Выключатель

/15, 1976.мутационные устройах, М.: Радио и связь,ится к радиоэлектропользовано в устройплитудой сигналов,гощелевой ие тока уптвие увели- роме того,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Особое конструктратовском заводе "Та(56) Авторское свидетеЬЬ 535635, кл. Н 01 Р 1Вайсблат А.В, Комства СВЧ на и/и диод1987, с. 50.(57) Изобретение относнике и может быть исствах управления ам Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в различных управляющих устройствах СВЧ-диапазона - коммутаторах каналов, фазовращателях, ограничителях мощности и др.Известен волноводный инверсный СВЧ- выключатель, в виде установленной поперек волновода металлической диафрагмы со щелью, в которую включены полупроводниковые ри-структуры (Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на и/и диодах. М.: Радио и связь, 1987, с, 50, рис, 2,28).Однако эта конструкция имеет довольно низкую допустимую импульсную мощность, поскольку все напряжение, развиваемое СВЧ-мощностью на противоположных стенках волновода, оказывается приложенным к одной щели и может вызвать пробой ри-диодов, подключенных к этой щели. Цель изобретения - увеличение коммутирующей мощности выключателя без увеличения тока управления и без снижения надежности, При запертых коммутирующих диодах они образуют с перемычкой последовательный резонансный контур, В результате щели оказываются эакороченными, и сигнал на выход не проходит. Увеличение проходящей мощности обеспечивается за счет увеличения числа последовательных контуров, на которых делится напряжение сигнала, При отпертых коммутирующих диодах перемычки образуют с емкостями щели параллельный контур, При этом сигнал проходит на выход с минимальными потерями, 2 ил. Более высокой импульсной мощно обладает выключатель в виде диафраг несколькими параллельными щелям, каждую из которых включены ри-диоды авт.св. В 535635, кл. Н 01 Р 1/15, 1976). Это позволяет увеличить допустимую СВЧ-мощность, так как развиваемое ею напряжение делится между всеми щелями, за счет чего напряжение на отдельных ри-диодах уменьшается. Кроме того, в этой конструкции может быть расширен диапазон рабочих частот за счет применения щелей различной длины. Данная конструкция выбрана в качестве прототипа. Недостатком описаннои м конструкции является увеличе равления выключателем вслед чения числа рп-диодов.увеличение числа ри-диодов приводит кснижению надежности,Цель изобретения - увеличение коммутируемой мощности без увеличения тока управления и беэ снижения надежности,укаэанная цель достигается тем, что ввыключателе, содерхащем отрезок прямоугольного волновода, в поперечном сечениикоторого установлена металлическая щелевая диафрагма, коммутирующие диоды, которые размещены в щелях, параллельныхшироким стенкам отрезка прямоугольноговолновода, в металлической диафрагмемежду щелями выполнены дополнительныещели, параллельные широким стенкам отрезка прямоугольного волновода, на краяхустановлены дополнительно введенныеконденсаторы, соединенные перемычками,При этом емкость конденсаторов С выбирают из условия;в" = 2 П.пС (1)гдев - индуктивность перемычки;в- рабочая частота.Предлагаемый выключатель работает врезонансном инверсном режиме. Состояние запирания выключателя реализуетсяпри подаче на ри-диоды напряжения обратной полярности. При этом в каждой щели сри-диодами емкость обратносмещенныхдиодов и индуктивность соединяющей ихперемычки образуют на рабочей частоте последовательный резонансный контур, оченьмалое сопротивление которого закорачивает щель. В силу выполнения условия (1) такие же резонансные контуры образуются вщелях с конденсаторами, В результате всещели оказываются закороченными, и реализуется запирание.Величина допустимой импульсной мощности Ри в инверсном выключателе лимитируется именно состоянием эапирания, таккак СВЧ-напряжение Освч " Рт, развиваемое на выключателе, может вызвать пробойобратносмещенных диодов (при прямомсмещении пробой в диодах не возникает).Поскольку часть напряжения Освч падает надополнительно введенных щелях с конденсаторами, то напряжение, приходящееся накаждый из диодов, уменьшается, и подаваемая на выключатель мощность может бытьувеличена,Состояние пропускания выключателяреализуется при подаче на ри-диоды прямого смещения, При этом цепочка ри-диодов в щели представляет собой некоторуюэквивалентную индуктивность, котораявместе с емкостью щели образует параллельный резонансный контур. Этот контуробладает высоким резонансным сопротив лением, которое практически не шунтирует 5 10 20 25 где- длина перемычки, а- ширина перемычки. 