Электронный высокочастотный коммутатор

 

Изобретение относится к области радиотехники. Может быть использовано в мощных радиопередающих устройствах . Цель изобретения - уменьшение нелинейных искажений и повьшение допустимого уровня коммутируемых сигналЬв. В устройство введены четыре высокочастотных канала (ВЧ-канала), повышающий входной трансформатор 1, понижающий выходной трансформатор 34, два инвертирующих трансформатора 35, 39, Устройство содержит: два ВЧ- канала, конденсаторы 2, 31, 5, 33, 8, 40, 10, 41, 12, 36, 15, 38, p-i- п-диоды 3, 6, 9, II, 13, 16, катушки 32, 4, 7, 42, 37, 14 индуктивности соответственно в каждом ВЧ-канале, развязывающие фильтры 17-22, 43- 48, переменные токозадающие резисторы 23-28, управлякш1ий ключевой элемент 29. На чертеже также показаны клеммы подключения устройства: источник 30 питания, входная шина 49, выходная шина 50, разделительные конденсаторы 51, 52 для заземления средних точек повышакяцих обмоток входного и выходного трансформаторов. Введение в устройство дополнительных элементов с новыми взаимосвязями позволяет повысить мощность коммутируемого ВЧ-сигнала в 1,5-2 раза и снизить уровень нелинейных искажений на 12-15 дБ. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. (Л N9 00 00 со О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Н 03 К 17/74

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Il л с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CGA

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3960368/24-21 (22) 03.10.85 (46) 28.02.87. Бюл. 1I 8 (72) В. Е. Цветаев и И. А. Осадчая (53) 621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 898617, кл. Н 03 К 17/74, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1130920, кл. Н 03К 17/74, 08,04.83, (54) ЭЛЕКТРОННЫЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ КОМ-

МУТАТОР (» ) Изобретение относится к области радиотехники. Может быть использовано в мощных радиопередающих устройствах, Цель изобретения — уменьшение нелинейных искажений и повышение допустимого уровня коммутируемых сигналЬв. В устройство введены четыре высокочастотных канала (ВЧ-канала), повышающий входной трансформатор 1, понижающий выходной трансформатор

34, два инвертирующих трансформатора

„.SU 1293836 А 1

35, 39. Устройство содержит: два ВЧканала, конденсаторы 2, 31, 5, 33, 8, 40 ° 10, 41, 12, 36, 15, 38, р-in-диоды 3 6, 9, 11, 13, 16, катушки 32, 4, 7, 42, 37, 14 индуктивности соответственно в каждом ВЧ-канале, развяэывающие фильтры 17-22, 4348, переменные токозадающие резисторы 23-28, управляющий ключевой элемент 29. На чертеже также показаны клеммы подключения устройства: источник 30 питания, входная шина 49, выходная шина 50, разделительные конденсаторы 51, 52 для заземления средних точек повышающих обмоток входного и выходного трансформаторов.

Введение. в устройство дополнительных элементов с новыми взаимосвязями позволяет повысить мощность коммутируе- у мого ВЧ-сигнала в 1,5-2 раза и снизить уровень нелинейных искажений на

l2-l5 дБ, l s.ï.ô-лы, 1 ил.

3иииб! 12938

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано, в частности, в мощных радиопередающих устройствах.

Целью изобретения является уменьшение нелинейных искажений и повыше5 ние допустимого уровня коммутируемых сигналов.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложен-Ig ного устройства. устройство содержит входной повышающий трансформатор 1, повышающая обмотка которого соединена одним концом через конденсатор 2 с анодом р-i-и-диода 3 первого ВЧ-канала, через катушку индуктивности 4 и конденсатор 5 с катодом р-i-n-диода 6 второго ВЧ-канала и через катушку индуктивности 7 и конденсатор 8 с катодом р-i-и-диода 9 третьего ВЧ-канала.

