×
24.05.2019
219.017.5e43

ДИОДНЫЙ КЛЮЧ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002688756
Дата охранного документа
22.05.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области импульсной техники. Техническим результатом является снижение величины суммарного управляющего тока диодов и, как следствие, снижение энергопотребления ключа, повышение его коэффициента полезного действия и уменьшение импульсных помех, проникающих в цепь коммутируемого сигнала из источника управляющих сигналов, а также повышение стабильности передаточной характеристики ключа вследствие устранения зависимости тока через диоды от технологического разброса вольтамперных характеристик. Диодный ключ, выполненный в виде мостового коммутирующего элемента, в одну из диагоналей которого включена коммутируемая цепь, а к другой диагонали подключены одноименные концы двух идентичных обмоток широкополосного трансформатора, вторые концы которых подключены к выходам источника управляющих сигналов, одна из параллельных ветвей моста, подключенных к выводам трансформатора, состоит из последовательно включенных диодов, а вторая ветвь моста выполнена в виде двух последовательно соединенных конденсаторов. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться, например, для коммутации высокочастотных широкополосных сигналов в радиотехнических устройствах, в частности для переключения антенн в устройствах разнесенного радиоприема или антенных решетках.

Известен диодный ключ, содержащий мост из четырех диодов, в диагональ которого между точками соединения разноименных электродов диодов включена коммутируемая цепь, а в диагональ моста между точками соединения одноименных электродов диодов включен источник разнополярных управляющих сигналов [Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Том 2: Пер. с нем. - М.: ДМК Пресс, 2008. - 942 с.: и л. ISBN 5-94074-148-7 стр. 279], [Романов В.А., Давиденко В.А. Мостовой диодный коммутатор, авт. свид-во СССР 1370773, опубл. в бюлл. №4 от 30.01.1988 г.].

Недостатками приведенных технических решений являются, во-первых, высокий уровень коммутационных импульсных помех, проникающих в цепь коммутируемого сигнала, обусловленных несовпадением фронтов отрицательных и положительных управляющих импульсов из-за различия временных задержек в цепях управления, во-вторых, низкий коэффициент использования управляющего тока, в связи с его делением между двумя ветвями диодного моста, а также в связи с неопределенностью этого распределения из-за разброса вольт-амперных характеристик диодов, что вынуждает дополнительно увеличивать этот ток для обеспечения значительного превышения над током коммутируемого сигнала в обеих ветвях диодного моста.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является электронный ключ [АС №418977, опубл. 05.03.1974 г.]. В данном прототипе проблема уменьшения коммутационных импульсных помех решена путем включения между выходами источника управляющих сигналов противоположной полярности и диагональю диодного моста трансформатора с идентичными обмотками, при этом одна обмотка трансформатора подключена началом к точке соединения анодов двух диодов моста и концом - к выходу источника управляющих сигналов, а другая обмотка трансформатора подключена началом к точке соединения катодов двух диодов моста и концом - к выходу источника управляющих сигналов противоположной полярности. Трансформатор, работающий в режиме «длинной линии» не оказывает сопротивления симметричным составляющим управляющих импульсов и оказывает высокое сопротивление их несовпадающим во времени фрагментам, тем самым уменьшая импульсные помехи.

Однако, так же как и в вышеприведенных аналогах, у прототипа сохраняются недостатки, состоящие в низком коэффициенте полезного действия ключа, определяемого как отношение максимальной величины тока коммутируемого высокочастотного сигнала к току управления, и высокая критичность к разбросу вольтамперных характеристик диодов, приводящему к неравномерному делению управляющего тока между ветвями диодного моста. Поскольку для предотвращения искажений коммутируемых сигналов минимальный из токов ветвей диодного моста должен существенно превышать максимальное возможное значение коммутируемого сигнала, ток от источника управляющего сигнала должен более чем в два раза превышать ток каждой из диодных ветвей, что и обусловливает низкий к.п.д. ключа.

Задачей заявляемого изобретения является создание диодного ключа для коммутации высокочастотных широкополосных сигналов с малым уровнем импульсных помех, высокими коэффициентом использования управляющего тока и стабильностью передаточной характеристики.

Техническим результатом является снижение величины суммарного управляющего тока диодов и, как следствие, снижение энергопотребления ключа, повышение его коэффициента полезного действия и уменьшение импульсных помех, проникающих в цепь коммутируемого сигнала из источника управляющих сигналов, а так же повышение стабильности передаточной характеристики ключа вследствие устранения зависимости тока через диоды от технологического разброса вольтамперных характеристик.

