Нвч керуючий пристрій

НВЧ керуючий пристрій, що містить відрізок прямокутного хвилеводу, напівпровідникові діоди, Винахід належить до техніки надвисоких частот (НВЧ) і призначений, як атенюатор з незмінним фазовим зсувом ,для зміни у широкій смузі частот амплітуди електромагнітної хвилі за наявності в радіотехнічних приладах високого рівня потужності електромагнітної хвилі Винахід може використовуватись для корегування амплітудного розподілу потужності, що передається, без зміни фазового зсуву, наприклад, у приймально-передавальних фазованих антенних решітках (ФАР) Перший відомий хвилевідний ступневий атенюатор за авторським свідоцтвом Російської Федерації №2022420, С1 Н01Р1/22, від 01 10 90р розв'язує задачу атенюатора, побудованого на відрізку прямокутного хвилеводу, на стінках якого розміщені ЩІЛИННІ комутаційні модулі з напівпровідниковими діодами, які вмикають хвилевідні відрізки з поглинаючими навантаженнями Перший винахід-аналог розв'язує задачу атенюатора, дозволяє збільшити робочу смугу частот, але при цьому присутній фазовий зсув, ускладнюється конструкція атенюатора та збільшуються габаритні розміри, що робить, ІНОДІ, неможливим використовування його, наприклад, в фазованих антенних решітках, де необхідно між хвилеводами витримувати розмір не більше від половині робочої ДОВЖИНИ ХВИЛІ Другий відомий НВЧ керований пристрій з авторського свідоцтва СРСР №1804669 A3 встановлені в щілинну ЛІНІЮ діелектричної підкладки з металізацією, який відрізняється тим, що в хвилеводі біля його вузької стінки розташована діелектрична підкладка з металізацією, нанесеною симетрично відносно поперечної осі хвилеводу у вигляді П-подібної смуги і двох металізованих смуг, кожна з яких з'єднана однією стороною через резистор з П-подібною смугою, а іншою - з металом внутрішньої частини вузької стінки хвилеводу, один контакт кожного напівпровідникового діода з'єднаний з кінцем П-подібної смуги, другий контакт кожного діода з'єднаний з металом внутрішньої частини вузької стінки хвилеводу Н01Р1/22, 1/15, від 21 05 90р,який розв'язує задачу атенюатора, частково позбавлений недоліків наведених винаходів аналогів, а саме вирішує задачу спрощення конструкції, зменшує затрати потужності, яка передається НВЧ керований пристрій-аналог включає прямокутний хвилевід із двох частин, симетрично відносно Е-площини, в якій розташована діелектрична підкладка з двома ущелинами з розміщеними в них групами pin-діодів Відрізок мікрострічкового кола живлення, виконаний на додатковій діелектричній підкладці Головні недоліки другого відомого аналога - наявність певного обмеження для підвищення рівня НВЧ потужності, що пропускається, яке зумовлене низьким відводом тепла, розсіюванного на pin-діодах Цьому сприяє розміщення ріп-дюдів у середині хвилеводу, - наявність фазового зсуву потужності, що передається, - ускладнена конструкція за рахунок розміщення напівпровідникових ДІОДІВ Найбільш близьким до запропонованого винаходу за технічною суттю і результатом, на досягнення якого направлений винахід, є технічне рішення Напівпровідниковий НВЧ пристрій, відомий за авторським свідоцтвом Російської Федерації, RU №2014676, С1 5 Н01Р1/22.1/15, від 13 08 91р. побудований на відрізку прямокутного хвилеводу, на широких стінках якого розміщені металеві ви (О о 00 (О ступи клиноподібної форми в поперек перетину, встановлену поміж виступами в Е-площині відрізка прямокутного хвилевода на його осі симетрії щілинну ЛІНІЮ, розміщену на діелектричній підкладці В щілинну ЛІНІЮ ввімкнені pin-діоди На вузьких стінках відрізка хвилеводу розміщені другі металеві виступи, які введені для узгодження КСХН Напівпровідниковий НВЧ пристрій-прототип розв'язує задачу атенюатора При цьому вирішуються питання зменшення впливу на коефіцієнт передачі прилада коефіцієнта відбиття навантаження податкового зростання коефіцієнта відбиття при каскадному ввімкненні атенюаторів, спрощення конструкції в порівнянні з другим прототипом Основні недоліки технічного рішення пристрою-прототипу полягають у - наявності певного обмеження для підвищення рівня НВЧ потужності, що пропускається, яке зумовлене низьким відводом тепла, розсіюваного на pin-діодах Цьому сприяє, як і в другому аналогу, розміщення pin-діодів у середині