Ограничитель мощности

 

Использование: в радиотехнике СВЧ для защиты входных цепей радиоприемной аппаратуры от сигналов высокого уровня СВЧ-мощности. Сущность изобретения: в ограничитель мощности, содержащий полевой транзистор с барьером Шоттки и детекторный диод с барьером Шоттки, введена цепь постоянного тока, состоящая из нагрузочного сопротивления, подключаемого параллельно детекторному диоду через развязывающий дроссель. 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано для защиты входных цепей радиоприемной аппаратуры от сигналов высокого уровня СВЧ-мощности.

Известен ограничитель мощности, описанный в авт. св. СССР N 1483524, кл. H 01 P 1/22, 1987, основным недостатком которого является неэффективное использование детекторного диода с барьером Шоттки (ДБШ), входящего в его состав. Он выступает только в роли источника постоянного смещения, подаваемого на затвор полевого транзистора с барьером Шоттки (ПТШ), и мало влияет на величину проходящей (просачивающейся) СВЧ-мощности.

Целью изобретения является снижение просачивающейся мощности рассматриваемого СВЧ-ограничителя.

Это достигается путем повышения эффективности использования ДБШ. Он выступает как источник постоянного смещения для ПТШ и как элемент СВЧ-тракта, дополнительно ослабляющий падающую (входную) СВЧ-мощность и, следовательно, уменьшающий величину просачивающейся мощности.

На фиг.1 приведена эквивалентная схема; на фиг.2,3 - расчетные характеристики предлагаемого ограничителя мощности.

Ограничитель мощности состоит из полевого транзистора 1 с барьером Шоттки, детекторного диода 2 с барьером Шоттки и развязывающего дросселя 3 (либо развязывающего резистора, используемого в прототипе), включенного в цепи затвора ПТШ. Через развязывающий дроссель 4 параллельно ДБШ подключен нагрузочный резистор 5, образующий цепь постоянного тока, вырабатываемого ДБШ. Нагрузочное сопротивление резистора 5 имеет величину 1-10 кОм.

Ограничитель работает следующим образом.

При низком уровне падающей на вход ограничителя СВЧ-мощности напряжение смещения ПТШ, приложенное между затвором и истоком, равно нулю, и импеданс ПТШ между стоком и истоком достаточно мал. Импеданс ДБШ при низком уровне СВЧ-мощности велик, поэтому сигнал проходит на выход ОМ с малыми вносимыми потерями. При увеличении уровня падающей мощности ДБШ начинает вырабатывать постоянный ток I_о1, под действием которого на нагрузочном сопротивлении появляется падение постоянного напряжения. В случае включения ДБШ с полярностью, показанной на фиг.1, это напряжение играет для ПТШ роль отрицательного запирающего смещения, которое прикладывается между затвором и истоком. При приближении этого напряжения к напряжению отсечки транзистора происходит рост импеданса ПТШ между стоком и истоком. Одновременно благодаря наличию цепи постоянного тока происходит уменьшение СВЧ-импеданса ДБШ. При этом увеличивается амплитуда СВЧ-напряжения между затвором и истоком. Последнее приводит к тому, что в цепь постоянного тока начинает поступать дополнительный постоянный ток I_o2, вырабатываемый переходом Шоттки, имеющимся в ПТШ между затвором и истоком. Одновременное изменение импедансов ДБШ и ПТШ, происходящее благодаря наличию цепи постоянного тока, позволяет снизить просачивающуюся СВЧ-мощность на выходе ограничителя мощности на несколько децибелов по сравнению с прототипом (при прочих равных условиях) при падающей СВЧ-мощности, равной нескольким ваттам.

На фиг.2 приведены расчетные кривые зависимости ослабления СВЧ-сигнала предложенного ограничителя мощности в зависимости от нагрузочного сопротивления при величине падающей СВЧ-мощности, равной 1 Вт (кривая 1) и 2 Вт (кривая 2). Видно, что существует оптимальное значение нагрузочного сопротивления, при котором ослабление максимально. Величина этого сопротивления зависит от падающей СВЧ-мощности и при ее значении порядка нескольких ватт лежит в пределах 1-10 кОм. Хорошо видно также, что предлагаемый ограничитель мощности обеспечивает более низкое значение просачивающейся мощности по сравнению с прототипом, для которого справедливо R_н ->> (это соответствует режиму работы ДБШ, нагруженному на холостой ход). При R_н = 0 закрывания транзистора вообще не происходит (если в цепи затвора отсутствует резистор автосмещения), но изменение импеданса ДБШ проявляется наиболее сильно. Оптимальное значение R_н, при котором имеется максимум ослабления (см. фиг. 2), соответствует одновременному изменению импедансов и взаимодействию ДБШ и ПТШ. Это видно на фиг.3, где приведены амплитудные характеристики ограничителя мощности, состоящего из одиночного ДБШ, работающего в режиме короткого замыкания цепи постоянного тока (кривая 1), ограничителя мощности (прототипа), состоящего из ПТШ и ДБШ, используемого только в качестве источника смещения (кривая 2) и работающего в режиме холостого хода цепи постоянного тока, и предлагаемого ограничителя мощности при R_н = 4 кОм (кривая 3). Просачивающаяся мощность предлагаемого ограничителя ниже, чем у прототипа, на 2-4 дБ. Одновременно расширяется динамический диапазон входных мощностей ограничителя.

Формула изобретения

ОГРАНИЧИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий последовательно включенный в линию передачи полевой транзистор с барьером Шоттки, параллельно включенный в том же сечении детекторный диод с барьером Шоттки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения величины просачивающейся мощности, введен нагрузочный резистор по постоянному току, который включен в линию передачи параллельно детекторному диоду через развязывающий дроссель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3