ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ СВЧ-УСТРОЙСТВО

Полупроводниковое СВЧ-усгройство
Полезная модель относится к области СВЧ-техникн и может быть использовано как отражающее устройство, управляющее мощностью СВЧ-колебаний, в частности, в качестве защитного выключателя или антенного переключателя-коммутатора.
Известно полупроводниковое устройство управления амплитудой СВЧ-колебаний отражающего типа, содержащее отрезок прямоугольного волновода, на противоположных стенках которого установлены два соосных короткозамкнутых коаксиальных шлейфа с общим внутренним проводником, в разрыв внутреннего проводника одного из шлейфов включен один полупроводниковый диод. Устройство снабжено также элементами регулировки 1.
Известно полупроводниковое СВЧ-устройство для управления мощностью СВЧколебаний, содержащее отрезок прямоугольного волновода, на противоположных широких стенках которого установлены два соосных короткозамкнутых коаксиальных шлейфа с общим внутренним проводником, и полупроводниковый диод, включенный в разрыв внутреннего проводника одного из шлейфов вблизи короткозамкнутого конца. Наружный проводник короткозамкнутого коаксиального шлейфа с полупроводниковым диодом выполнен со ступенчатым изменением диаметра в месте включения полупроводникового диода 2.
Недостатком известных устройств является смещение резонансов частотных характеристик в режимах запирания и пропускания мощности СВЧ-колебаний в коротком сантиметровом диапазоне длин волн из-за конечных размеров структуры полупроводникового диода, примерно равной 0,1 длины волны, значительной по величине и больщому изменению корпусной емкости диода, что приводит к сужению рабочей частотной полосы устройства.
Задачей заявленной полезной модели является создание широкополосного СВЧустройства с повышенной электрической прочностью.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное СВЧ-устройство, включающее в себя отрезок прямоугольного волновода, первый корюткозамкнутый коаксиальный шлейф, содержащий первый полупроводниковый диод, включенный в разрыв внутреннего проводника шлейфа вблизи его короткозамкнутого конца, согласно полезной модели введены второй полухфоводниковый диод, включенный последовательно с первым полупроводниковым диодом в разрыв внутреннего.проводника шлейфа на расстоянии от первого диода, равном примерно Хк/2, где Хк - средняя рабочая длина волны в коаксиальном шлейфе, причем первый полупроводниковый диод своим плюсовым выводом соединен с выходом
г о о г 1 1  6 , :5  .
МПКН01Р 1/15
первого полосового зап)адительного СВЧ-фильтра, вход которого соединен с управляющим устройством, и второй, идентичный первому, короткозамкнутый коаксиальный шлейф, содержащий последовательно соединенные третий полупроводниковый диод, включенный в разрыв внутреннего проводника шлейфа вблизи его короткозамкнутого конца, четвертый полупроводниковый диод, включенный на расстоянии от третьего диода, равном примерно Хк/2, причем третий ползшроводниковый диод своим плюсовым выводом соединен с выходом второго полосового заградительного СВЧ-фильтра, вход которого соединен с управляющим устройством, при этом в качестве полупроводниковых диодов использованы корпусные p-i-n-диоды, первый и второй шлейфы установлены параллельно друг другу на одной широкой стенке отрезка прямоугольного волновода так, что концы внутренних проводников, соединенные с минусовыми выводами, соответственно, второго и четвертого полупроводниковых диодов, проходят через отверстия большего диаметра внутрь прямоугольного волновода и электрически соединены с его другой широкой стенкой, а расстояние между осями концов внугренних проводников шлейфов равно Хв/4, где Хв - средняя рабочая длина волны в прямоугольном волноводе.
Увеличение широкополосности, электрической прочности и быстродействия устройства обусловлены последовательным включением двух корпусных p-i-n диодов в разрывы внутренних проводников каждого коротгкозамкнутого коаксиального шлейфа.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная электрическая схема полупроводникового СВЧ-устройства.
