Аттенюатор

 

Использование: изобретение относится к радиоэлектронике СВЧ и может быть использовано в качестве аттенюатора. Сущность изобретения: аттенюатор, содержащий первый, второй, третий и четвертый четвертьволновые отрезки линий передачи 1-4, причем между входом и выходом включен отрезок 1, к концам кото- . рого одними электродами подключены полупроводниковые диоды 5, 6, другие электроды диодов соединены с отрезками 2, 3 соответственно, а другие концы отрезков 2, 3 подключены к концам отрезка 4. Для повышения допустимой мощности введены резисторы 7,8, подключенные одними выводами к концам отрезка 4, а другими - к общей шине. При этом волновые сопротивления отрезков 2, 3 и сопротивления резисторов 7, 8 выбраны из приведенных соотношений. При нулевом или обратном смещении диоды 5,6 находятся в высокоимпедансном состоянии, и аттенюатор вносит в тракт малые потери. При подаче на диоды 5, 6 постоянного тока прямого, смещения импедансы диодов 5, 6 снижаются. ЛсГмере увеличения тока вносимое ослабление аттенюатора возрастает вплоть до максимального значения, при этом аттенюатор работает в режиме согласования по входу и выходу. Повышение допустимой входной мощности аттенюатора достигается за счет снижения мощностей, рассеиваемых в диодах 5, 6. 2 ил. W Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 Н 01 Р 1/22

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д4 р .

Ы c3 Zc

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4941370/09 (22) 03.06.91 (46) 30.05.93. Бюл. N 20 (71) Московский энергетическиЯ институт (72) P.À.Ïðîxîðîâ (56) 1. Авторское свидетельство СССР

hk 1566427, кл. Н 01 P 1/22, 1988.

2. Заявка Японии hh 63-72201, кл. Н 01 Р 1/22, 1988. (54) АТТЕ Н ЮАТОР (57) Использование: изобретение относится к радиоэлектронике СВЧ и может быть использовано в качестве аттенюатора. Сущность изобретения: аттенюатор, содержащий первый, второй, третий и четвертый четвертьволновые отрезки линиЯ передачи 1-4, причем между входом и

° выходом включен отрезок 1, к концам кото.рого одними электродами подключены полупроводниковые диоды 5, 6, другие электроды диодов соединены с отрезками 2, Изобретение относится к радиоэлектронике и СВЧ и может быть использовано для регулирования уровня мощности.

Целью изобретения является повышеwe допустимой входной мощности аттенюатора.

Поставленная цель достигается тем, что в аттенюатор. содержащий четыре четвертьволновых отрезка линий передачи, причем между в ходом и выходом аттенюатора включен первый отрезок, к концам которого одними электродами подключены два полу, „Я2,, 1818644 A l

3 соответственно, а другие концы отрезков

2, 3 подключены к концам отрезка 4. Для повышения допустимой мощности введены резисторы 7, 8, подключенные одними выводами к концам отрезка 4, а другими — к общей шине. При этом волновые сопротивления отрезков 2, 3 и сопротивления резисторов 7, 8 выбраны из приведенных соотношений. При нулевом или обратном смещении диоды 5, 6 находятся в высокоимпедансном состоянии, и аттенюатор вносит в тракт малые потери. При подаче на диоды

5, 6 постоянного тока прямого. смещения импедансы диодов 5, 6 снижаются. По мере увеличения тока вносимое ослабление аттенюатора возрастает вплоть до максимального значения, при этом аттенюатор работает в режиме согласования по входу и выходу. Повышение допустимой входной мощности аттенюатора достигается за счет снижения мощностей, рассеиваемых в диодах 5, 6. 2 ил.

00.

: (Ь проводниковых диода, другие электроды, 4 диодов соединены со вторыми отрезками, а 4 ь свободные концы этих отрезков подключены к концам третьего отрезка, введены два резистора, включенные на концах третьего отрезка, причем свободные выводы резисторов соединены с общей шиной, а волйо. вое сопротивление Zcz вторых отрезков и сопротивление R резисторов выбраны из соотношений:

1818644

2сз

Psx/2 Ppsc — 1 (2) где Zc, 2сз — волновые сопротивления первого и третьего Отрезков линий соответстве - 5 но, Pex — заданная величина максимальной мощности аттенюатора, Ppec — допустимая рассеиваемая мощность для полупроводникового диода.

Величину волнового сопротивления третьего отрезка 2сз следует выбирать по возможности меньшей для увеличения широкополосности предлагаемого аттенюатора.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема аттенюатора; на фиг.2 — пример практической реализации аттенюатора в микрополосковом исполнении, Аттенюатор содержит первый отрезок линии передачи 1, вторые отрезки 2, 3, тре- 20 тий отрезок 4, полупроводниковые диоды 5, 6, резисторы 7, 8 диэлектрическую подложку 9, четвертьволновые отрезки линий 1014, отрезок линии 15, контактные площадки

16, 17, металлизированное отверстие 18 в 25 подложке.