Другой конец повышающей обмотки трансформатора 1 соединен через разделительный конденсатор 10 с анодом р-i-n-диода 11 четвертого ВЧ-канала, 25 через конденсатор 12 с анодом р-i-пдиода 13 пятого ВЧ-канала, и через катушку индуктивности 14 и конденсатор 15 с катодом р-i-n-диода 16 шес-. того ВЧ-канала. Аноды всех р-i-n-ди- 30 одов 3, 6, 9, ll, 13 и 16 через соответствующие развязывающие фильтры

17, 18, 19, 20, 21, 22 и переменные токозадающие (регулируемые) резисторы 23, 24, 25, 26, 27 и 28 соединены с управляющими ключевым элементом

29, подключенным к первой шине (положительному полюсу) источника питающего 30 напряжения, вторая шина (отрицательный полюс) которого заземлена.

Катод диода 3 через конденсатор 31 и катушку 32 индуктивности и анод диода 6 через конденсатор 33 соедийены с первым концом повышающей обмотки выходного понижающего тРанс- 45 форматора 34 и второй обмоткой инвертирующего трансформатора 35, другой конец которой эаэемлен. Катод диода 13 через конденсатор 36, катушки

37 индуктивности, анод диода 16 через конденсатор 38 соединены с вторым концом повышающей обмотки выходного трансформатора 34 и второй обмоткой инвертирующего трансформатора

39, другой конец которой заземлен.

Анод диода 9 через конденсатор 40 соединен с первой обмоткой инвертирующего трансформатора 39, другой конец которой эаземлен. Катод диода ll

36 2 через конденсатор 41 и катушку 42 индуктивности соединен с первой обмоткой инвертирующего трансформатора

35, другой конец которой заземлен °

Катоды всех р-i-n-диодов 3, 6, 9, Il, l3 16 через соответствующие развяэывающие фильтры 43, 44, 45, 46, 47 и 48 заземлены. Понижающая входная обмотка трансформатора 1 соединена с входной шиной 49 выключателя, а понижающая выходная обмотка трансформатора 34 соединена с выходной шиной

50 выключателя °

Средняя точка повышающей обмотки входного трансформатора 1 через разделительный конденсатор 51 заземлена.

Средняя точка повышающей обмотки выходного трансформатора 34 также заземлена через разделительный конденсатор 52.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Передающий высокочастотный тракт расщепляется на шесть параллельных каналов, имеющих определенное функциональное назначение. При этом эа счет применения трансформаторов 1и

34, соответственно повышающего на входе и понижающего на выходе, работа р-i-n-диодов 3, 6, 9, 11, 13 и 16 происходит в более высокоомном высокочастотном тракте, и следовательно, с меньшими значениями высокочастотного тока по сравнению с высокочастотным током первичной обмотки трансформатора 1.

В открытом состоянии через устройство проходит сигнал большей ВЧ-мощности. в пересчете на один р-i-n-диод. При подаче напряжения высокочастотного сигнала на первичную обмотку повышающего входного трансформатора в зависимости от того, в открытом или закрытом состоянии находятся высокочастотные каналы с последовательно включенными в них р-i-n-диодами

3, 6, 9, Il 13 и 16, высокочастотный сигнал проходит на вторичную обмотку понижающего выходного трансформатора 34 с минимальным или максимальным ослаблением, Открытое состояние р-i-и-диодов

3 6, 9, 11, 13„ 16 создается путем подачи через управляющий ключевой элемент 29 тока прямого смещения от источника 30.

При прохождении ВЧ-сигнала через р-i-n-диоды 3, 6„9, 11, 13 и 16 в его ,спектре появляются гармоники основ12938 ной частоты, так как структура р-i-пдиода не является идеальным ключевым элементом. Дополнительное подавление этих гармоник осуществляется благо— даря выполнению схемы выключателя двухтактной, для чего средние точки повьппающих обмоток трансформаторов

1 и 34 заземлены через соответствующие разделительные конденсаторы

51 и 52. В каждой ветви такой двух- tO тактной схемы протекает высокочастотный ток противоположного направления.

