Свч-выключатель

(57) Использование: изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в качестве выключателя в радиоприемных и радиопередающих устройствах, в том числе в высокоскоростных устройствах передачи цифровой информации. Сущность изобретения: с целью повышения быстродействия в качестве полупроводникового элемента выбран полевой транзистор с барьером Шоттки, включенный в электродинамическую систему типа "полурешетки", размещенной в поперечном сечении прямоугольного волновода на диэлектрической подложке, 2 ил,го волновода, при этом вторые концы первой и второй металлических полосок подключены к металлизации, выполненной на первой поверхности диэлектрической подложки по ее периметру. Электроды истока и стока полевого транзистора подключены соответственно ко вторым концам третьей и четвертой металлических полосок, а электрод затвора подключен к контактной площадке, и в первой или во второй металлической полоске выполнена по крайней мере одна поперечная щель, играющая роль последовательно включенной емкости. Число поперечных щелей и их ширина выбираются из условия получения максимума запирания на рабочей частоте при подаче отрицательного управляющего напряжения на затвор полевого транзистора.На фиг. 1 показана конструкция СВЧ- выключателя; на фиг.2 - его эквивалентная схема.Устройство содержит металлические полоски 1; область металлизации 2; металГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Особое конструкторское бюро Московского энергетического института (72) И,В.Лебедев, Н.В.Дроздовский и Д.В.Скоробогатов(56) Патент США ЬЬ 3516031, кл,333 - 98, 1970.Авторское свидетельство СССР М 1608761, кл. Н 01 Р 1/15, 1989. Изобретение относится к технике СВЧи может быть использовано в радиоприемных и радиопередающих устройствах, в том числе в высокоскоростных устройствах передачи цифровой информации.Цель изобретения - повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, чтов выключателе СВЧ-мощности, содержащем отрезок прямоугольного волновода с диэлектрической подложкой в поперечном сечении, вводится полевой транзистор с барьером Шоттки (ПТШ), На первой поверхности подложки размещены контактная площадка для подачи сигналов управления, первая и вторая металлические полоски, установленные перпендикулярно широким стенкам отрезка прямоугольного волновода на его поперечной оси симметрии и подключенные первыми концами к первым концам третьей и четвертой металлических полосок соответственно, установленных параллельно широким стенкам отрезка прямоугольно 1810935 А(ПТШ) 8 и поперечные щели 9 (на фиг.1 представлен для примера случай двух щелей,прорезанных только в одной из полосок 1).Если щели выполнены в обеих полосках 1,то для замыкания цепи тока управления известными способами вводится дополнительный полосковый проводник, соединяющийполоску.1 с областью металлизации 2 и нанесенный на той же поверхности диэлектрической подложки 4,Устройство работает следующим образом. При постоянном напряжении смещения на затворе, равном нулю, импедансполевого транзистора ат мал и определяется в основном сопротивлением открытогоканала транзистора сток-исток, Этот импеданс трансформируется линией передачи,образованной металлическими полосками 3(см,фиг,1), и в точках аб, показанных нафиг.2, соответствующих соединению металлических полосок 3 и металлических поло- .сок 1, входной импеданс ьб должен быть нарабочей частоте 1 о весьма высоким. Длинауказанной линии определяется из соотношения:3 ГДЕ Ес 1 - ХаРаКтЕРИСтИЧЕСКОЕ (ВОЛНОВОЕ) сопротивление линии, образованной третьей и четвертой металлическими полосками, Ом;еен - эффективная диэлектрическая проницаемость подложки;1.з - индуктивность выводов ПТШ, нГн.Частота 1 о в (1) выражена в гигагерцах, длина 1 - в миллиметрах. При индуктивности выводов транзистораз, стремящейся к нулю, длина близка к четверти длины волны в линии передачи, образованной полосками 3.В этом случае обеспечивается на рабочей частоте минимум потерь пропускания, При отрицательном постоянном напряжении смещения, большим по абсолютной величине напряжения отсечки, импеданс транзистора Ет велик. Он в этом случае определяется в основном емкостью сток-исток и параллелЬ- но подключенными к ней последовательно соединенными емкостями сток-затвор и затвор-исток, Для получения максимума по. терь запирания на той же рабочей частоте Ь необходимо создать резонанс последовательного типа между суммарным индуктив- г ным сопротивлением полосок 1, реактивНОй КОМПОНЕНтОй ВХОДНОГО ИМПЕДаНСа 2 зб И компенсирующей реактивностью 1 Х, последовательно включенной в одну иэ проводяЩих пОлОсОк 1, ВхОДной импеДанс Езб пРи длине 1, определяемой уравнением (1), имеет индуктивный характер (с учетом емкости транзистора, включенной на конце линии передачи), поэтому компенсирующая реактивность 1 Х должна иметь емкостный характер, Роль такой реактивности играют поперечные щели 9 (фиг.1), образующие суммарную емкость С (см.фиг.2). Значение емкости С в соответствии с этим определяется из соотношения; где 1 вЬб) - реактивная составляющая входного сопротивления в сечении аб.При пренебрежении активной составляющей входного импеданса значение емкостиС определяется уравнением: 159,155 Ло 2 Ло 1- +Х з - Хсо + ЕС 11 Хз Сис - емкость исток-сток, ПФ;С зи - емкость затвор-исток, пФ;Сзс - емкость затвор-сток, пФ;1 - суммарная индуктивность полосок 1, нГН; (единицы измерения остальных величин те же, что и в (1.Выбирая ширину и количество щелей 9, добиваются максимума потерь запирания на рабочей частоте, т,е, производят частотное совмещение режимов пропускания и запирания СВЧ-сигнала,Предлагаемая конструкция позволяет обеспечить симметрию относительно поперечной оси волновода, благодаря чему подключение проволочного ввода 6 к контактной площадке 5 не сопровождается утечкой СВЧ-энергии по этому выводу. Ввиду этого не требуется применение дополнительных СВЧ дросселей в цепи управления,Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает достижение технико-экономического эффекта - увеличения быстродействия при обеспечении интегрализации конструкции выключателя, Преимуществомданного устройства в сравнении с аналогичными, использующими варакторные диоды, являются повышенная рабочая мощность и низкая мощность, требуемая для управления, Предложенное устройство может быть выполнено также на основе технологии монолитных СВЧ-схем.Формула изобретенияСВЧ-выключатель, содержащий отрезок прямоугольного волновода с диэлектрической подложкой в поперечном сечении, на лицевой поверхности. которой размещена первая и вторая металлические полоски, которые установлены перпендикулярно широким стенкам отрезка прямоугольного волновода на его поперечной оси симметрии и подключены первыми концами к первым концам третьей и четвертой металлических полосок соответственно, установленных параллельно широким стенкам отрезка прямоугольного волновода, а второй конец третьей металлической полоски подключен к первому электроду полупроводникового 5 элемента, при этом вторые концы первой ивторой. металлических полосок подключены к металлизации, выполненной на первой поверхности диэлектрической подложки по ее периметру, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, полупроводниковый элемент выполнен в виде полевого транзистора с барьером Шоттки, который вторым электродом подключен к второму концу четвертой металлической полоски, 15 а управляющим электродом - к введеннойконтактной площадке, размещенной на лицевой стороне диэлектрической подложки и соединенной с управляющим источником, при этом в первой и второй металлических 20 полосках выполнено по крайней мере по одной поперечной щели.оставитель И, Лебедевхред М.Моргентал Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5