Mikrofalowy przełącznik diodowy

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12)
OPIS PATENTOWY
(19)
(21) Numer zgłoszenia: 351215
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
PL
206136
(13) B1
(11)
(51) Int.Cl.
H01P 1/15 (2006.01)
H01P 1/10 (2006.01)
(22) Data zgłoszenia: 17.12.2001
Mikrofalowy przełącznik diodowy
(54)
(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
30.06.2003 BUP 13/03
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
PL 206136 B1
30.07.2010 WUP 07/10
PRZEMYSŁOWY INSTYTUT
TELEKOMUNIKACJI SPÓŁKA AKCYJNA,
Warszawa, PL
(72) Twórca(y) wynalazku:
ANNA CZWARTACKA, Warszawa, PL
BOGDAN STACHOWSKI, Pruszków, PL
2
PL 206 136 B1
Opis wynalazku
Przedmiot wynalazku. Przedmiotem wynalazku jest mikrofalowy przełącznik diodowy na liniach
transmisyjnych z rodzajem TEM przeznaczony do stosowania w układach nadawczo-odbiorczych
radarów.
Stan techniki. Struktura znanych przełączników jest zwykle równoległym połączeniem trzech linii
transmisyjnych tworzących ramiona przełącznika. W jego przełączanych ramionach włączone są diody
mikrofalowe. Diody przełączające mogą być włączone w linię transmisyjną szeregowo lub równolegle.
Znane są również rozwiązania przełączników, w których diody mikrofalowe włączone są w linię transmisyjną szeregowo-równolegle. Do przełączania wykorzystywana jest cecha diod, polegająca na tym,
że przy polaryzacji diody w kierunku przewodzenia dioda charakteryzuje się małą impedancją, praktycznie bliską zeru, natomiast ta sama dioda spolaryzowana w kierunku zaporowym ma impedancję
bardzo dużą.
W znanych rozwiązaniach przełączników diody w jednym z ramion przełącznika są polaryzowane w kierunku zaporowym, zaś w drugim ramieniu polaryzowane są w kierunku przewodzenia. Zmianę
typu ramienia przełącznika mikrofalowego, przez które przechodzi moc do wspólnego ramienia uzyskuje się poprzez zmianę polaryzacji diod mikrofalowych. Maksymalna moc przenoszona przez przełącznik jest ograniczona wytrzymałością mocową zastosowanych w nim diod oraz napięciem polaryzacji w kierunku zaporowym. Diody w przełącznikach przenoszących moc kilkuset watów muszą być
polaryzowane w kierunku zaporowym napięciami kilkuset woltów.
Przełączniki, w których stosowane są duże napięcia polaryzacji wstecznej, wymagają dużych
czasów potrzebnych do przełączania diod oraz przejścia samego przełącznika z jednego stanu
w drugi, co jest istotną wadą układu. Eliminacja dużych napięć polaryzacji z układu przełączania powoduje znaczne skrócenie czasu przełączania przełącznika.
Istota wynalazku. Mikrofalowy przełącznik diodowy według wynalazku wyróżnia się tym, że mikrofalowa dioda przełączająca nadawcza w ramieniu nadawczym przełącznika, przez które przenoszona jest duża moc, jest dołączona jedną ze swych elektrod do linii transmisyjnej nadawczej jednego
z ramion wejściowych przełącznika poprzez odcinek linii z rodzajem TEM. Druga elektroda diody przełączającej w ramieniu nadawczym przełącznika jest połączona poprzez układ polaryzacji w tym ramieniu z potencjałem zerowym układu. Natomiast w drugim, odbiorczym ramieniu przełącznika, przez
które przenoszona jest mała moc, jedna z elektrod diody przełączającej odbiorczej w tym ramieniu jest
połączona z linią transmisyjną odbiorczą przełącznika, zaś druga elektroda tej diody połączona jest
z potencjałem zerowym układu poprzez układ polaryzacji w odbiorczym ramieniu. Ponadto, w obydwu
ramionach przełącznika, nadawczym i odbiorczym, do układów polaryzacji nadawczego i odbiorczego
dołączona jest taka sama elektroda diody, anoda, katoda, zaś do jednej z linii transmisyjnych przełącznika, nadawczej, odbiorczej, bądź wspólnej dołączony jest odcinek linii transmisyjnej zwartej na
końcu o długości równej co najwyżej 1/4 λ na częstotliwości pracy przełącznika.
W linię transmisyjną przenoszącą dużą moc włączona jest więcej niż jedna dioda nadawcza połączona z własnym, nadawczym układem polaryzacji w nadawczym ramieniu przełącznika, zaś w linię
transmisyjną przenoszącą małą moc włączona jest więcej niż jedna dioda odbiorcza połączona z własnym, odbiorczym układem polaryzacji w odbiorczym ramieniu układu.
