Электронный ключ

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в малошумящих приемниках радиотелескопов, радиолокационных и радиотеплолокационных станций , а также в радиоспектрометрах. Целью изобретения является повышение качества работы устройства за счет увеличения диапазона изменения затухания электронного ключа. Дополнительным преимуществом является также снижение расходов на термостатирование. Электронный ключ содержит три сверхпроводящих пленочных элемента, четыре разделительных конденсатора и семь резисторов. Указанное сочетание элементов позволяет увеличить развязку между радиочастотным входом и выходом.электронного ключа в закрытом состоянии , уменьшить переходное затухание между этими же точками в открытом состоянии , уменьшить габариты аппаратуры охлаждения . 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 К 17/9 "

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОС ПАТЕ H Т СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4884119/21 (22) 19.11.90 (46) 28,02.93. Б юл. ¹ 8 (71) Специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения Научнотехнического обьединения АН СССР (72) Е.Г.Апушкинский, В,А.Еремеев и

B.Á.Ïðÿæêèí (56) Алфеев В.Н. и др. Интегралные схемы и микроэлектронные устройства на сверхпровониках. М.: Радио и связь, 1985, с. 14, 15.

Вендик О.Г. и др. Криоэлектронные приборы и устройства. Труды ЛЭТИ, Л., 1982, с.

77-78, (54) ЭЛЕКТРОННЫЙ КЛ10Ч (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в малошумящих приемниках радиотелескопов, радиолокаИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в малошумящих приемниках радиотелескопов, радиолокационных и радиотеплолокационных станциях, а также в радиоспектрометрах.

Целью изобретения является увеличение диапазона изменения затухания электронного ключа, Суть изобретения проиллюстрирована на чертеже, где представлена принципиальная схема электронного ключа.

Электронный ключ содержит разделительный конденсатор С1, который первым выводом соединен со входом РЧ сигнала, а вторым — с первым выводом согласующего резистора Rj и первым выводом сверхпроводящего пленочного элемента СПЭ1, второй вывод которого соединен с первыми

„, ЯЦ, „1798915 А1 ционных и радиотеплолокационных станций, а также в радиоспектрометрах. Целью изобретения является повышение качества работы устройства за счет увеличения диапазона изменения затухания электронного ключа. Дополнительным преимуществом является также снижение расходов на термостатирование. Электронный ключ содержит три сверхпроводящих пленочных элемента, четыре разделительных кондейсатора и семь резисторов. Указанное сочетание элементов позволяет увеличить развязку между радиочастотным входом и выходом. электронного ключа в закрытом состоянии, уменьшить переходное затухание между этими же точками в открытом состоянии, уменьшить габариты аппаратуры охлаждения. 1 з,п. ф-лы, 1 ил. выводами второго резистора, Rz и разделительного конденсатора С2, второй вывод которого соединен с первыми выводами сверхпроводящего пленочного элемента

СПЭ2, третьего резистора Вз и разделительного конденсатора Сз, второй вывод Яз соединен с первым выводом четвертого резистора В4, установленного «а входе управления, а второй вывод конденсатора С4 соединен с первым выводом пятого резистора ВБ и через сверхпроводящий пленочный элемент СПЭЗ с первыми выводами шестого резистора Ri и разделительного конденсатора С4. установленного на выходе радиочастотного сигнала. Вторые выводы резисторов Rz и R4 соединены со вторым .выводом резистора ВБ и первым выводом седьмого резистора Вт. второй вывод которого соединен с источником питания, вто1798915 рые выводы первого резистора R1 соединены с общей шиной.

Электронный ключ по п.2 формулы может быть изготовлен в гибридно-пленочном исполнении, используя тонкопленочную технологию, что позволяет их сделать с малыми габаритами и массой. СПЭ можно изготовить в виде отдельных чипов, например, путем лазернотго, магнетронного или электронно-лучевого распыления на подложки из 10

MgO, ZrOz, или другие в зависимости от выбора СП. При размерах напыленной пленки

10 е х 5 10z х 1 смз ир(Т) =2 .104 Ом см имеем Ru = р = 6670 м. При плотности е тока )кр = 10 Аlсм получаем, что для пере4 2 вода пленки из СП состояния в нормальное необходим ток 4р = 3 мА. Тогда при номиналах резисторов для схемы, изображенной на чертеже,. равных R1 = 50 Ом; Rz = 2,2 кОм; 20

Вз = О,ЗЗ кОм; R4 = 0,2 кОм; Rg = 2,2 кОм; Ве

= 50 Ом; Ry = 0,5 кОм и Uu = 12 В соотношения, указанные в п.1 формулы изобретения, будут выполнены.

Устройство по п,1 формулы изобрете- 25 ния работает следующим образом. Когда на управляющем входе ноль, то электронный ключ находится в закрытом состоянии и РЧ сигнал с входа на выход проходит с очень большим ослаблением, т.е. устройство име- З0 ет большое затухание. Это достигается тем, что, во-первых, в РЧ тракт между входом и выходом последовательно включены два

СПЭ (СПЭ1 и СПЭЗ), находящиеся в нормальном состоянии, т.е, имеющие сопро- З5 тивление В» и, во-вторых, между разделительными конденсаторами Cz и Сз

РЧ тракт закорочен на общую шину СПЗ2, находящимся в СП-состоянии, т.е, имеющим нулевое сопротивление. СПЭ1 и СПЭЗ нахо- 40 дятся в нормальном состоянии, т,к. через них протекают токи l1 и lz больше критических, что достигается при выполнении соотношения:

R4 Оп

2 Rn Rs +Bq +

> кр.