Данный технический результат достигается тем, что предложен диодный ключ, выполненный в виде мостового коммутирующего элемента (далее «мост»), в одну из диагоналей которого включена коммутируемая цепь, а к другой диагонали подключены одноименные концы двух идентичных обмоток широкополосного трансформатора, вторые концы которых подключены к выходам источника управляющих сигналов, согласно заявляемому техническому решению одна из параллельных ветвей моста, подключенных к выводам трансформатора, выполнена в виде двух последовательно соединенных конденсаторов приблизительно равной емкости C1 ~ С2 ~ С, выбранной, исходя из условия, при котором обеспечивается пренебрежимо малое затухание сигнала.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого диодного ключа.

Предложенный диодный ключ содержит мостовой коммутирующий элемент 1, представляющий из себя мост, состоящий из четырех элементов, одна из параллельных ветвей которого состоит из последовательно включенных диодов D, а другая, согласно изобретению, составлена из последовательно включенных конденсаторов равной емкости С. К точкам соединения конденсаторов и диодов моста подключены одноименные выводы идентичных обмоток широкополосного трансформатора 2, вторая пара выводов которого подключена к выходам источника управляющих сигналов противоположных полярностей 3. Между точкой соединения конденсаторов и точкой соединения катода и анода диодов моста подключены источник коммутируемого сигнала 4 и нагрузка 5.

Диодный ключ работает следующим образом.

В состоянии низкой проводимости ключа диоды моста 1 заперты отрицательным напряжением источника управляющих сигналов 3, поступающим в точку соединения конденсатора и анода диода, и положительным напряжением, поступающим в точку соединения другого конденсатора и катода диода.

При смене полярностей управляющих сигналов диодный ключ переходит в состояние высокой проводимости. Трансформатор 2 способствует выравниванию токов управления диодным мостом 1 в переходный период, практически не оказывая сопротивления во время совпадения противофазных управляющих импульсов и создавая максимальное индуктивное сопротивление управляющему току во время рассогласования их фронтов, в результате чего значительно уменьшается импульсная помеха на нагрузке 5, обусловленная несовпадением фронтов перепадов напряжений на выходах источника 3 управляющих сигналов.

В отличие от моста из четырех диодов, используемого в прототипе, содержащего две параллельные диодные ветви, в предлагаемой схеме диодного ключа весь управляющий ток в установившемся режиме протекает через два диода единственной оставшейся диодной ветви, поэтому его величина по сравнению с прототипом может быть уменьшена в два раза, что наряду с повышением в два раза к.п.д. ключа, приводит к уменьшению импульсной помехи, пропорциональной величине управляющего тока. Одновременно исключается влияние разброса вольтамперных характеристик диодов на величину протекающего через них тока, поскольку цепь протекания тока содержит только последовательное соединение диодов, что повышает стабильность передаточной характеристики ключа.

Некоторое замедление процесса перехода диодного ключа из одного состояния в другое, вызванное временем перезаряда конденсаторов ключа с постоянной времени τ≈C⋅Ry, где С - емкость конденсатора, Ry - величина выходного сопротивления источника управляющих сигналов 3, для областей применения предлагаемого диодного ключа (коммутация высокочастотных сигналов в декаметровом диапазоне волн, в частности, антенн при разнесенном приеме и в адаптивных антенных решетках), не имеет существенного значения. Более того «сглаживание» фронтов импульсов управления на величину τ приводит к дополнительному уменьшению высокочастотных спектральных составляющих импульсных помех, обусловленных рассогласованием по времени управляющих сигналов.

Для того, чтобы реактивное сопротивление конденсаторов мостовой схемы Хс практически не увеличивало полное сопротивление ключа в открытом состоянии величина емкости С рассчитывается с учетом того, что реактивное сопротивление конденсатора Хс на нижней частоте диапазона коммутируемых сигналов ƒн для минимизации потерь должно быть много меньше сопротивления нагрузки R5, исходя из известной формулы Хс=1/(2πСƒн) [см. например: Зевеке Г.Н. и др. Основы теории цепей. Учебник для вузов. Изд. 4-е, переработанное, М. «Энергия», 1975, стр. 123]. Произведя необходимые преобразования получаем: С>>1/(2πR5ƒн).

Величину индуктивности Lтр. обмотки широкополосного трансформатора следует рассчитывать исходя из того, что реактивное сопротивление XL=2πLтр.ƒн [Зевеке Г.Н. и др. Основы теории цепей. Учебник для вузов. Изд. 4-е, переработанное, М. «Энергия», 1975, стр. 123] должно быть много больше сопротивления нагрузки R5. С учетом этого формула для расчета индуктивности обмотки: Конструктивно, для обеспечения симметричности, трансформатор рекомендуется выполнять путем намотки двойным проводом на ферритовом сердечнике.

