управляемый микрополосковый корректор наклона амплитудно- частотной характеристики

Формула изобретения

Управляемый микрополосковый корректор наклона амплитудно-частотной характеристики, содержащий входную и выходную линии, а также четвертьволновый отрезок связанных линий, в диагональные плечи которого включены первый и второй короткозамкнутые четвертьволновые резонаторы, выполненные в виде микрополосковых шлейфов, отличающийся тем, что в него введены первый и второй p-i-n диоды, первый и второй дроссели, при этом первый p-i-n диод включен между первым диагональным плечом четвертьволнового отрезка связанных линий и первым резонатором, второй p-i-n диод включен между вторым диагональным плечом четвертьволнового отрезка связанных линий и вторым резонатором, первый вывод первого дросселя подключен к аноду первого p-i-n диода, а второй является входом первого управляющего напряжения, первый вывод второго дросселя подключен к аноду второго p-i-n диода, а второй является входом второго управляющего напряжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться для выравнивания амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) трактов СВЧ.

Известно корректирующее устройство (заявка ФРГ №2734436 от 31.05.79 г.), содержащее подключенные к регулярной линии через поглощающие резисторы четвертьволновые шлейфы. Недостатком этого устройства является фиксированное значение вносимого ослабления и частоты настройки шлейфов, что не позволяет корректировать любые амплитудно-частотные характеристики.

Известен также корректор (А.с. №1232086 от 23.10.84 г.), принятый за прототип, содержащий включенные в диагональные плечи четвертьволнового отрезка связанных линий управляемые фильтры на полуволновых резонаторах.

Недостатком прототипа является фиксированная величина связи дополнительных отрезков линии передачи с режекторными фильтрами, что обуславливает неизменное значение максимального ослабления, вносимого корректором. Попытки регулировать вносимое ослабление частотной перестройкой режекторных фильтров будут приводить к искажениям на частоте fo.

Целью настоящего изобретения является расширение рабочей полосы частот и уменьшение квадратичной составляющей искажения АЧХ путем введения элементов регулировки глубины коррекции.

Для достижения указанной цели предлагается управляемый микрополосковый корректор наклона АЧХ, содержащий входную и выходную линии, а также четвертьволновый отрезок связанных линий, в диагональные плечи которого включены первый и второй короткозамкнутые четвертьволновые резонаторы, выполненные в виде микрополосковых шлейфов.

Согласно изобретению в него введены первый и второй p-i-n диоды, первый и второй дроссели, при этом первый p-i-n диод включен между первым диагональным плечом четвертьволнового отрезка связанных линий и первым резонатором, второй p-i-n диод включен между вторым диагональным плечом четвертьволнового отрезка связанных линий и вторым резонатором, первый вывод первого дросселя подключен к аноду первого p-i-n диода, а второй является входом первого управляющего напряжения, первый вывод второго дросселя подключен к аноду второго p-i-n диода, а второй является входом второго управляющего напряжения.

Введение двух p-i-n диодов со вспомогательными элементами позволяет изменять величину связи резонаторов с отрезком связанных линий при изменении прямого смещения на p-i-n диодах и, соответственно, регулировать глубину коррекции без перестройки резонаторов по частоте.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого устройства из литературы неизвестны, поэтому оно соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого управляемого микрополоскового корректора наклона АЧХ.

Корректор содержит входную и выходную линии 1, 2, короткозамкнутые четвертьволновые резонаторы 3 и 4, выполненные в виде микрополосковых шлейфов и включенные в диагональные плечи четвертьволнового отрезка связанных линий 5, p-i-n диоды 6 и 7, дроссели 8 и 9. Плечо 10 четвертьволнового отрезка связанных линий 5 подключено к входной линии 1, а плечо 11 - к выходной линии 2. Плечо 12 четвертьволнового отрезка связанных линий 5 соединено с анодом p-i-n диода 6 и первым выводом дросселя 8, а плечо 13 - с анодом p-i-n диода 7 и первым выводом дросселя 9. Вторые выводы дросселей 8 и 9 являются входами первого управляющего напряжения U_упр1 и второго управляющего напряжения U_упр2 соответственно. Катод p-i-n диода 6 соединен с первым выводом короткозамкнутого четвертьволнового резонатора 3, а катод р-i-n диода 7 с первым выводом короткозамкнутого четвертьволнового резонатора 4. Дроссели 8 и 9 предназначены для фильтрации высокочастотных колебаний.

Управляемый микрополосковый корректор наклона АЧХ работает следующим образом: поступающий во входную линию 1 сигнал, проходит в плечо 10 четвертьволнового отрезка связанных линий 5, делится на две равные части между плечами 12 и 13 и отражается от входов корректирующих звеньев, образованных p-i-n диодом 6, короткозамкнутым четвертьволновым резонатором 3 и p-i-n диодом 7 и короткозамкнутым четвертьволновым резонатором 4 соответственно. Коэффициент отражения определяется электрической длиной резонатора и сопротивлением p-i-n диода, которое, в свою очередь, определяется величиной прямого смещения на нем. Отраженные от входов корректирующих звеньев сигналы синфазно складываются в плече 11 и поступают через выходную линию 2 в нагрузку. В входную линию 1 отраженные от входов корректирующих звеньев сигналы не поступают, т.к. их фазы сдвинуты на 180°. Для обеспечения согласования корректора по входу и выходу корректирующие звенья должны быть идентичными во всем диапазоне частот и регулировки.

На частоте, соответствующей узлу тока на катоде p-i-n диода, потери корректора минимальны. При изменении частоты потери на активном сопротивлении p-i-n диода будут расти и достигнут максимума на частоте, соответствующей пучности тока на катоде p-i-n диода. Потери будут также зависеть от активного сопротивления p-i-n диода, а следовательно, от протекающего через него тока. Максимальные потери будут при активном сопротивлении p-i-n диода, равном волновому сопротивлению резонатора. Регулируя протекающий через p-i-n диоды 6 и 7 ток, можно изменять наклон частотной характеристики корректора и, тем самым, компенсировать искажения АЧХ. Обычно потери в длинном СВЧ тракте возрастают с ростом частоты по линейному закону. В этом случае резонансные частоты четвертьволновых резонаторов выбираются равными верхней частоте рабочего диапазона частот, а ток через диоды таким, чтобы ослабление, вносимое корректором на нижней частоте рабочего диапазона частот, компенсировало наклон АЧХ тракта.

Технико-экономический эффект управляемого микрополоскового корректора наклона АЧХ состоит в следующем.

Включение p-i-n диодов между диагональными плечами четвертьволнового отрезка связанных линий и короткозамкнутыми четвертьволновыми резонаторами с дополнительными элементами, обеспечивающими подачу напряжения смещения p-i-n переходов, позволило расширить рабочую полосу частот и уменьшить квадратичную составляющую искажения АЧХ, а также упростить процесс регулировки и увеличить точность выравнивания АЧХ.

На предприятии ФГУП “Ростовский НИИ радиосвязи” был изготовлен макет описанного управляемого микрополоскового корректора наклона АЧХ. При экспериментальной проверке были получены результаты, подтверждающие достижение поставленной цели и, в частности: в полосе частот от fo/2 до fo затухание меняется по линейному закону от 13 до 1.05 дБ при КСВ не более 1.3 и отклонении ±0.25 дБ от линейности. Указанный корректор применяется в серийно изготавливаемой аппаратуре.