СИНТЕЗ ПАРАМЕТРОВ СВЧ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ МЕТОДОМ ТРАНСФОРМАЦИИ ИМПЕДАНСА С КОМПЕНСАЦИЕЙ ВЛИЯНИЯ НЕОДНОРОДНОСТИ РАЗВЕТВЛЕНИЯ

May 13, 2012 by admin Комментировать »

Оборжицкий В. И. Национальный университет "Льв1вська nonimexHixa", ИТРЭ ул. Ст. Бандеры, 12, Львов – 79013, Украина Тел.: (0322) 398-519; e-mail: grytskiv@polynet.lviv.ua

Аннотация – Предлагается метод синтеза электрических параметров многоканальных переключателей лучевого типа, обеспечивающий согласование со стороны входа с учетом влияния неоднородности разветвления линий передачи.

I.  Введение

Состав элементной базы, используемой в качестве ключей коммутационных устройств СВЧ, в последние годы помимо традиционных полупроводниковых диодов пополнили p-i-n-диоды и полупроводниковые устройства с оптическим управлением, устройства, выполненные по технологии микроэлектро- машинных систем, пленки с высокотемпературной сверхпроводимостью (ВТС) [1]. Поэтому разработка методов проектирования, не имеющих ограничений или упрощений со стороны параметров ключей и, что не менее важно, позволяющих учесть влияние неоднородностей в составе переключателя, сохраняет свою актуальность. В докладе приводится метод синтеза многоканальных лучевых СВЧ переключателей, применимый как к параллельному, так и к последовательному разветвлению линий, отвечающий указанным требованиям и обеспечивающий согласование на входе переключателя.

II.  Основная часть

Многоканальный СВЧ переключатель лучевого типа может быть представлен в виде входной линии с волновой проводимостью Yco, разветвленной в общей точке на N выходных каналов (плеч). Каждое плечо состоит из отрезка линии передачи с волновой проводимостью Yc и электрической длиной 9, нагруженного комплексной проводимостью YH30 некоторого обобщенного ключа. Эта проводимость есть входной проводимостью схемы, образованной соединением ключей с выходной линией передачи, и зависит от того, какое состояние плеча обеспечивают ключи – закрытое (индекс "з") или открытое (индекс "о").

Использование в выходных каналах только трансформирующих отрезков линий передачи не всегда позволяет добиться согласования на входе при желаемом уровне развязки входа и закрытых выходов. Поэтому в каждое плечо переключателя целесообразно ввести дополнительную реактивную проводимость jBfl, включенную на конце отрезка

линии параллельно или последовательно с проводимостью YH3 0. В диодных коммутационных устройствах такие реактивности используются в качестве компенсирующих элементов [2].

Отрезок линии совместно с дополнительной реактивностью трансформирует проводимость YH30bo

входную проводимость плеча Y3 0. Учитывая то, что

в разных состояниях выходного канала параметры трансформирующих элементов не изменяются, для реактивной составляющей входной проводимости при параллельном разветвлении и параллельном включении Вд можно записать:

При этом дополнительная реактивность вычисляется по формуле:

Выбирая в процессе синтеза значение параметра m в пределах 1 < m < К , где К – параметр качества обобщенного ключа, можно обеспечить согласование на входе и либо желаемый вплоть до граничного уровень развязки, либо параметры схемы без дополнительной реактивности, либо значения параметров отрезка линии, близкие к требуемым. Все это возможно при условии, что для заданных значений YH30, Yco, N, m существуют действительные значения корня (1).

При синтезе переключателей с последовательным разветвлением линий передачи и последовательным включением реактивности Вд применяются те же формулы с заменой в них проводимостей на соответствующие значения сопротивлений. Некоторые сложности возникают в процессе синтеза переключателей со смешанным типом соединений, например, параллельным разветвлением линий и последовательно включенной реактивностью. В докладе рассматривается методика расчета параметров таких схем, базирующаяся на приведенных соотношениях.