хвилеводу, - невисокій надійності (безвідмовність і строки експлуатації) застосованих у пристрої ріп-дюдів, зумовленої ускладненими температурними умовами експлуатації, - наявності фазового зсуву потужності, що передається, - ускладненій конструкції за рахуноккількох металевих виступів клиноподібної форми Таким чином, пристрій-прототип, як і кожний з пристроів-аналопв, не може забезпечити одночасно істотне збільшення рівня потужності прохідного НВЧ сигналу з збереженням швидкодії комутаційних режимів, передачу сигналу з зменшеним фазовим зсувом при наявності зміни амплітуди, спрощення конструкції Вирішення задачі поліпшення однієї із зазначених характеристик у наведених пристроях-аналогах і пристроі-прототипі не поліпшує, а ІНОДІ, навіть пов'язане з погіршенням інших характеристик В основу винаходу поставлено задачу у НВЧ керованому пристрої за рахунок поліпшення схемно-конструкторських характеристик щодо забезпечення кращого відводу тепла, яке виділяється на pin-діодах, а також виключення значної КІЛЬКОСТІ конструктивних елементів, забезпечити усунення недоліків пристрою-прототипу, а саме підвищити рівень НВЧ потужності, що пропускається, з збереженням швидкодії комутаційних режимів, зменшення фазового зсуву НВЧ потужності, одночасно із спрощенням конструкції, не погіршив при цьому електричні характеристики Поставлену задачу вирішено у запропонованому НВЧ керованому пристрої, що містить відрізок прямокутного хвилеводу, напівпровідникові діоди, встановлені в щілинну ЛІНІЮ діелектричної підкладки з металізацією, відрізняється тим, що в зазначеному хвилеводі, біля його вузької стінки, розташована діелектрична підкладка з металізацією, нанесеною симетрично відносно поперечної осі хвилеводу у вигляді П-подібної смуги і двох металізованих смуг, кожна з яких з'єднана однією стороною через резистор з П-подібною смугою, а іншою з металом внутрішньої частини вузької стінки хвилеводу, один контакт кожного напівпровідникового діода з'єднаний з кінцем П-подібної смуги, 62806 другий контакт кожного діода з єднаний з металом внутрішньої частини вузької стінки хвилеводу Використання НВЧ керуючого пристрою за винаходом забезпечить (у порівняні з пристроямианалогами і прототипом) в єдиному пристрої - завдяки монтажу напівпровідникових ДІОДІВ на внутрішньому боці вузької стінки відрізка прямокутного хвилеводу, стінки якого безпосередньо межують з оточуючим середовищем, і незначному тепловому опору системи "дюд-метал-оточуюче середовище" (діоди закріплені на металевій, наприклад, МІДНІЙ, скобі) значне збільшення рівня прохідної НВЧ потужності, - поліпшення умов експлуатації ДІОДІВ, тобто підвищення надійності (безвідмовність і строки експлуатації), - незначний фазовий зсув НВЧ сигналу при комутації його амплітуди, - можливість зменшення КІЛЬКОСТІ елементів конструкції та зменшення габаритних розмірів Практичне використання пристрою за винаходом, наприклад, у ФАР, завдяки можливості автоматичного корегування амплітудного розподілення при незмінному фазовому зсувові в режимі роботи «приймання», забезпечить - поліпшення точності визначення координат ЦІЛІ, - зниження рівня бокових пелюстків антени З наведеного видно, що всі ознаки із сукупності істотних ознак запропонованого НВЧ керуючого пристрою (наведеної у формулі винаходу), мають причинно-наслідковий зв'язок і завдяки своїй взаємодії забезпечують досягнення результату, на який направлено винахід Базуючись на тому, що кожна нова ознака, яку введено у відому сукупність ознак НВЧ керуючого пристрою-прототипу, є необхідною і достатньою для визначення НВЧ керуючого пристрою за винаходом, а також враховуючі, що зазначені ознаки пов'язані між собою причинно-наслідковим зв'язком, зроблено висновок про те, що сукупність ознак , що заявляється, є новою і відповідає критерію "новизна" Інформації про виконання поставленої задачі за рахунок запропонованої нової сукупності ознак авторами не виявлено Базуючись на цьому, можна стверджувати, що запропонований винахід відповідає критерію "технічний рівень" Суть винаходу пояснюється графічними матеріалами На фіг 1 наведено приклад конструкції НВЧ керуючого пристрою за винаходом На фіг 2 зображено графік залежності ослаблення НВЧ сигналу від частоти при живлені ДІОДІВ ВІД