Таким образом, предложен диодный ключ для коммутации высокочастотных широкополосных сигналов с малым уровнем импульсных помех, с высокими коэффициентом использования управляющего тока и стабильностью передаточной характеристики в радиотехнических устройствах, в частности при переключении антенн в устройствах разнесенного радиоприема или антенных решетках.

Кроме того диодный ключ позволяет снизить величину управляющего тока диодов и, как следствие, снизить энергопотребление ключа, повысить его коэффициент полезного действия и уменьшить импульсные помехи, проникающие в цепь коммутируемого сигнала из источника управляющих сигналов, а так же повысить стабильность передаточной характеристики ключа вследствие устранения зависимости тока через диоды от технологического разброса вольтамперных характеристик.

Диодный ключ, выполненный в виде мостового коммутирующего элемента, в одну из диагоналей которого включена коммутируемая цепь, а к другой диагонали подключены одноименные концы двух идентичных обмоток широкополосного трансформатора, вторые концы которых подключены к выходам источника управляющих сигналов, одна из параллельных ветвей моста, подключенных к выводам трансформатора, состоит из последовательно включенных диодов, отличающийся тем, что вторая ветвь моста, подключенная к выводам трансформатора, выполнена в виде двух последовательно соединенных конденсаторов.
ДИОДНЫЙ КЛЮЧ
ДИОДНЫЙ КЛЮЧ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 51-60 of 109 items.
04.04.2018
№218.016.2f7f

Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение чувствительности защиты. Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя основан на контроле электродвижущей силы на выводах обмотки статора в режиме выбега и формировании сигнала о...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644576
Дата охранного документа: 13.02.2018
04.04.2018
№218.016.2f91

Способ настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение точности настройки на любой заданный режим компенсации при любых высокочастотных помехах и искажениях. Согласно способу для определения параметров контура нулевой последовательности сети используется свободная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644582
Дата охранного документа: 13.02.2018
10.05.2018
№218.016.3942

Поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия с уравновешенным приводом

Изобретение относится к поршневым энергетическим машинам объемного действия и может быть использовано при создании безвибрационных компрессоров, насосов, двигателей внутреннего сгорания, а также гибридных машин - насос-компрессоров и мотор - насос-компрессоров. Машина состоит из корпуса 1, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647011
Дата охранного документа: 13.03.2018
10.05.2018
№218.016.3a98

Ультразвуковой волновод-шуруп для аппарата илизарова

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам для хирургического лечения открытых переломов длинных трубчатых костей. Ультразвуковой волновод-шуруп для аппарата Илизарова выполнен в виде стержня, включающего рабочую часть, цилиндрический резьбовой участок и резьбовой участок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647614
Дата охранного документа: 16.03.2018
10.05.2018
№218.016.3bbc

Способ определения места повреждения воздушных линий в распределительных сетях

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для оперативного определения места однофазного замыкания на землю в распределительных сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. Технический результат – расширение функциональных возможностей на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647536
Дата охранного документа: 16.03.2018
10.05.2018
№218.016.3c10

Частотно-фазовый компаратор

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в качестве логического элемента сравнения частот следования и формирования фазового рассогласования импульсов задающего генератора и датчика обратной связи в системах автоматического управления, построенных на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647678
Дата охранного документа: 16.03.2018
10.05.2018
№218.016.3d25

Ротационная гибридная машина объемного действия

Изобретение относится к гибридным машинам объемного действия. Машина содержит цилиндр (1), ротор (5) с двумя пластинами (7), делящими цилиндр (1) на две полости - компрессорную (9) с всасывающим окном (11) и нагнетательным клапаном (12) и насосную (10) с всасывающим клапаном (13) и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648139
Дата охранного документа: 22.03.2018
10.05.2018
№218.016.4208

Способ фазирования вращающегося вала электродвигателя и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высокоточных электроприводах сканирующих систем. Технический результат заключается в повышении надежности работы электропривода в режиме фазирования. В способ фазирования вращающегося вала электродвигателя в устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649307
Дата охранного документа: 02.04.2018
10.05.2018
№218.016.4309

Датчик угарного газа

Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для экологического мониторинга. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика. Датчик содержит полупроводниковое основание и подложку. Полупроводниковое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649654
Дата охранного документа: 04.04.2018
10.05.2018
№218.016.4b5b

Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого компонента ракетного топлива в баках отработавшей ступени ракеты-носителя и устройство для его реализации

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Способ и устройство моделирования процесса газификации остатков жидкого компонента ракетного топлива в баках отработавшей ступени (ОС) ракеты-носителя, основанный на введении в экспериментальную модельную установку (ЭМУ) теплоносителя (ТН),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651645
Дата охранного документа: 23.04.2018
+ добавить свой РИД