Управляемый ступенчатый аттенюатор

 

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к управляемым ступенчатым аттенюаторам, предназначенным для изменения коэффициента передачи СВЧ-сигнала. В предлагаемом ступенчатом аттенюаторе вход и выход образованы параллельным соединением двух отрезков линий передачи. Один из отрезков содержит блок ослабления сигнала, подключенный через диоды к входу и выходу соответственно. Второй отрезок линии передачи содержит диод, который подключен на расстоянии четверти длины волны по отношению к входу и выходу и шунтирует отрезок по СВЧ. Все диоды устройства включены по постоянному току в одной полярности. Также имеется цепь управления режимами устройства. Техническим результатом является расширение рабочего диапазона частот устройства, для чего в режиме "ослабление" в прямой путь дополнительно включен диод на расстоянии четверти длины волны от выхода или входа устройства и шунтирующий его. Все диоды устройства включены по постоянному току в одной полярности.1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к управляемым ступенчатым аттенюаторам, предназначенным для изменения коэффициента передачи СВЧ-сигнала.

Известен аттенюатор [1], содержащий несколько отрезков линии передачи длиной в четверть длины волны на выбранной средней рабочей частоте. Отрезки линии включены между выходом и входом СВЧ-сигнала. Параллельно входным и выходным зажимам устройства, а также параллельно отрезкам линии передачи в местах их соединения включены диоды, избирательно поглощающие часть СВЧ-мощности, проходящей по линиям передачи. Схема смещения подает на эти диоды токи смещения различных величин таким образом, что СВЧ-импеданс диодов, включенных в точке соединения отрезков линии передачи, и характеристического импеданса линии передачи находятся в пределах рабочего диапазона ослабления.

Недостатками такого аттенюатора являются:

- сильная температурная зависимость параметров в режиме “запирание” (диоды работают при малых токах на линейном участке вольт-амперной характеристики);

- сложность настройки (индивидуальный подбор токов управления для каждого из диодов);

- неравномерность амплитудно-частотной характеристики в режиме “затухание”.

Известен аттенюатор, (принят за прототип [2]), состоящий из передающей линии с минимальными потерями пропускания (“прямой” путь) и передающей линии с заданным фиксированным ослаблением (“обходной” путь). “Прямой” путь содержит отрезок линии, подключаемый к передающей линии с помощью пары диодов, соединенных одноименными электродами. “Обходной” путь содержит резистивный блок. Одно плечо резистивного блока заземлено по СВЧ, два других подключены к передающей линии с помощью пары диодов, соединенных одноименными электродами и в обратной полярности к первой паре диодов. По постоянному току устройство развязано конденсаторами.

Ступенчатое изменение коэффициента передачи СВЧ-сигнала достигается попеременным подключением к входу и выходу устройства “прямого” пути или “обратного” пути, меняя полярность управляющего напряжения и открывая или закрывая соответствующую пару диодов.

Недостатками таких устройств являются:

- дополнительные потери в диодах, подключающих “прямой” путь;

- недостаточная развязка по “прямому” пути при работе устройства в режиме “ослабление” из-за собственных емкостей диодов;

- двухполярное управление режимами работы устройства.

Технический результат изобретения заключается в следующем:

- пониженные потери пропускания (исключены проходные диоды из “прямого” пути);

- высокая развязка между входом и выходом по “прямому” пути в режиме “запирание”, которая позволяет получить более высокие значения требуемого ослабления;

- возможность применения однополярного питания, что позволяет упростить конструкцию устройства.

В предлагаемом ступенчатом аттенюаторе вход и выход образованы параллельным соединением двух отрезков линий передачи. Один из отрезков содержит блок ослабления сигнала, подключенный через диоды к входу и выходу соответственно. Второй отрезок линии передачи содержит диод, который подключен на расстоянии четверти длины волны по отношению к входу и выходу и шунтирует отрезок по СВЧ. Все диоды устройства включены по постоянному току в одной полярности. Также имеется цепь управления режимами устройства.

Когда питание не подано, все диоды находятся в закрытом состоянии и блок ослабления отключен от передающей линии. Сигнал СВЧ передается по второму отрезку линии передачи (прямой путь) с минимальными потерями пропускания. При подаче тока по цепи управления все диоды открываются. В прямом пути диод шунтирует отрезок линии передачи, возникает режим короткого замыкания по СВЧ, и сигнал по прямому пути не проходит. Другие диоды в это время подключают блок ослабления к линии передачи. Сигнал СВЧ, проходя через блок ослабления, ослабляется до заданного значения и поступает на выход устройства.

Для расширения рабочего диапазона частот устройства в режиме "ослабление" в прямой путь дополнительно включен диод на расстоянии четверти длины волны от выхода или входа устройства и шунтирующий его. Все диоды устройства включены по постоянному току в одной полярности.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого управляемого ступенчатого аттенюатора. В ступенчатом аттенюаторе вход и выход образованы параллельным соединением двух отрезков линий передачи. Блок ослабления 5 сигнала подключен через диоды 4, 6 к входу и выходу соответственно. Диод 1 подключен через отрезки линии 2, 3 на расстоянии четверти длины волны по отношению к входу и выходу. Сигналы управления подаются через цепь управления 7.

Когда питание не подано, все диоды 1, 4, 6 находятся в закрытом состоянии и блок ослабления 5 отключен от передающей линии. Сигнал СВЧ передается по прямому пути 2, 3 с минимальными потерями пропускания. При подаче тока по цепи управления 7 все диоды 1, 4, 6 открываются и диод 1 шунтирует отрезок линии передачи 2, 3, возникает режим короткого замыкания по СВЧ, и сигнал по прямому пути 2, 3 не проходит. Диоды 4, 6 в это время подключают блок ослабления 5 к линии передачи. Сигнал СВЧ, проходя через блок ослабления 5, ослабляется до заданного значения и поступает на выход устройства.

На фиг. 2 - схема предлагаемого аттенюатора по п.2. В прямой путь 2, 3, 9 дополнительно включен диод 8 на расстоянии четверти длины волны от выхода устройства. Все диоды 1, 4, 6, 8 устройства включены по постоянному току в одной полярности.

Изготовленные образцы предлагаемого аттенюатора позволили снизить потери в режиме “пропускания” до уровня 0,5 дБ, достичь неравномерности амплитудно-частотной характеристики в режиме “ослабления” не более 0,5 дБ при ширине рабочей полосы не менее 25% для заданного ослабления 15 дБ в 3-сантиметровом диапазоне длин волн.

Источники информации

1. Патент США №3859609, МКИ Н 01 Р 1/22, публ.7.01.1975.

2. Патент США №4138637, МКИ Н 01 Р 1/22, публ.6.02.1979, фиг.5.

Формула изобретения

1. Управляемый ступенчатый аттенюатор, вход и выход которого образованы параллельным соединением двух отрезков линий передачи, один из которых содержит блок ослабления сигнала, подключенный через диоды, а второй содержит диод, отличающийся тем, что диод второго отрезка линии подключен на расстоянии четверти длины волны по отношению к входу и выходу и шунтирует отрезок по СВЧ, причем все диоды устройства включены по постоянному току в одной полярности.

2. Управляемый ступенчатый аттенюатор по п.1, отличающийся тем, что во второй отрезок линии передачи дополнительно включен диод на расстоянии четверти длины волны от выхода или входа и шунтирующий его по СВЧ, причем все диоды устройства включены по постоянному току в одной полярности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2