ПЕРЕМЕННЫЙ АТТЕНЮАТОР

Полезная модель относится к радиотехническим устройствам и может быть использована в измерительной технике СВЧ.
Известен переменный поглощающий аттенюатор для метрового и дециметрового диапазонов волн по авторскому свидетельству СССР №139345 МПК H04Р. Этот аттенюатор выполнен на полосковой линии с коаксиальными входом и выходом, при этом в нем в качестве поглотителя используется плоская или свернутая в кольцо поглощающая пластина, края которой укреплены в наружном проводнике плоскостной линии. Передняя кромка пластины соединена с центральным проводником входного коаксиала, а центральный проводник выходного коаксиала присоединен к поглощающей пластине через подвижной контакт, расположенный перпендикулярно к плоскости пластины.
Недостатком данного аналога является то, что здесь регулировка поглощения высокочастотной мощности осуществляется с помощью механического перемещения специальной поглощающей пластины внутри плоскостной линии передачи. Ручной привод механизма перемещения пластины не может обеспечить точного и плавного перемещения пластины, поэтому данный аттенюатор может использоваться только для грубой регулировки поглощения энергии.
Известен другой аналог, это аттенюатор по российскому патенту на полезную модель №123583 с приоритетом от 19 июля 2012 г.
Эта полезная модель содержит трехдецибельный направленный ответвитель в виде квадратурного моста с одним входом и тремя выходами, причем к входу и выходам подключены коаксиальные ВЧ соединители, при этом к двум выходам подключены pin-диоды, где направленный ответвитель выполнен на микрополосковой ВЧ плате и расположен на одной из плоскостей подложки платы, а на противоположной плоскости платы установлена НЧ плата, при этом между двумя ВЧ соединителями и соответствующими выходами ответвителя подключены блокировочные конденсаторы, а на поверхности НЧ платы собрана схема управления напряжением смещения в виде двух высокочастотных дросселей и двух ограничительных резисторов, причем блокировочные конденсаторы, высокочастотные дроссели и ограничительные резисторы включены между собой последовательно, при этом переход с платы ВЧ на плату НЧ осуществлен через дроссели, где одни концы их пропущены через отверстия в плате ВЧ, а другие концы дросселей распаяны на контактные площадки платы НЧ, к которым припаяны одним выводом резисторы, а свободные выводы резисторов объединены на общей контактной площадке, и подключены к контакту НЧ разъема, земляной контакт этого разъема соединен с земляной пластиной ВЧ платы, вся конструкция помещена в коробчатом металлическом корпусе, закрытом крышками.
Недостатком этого аналога является то, что здесь применяется трехдецибельный направленный ответвитель в виде квадратурного моста, обеспечивающий работу аттенюатора в сравнительно узкой полосе частот.
По конструктивным признакам наиболее близким аналогом является делитель мощности, выполненный на трех печатных платах, размещенных в металлическом коробчатом корпусе, где одна из плат установлена горизонтально и содержит две связанные полосковые линии, а две другие платы установлены вертикально относительно торцов горизонтальной платы и каждая из них содержит микрополосковые линии с двумя изолированными проводниками. При этом один из концов этих проводников соединен с соответствующими проводниками горизонтальной платы, а другие их концы являются выводами делителя, Данное устройство защищено патентом RU №136242 с приоритетом от 14 мая 2013 г. и выбрано в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является деление мощности, поступающей на вход делителя между его выходами на равные величины без регулировки ее затухания.
Задачей полезной модели является регулировка затухания входной мощности аттенюатора в широком диапазоне от максимума до нуля.
Поставленная задача решается тем, что предложен переменный ВЧ аттенюатор, который содержит делитель мощности, выполненный на трех микрополосковых платах, одна из которых является горизонтальной с симметрично расположенными полосковыми проводниками на обеих сторонах платы, а другие платы установлены вертикально по концам горизонтальной с полосковыми проводниками, имеющими посередине разрывы, в которые установлена горизонтальная плата, и проводники плат в местах сопряжения гальванически соединены между собою. При этом диагонально расположенные выходные проводники имеют разрывы, в которые установлены блокировочные конденсаторы, а между конденсаторами и соединителями подключены одним концом высокочастотные дроссели с проходом через тело плат на противоположные стороны этих плат, где к свободным концам дросселей припаяны балластные резисторы, вторые выводы которых являются входами для токов смещения.
Таким образом, аттенюатор содержит три печатные платы: одну горизонтальную и две по концам горизонтальной боковые вертикальные платы с микрополосковыми проводниками. При этом на горизонтальной плате симметрично друг относительно друга на противоположных плоскостях выполнены полосковые линии с лицевой электромагнитной связью, представляющие в совокупности направленный ответвитель. На боковых платах выполнены входная и выходные линии, подключенные к полосковым линиям горизонтальной платы. Аттенюатор имеет один вход и три выхода. К входу и выходам аттенюатора подключены ВЧ соединители, причем к двум его соединителям, расположенным по диагонали, подключены полупроводниковые pin-диоды.
В разрывы линий боковых плат, расположенных по диагонали, подключены блокировочные конденсаторы, а на обратной стороне боковых плат собрана схема управления подаваемого на pin-диоды напряжения смещения в виде высокочастотных дросселей и ограничительных резисторов, включенных между собой последовательно. Дроссели включены между pin-диодами и конденсаторами через отверстия в платах. На свободные выводы резисторов подается напряжение смещения pin-диодов, которым регулируется затухание подаваемой на аттенюатор мощности.
Компьютерное моделирование показывает, что предложенный аттенюатор работает в полосе рабочих частот 875…1125 МГц, имеет КСВН менее 1,2 и позволяет регулировать выходную мощность от максимума до нуля. Аттенюатор прост по конструкции и работает в более широкой полосе частот, чем прототип.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1-3 изображена конструкция аттенюатора. На чертежах показаны: 1-горизонтальная (центральная плата); 2, 3 - полосковые (микрополосковые) линии центральной платы; 4, 5 - вертикальные (боковые) платы; 6, 7 - цельные проводники боковых плат; 8, 9 - проводники с разрывами, в которые установлены блокировочные конденсаторы 10 и 11; 12, 13 - высокочастотные дроссели, подключенные к линии передачи через отверстия в плате; 14, 15 - ограничительные резисторы; 16, 17, 18, 19 - высокочастотные соединители, подключенные к входу и выходам плат; 20, 21 - pin диоды, помещенные в металлические корпуса. Корпус аттенюатора на чертеже не показан.
Аттенюатор работает следующим образом. При отсутствии напряжения питания диодов их сопротивление составляет сотни кОм. При этом коэффициент отражения диодов близок к 1,0. В результате мощность ВЧ сигнала, подаваемая на вход 16 аттенюатора отражается от диодов и полностью передается на выход 18 аттенюатора. При подаче напряжения смещения на свободные концы резисторов сопротивление pin диодов уменьшается и при этом пропорционально уменьшается их коэффициент отражения. В результате pin-диоды начинают поглощать часть подаваемой на них мощности и выходная мощность аттенюатора уменьшается. В пределе, когда сопротивление диодов становится равным волновому сопротивлению подводящих линий, pin-диоды будут иметь нулевой коэффициент отражения и полностью поглотят входной сигнал.
Техническим результатом полезной модели является регулировка затухания входной мощности аттенюатора в широком диапазоне от максимума до нуля.