ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНСНЫЙ АТТЕНЮАТОР СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА
THERMO-ELECTRICAL RESONANCE SHF ATTENUATOR

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода.
Известные фильтры СВЧ-диапазона имеют ряд недостатков, к которым можно отнести сложность выделения полезного сигнала на фоне кратных несущих частот, а также сложность регулирования сигнала по отношению к помехе. Кратные сигналы в резонирующих устройствах за счет однородности структуры самого резонатора имеют аналогичные параметры по усилению, как и сам полезный сигнал [1].
Целью изобретения является улучшение процесса фильтрации СВЧ-сигнала.
Цель достигается тем, что в резонирующем устройстве изменяется геометрическая структура, при которой максимумы и минимумы колебания заряда будут зафиксированы на нагретых и охлажденных участках микрополосковой линии, причем нагретые участки имею максимальную проводимость, а охлажденные - минимальную, что создает благоприятные условия для резонанса выбранной фиксированной частоты, а любая другая частота будет ослабляться.
На фиг.1 представлена конструкция термоэлектрического резонансного аттенюатора сверхвысокочастотного диапазона.
Конструкция термоэлектрического резонансного аттенюатора сверхвысокочастотного диапазона представляет собой подложку 1, на которую накладывается маска и получается n-зона 2, затем маска для p-зоны 3, маска горячих 4 и холодных 5 проводящих спаев и слой диэлектрика 6 с высоким коэффициентом теплопроводности, на который наносится полупроводниковая поликристаллическая тонкая пленка 7, играющая роль нижней обкладки микрополосковой линии, в состав которой входит также диэлектрик 8 и верхняя обкладка 9. При пропускании тока через термобатарею от положительного электрода 10 к отрицательному электроду 11 возникает разница температур между горячими и холодными спаями, осуществляющими неравномерный прогрев полупроводниковой пленки.
Устройство работает следующим образом.
На участке микрополосковой линии создается стоячая волна (фиг.2), при которой максимумы и минимумы колебания заряда будут зафиксированы на определенных участках микрополосковой линии. Если в местах максимума проводимость будет максимальной, а в местах минимума стоячей волны проводимость будет минимальной (фиг.3), то для выбранной фиксированной частоты такое распределение проводимости не окажет существенного изменения мощности сигнала. В то же время для любой другой частоты, в том числе кратных частот, распределение заряда окажется неблагоприятным, и максимумы колебаний будут приходиться на участки с низким сопротивлением, тем самым такая геометрическая структура будет создавать преимущественное преобразование выбранной частоты, длина волны которой кратна и совпадает с распределением максимумов и минимумов проводимости проводника.
Для управления функциональными параметрами микроэлектронных резонансных устройств при помощи термомодулей, формирующих тепловые поля специальной конфигурации, предлагается локальное воздействие на отдельные участки микрополосковой линии, представляющей собой волновод из температурозависимого полупроводникового материала.
Использование представленного резонатора возможно также в качестве аттенюатора, так как изменение величины тока, протекающего через термобатарею, приводит к изменению перепада температур на горячем и холодном спаях, что, в свою очередь, изменяет соотношение максимальной и минимальной проводимостей на различных зонах микрополосковой линии. Таким образом, можно осуществить не только фильтрацию заданной частоты, но и регулирование уровня амплитуды полезного сигнала по отношению к помехе.
Микроэлектронная термобатарея может быть использована и в других областях функциональной электроники, например в интегральной оптоэлектронике, где асимметричный прогрев кристаллов приведет к изменению коэффициента преломления и степени поляризации оптического луча.
Предлагаемое устройство функциональной электроники может найти применение в радиолокации, системах связи, спутникового телевидения.
Литература
1. Исмаилов Т.А. Термоэлектрические полупроводниковые устройства и интенсификаторы теплопередачи. - СПб.: Политехника, 2005.