С целью учета влияния неоднородности разветвления на характеристики переключателя предлагается использовать в процедуре синтеза параметры её модели в виде эквивалентной схемы. Элементы этой схемы образуют Т- или П – соединения реактивностей, включенных в области разветвления в каждое плечо переключателя, и участвуют в трансформации проводимости YH30 во входную проводимость плеча. В этом случае параметры G30 и А определяются из условия согласования входных проводимостей плеч с комплексной проводимостью, трансформируемой в значение Yco элементами эквивалентной схемы неоднородности, включенными во входную линию. На основании общего подхода к решению задач компенсации влияния неоднородности мест разветвления [3] разработана итерационная схема, которая позволяет выполнить коррекцию параметров Yc, 0, Вд так, чтобы сохранить согласование на входе и требуемый уровень развязки.

С помощью программной реализации описанного метода осуществлялся расчет параметров и частотных характеристик переключателей, использующих различные варианты ключей, в том числе и на основе ВТС пленок. Полученные при этом результаты приводятся в докладе.

I.    Заключение

Предложенный метод синтеза параметров многоканальных СВЧ переключателей может быть использован для различных типов разветвления линий передачи и разных способов включения дополнительной реактивности. При этом есть возможность компенсировать влияние неоднородности разветвления, что значительно повышает эффективность проектирования указанных устройств.

II.   Список литературы

[1 ] Vendik I. В., Vendik О. G., Kollberg Е. L.,

Sherman V. О. Theory of Digital Phase Shifters Based on High-Тс Superconducting Films. IEEE Trans. MTT,

Vol.47, No. 10, Oct. 1999, pp.1553-1562.

[2]    Вайсблат А. В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. – М.: Радио и связь, 1987.

[3]    Оборжицький В. Врахування впливу неоднорщностей трмникових розгалужень при синтез! НВЧ пристроТв – В1сник Нацюнального уыверситету "Льв1вська по- niTexHiKa", 2003, №477, С. 169-176.

MICROWAVE SWITCH PARAMETERS SYNTHESIS BY IMPEDANCE TRANSFORMATION METHOD WITH BRANCHING DISCONTINUITY EFFECT COMPENSATION

Oborzhytskyy V. I.

Lviv Polytechnic National University,

Institute of Telecommunications,

Radio Electronic Techniques 12, S. Bandery St., Lviv – 79013, Ukraine Tel.: (0322) 398-519; e-mail: grytskiv@polynet.lviv.ua

Abstract – The electrical parameters of single pole multithrow (SPMT) switch synthesis method, which provides the input matching and takes into account branching discontinuity effect, is proposed.

I.  Introduction

The set of elements, which is used as a switch in microwave devices, added by optically controlled p-i-n-diodes and semiconductors, RF microelectromechanical system devices, high-Tc superconducting films [1]. Therefore, a synthesis without limitation on switch parameters and with taking into account discontinuity effect is necessary.

The SPMT switches design procedure, which satisfies the mentioned requirements, provides with input matching and which may be used for parallel or series branching is considered in report.

II.  Main part

A single pole multi-throw switch consists of input transmission line (characteristic admittance YCo) branched into N outputs. Each output’s branch contains the piece of transmission line (characteristic admittance Yc, electrical length 9) terminated

in two-state one-port with admittance Y ("з" – close state,

r                                                       H 3,0 v                                          ’

"o" – open state). It is the input admittance of network formed by switches junction and output transmission line. The additional

susceptance Вд connected parallel or series to YH is used in each output. This susceptance and transmission line piece transforms YH 3 o into branch input admittance Y3 o .Its susceptance for parallel branching and shunt susceptance Вд determined by (l). The additional susceptance may be calculated by

(2)   . The unknown parameters Ycand 9 can be found with application of the expressions (3). A level of closed outputs isolation, a magnitude of Вд and parameters Yc, 9 depends of 1 < m < К choice, where К is the commutation quality factor of two-state one-port. The method of SPMT switch parameters estimation when junction of line in branching and connection of additional susceptance are different is proposed in report.

An equivalent circuit of branching discontinuity may be used with taking into account its effect. In [3] has been proposed the generalized method of such problems solution. The iterative scheme was developed on the base of this method, which enable to correct the parameters Yc, 9, Вд so as to keep the input matching and isolation. The software based on this method was used for SPMT switches parameters computation and its characteristics simulation. In report the results of simulation for different switch devices are presented.

III.  Conclusion

The proposed single pole multi-throw switch design procedure may be used for different branchings, different connections of additional susceptance and allows to compensate the branching discontinuity effect, which permits to increase the efficiency of devices design.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты