Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СВЧ-ОГРАНИЧИТЕЛЬ
СВЧ-ОГРАНИЧИТЕЛЬ

СВЧ-ОГРАНИЧИТЕЛЬ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в приемных устройствах сантиметрового и миллиметрового диапазона волн для защиты их входных цепей от воздействия мощных радиоимпульсных помех. Сущность изобретения: устройство содержит отрезок волновода, размещенную поперек волновода матрицу из четного числа столбцов последовательно соединенных диодов с барьером Шоттки. Столбцы диодов расположены параллельно узким стенкам волновода, в одной половине столбцов диоды одноименными электродами ориентированы в одном направлении, в другой половине столбцов - в противополоджном направлении. Начала столбцов соединены с первой широкой стенкой волновода. Компенсирующий индуктивный элемент включен параллельно столбцам диодов, а компенсирующий конденсатор первым электродом соединен с концами столбцов и вторым электродом - со второй широкой стенкой волновода. 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2065234
Класс(ы) патента: H01P1/22
Номер заявки: 4944330/09
Дата подачи заявки: 10.06.1991
Дата публикации: 10.08.1996
Заявитель(и): Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов; Сибирский физико-технический институт им.В.Д.Кузнецова при Томском государственном университете
Автор(ы): Семенов А.В.; Божков В.Г.; Геннеберг В.А.
Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов
Описание изобретения: Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в приемных устройствах сантиметрового и миллиметрового диапазонов волн для защиты их входных цепей от воздействия мощных радиоимпульсных помех.
Известен СВЧ-ограничитель, выполненный в виде волноводно-стержневой резонансной решетки, в которой пары стержней размещены в поперечной плоскости параллельно его широким стенкам, полупроводниковые диоды включены между концами стержней и узкими стенками волновода, а индуктивные штыри включены между серединами соседних пар стержней и широкими стенками волновода. Недостатком такого ограничителя является узкая полоса рабочих частот, в том числе и при минимальном числе диодов четырех.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является СВЧ-ограничитель, содержащий отрезок волновода, индуктивную диафрагму и размещенную в ее отверстии решетку из четного числа столбцов последовательно-согласно соединенных диодов с барьером Шоттки, в которой столбцы диодов расположены параллельно узким стенкам волновода, в одной половине столбцов диоды одноименными электродами ориентированы в одном направлении, в другой половине столбцов в противоположном и начала столбцов которой соединены с первой широкой стенкой волновода, компенсирующий конденсатор, первый электрод которого соединен с концами столбцов диодов, а второй электрод со второй широкой стенкой волновода. Недостатком устройства-прототипа является узкая полоса частот ограничиваемого сигнала.
Целью изобретения является расширение полосы частот ограничиваемого сигнала.
Поставленная цель достигается тем, что в СВЧ-ограничителе, содержащем отрезок волновода, размещенную поперек волновода решетку из четного числа столбцов последовательно соединенных диодов с барьером Шоттки, в которой столбцы диодов расположены параллельно узким стенкам волновода, в одной половине столбцов диоды одноименными электродами ориентированы в одном направлении, в другой половине столбцов в противоположном и начала столбцов которой соединены с первой широкой стенкой волновода, компенсирующий конденсатор, первый электрод которого соединен с концами столбцов диодов, а второй электрод со второй широкой стенкой волновода, и компенсирующий индуктивный элемент, расположенный в поперечной плоскости волновода и соединенный с первой широкой стенкой волновода, компенсирующий индуктивный элемент подключен параллельно столбцам диодов, при этом значения индуктивности компенсирующего индуктивного элемента и емкости компенсирующего конденсатора выбираются из соотношений:
Lк= 1/4 π2f2oCp и
Ck= (Lp+Lk)/4π2f2o LpLk,
где fo средняя рабочая частота СВЧ-ограничителя,
Сp емкость решетки из столбцов диодов для слабого сигнала,
Lp индуктивность решетки из столбцов диодов для сильного сигнала.
В частном случае компенсирующий индуктивный элемент выполняется из ориентированных параллельно узким стенкам волновода полосковых проводников, между которыми размещается не менее, чем по одному столбцу диодов.
На фиг.1 изображен предлагаемый СВЧ-ограничитель, а на фиг.2,а и б приведены его эквивалентные схемы соответственно для малого и большого уровней СВЧ-сигнала. На фиг. 3,а и б изображены эквивалентные схемы ограничителя-прототипа также для малого и большого уровней СВЧ-сигнала.
СВЧ-ограничитель содержит отрезок волновода 1, размещенную поперек волновода диэлектрическую (или полупроводниковую) пластину 2, на которой размещена решетка 3 из четного числа столбцов последовательно-согласно соединенных "безынерционных" диодов с барьером Шоттки например, арсенидо-галлиевых, в которой начала столбцов соединены с первой 4 (верхней по чертежу), широкой стенкой волновода, компенсирующий конденсатор, первый 5 электрод которого соединен с концами столбцов диодов, а второй 6 электрод со второй 7 широкой стенкой волновода, и компенсирующий индуктивный элемент 8, размещенный на диэлектрической пластине 2 и включенный параллельно решетке 3 из столбцов диодов. Первый 5 и второй 6 электроды компенсирующего конденсатора отделены друг от друга диэлектрическим зазором 9. Столбцы диодов в решетке расположены параллельно узким стенкам волновода. В одной половине столбцов диоды одноименными электродами ориентированы в одном направлении, в другой половине столбцов в противоположном. Компенсирующий индуктивный элемент в данном частном случае выполнен из трех ориентированных параллельно узким стенкам волновода полосковых проводников, между которыми размещено по два столбца диодов.