Прохождение положительной полуволны высокочастотного мощного сиг- 15 нала приводит к накоплению дополнительного по сравнению с зарядом тока прямого смещения заряда неосновных носителей, инжектированных в приконтактные области i-слоя р-i-n-дио- 20 дов. При смене полярности напряжения высокочастотного сигнала на отрицательную происходит частичное вытягивание этих накопленных неосновных носителей из i-слоя. Катушка 32 индуктивности а также соответственно катушки индуктивности 4, 7, 14, 37, 42 предназначены для сглаживания броска обратного тока, возникающего в первый момент при переходе от положительной полуволны высокочастот-! ного сигнала к отрицательной. На отрицательной полуволне происходит увеличение сопротивления р-i-n-диода 3 в результате обеднения i-слоя 35 носителями заряда, однако при этом р-i-n-диод 6, противоположной с р-i-n-диодом 3 полярности включения, совместно с цепью, состоящей из катушки 4 индуктивности и разделительного конденсатора 5, разделительного конденсатора 33,обеспечивает шунтирование первогоВЧ-канала с увеличившимся сопротивлением, образованным конденсатором 2, р-i-n-диодом 3, 45 конденсатором 31, катушкой 32 индуктивности. Для того, чтобы ослабить появившиеся нечетные гармоники параллельно этим двум ветвям, подсоединяется канал, образованный конденсатором 10, р-i-n-диодом 11, катушкой 42 индуктивности, конденсатором

41 и инвертирующим трансформатором 35.

Работа других параллельных цепочек, образованных разделительными конденсаторами 8; 12, 15, 36, 38, 40 катушками индуктивности 7, 37, 14, р-i.-n-диодами 9, 13, 16 и инверти36

4 руюшим трансформатором 39 происходит аналогично описанной, с той лишь разницей, что полярность включения р-i-n-диодов 9, 13 и 16 противоположна полярности включения р-i-и-диодов

3, 6 и Il.

Ослабление четных гармоник происходит на выходном понижающем трансформаторе 34. Применение повьппаюшего и понижающего трансформаторов 1 и 34 позволяет осуществлять работу р-i-пдиодов 3,.6, 9, 11, 13 и I 6 на пониженном высокочастотном токе, что приводит к увеличению величины мощности коммутируемого ВЧ сигнала, с одной стороны, а с другой стороны, — к уменьшению искажений ВЧ-сигнала за счет обеднения

i-слоя открытых р-i-и-диодов носителями при прохождении высокочастотного тока отрицательной полуволны ВЧсигнала.

Создание открытого состояння p-i-n-диодов 3, 6, 9, ll 13 и 16 обеспечивается током прямого смещения, протекающим по цепям, образованным развязывающими фильтрами 11-22, переменными резонаторами 23-28, осуществляющими индивидуальную настройку по току прямого смещения каждого р-1-п-диода, и развязывающими фильтрами 43-48. Такая индивидуальная настройка позволяет улучшить в целом линейность всего устройства за счет компенсации разброса вольт-амперных характеристик используемых р-i-пдиодов.

При подаче запирающего напряжения на управляющий ключевой элемент 29 прекращается подача тока прямого смешения на р-i-и-диоды 3, 6, 9, ll, 13, 16, в результате чего за счет рекомбинации носителей заряда в достаточно протяженной i-области сопротивление р-i-n-диодов 3, 6, 9, 11, 13 и 16 возрастает. При этом дополнительные поступления неосновных носителей отсутствуют, так как отсутствует как прямой, так и обратный ток смещения, сопротивление р-i-n-диодов

3, 6, 9, 11, 13, 16 велико, При этом высокочастотный сигнал передается с входной шины 49 на выходную шину 50 с болыпим ослаблением.

Таким. образом, использование предложенного устройства позволяет повысить мощность коммутируемого ВЧ-сигнала в 1,5-2 раз. При этом уровень нелинейных искажений снижается на

12-15 дБ.