W rozwiązaniu mikrofalowego przełącznika diodowego według wynalazku, dzięki włączeniu
w jednym z ramion diody przełączającej równolegle w linię transmisyjną, zaś w drugim ramieniu również równolegle w linię transmisyjną poprzez odcinek linii krótszy od jednej czwartej długości fali, uzyskano możliwość polaryzacji diod mikrofalowych w kierunku przewodzenia w obydwu ramionach przełącznika jednocześnie dla jednego stanu przełącznika, zaś w kierunku zaporowym dla drugiego stanu
przełącznika. Taka właściwość przełączników umożliwia transmisję dużej mocy poprzez jedno z ramion przełącznika w stanie polaryzacji wszystkich użytych w nim diod w kierunku przewodzenia, przy
czym, podczas gdy diody spolaryzowane są w kierunku zaporowym transmitowane są małe sygnały
przez ramię odbiorcze przełącznika. Przy transmisji małych sygnałów, a takimi są sygnały odbierane
przez antenę radaru przesyłane przez ramię odbiorcze przełącznika, wymagane napięcie polaryzacji
wstecznej dla poprawnej pracy wynosi kilka woltów. W przełącznikach, w których nie są istotne straty
odbieranych sygnałów, diody na czas odbioru mogą być w ogóle nie polaryzowane. Dodatkową zaletą
rozwiązania według wynalazku jest eliminacja kosztownych i skomplikowanych układów polaryzacji
diod o dużym, rzędu kilkuset woltów, napięciu stałym.
PL 206 136 B1
3
Opis rysunku. Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania, na rysunku, który
przedstawia schemat ideowy mikrofalowego przełącznika diodowego.
Przykład wykonania wynalazku. Mikrofalowy przełącznik diodowy składa się z linii transmisyjnych nadawczej LTN, odbiorczej LTO i wspólnej LW. W ramieniu nadawczym, przez które przenoszona jest duża moc, włączona jest do linii transmisyjnej z rodzajem TEM nadawczej LTN, poprzez dodatkowy odcinek linii transmisyjnej LN, jedną ze swych elektrod, mikrofalowa dioda przełączająca
nadawcza DN. Druga elektroda tej diody, poprzez układ polaryzacji w nadawczym ramieniu UPN połączona jest z potencjałem zerowym układu. W odbiorczym ramieniu przełącznika, przez które przenoszona jest mała moc, jedna elektroda diody przełączającej odbiorczej DO połączona jest z linią transmisyjną z rodzajem TEM odbiorczą LTO, zaś druga elektroda połączona jest z potencjałem zerowym
układu poprzez układ polaryzacji UPO w odbiorczym ramieniu układu. W obydwu ramionach przełącznika, nadawczym i odbiorczym, do układów polaryzacji nadawczego UPN i odbiorczego UPO dołączona
jest taka sama elektroda diody, anoda, bądź katoda, zaś do jednej z linii transmisyjnych z rodzajem
TEM przełącznika, nadawczej LTN, odbiorczej LTO i wspólnej LW dołączony jest odcinek linii transmisyjnej zwartej na końcu LZ o długości równej co najwyżej 1/4 λ na częstotliwości pracy przełącznika.
W obie linie transmisyjne przełącznika może być włączonych więcej niż po jednej diodzie nadawczej
DN połączonej z nadawczym układem polaryzacji UPN w nadawczym ramieniu przełącznika i diodzie
odbiorczej DO połączonej z własnym, odbiorczym układem polaryzacji UPO w odbiorczym ramieniu
układu.
Zastrzeżenia patentowe
1. Mikrofalowy przełącznik diodowy zbudowany na liniach transmisyjnych z rodzajem fali TEM
tworzących ramiona przełącznika z włączonymi w nich diodami mikrofalowymi, znamienny tym,
że mikrofalowa dioda przełączająca nadawcza (DN) w ramieniu nadawczym przełącznika, przez
które przenoszona jest duża moc, jest dołączona jedną ze swych elektrod do linii transmisyjnej
nadawczej (LTN) jednego z ramion wejściowych przełącznika poprzez odcinek linii z rodzajem TEM,
natomiast druga elektroda diody przełączającej (DN) w ramieniu nadawczym przełącznika jest połączona poprzez układ polaryzacji (UPN) w tym ramieniu z potencjałem zerowym układu, przy czym
w drugim, odbiorczym ramieniu przełącznika, przez które przenoszona jest mała moc, jedna z elektrod diody przełączającej odbiorczej (DO) w tym ramieniu jest połączona z linią transmisyjną odbiorczą (LTO) przełącznika, zaś druga elektroda tej diody połączona jest z potencjałem zerowym układu
poprzez układ polaryzacji (UPO) w odbiorczym ramieniu, a ponadto w obydwu ramionach przełącznika,
nadawczym i odbiorczym, do układów polaryzacji nadawczego (UPN) i odbiorczego (UPO) dołączona
jest taka sama elektroda diody, anoda, katoda, zaś do jednej z linii transmisyjnych przełącznika,
nadawczej (LTN), odbiorczej (LTO), wspólnej (LW) dołączony jest odcinek linii transmisyjnej zwartej na
końcu (LZ) o długości równej co najwyżej 1/4 λ na częstotliwości pracy przełącznika.
2. Mikrofalowy przełącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że w linię transmisyjną przenoszącą dużą moc włączona jest więcej niż jedna dioda nadawcza (DN) połączona z własnym, nadawczym układem polaryzacji (UPN) w nadawczym ramieniu przełącznika, zaś w linię transmisyjną przenoszącą małą moc włączona jest więcej niż jedna dioda odbiorcza (DO) połączona z własnym, odbiorczym układem polaryzacji (UPO) w odbiorczym ramieniu układu.
4
PL 206 136 B1
Rysunek
Departament Wydawnictw UP RP
Cena 2,00 zł.