На эквивалентных схемах предлагаемого СВЧ-ограничителя (фиг.2, а и б) обозначено: Сp и Rp емкость и сопротивление решетки из столбцов диодов для слабого сигнала, Lp и rp индуктивность и сопротивление решетки из столбцов диодов для сильного сигнала, Lк и Ск компенсирующие индуктивность и емкость.
На эквивалентных схемах ограничителя-прототипа (фиг.3,а и б) используются те же обозначения, что и на эквивалентных схемах предлагаемого устройства (значения Lp, Cp, Rp и rp у сравниваемых устройств одинаковые, а Lк и Lк', также как и Ск и Cк разные).
Работает СВЧ-ограничитель следующим образом. При малом уровне СВ-сигнала, когда мгновенное значение напряжения на диодах не достигает напряжения открывания, шунтирующая волновод структура (включающая решетку из столбцов диодов и компенсирующие индуктивный элемент и конденсатор) имеет высокое полное сопротивление, значительно превышающее по абсолютной величине волновое сопротивление волновода. Ослабление, вносимое в СВЧ-тракт ограничителем, в этом случае имеет минимальное значение. При большом уровне СВЧ-сигнала в один полупериод колебаний открываются четные столбцы диодов, в другой полупериод колебаний нечетные. Полное сопротивление шунтирующей волновод структуры в этом случае становится много меньшим по абсолютной величине волнового сопротивления волновода, а ослабление, вносимое ограничителем в СВЧ-тракт, большим. Компенсации реактивностей в ограничителе обеспечивает максимальное отношение ослаблений ограничиваемого и неограничиваемого сигналов. При малом СВЧ-сигнале эквивалентная схема ограничителя представляет параллельный колебательный контур шунтирующий волновод (фиг.2, а), при большом СВЧ-сигнале эквивалентная схема ограничителя представляет последовательный колебательный контур, шунтирующий волновод (фиг.2,б). Четное число столбцов "безынерционных" диодов с противоположно ориентированными электродами обеспечивает симметричное ограничение СВЧ-сигнала, что также увеличивает ослабление сильного сигнала.
Расширение полосы частот ограничиваемого сигнала в заявляемом устройстве по отношению к устройству-прототипу достигается уменьшением добротности шунтирующего волновод последовательного колебательного контура, образующегося при поступлении на вход ограничителя мощного СВЧ-сигнала. Уменьшение добротности последовательного колебательного контура в свою очередь достигается уменьшением значения его индуктивности. В устройстве-прототипе индуктивность последовательность колебательного контура равна Lp, в предлагаемом устройстве LpLк/(Lp + Lк), где Lк≈(2-10)Lp. Расширение полости частот для ограничиваемого сигнала в предлагаемом устройстве достигает 10-50% по отношению к устройству-прототипу (чем больше паразитные емкости диодов, тем больше выигрыш в полосе частот).
Заявляемая совокупность признаков отсутствует в известных СВЧ-ограничителях и других СВЧ полупроводниковых управляющих устройствах. Поэтому предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию "существенные отличия".
Сравнительные испытания заявляемого СВЧ-ограничителя и ограничителя-прототипа, выполненных на основе 24 диодов, с барьером Шоттки (оба ограничителя содержали восемь столбцов диодов по три в каждом) и отличающихся только конструкцией и местом включения компенсирующих индуктивных элементов (в устройстве-прототипе в качестве индуктивного элемента использовались две индуктивные перегородки, расположенные у узких стенок волновода и закорачивающие его широкие стенки, у предлагаемого устройства индуктивный элемент выполнялся в виде двух полосковых проводников, включенных параллельно столбцам диодов) показал, что относительная полоса заграждаемых частот на уровне 20 дБ у заявляемого устройства была на 16% больше, чем у устройства-прототипа.
Преимущество заявляемого СВЧ-ограничителя по сравнению с СВЧ-ограничителем-прототипом состоит в расширении полосы частот ограничиваемого сигнала на 10-50%
Формула изобретения: СВЧ-ограничитель, содержащий прямоугольный волновод, диэлектрическую подложку, расположенную поперек волновода, и размещенную на диэлектрической подложке матрицу из полупроводниковых диодов с барьером Шоттки с четным числом столбцов, начала которых соединены с одной из широких стенок прямоугольного волновода, компенсирующий индуктивный элемент, включенный параллельно диодным столбцам, и конденсатор, отличающийся тем, что полупроводниковые диоды, включенные в нечетных столбцах, ориентированы одноименными электродами в одном направлении, а в четных столбцах в противоположном, при этом конденсатор включен между концами столбцов и другой, ближайшей к ним, широкой стенкой волновода.