ОГРАНИЧИТЕЛЬ СВЧ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к области радиотехники, в частности, к микрополосковой СВЧ технике, и может быть использована в радиолокации, связи, при разработке активных фазированных антенных решеток.
Из уровня техники известен ограничитель мощности (Патент SU №1840159, опубликовано 27.07.2006 г., МПК: H01P 1/22 (2006.01). Ограничитель мощности содержит отрезок линии передачи, который свернут в петлю, первый конец которого является входом, а второй конец - выходом ограничителя мощности, соответственно, сосредоточенный резистор, первый вывод которого подключен к первому концу отрезка линии передачи, а второй его вывод - к первому выводу дросселя, первый и второй ограничительные диоды, которые подключены первыми электродами к отрезку линии передачи на расстояниях четверти и половины длины волны от его первого конца, соответственно, а вторыми электродами - подключены к общей шине, и третий ограничительный диод. С целью увеличения развязки и уменьшения вносимых потерь первый электрод третьего ограничительного вида соединен с общей шиной, а его второй электрод подключен к первому выводу дросселя, второй вывод которого соединен со вторым концом отрезка линии передачи.
К недостаткам данного ограничителя мощности можно отнести высокий уровень прямых потерь и недостаточную величину подавления сигнала высокого уровня мощности.
Известен ограничитель мощности (Патент RU №2097877, опубликовано 27.11.1997 г., МПК: H01P 1/15). Ограничитель СВЧ-мощности содержит отрезок линии передачи, один из концов которого является входом ограничителя, а другой конец его выходом, шунтирующие эту линию детекторный и переключательный диоды, соединенные по постоянному току своими разноименными электродами, а также разделительные конденсаторы и дросселирующий элемент, обеспечивающий замыкание цепи постоянного тока. При этом в отрезок линии передачи со стороны входа ограничителя последовательно включен по СВЧ-току и по постоянному току дополнительный детекторный диод, емкость которого в 50-100 раз превышает емкости детекторного и переключательного диодов, причем переключательный и дополнительный детекторный диод соединены в общей точке своими разноименными электродами.
К недостаткам данного ограничителя мощности можно отнести высокий уровень прямых потерь и недостаточную величину подавления сигнала высокого уровня мощности.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является ограничитель СВЧ мощности (Патент RU №2456705, дата публикации 20.07.20146, МПК: H01L 27/02 (2006.01), который выбран в качестве прототипа. Ограничитель СВЧ мощности содержит, как минимум, один pin-диод либо одну или несколько групп pin-диодов. Причем разные группы диодов соединены между собой микрополосковыми линиями. При этом ограничитель СВЧ мощности включает, по крайней мере, один источник питания, смещающий диод либо одну или несколько групп диодов в прямом направлении и подключенный к диодам через фильтр питания. К недостаткам данного технического решения можно отнести необходимость наличия питающего напряжения, а также недостаточную величину подавления СВЧ сигнала высокого уровня мощности.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в увеличении уровня подавления СВЧ сигнала.
Технический результат достигается тем что, ограничитель СВЧ мощности в микрополосковом исполнении содержит одну или несколько пар pin-диодов объединенных в группы посредством подключения анода одного pin-диода к катоду другого, соединенные между собой и с разделительными конденсаторами на входе и выходе схемы микрополосковыми линиями. При этом он отличается от прототипа тем, что в каждой группе один из pin-диодов соединен с корпусом посредством катода, а другой - посредством анода. Причем группа pin-диодов на входе ограничителя является наименее чувствительной и имеет наибольшее напряжение пробоя, а каждая последующая группа pin-диодов выполнена с возможностью увеличения уровня чувствительности и уменьшения величины напряжения пробоя.
Сущность полезной модели поясняется рисунками Фиг. 1 - Фиг. 2. На Фиг. 1 представлена функциональная схема ограничителя СВЧ мощности, а на Фиг. 2 - конструкция ограничителя СВЧ мощности в виде печатной платы, выполненной по микрополосковой технологии.
Ограничитель СВЧ мощности содержит входную группу, включающую pin-диоды 1,2. Pin диоды 1, 2 наименее чувствительные и имеют наибольшее напряжение пробоя, для того, чтобы выдержать попадающую на вход СВЧ мощность. Промежуточная группа образована pin-диодами 3, 4. Pin-диоды 3, 4 имеют средний уровень чувствительности и пробивного напряжения. Выходная группа образована pin-диодами 5, 6. Pin-диоды 5, 6 наиболее чувствительные, они обеспечивают минимальный уровень просачивающейся мощности. Аноды диодов 1, 3, 5 соединены с корпусом, а катоды этих диодов подключены, соответственно, к анодам диодов 2, 4, 6. При этом точки подключения соединены между собой отрезками микрополосковых линий 7, 8 с характеристической длиной λ/4. Катоды диодов 2, 4, 6 соединены с корпусом. На входе и выходе схемы расположены разделительные конденсаторы 9, 10, соединенные с входной и выходной группами pin-диодов посредством микрополосковых линий 11, 12.
Работа ограничителя мощности осуществляется следующим образом. В исходном состоянии диоды во всех группах находятся в нулевом смещении, а последовательное сопротивление этих диодов составляет не менее 0,1 МОм. При поступлении на вход устройства сигнала высокого уровня СВЧ мощности группы pin-диодов включаются в работу. При этом первой реагирует выходная группа наиболее чувствительных pin-диодов 5, 6, В i-области этих pin-диодов накапливаются носители заряда, и их сопротивление изменятся до единиц Ом, что приводит к шунтированию линии передачи и отражению значительного уровня мощности сигнала на вход устройства. Далее изменяется последовательное сопротивление pin-диодов 3,4 промежуточной группы и pin-диодов 1,2 входной группы. Таким образом, в установившемся режиме высокого уровня мощности линия передачи шунтируется на землю, в местах, электрическое расстояние между которыми равно λ/4, что обеспечивает наименьший просачивающийся уровень мощности.
Примером конкретного применения ограничителя СВЧ мощности может служить его использование в составе приемо-передающего модуля L-диапазона. Пример топологии представлен на Фиг. 2.
Ограничитель СВЧ мощности содержит три группы диодов: входную, промежуточную и выходную. В качестве входной группы, образованной диодами 1, 2, использованы наименее чувствительные pin-диоды, имеющие наибольшее напряжение пробоя, например, диоды CLA4607-219. В качестве промежуточной группы, образованной диодами 3, 4, использованы pin-диоды, имеющие средний уровень чувствительности и пробивного напряжения, например, диоды CLA4604-219. В качестве выходной группы, образованной диодами 5, 6, использованы pin-диоды, наиболее чувствительные и имеющие наибольшее напряжение пробоя, например, диоды CLA4601-219. Конструктивно ограничитель СВЧ мощности выполнен в виде печатной платы, изготовленной по микрополосковой технологии (Фиг. 2). При испытании опытного образца ограничителя СВЧ мощности были получены следующие результаты. Рабочий диапазон ограничителя СВЧ мощности составляет от 1 ГГц до 1,6 ГГц. Потери во всем диапазоне частот не превышают 0,7 дБ. Уровень просачивающейся импульсной мощности в режиме передачи не превышает 80 мВт, величина подавления при этом не ниже 40 дБ во всем диапазоне частот.
Таким образом, предлагаемая схема ограничителя СВЧ мощности позволяет повысить уровень подавления СВЧ сигнала.