струму 150мА На фіг 3 зображено графік залежності ослаблення ШЧ сигналу від частоти при живлені ДІОДІВ ВІД напруги мінус 5В НВЧ керуючий пристрій (Фіг1) містить в собі набір із N дюдних секцій 1, встановлених ВІДПОВІДНО в N пазів вузької стінки хвилеводу 2 Кожна дюдна секція 1 складається з металевої вставки З, яку виготовлено, наприклад, з МІДІ, І яка за умов встановлення в паз хвилеводу 2 стає складовою частиною його вузької стінки зі збереженням розмірів внутрішнього каналу хвилеводу На кожній вставці 3 змонтована діелектрична підкладка 4, на якій нанесено металізовану П-подібну смугу 5 та дві металізовані смуги 7 Один контакт смуг з одної сторони контактує з металом вставки 3, а з другої резистивним шаром (величина опору дорівнює, наприклад, 350м) нанесені у вигляді площин 8 З цим же резистивним шаром контактують КІНЦІ Пподібної смуги На вузькій стороні вставки 3 до контактами металу запаяні г | напівпровідникові діоди 6 (наприклад, 2А546А-5), а р- контактами запаяні на П-подібною пластину 5 Середина Пподібної пластини 5 підключена до загального контакту 9 живлення пари напівпровідникових ДІОДІВ 6, який пропущено крізь середину металевої вставки 3 (вузької стінки хвилеводу 2) із зовні Цей контакт приєднано до стандартного струмового ключа (на Фіг 1 не показан) Симетрія розташування проводу живлення паралельно широкій СТІНЦІ хвилеводу забезпечує відсутність генерації НВЧ сигналу на зовні провода Дюдні секції 1 (N-штук) розміщені на вузькій СТІНЦІ хвилеводу 2 на відстані Ло/4 КІЛЬКІСТЬ ДІОДНИХ секцій N визначається необхідним дискретом ослабленням Принцип роботи полягає в комутації на дюдній секції двох режимів живлення струм 150мА або напруга мінус 5В При подачі на контакт 9 дюдної секції струму 150мА НВЧ сигнал передається з ослабленням 0,02-0,03дБ в діапазоні частот, як показано на фіг 2, тому, що в цьому випадку прохідна НВЧ потужність не розсіюється в резистивному шарі При подачі на контакт 9 дюдної секції напруги мінус 5В НВЧ сигнал передається з ослабленням 0,35-0б4дБ в діапазоні частот, що показано на фіг 3 тому, що в цьому випадку прохідна НВЧ потужність розсіюється в резистивному шарі, величина опору якого для ослаблення 0,4дБ, вибрана 35 Ом Така властивість обумовлена вибраною формою топології Різниця ЗМІНИ фази НВЧ сигналу в діапазоні частот при комутації одного режиму на другий складає не більше 0,5° При 62806 цьому додаткову зміну фази на фазообертачі каналу проводити не потрібно Для корегування ослаблення більшої величини (наприклад, до 2 дБ), на вузькій СТІНЦІ хвилеводу, таких діодних секцій треба розмістити більше (наприклад, б штук) на відстані Ло/4 одна від одної При застосування НВЧ керуючого пристрою, наприклад, в радіолокаційних станціях (РЛС) з ФАР, розташовувати його (або їх, якщо треба корегувати ослаблення потужності більше ніж, 0,35 дБ) треба послідовно з фазообертачем в кожному каналі випромінювання сигналу В режимі роботи станції "передача" на дюдні секції подається струм 150мА НВЧ сигнал великої потужності буде передаватися в ефір, коли ослаблення сигналу в НВЧ керуючим пристрої будуть мінімальними (0,02-0,03дБ) Завдяки малому рівню ослаблення, а також монтажу напівпровідникових ДІОДІВ на металі внутрішньої поверхні вузької стінки відрізка прямокутного хвилеводу, дюдні секції будуть витримувати значний рівень прохідної НВЧ потужності При роботі РЛС в режимі "прийом" на дюдні секції необхідно подавати напругу мінус 5В При цьому в залежності від КІЛЬКОСТІ ДІОДНИХ секцій, наприклад, 6 штук, якщо кожна секція дає 0,4 дБ ослаблення, ми можемо корегувати в кожному каналі амплітуду сигналу до 2 дБ, при незначній ЗМІНІ фази , що дозволить скорегувати загальне амплітудне розподілення заданого закону, яке змінювалось за рахунок ослаблення фазообертача, КСХН хвилевідних трактів та інше В зв'язку з тим, що потужність сигналу в режимі "прийом" незначна, НВЧ керований пристрій буде поглинати незначну теплову енергію В результаті корегування амплітудного розподілення в режимі роботи "прийом" будуть значно покращенні параметри РЛС в частині - поліпшення точності визначення координат ЦІЛІ, - зниження рівня бокових пелюстків антени 62806 ои і Комп'ютерна верстка М Клюкш Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119