Данные токи текут по цепям: общая шина, R1, СПЭ1, Rz Ry, -Uu и общая шина, R6, СПЗЗ, Rs, Ry, -Uu, На входе управления при этом нулевой потенциал по отношению к общей шине. Тогда кн1+Rs R1+Rs Ргкн 4=2 187+ 1 . р

50 откуда и получаем выражение для l1, которое подставляем в условие ii>l

СПЭ2 в нормальном, Последнее достигается протеканием по цепи: входуправления, Яз, СПЭ2, общая шина тока больше критическоо и го. Величина этого тока Is = — "-а — >! р.

R3 + н

Если сопротивления R4 и Ry подобраны так, R4 что Uyup = — Uu. то тогда в точке соединения

Ry резисторов Rz u Rs оказывается нулевой потенциал и токи через СПЗ1, СПЗЗ не протекают, следовательно. они находятся в СП состоянии. Таким образам, если на входе управления логическая единица и

R1 и1

> 4р, то РЧ"сигнал, поступив 7 R3+ 7 ший на вход, проходит без затухания на выход.

Электронный ключ работает при температуре ниже Тк. Для элементов изготовленных из высокотемпературных СП металлооксидов рабочей температурой может являться температура кипения жидкого азота (T=77 К), поэтому устройство, изложенное в п.2 формулы изобретения, может быть помещено в термостат,залитый жидким азо- том с выходящими из него разъемами XW1, ХР/2н Х1 и Х2. Осуществлять термостабилизацию необходимо только СПЭ, остальная часть схемы может работать и при комнатных температурах. Исходя из этого, следует выбирать конструкцию устройства.

Положительный эффект от использования предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в следующем.

При одинаковых с прототипом прочих характеристиках предлагаемое устройство имеет больший диапазон изменения затухания, что значительно сказывается на качестве работы электронного ключа. Это достигается благодаря использованию еще двух разделительных конденсаторов, двух

СПЭ и семи резисторов, что позволяет сформировать цепи и осуществлять при переключении электронного ключа, помимо введенного в РЧ тракт затухания в виде сопротивления, еще и подключение всего тракта к общей шине через нулевое сопротивление. Это позволяет производить коммутацию РЧ-сигналов, имеющих большой динамический диапазон и, что особенно

1798915 важно, коммутацию слабых сигналов. Последнее позволяет использовать данный электронный ключ в малошумящих приемниках радиотелескопов, радиолокационных и радиотеплолокационных станций, а также в радиоспектрометрах. Возможность изготовления данного ключа по тонкопленочной технологии позволяет сделать его малых размеров. Кроме того, данный ключ может . работать при температурах кипения жидкого азота, что позволяет значительно упростить, по сравнению с прототипом; систему термостатирования и расходы на хладагент, Формула изобретения

1, Электронный ключ, содержащий сверхпроводящий пленочный элемент, а также два разделительных конденсатора, причем первый разделительный конденсатор первым выводом соединен с входом радиочастотного сигнала, а вторым — с первым выводом сверхпроводящего пленочного элемента, второй вывод которого соединен с первым выводом второго разделйтельного конденсатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона изменения затухания, введены два дополнительных сверхпроводящих пленочных элемента, два дополнительных разделительных конденсатора и семь резисторов, причем второй вывод первого разделительного конденсатора . соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод сверхпроводящего пленочного элемента соединен с первым выводом второго резистора, второй вывод второго разделительного конденсатора с первыми выводами первого дополнительного сверхпроводящего пленочного элемента первого дополнительного разделительного конденсатора и третьего резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом четвертого резистора, который соединен с входом управления, а

- второй вывод первого дополнительного разделительного конденсатора соединен с первым выводом пятого резистора и через второй дополнительный сверхпроводящий пленочный элемент — с первыми выводами шестого резистора и второго дополнительного разделительного конденсатора, кото5 рый подключен к выходу радиочастотного сигнала, вторые выводы второго и четвертого резисторов соединены с вторым выводом пятого резистора и первым выводом седь мого резистора, второй вывод которого сое10 динен с источником питания, при этом вторые выводы первого резистора, первого дополнительного сверхпровОдящего пленочного элемента и шестого резистора соединены с общей шиной, при этом величины

15 сопротивлений выбираются из следующих соотношений:

R1=R5: 2= 5

R4

Оп> 1 р, 20 R4

2 R4 R7+ R4+ R7 (Ri+R2+ R Un Ьр. где R>, йг, Вз, R4 R5. В5, R7 — сопротивления

25 соответственно первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого резисторов;

1 р — величина критического тока,, при которой сверхпроводящий пленочный эле 0 мент переходит из сверхпроводящего в нор мальное состояние;

R< — сопротивление сверхпроводящего пленочного элемента в нормальном состоянии;

Un — напряжение источника питания.

2. Ключ по и 1, отл ич а ю щи и с атем, что, с целью сокращения расходов на термостатирование путем повышения рабочей температуры, сверхпроводящие пленочные

40 элементы выполнены в виде пенок высокотемпературных сверхпроводников металлооксидных систем с Т»» 77К, где Т» — температура перехода сверхпроводящего пленочного элемента в нормальное состояние.

1798915

Составитель Е.Апушкинский

Техред М.Моргентал Корректор А.Козориз

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 779 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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