5 9ЗВЗбФормула изобре тения

1. Электронный высокочастотный коммутатор, содержащий первый и второй высокочастотные каналы, каждый из которых содержит включенный между первыми обкладками конденсаторов р-l.п-диод, к аноду KoTopoI о подкхпОчен первый вывод соответствующего развязьгвающего фильтра, к катоду g р-i-n-диода первого высокочастотного канала подключен первый вывод другого развязывающего фильтра, р-1-и-диоды первого и второго высокочастотного канала включены противоположно, вход- 5 ную и выходную шины, управляющий ключевой элемент, соединенный первым коммутирующим выводом с первой шиной источника питающего напряжения, три основных катушки индуктивности, два разделительных конденсатора, первыми обкладками подключенные к общей шице, пять токозадающих резисторов, о т— л и ч а ю щ и и - я тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений и повышения допустимого уровня коммутируемых сигналов, дополнительно введены повьппающий входной и понижающий выходной трансформаторы, два инвертирующих трансформатора, дополнительный Зр токозадающий резистор, три дополнительных катушки индуктивности, четыре дополнительных высокочастотных канала аналогичных первому, а во втором высокочастотном качале к катоду

Д ) р-i-и-диода подключен первый вывод дополнительного развязывающего фильтра, причем в первом и третьем дополнительных высокочастотных каналах р-i-n-диоды включены согласно с 40 р- -и-диодом второго высокочастотного канала, во втором и четвертом дополнительных высокочастотных каналах р-i-и-диоды включены согласно с р-1-п-диодом первого высокочастотного канала, развязывающие фильтры, подключенные первым выводом к катодам р-i-n-диодов, вторым выводом соединены с общей шиной, подключенной к второй шине питающего напряжения, вторые 5О выводы остальных развязывающих фильтров через соответствующие токозадающие резисторы соединены с вторым ком- мутирующим выводом управляющего ключевого элемента, первичная обмотка повышающего трансформатора подключена между входной и общей шинами, вторичная обмотка повьнпающего и первичная обмотка понижающего трансфорторов подключены средним выводом к второй обкладке соответствующего разделительного конденсатора, вторичная обмотка поникаюшего трансформатора подключена между выходной и общей шинами, первый крайний вывод вторичной обмотки повьппающего трансформатора соединен с второй обкладкой первого конденсатора первого высокочастотного канала, через первую основную катушку индуктивности с второй обкладкой первого конденсатора второго высокочастотного канала и через вторую основную катушку индуктивности — с второй обкладкой первого конденсатора первого дополнительного высокочастотного канала, второй крайний вывод вторичной обмотки повьппающего трансформатора соединен с вторыми обкладками первых конденс.атаров второго и третьего дополнительных высокочастотных каналов и через третью основную катушку индуктивности — с второй обкладкой первого конденсатора четвертого дополнительного высокочастотного канала, вторая обкладка второго конденсатора первого высокочастотного канала через первую дополнительную катушку инъ дуктивности подключена к первому крайнему выводу первичной обмотки понижающего трансформатора, подключенному к второй обкладке второго конденсатора второго высокочастотного канала и к общей шине через выходную обмотку первого инвертирующего трансформатора,, вхоДная обмотка которого одним выводом соединена с общей шиной, другим — через вторую дополнительную катушку индуктивности— с второй обкладкой второго конденсатора второго дополнительного высокочастотного канала, второй крайний вывод первичной обмотки понижающего трансформатора соединен с второй об— кладкой второго конденсатора четвер,того дополнительного высокочастотного канала, через третью дополнительную катушку индуктивности — с второй обкладкой второго конденсатора третьего дополнительного высокочастотного канала и через выходную обмотку второго инвертирующего трансформатора — с общей шиной, входная обмотка которого подключена между общей пгиной и второй обкладкой вто рого конденсатора первого до полнительного высокочастотного

1293836 юшие резисторы выполнены пере меиными.

2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю m е е с я тем, что токозадаСоставитель Л. Багян

Редактор Л. Повхан Техред В.Кадар Корректор Е ° Сирохман

Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 396/59

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у . р л П оектная 4