×
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 41-50 of 136 items.
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
27.11.2014
№216.013.0bde

Способ очистки кварцевой трубы

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, к способам обработки кварцевой оснастки, в частности кварцевой трубы, применяемой при проведении высокотемпературных процессов в диффузионных печах. Изобретение обеспечивает полное удаление различных загрязнений с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534446
Дата охранного документа: 27.11.2014
27.11.2014
№216.013.0be1

Способ формирования контакта к коллекторной области кремниевого транзистора

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем. Изобретение обеспечивает уменьшение температуры посадки кристалла на основание корпуса, повышение надежности контакта кристалла с основанием корпуса и применение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534449
Дата охранного документа: 27.11.2014
27.11.2014
№216.013.0c1c

Конденсационный шкаф рэа

Изобретение относится к системам отвода тепла от компьютерного оборудования, смонтированного внутри серверных или монтажных шкафов, в частности к конденсационному шкафу. Технический результат - обеспечение эффективности отвода тепла из объема шкафа. Достигается тем, что в конденсационном шкафу,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534508
Дата охранного документа: 27.11.2014
27.11.2014
№216.013.0c53

Способ нанесения стекла

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности к способам защиты поверхности кристаллов p-n переходов от различных внешних воздействий. Техническим результатом изобретения является достижение стабильности и снижение проникновения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534563
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.12.2014
№216.013.0dd1

Устройство для охлаждения компьютерного процессора с применением возгонки

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться для нормализации температуры процессоров современных компьютеров. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения компьютерного процессора. Устройство содержит систему отвода тепла от компьютерного процессора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534954
Дата охранного документа: 10.12.2014
20.12.2014
№216.013.104f

Способ интенсификации теплообмена в тепловой трубе

Изобретение относится к методам отвода тепла от компонентов радиоэлектроники с высокой мощностью тепловыделений, в частности к охлаждению с применением тепловой трубы, и может использоваться в различных областях электронной промышленности. Согласно изобретению, в способе, состоящем в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535597
Дата охранного документа: 20.12.2014
27.01.2015
№216.013.2105

Термоэлектрический массажер

Изобретение относится к медицине, в частности к терапевтическим устройствам, предназначенным для стимуляции роста волос и лечения заболеваний кожи волосистой части головы. Термоэлектрический массажер состоит из алюминиевого корпуса с ручкой, в которой выполнены полость для размещения источника...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539901
Дата охранного документа: 27.01.2015
10.02.2015
№216.013.21cc

Способ стерилизации персиков в персиковом соке с мякотью

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ включает трехступенчатый нагрев консервов в воде температурой 60, 80 и 100°C соответственно 5, 5 и 15-20 мин с последующим трехступенчатым охлаждением в воде в течение 5, 5 и 7 мин, при этом нагрев и охлаждение при температурах воды 60 и 80...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540105
Дата охранного документа: 10.02.2015
20.02.2015
№216.013.2b7e

Способ формирования эмиттерной области транзистора

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и, в частности, может быть использовано для глубокой диффузии фосфора при формировании диффузионных кремниевых структур. Способ диффузии фосфора из твердого планарного источника включает формирование диффузионных кремниевых структур...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542591
Дата охранного документа: 20.02.2015
Showing 41-50 of 150 items.
20.10.2015
№216.013.8480

Устройство охлаждения на основе нанопленочных термомодулей

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например, к устройствам для охлаждения электронных компонентов. Техническим результатом является повышение эффективности системы охлаждения. Термоэлектрическое устройство выполнено в виде многослойного термомодуля, в котором в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565523
Дата охранного документа: 20.10.2015
10.11.2015
№216.013.8bd6

Способ получения истоковой области силового транзистора

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и мощных кремниевых транзисторов, в частности к способу формирования истоковой области силового транзистора. Техническим результатом изобретения является оптимизация процесса формирования истоковой области кремниевой транзисторной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567405
Дата охранного документа: 10.11.2015
27.12.2016
№216.013.9e6a

Термоэлектрическое устройство для проведения косметических процедур на лице

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к термоэлектрическим устройствам для проведения косметических процедур на лице. Устройство содержит теплоконтактную пластину, систему теплоотвода, термоэлементы и управляемый источник постоянного тока, подключенный к термоэлементам, при этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572184
Дата охранного документа: 27.12.2015
27.03.2016
№216.014.c7c6

Термоэлектрическое устройство для проведения косметических процедур на лице

Изобретение относится к медицине и медицинской технике, а именно к термоэлектрическим устройствам для проведения косметических процедур на лице. Устройство содержит теплоконтактную пластину, систему теплоотвода, термоэлементы и управляемый источник постоянного тока, подключенный к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578815
Дата охранного документа: 27.03.2016
27.03.2016
№216.014.c945

Термоэлектрическое устройство для проведения косметических процедур на лице

Изобретение относится к медицине и предназначено для проведения косметических процедур. Термоэлектрическое устройство для проведения косметических процедур на лице содержит теплоконтактную пластину, систему теплоотвода, термоэлементы и управляемый источник постоянного тока, подключенный к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578808
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.02.2016
№216.014.ce4f

Термоэлектрический генератор с высоким градиентом температур между спаями

Изобретение относится к области термоэлектричества и может быть использовано в термоэлектрических генераторах. Технический результат: повышение эффективности за счет уменьшения кондуктивных паразитных потерь между горячими и холодными спаями, уменьшением паразитных джоулевых тепловыделений и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575614
Дата охранного документа: 20.02.2016
20.02.2016
№216.014.ceab

Термоэлектрическое устройство с тонкопленочными полупроводниковыми ветвями и увеличенной поверхностью теплоотвода

Изобретение относится к термоэлектрическим устройствам теплообмена. Технический результат: повышение эффективности устройства за счет уменьшения кондуктивных паразитных потерь между горячими и холодными спаями. Сущность: полупроводниковые ветви p-типа расположены в одной плоскости, а все ветви...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575618
Дата охранного документа: 20.02.2016
20.02.2016
№216.014.e83c

Способ опреснения морской воды при помощи тонкопленочного полупроводникового термоэлектрического теплового насоса цилиндрической формы

Изобретение относится к способам опреснения морской воды. Способ опреснения морской воды при помощи тонкопленочного полупроводникового термоэлектрического теплового насоса цилиндрической формы включает использование предварительного теплообмена для подогрева морской воды, предназначенной для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575650
Дата охранного документа: 20.02.2016
20.02.2016
№216.014.e8b5

Способ формирования активной p- области солнечных элементов

Изобретение относится к солнечной энергетике. Способ формирования активной p-области солнечных элементов включает процесс диффузии бора с применением жидкого источника - треххлористого бора (BCl). В качестве источника диффузанта используется жидкий источник - треххлористый бор (BCl) при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575613
Дата охранного документа: 20.02.2016
20.06.2016
№217.015.02e6

Способ производства компота из айвы

Изобретение относится к консервной промышленности, а именно к способам производства компота из айвы в банках СКО 1-82-3000. Способ характеризуется тем, что плоды после расфасовки в банки заливают на 2-3 мин водой температурой 85°C, повторно заливают на 2-3 мин водой температурой 95°C, после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587579
Дата охранного документа: 20.06.2016
+ добавить свой РИД