Предлагаемое полупроводниковое СВЧ-устройство содержит отрезок прямоугольного волновода (1),идентичные первый(2) и второй (3) короткозамкнутые коаксиальные шлейфы, первый (4) и второй (5) полосовые заградительные СВЧ-фильтры. Для согласования волновых сопротивлений шлейфов и прямоугольного волновода (1), его поперечное сечение выполнено пониженным (высота узкой стенки по сравнению со стандартным волноводом уменьшена в пять раз). Первый короткозамкнутый шлейф (2) содержит первый полупроводниковый диод (6), включенный в разрыв внутреннего проводника (7) шлейфа вблизи его короткозамкнутого конца. В разрыв внутреннего проводника (7) шлейфа последовательно с первым полупроводниковым диодом (6) включен второй полупроводниковый диод (8) на расстоянии от первого диода, равном примерно Хк/2, где Хк -средняя рабочая длина волны в коаксиальном шлейфе. Первый полупроводниковый диод (6) своим плюсовым выводом соединен с выходом первого полосового заградительного СВЧ-фильтра (4), вход которого соединен с управляюшим устройством (на схеме не показано).Второй короткозамкнутый коакQ Oi сиальный шлейф (3), содержащий последовательно соединенные третий полупроводниковый диод (9), включенный в разрыв внутреннего проводника (10) шлейфа вблизи его короткозамкнутого конца, и четвертый полупроводниковый диод (11), включенный на расстоянии от третьего диода равном примерно Хк/2. Третий полупроводниковый диод (9) своим плюсовым выводом соединен с выходом второго полосового заградительного СВЧ-фильтра (5), вход которого соединен с управляющим устройством. Первый (2) и второй (3) шлейфы установлены параллельно друг другу на одной широкой стенке отрезка прямоугольного волновода (1), и их корпуса являются внешними проводниками шлейфов, жестко прикреплены к ней. Концы внутренних проводников (7), (10), соединенные с минусовыми выводами второго (8) и четвертого (11) полупроводниковых диодов, проходят через отверстия большего диаметра, выполненные в этой стенке, внутрь прямоугольного волновода (1) и электрически соединены с его другой широкой стенкой. Расстояние между осями концов внутренних проводников шлейфов равно Хв/4 , где Хв - средняя рабочая длина волны в прямоугольном волноводе. В качестве полупроводниковых диодов использованы корпусные p-i-n - диоды типа 2А520А или 2А542А 3.
Полупроводниковое СВЧ-устройство работает следующим образом.
Управляющее напряжение подается с управляющего устройства, например, через первый полосовой заградительный СВЧ-фильтр (4) на корпусные p-i-n - диоды (6) и (8) для получения в устройстве двух резонансных состояний. При подаче в режиме запирания на корпусные p-i-n - диоды (6) и (8) положительного напряжения смещения через вход первого полосового заградительного СВЧ- фильтра (4) первый короткозамкнутый коаксиальный шлейф (2) является эквивалентным последовательному резонансному колебательному контуру, включенному в отрезок прямоугольного волновода (1). Входное сопротивление такого шлейфа близко к нулю, в режиме запирания вносится большое затухание и включение его в линию передачи эквивалентно короткому замыканию линии в месте включения короткозамкнутого коаксиального шлейфа. Следовательно, устройство с положительным напряжением смещения на корпусных p-i-n - диодах (6) и (8) закрыто. При подаче в режиме пропускания на корпусные p-i-n - диоды отрицательного напряжения смещения через вход первого полосового заградш-ельного СВЧ-фильтра (4) первый короткозамкнутый коаксиальный щлейф (2) эквивалентен параллельному резонансному колебательному контуру, включенному параллельно прямоугольному волноводу. Входное сопротивление короткозамкнутого коаксиального щлейфа много больше волнового сопротивления прямоугольного волновода и потери СВЧмощности в отрезке прямоугольного волновода (1) минимальны. Следовательно, устройство
/.
с отрицательным напряжением смещения на корпусных p-i-n - диодах (6) и (8) открыто для прохождения СВЧ-мощности. Аналогично работает второй короткозамкнутый шлейф (3).
Установка двух короткозамкнутых шлейфов на расстоянии  между осями концов их внутренних проводников обеспечивает постоянство величины потерь запирания более 25 дБ на всех частотах в 10% - ой полосе диапазона, в то время как одиночный короткозамкнутый шлейф обеспечивает величину потерь запирания более 25 дБ на средней и не более 12 дБ на крайних частотах в 10% - ой полосе диапазона длин волн.
Таким образом, по сравнению с прототипом, использование предлагаемой полезной модели позволяет разрабатывать для короткого сантиметрового диапазона длин волн широкополосные, быстродействующие устройства отражающего типа, например, защитные выключатели или многоканальные малогабаритные антенные переключатели-коммутаторы, управляющие высоким уровнем мощности СВЧ-колебаний.
Источники информации;
1.US № 3868607, НКИ 333-98,1975.
2.SU № 458066, МПК Н 01 Р 1/10,1975.
3.«Полупроводниковые приборы. Сверхвысокочастотные диодьв. Справочник. Б.А. Наливайко, А.С. Бермин, В. Г. Божков и др. Под редакцией Б. А. Наливайко, Томск, МГП «РАСКО, 1992, стр. 106-107,119-120.