Устройство работает следующим образом; При нулевом или обратном смещении на диодах 5, 6 они находятся в высокоомном состоянии, и, благодаря малой емкости ди- 30 одов, отрезки линий 2, практически отключены от отрезка передачи 1. СВЧ-сигнал с малыми потерями проходит со входа на выход аттенюатора. При подаче на каждый из диодов 5, 6 постоянного тока прямого сме- 35 щения Io импедансы диодов снижаются, оставаясь при этом одинаковыми. По мере увеличения тока Io ослабление, вносимое аттенюатором в СВЧ-тракт, возрастает вплоть до максимального значения.

Покажем, при каких значениях параметров элементов заявляемый аттенюатор работает в режиме согласования. Входное сопротивление Zex аттенюатора может быть записано в виде:

A 2с+2с22сз2 R (3) г г

А+ 2сз2с 22 + 2 2усз з R 50

Zex

AZc2 2 2сз 2д + 2сз Zc

2сз R

Zñ2 55 где Zg — импеданс любого из диодов 5, 6.

Для обеспечения согласования необходимо, чтобы выполнялось условие Zex = Zc, с учетом которого иэ соотношения (3) после несложных преобразований получается выражение (1). Следовательно, заявляемый аттенюатор согласован по входу и, в силу симметрии принципиальной схемы, по выходу, если волновое сопротивление отрезков линий 2, 3 определено по формуле (1).

Таким образом, аттенюатор работает в режиме согласования при любых значениях сопротивлений R резисторов 7, 8 и при всех величинах импедансов диодов 2д, то есть во всем диапазоне вносимых ослаблений.

Введение резисторов 7, 8 позволяет повысить допустимую рассеиваемую мощность аттенюатора за счет снижения доли входной мощности, рассеиваемой в диодах

5, 6. Значения мощностей, рассеиваемых в каждом из диодов 5, 6, одинаковы и onределяется по формуле:

Р 4R Zc Psx (4) I 2 2д + Zc + Zc 2сз и l где Pex — мощность на входе аттенюатора, Ид — действительная часть импеданса диода

2д. При достаточно больших значениях ослабления аттенюатора, когда импеданс диодов невелик, возможно положить:

Za =Ra

Доля рассеиваемой в диоде мощности по отношению к входной мощности апенюатора максимальна при условии:

2с (1 + 2сз )

2 R (6) Подставляя значение Яд из (6) в (4) и учитывая соотношение (5), получаем выражение для определения максимального значения рассеиваемой в диоде мощности:

1 Psx

2 1 + Zc3/R

Из соотношения (7) вытекает формула (2) для определения требуемой величины сопротивления R резисторов 7, 8. При уменьшении сопротивления R рассеиваемые в диодах 5, 6 мощности, в соответствии с (7), снижаются, что позволяет повысить допустимую входную мощность аттенюатора.

Аттенюатор реализован в микрополосковом исполнении на диэлектрической подложке 9 из поликора толщиной 1 мм.

Отрезки линии передачи 1, 2, 3, 4 имеют длину, равную четверти длины волны на рабочей частоте f 3,2 ГГц. Волновое сопротивление отрезков линий 1,4 составляет 50

1818644

Ом, а отрезков 2,3-35 Ом. На краях отрезка

1 подключены одноименными электродами идентичные pin-диоды 5, 6 типа 2А517А. Резисторы 7, 8 выполнены в виде прямоугольных областей подслоя с высоким удельным сопротивлением. Четвертьволновые шлейфы 12, 13 с низким волновым сопротивлением служат для заземления свободных выводов резисторов 7, 8 по СВЧ-току. Четвертьволновый шлейф 10 с высоким волновым сопротивлением и контактная площадка 17 с металлизированным отверстием 18 предназначены для соединения отрезка 1 с заземляющим основанием по постоянному току. Четвертьволновые шлейфы с высоким 11 и низким 14 волновым сопротивлением образуют ФНЧ и вместе с отрезком линии 15 и контактной площадкой 16 служат для подачи управляющего тока прямого смещения на диоды 5,6.

Таким образом, заявляемый аттенюатор обеспечивает достижение технико-экономического эффекта, связанного с повышением допустимой входной мощности.

20 ГЕН

2с — волновое сопротивление первого отрезка;

Еа — волновое сопротивление вторых отрезков;

2 э — волновое сопротивление третьего отрезка.

Формула изобретения

Аттенюатор, содержащий первый, второй, третий и четвертый отрезки линий передачи четвертьволновой длины, при этом к

5 концам первого отрезка, которые являются входом и выходом аттенюатора, одними электродами.йодключены полупроводниковые диоды, другие электроды которых соединены с одними концами вторых отрезков, 10 а другие их концы подключены к концам третьего отрезка, отличающийся тем, что, с целью повышения допустимой входной мощности, введены два резистора, которые включены между концами третьего

15 отрезка и общей шиной, а волновое сопротивление вторых отрезков выбрано иэ соотношений

1818644

Составитель P. Прохоров

Техред М. Моргентал Корректор С. Пекарь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1939 Тираж. Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/S