ШИРОКОПОЛОСНЫЙ МИКРОПОЛОСКОВЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ СВЧ

Изобретение относится к области радиотехники, а более конкретно к диодным коммутирующим устройствам СВЧ на микрополосковых линиях, и может быть использовано в приемных и передающих устройствах СВЧ.

Известна конструкция однополюсного переключателя на два положения, в котором pin-диод устанавливают последовательно в микрополосковую линию [Хелзайн Дж. Пассивные и активные цепи СВЧ / Пер. с англ. Повзнера В.А. /Под ред. Галина С.А. - М.: Радио и связь, 1981. - стр.143, 153]. Для увеличения развязки применяют по два или более диодов в каждом плече переключателя. Для улучшения согласования в режиме пропускания диоды устанавливают на расстоянии около четверти длины волны в линии на частоте, на которой требуется наилучшее согласование [Бова Н.Т., Ефремов Ю.Г., Конин В.В. и др. Микроэлектронные устройства СВЧ. - Киев: Техника, 1984. - стр.140]. Например, в авторском свидетельстве СССР №1840040 «Многоканальный СВЧ полосковый переключатель» каждая из переключательных групп состоит из двух диодов и четвертьволнового отрезка линии, включенных последовательно в микрополосковую линию. Эта конструкция переключательной группы, принятая за прототип, обладает следующим недостатком: если требуется увеличить развязку путем добавления еще одного диода, приходится последовательно с ним включать еще один четвертьволновой отрезок линии, что приводит к увеличению габаритов устройства.

Целью изобретение является увеличение развязки при одновременном уменьшении габаритов переключателя.

Для достижения указанной цели предлагается микрополосковый переключатель СВЧ на pin-диодах, включенных последовательно в микрополосковую линию.

Согласно изобретению, он содержит шесть pin-диодов и семь участков токонесущего проводника микрополосковой линии. Первый участок представляет собой отрезок линии, один конец которого является входом переключателя, к другому концу присоединяют катод первого диода и катод второго диода. Второй, третий, четвертый и пятый участки представляют собой отрезки микрополосковой линии, разомкнутые на одном конце, а на другом конце заканчивающиеся контактными площадками для выводов диодов. Ко второму участку присоединены катод третьего диода и анод четвертого диода, к третьему участку - катод четвертого диода и анод первого диода, к четвертому участку - анод второго диода и катод пятого диода, к пятому участку - анод пятого диода и катод шестого диода. Шестой и седьмой участки представляют собой отрезки линии. Первый конец шестого участка является первым выходом переключателя, ко второму концу шестого участка присоединен анод третьего диода. Первый конец седьмого участка является вторым выходом переключателя, ко второму концу седьмого участка присоединен анод шестого диода.

Таким образом, в предлагаемом переключателе вместо последовательно включенных четвертьволновых отрезков линии (как в прототипе) используются разомкнутые шлейфы длиной 1/8 длины волны или менее, параллельно подключенные к точкам соединения выводов диодов.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого переключателя из научно-технической литературы неизвестны, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

Электрическая схема переключателя изображена на фиг.1. Конструкция переключателя (вид сверху) изображена на фиг.2.

Предлагаемый переключатель содержит шесть pin-диодов 1-6 и семь участков токонесущего проводника микрополосковой линии 7-13. Первый участок 7 выполнен в виде отрезка микрополосковой линии, один конец которого является входом устройства («Вход»), а на другом конце находятся контактные площадки, к которым присоединены катод первого диода 3 и катод второго диода 4. Второй, третий, четвертый и пятый участки 10-13 выполнены в виде отрезков микрополосковой линии, разомкнутых на одном конце, а на другом конце заканчивающихся контактными площадками для выводов диодов. Длину второго 10, третьего 11, четвертого 12 и пятого 13 участков выбирают равной 1/8 длины волны в микрополосковой линии на верхней частоте рабочего диапазона или менее. Ко второму участку 10 присоединены катод третьего диода 1 и анод четвертого диода 2. К третьему участку 11 присоединены катод четвертого диода 2 и анод первого диода 3. К четвертому участку 12 присоединены катод пятого диода 5 и анод второго диода 4. К пятому участку 13 присоединены катод шестого диода 6 и анод пятого диода 5. Шестой участок 8 выполнен в виде отрезка микрополосковой линии, один конец которого является первым выходом устройства («Выход 1»), а на другом конце находится контактная площадка, к которой присоединен анод третьего диода 1. Седьмой участок 9 выполнен в виде отрезка микрополосковой линии, один конец которого является вторым выходом устройства («Выход 2»), а на другом конце выполнена контактная площадка, к которой присоединен анод шестого диода 6.

Принцип работы переключателя основан на известных свойствах pin-диодов. При подаче постоянного положительного потенциала на шестой участок 8, постоянного нулевого потенциала на первый участок 7 и постоянного нулевого или постоянного отрицательного потенциала на седьмой участок 9 первый 3, третий 1 и четвертый 2 диоды находятся в открытом состоянии, а второй 4, пятый 5 и шестой 6 диоды находятся в закрытом состоянии. СВЧ-сигнал со входа поступает на первый выход. Второй выход развязан. При подаче постоянного положительного потенциала на седьмой участок 9, постоянного нулевого потенциала на первый участок 7 и постоянного нулевого или постоянного отрицательного потенциала на шестой участок 8 первый 3, третий 1 и четвертый 2 диоды находятся в закрытом состоянии, а второй 4, пятый 5 и шестой 6 диоды находятся в открытом состоянии. СВЧ-сигнал со входа поступает на второй выход. Первый выход развязан. Потери мощности сигнала складываются из омических потерь в диодах и в линиях, потерь на отражение и потерь за счет просачивания сигнала в развязанный выход.

Введение второго 10, третьего 11, четвертого 12 и пятого 13 участков позволяет минимизировать потери на отражение.

Основным паразитным параметром диода в открытом состоянии является эквивалентная индуктивность выводов, а разомкнутый на конце отрезок микрополосковой линии длиной менее 1/8 длины волны в линии создает в точке подключения диодов эквивалентную емкостную нагрузку. Поэтому плечо переключателя, в котором диоды находятся в открытом состоянии, можно в первом приближении рассматривать как фильтр нижних частот. Путем подбора параметров фильтра достигают согласования в рабочем диапазоне частот.

Изобретение позволяет увеличить развязку за счет большего количества диодов и при этом уменьшить габариты устройства за счет применения отрезков микрополосковой линии меньшей длины по сравнению с прототипом.

На дату подачи заявки разработан переключатель, в котором используется 6 диодов 2А553 [Полупроводниковые приборы. Сверхвысокочастотные диоды. / Под ред. Наливайко Б.А. - Томск: МГП «Раско», 1992]. Изготовлен опытный образец переключателя, обладающий следующими параметрами: рабочая полоса частот 3-18 ГГц; КСВН в полосе не более 1,4; вносимые потери не более 2 дБ; развязка не менее 47 дБ. Разработанный переключатель применен для переключения каскадов в усилителях с перестраиваемым коэффициентом усиления, которые производятся ФГУП «РНИИРС».