30 35 40 45 50 55 щель, и СВЧ-сигнал проходит через щель с малыми потерями. В щелях с конденсаторами остаются последовательные резонансные контуры, и СВЧ-сигнал через эти щели не проходит. Однако за счет малого сопротивления последовательных контуров на них падает незначительная часть СВЧ-напряжения, что практически не влияет на уровень потерь,Поскольку на цепочки с конденсаторами никакого питания не подается, полученное увеличение допустимой импульсной мощности достигается беэ увеличения тока управления, А поскольку конденсатор имеет более высокую надежность, чем рп-диод,введение добавочных щелей с конденсаторами практически не снижает надежности выключателя. Сопоставление с прототипом показывает, что отличительными признаками данного выключателя являются добавочные щели с включенными в них конденсаторами, емкость которых С выбирают из условия (1),На фиг.1 показан предлагаемый выключатель применительно к миллиметровому диапазону длин волн; на фиг,2 изображены схемы, поясняющие работу выключателя,Приведенная на фиг.1 конструкция выполнена в канале 7,2 х 3,4 мм и является СВЧ-выключателем в миллиметровом диапазоне, ДиаФрагма 1 (на фиг.1 ее поверхность выделена редкой штриховкой) помещена поперек волновода 2. В диафрагме параллельно широкой стенке волновода выполнены две щели 3, на краях которых установлены ри-диоды 4, попарно соединенные между собой перемычками 5. К перемычкам подключены проволочные выводы 6 для подачи на диоды напряжения питания Оо. Между щелями 3 введена добавочная щель 7 с установленными на ее краях конденсаторами 8, соединенными между собой перемычкой 9. Вследствие малого поперечного размера волноводного канала конденсаторы расположены на диафрагме не на стороне рп-диодов, а с обратной стороны. (В каналах большого размера конденсаторы и ри-диоды могут быть расположены на одной стороне диафрагмы),Все цепочки с диодами и конденсаторами были расположены в центре щелей. Индуктивность перемычек(Ь и Ь) рассчитывали по ФормулеНеобходимую емкость конденсаторов определяли по формуле (1), Конструктивно конденсаторы были выполнены в виде прямоугольныхых керамических пластин (поликор) с металлизированными основаниями.Работает выключатель следующим образом, При подаче на диоды обратного смещения Оо0 они представляют собой некоторую эквивалентную емкость Сд (фиг.2 а), Величину этой емкости подбирают таким образом, чтобы два последовательно соединенных диода и перемычка 5 с индуктивностью Ело составили на заданной рабочей частоте в последовательный резонансный контур, т,е.1 пВ силу выполнения условия (1) в дополнительной щели образуется аналогичный резонансный контур. Сопротивление последовательного контура при резонансе очень мало. В результате все три щели оказываются закороченными и реализуется состояние затирания. За счет увеличения числа контуров в делителе СВЧ-напряжения допустимая импульсная мощность увеличивается,При подаче на диоды прямого смещения 00 представляют собой очень малое активное сопротивление, и индуктивности перемычек .по оказываются замкнутыми на края щели (рис.2 б). Ширину щели выбирают такой, чтобы емкость щели Сщ подчинялась условию Сщ = Сду 2. При этом индуктивностьперемычки и емкость щели образуют на рабочей частоте параллельный резонансныйконтур, поскольку 1=КоЬоСщСопротивление параллельного контурана рабочей частоте очень велико, и этот контур практически не шунтирует щель. В ре эультате СВЧ-сигнал проходит через щели сдиодами с малыми потерями, и реализуется состояние пропускания. Посгольку при этом на конденсаторы в дополнительной щели питание не подается, ток управления не уве личивается.формула изобретен и я Выключатель, содержащий отрезокпрямоугольного волновода, в поперечном сечении которого установлена металличе ская щелевая диафрагма, коммутирующиедиоды, которые размещены в щелях, параллельных широким стенкам отрезка прямоугольного волновода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения коммутирую щей мощности без увеличения тока управления и без снижения надежности, в металлической диафрагме между щелями выполнены дополнительные щели, параллельные широким стенкам отрезка прямо- ЗО угольного волновода, на краях которыхустановлены введенные конденсаторы, соединенные перемычками, при этом емкость Ск конденсаторов выбирается из условияаР гп с.где Ь - индуктивность перемычки;а - рабочая частота.,О Составитель В.КостякТехред М,Моргентал Редактор Т. Орлова Корректор А. Воро Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР35, Раушская наб., 4/5 931 ТиражИИПИ Государственного комитет113035, Москва,роиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгор Гагарина, 10 с, во Ск Ь