времени...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534444
Дата охранного документа: 27.11.2014
+ добавить свой РИД