ДИОДНЫЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ МОЩНОСТИ СВЧ СИГНАЛА
DIODE MICROWAVE SIGNAL POWER LIMITER

Изобретение относится к технике СВЧ, а именно к диодным ограничителям мощности, служащим для защиты входа приемного устройства от воздействия СВЧ сигнала собственного передатчика и мощного стороннего СВЧ сигнала
Известен ограничитель мощности на базе несимметричной микрополосковой линии и щелевой линии передачи [1]. Два диода установлены параллельно в разрывы несимметричной микрополосковой линии. Устройства с параллельной установкой диодов в линию предачи обладают широкой полосой пропускания, низкими значениями КСВН входа, однако имеют следующие недостатки:
- малый уровень допустимой непрерывной СВЧ мощности;
- большие начальные потери при работе в режиме пропускания сигнала;
- малые вносимые потери при работе в режиме ограничения СВЧ мощности.
Наиболее близким к изобретению (прототипом) является ограничитель СВЧ мощности, содержащий входную и выходную линии передачи, между которыми расположены каскадно-соединенные системы микрополосковых линий [2]. Каскадно-соединенные системы микрополосковых линий шунтированы диодами. По сравнению с [1], ограничитель [2] обеспечивает большее значение допустимой непрерывной СВЧ входной мощности, малые начальные потери в режиме пропускания СВЧ сигнала.
Недостатком такого устройства является малый уровень вносимых потерь при работе в режиме ограничения СВЧ мощности.
Технический результат, получаемый при осуществлении предлагаемого ограничителя мощности, заключается в увеличении уровня вносимых потерь при работе в режиме ограничения СВЧ мощности по сравнению с аналогичными устройствами при сохранении малых начальных потерь при работе в режиме пропускания СВЧ сигнала.
n
Указанный технический результат достигается тем, что диодный ограничитель мощности СВЧ сигнала содержит входную и выходную линии передачи и цепь постоянного тока диодов, к входной линии подключен вход N=2 (n=2, 3, …) канального бинарного делителя, содержащего N-1 одиночных делителя, соединенных между собой  отрезками линий, а к выходной линии - выход N канального бинарного сумматора, содержащего N-1 одиночных сумматора, соединенных между собой  отрезками линий. По крайней мере, два отрезка, соединяющих одиночные сумматоры, шунтированы, по крайней мере, одним диодом каждый. Выходы бинарного делителя соединены со входами бинарного сумматора N отрезками линий, каждый из которых шунтирован, по крайней мере, одним диодом на расстоянии, близком к половине длины волны от входа бинарного делителя, при этом сумма волновых проводимостей этих отрезков линий больше волновой проводимости как входной, так и выходной линии.
Причинно-следственные связи признаков изобретения с техническим результатом выражаются в следующем. Диоды, шунтирующие отрезки линий, соединяющие одиночные сумматоры, вносят дополнительные потери при работе в режиме ограничения СВЧ мощности. Диоды, шунтирующие отрезки линий, соединяющие одиночные сумматоры, вносят минимальные потери при работе в режиме пропускания.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого диодного ограничителя мощности СВЧ сигнала, где:
- входная линия передачи 1;
- N канальный бинарный делитель 2;
- одиночный делитель 3;
- отрезок линии, соединяющий одиночные делители 4;
- отрезок линии, соединяющий выход бинарного делителя и вход бинарного сумматора 5;
- диод, шунтирующий отрезок линии, соединяющий выход бинарного делителя и вход бинарного сумматора 6;
- N канальный бинарный сумматор 7;
- одиночный сумматор 8,
- отрезок линии, соединяющий одиночные сумматоры 9;
-диод, шунтирующий отрезок линии, соединяющий одиночные сумматоры 10;
- цепь постоянного тока диодов 11;
- выходная линия передачи 12.
На фиг.2 представлена топология предлагаемого диодного ограничителя мощности СВЧ сигнала, выполненного на четырехканальном бинарном делителе и четырехканальном бинарном сумматоре, где:
- входная линия передачи 1;
- четырехканальный бинарный делитель 2;
- одиночный делитель 3;
- отрезок линии, соединяющий одиночные делители 4;
- отрезок линии, соединяющий выход бинарного делителя и вход бинарного сумматора 5;
- диод, шунтирующий отрезок линии, соединяющий выход бинарного делителя и вход бинарного сумматора 6;
- четырехканальный бинарный сумматор 7;
- одиночный сумматор 8,
- отрезок линии, соединяющий одиночные сумматоры 9;
- диод, шунтирующий отрезок линии, соединяющий одиночные сумматоры 10;
- цепь постоянного тока диодов 11;
- выходная линия передачи 12.
Пример
Ограничитель мощности состоит из входной линии передачи 1 и выходной линии передачи 12, между которыми включены четырехканальный бинарный делитель 2 и четырехканальный бинарный сумматор 7. Бинарный делитель 2 выполнен из трех одиночных делителей 3, соединенных между собой двумя отрезками линии передачи 4. Бинарный сумматор 7 выполнен из трех одиночных сумматоров 8, соединенных двумя отрезками линии передачи 9. Четыре выхода бинарного делителя 2 соединены с четырьмя входами бинарного сумматора 7 отрезками линий передачи 5, каждый из которых шунтирован диодом 6. Диоды 10 шунтируют два отрезка линии 9. Цепь постоянного тока выполнена в виде четвертьволнового отрезка линии 11.
Предлагаемый диодный ограничитель мощности СВЧ сигнала работает следующим образом. При низком уровне входного сигнала все диоды устройства 6 и 10 закрыты, четырехканальный бинарный делитель двух- и четырехканальный сумматор 7 согласованы, в линию вносятся минимальные начальные потери. В цепи постоянного тока 11 ток не протекает. При повышенной мощности входного СВЧ сигнала диоды 6 и 10 переходят в состояние малого сопротивления. Постоянная составляющая тока диодов замыкается через цепь постоянного тока 11. Возникает режим замыкания бинарного делителя 2 через малое сопротивление открытых диодов 6 и 10. СВЧ сигнал отражается к входу ограничителя, коэффициент передачи от входной линии 1 к выходной линии 12 значительно уменьшается.
Осуществление изобретения обеспечивает выполнение диодного ограничителя СВЧ мощности Х-диапазона с начальными потерями меньше 0.8 дБ. В режиме ограничения СВЧ мощности вносимые потери таким ограничителем составляют не менее 40 дБ. Вносимые потери ограничителем-прототипом составляют 20 дБ. Данная схема рассчитана на допустимую входную мощность 30 Вт.
Источники информации
1. В.Г.Виненко, С.В.Красовский, Д.А.Усанов. Обзоры по электронной технике. Серия 1. Электроника СВЧ. Выпуск 3 (1330). СВЧ ограничители мощности на полупроводниковых диодах, с.34.
2. Патент на изобретение №2258278. Диодный ограничитель мощности СВЧ сигнала.