Оборжіцкій В. І. Національний університет “Льв1вська nonimexHixa”, ІТРЕ вул. Ст. Бандери, 12, Львів – 79013, Україна Тел.: (0322) 398-519; e-mail: grytskiv@polynet.lviv.ua

Анотація – Пропонується метод синтезу електричних параметрів багатоканальних перемикачів променевого типу, що забезпечує узгодження з боку входу з урахуванням впливу неоднорідності розгалуження ліній передачі.

I. Вступ

Склад елементної бази, що використовується в якості ключів комутаційних пристроїв СВЧ, в останні роки крім традиційних напівпровідникових діодів поповнили pin-діоди і напівпровідникові пристрої з оптичним керуванням, пристрої, виконані за технологією мікроелектро-машинних систем, плівки з високотемпературної надпровідності (ВТС) [1]. Тому розробка методів проектування, які не мають обмежень або спрощень з боку параметрів ключів і, що не менш важливо, що дозволяють врахувати вплив неоднорідностей в складі перемикача, зберігає свою актуальність. У доповіді наводиться метод синтезу багатоканальних променевих СВЧ перемикачів, який можна застосовувати як до паралельного, так і до послідовного розгалуження ліній, що відповідає зазначеним вимогам і забезпечує узгодження на вході перемикача.

II. Основна частина

Багатоканальний СВЧ перемикач променевого типу може бути представлений у вигляді вхідний лінії з хвильової провідністю Yco, Розгалуженої в загальній точці на N вихідних каналів (плечей). Кожне плече складається з відрізка лінії передачі з хвильової провідністю Yc та електричної довжиною 9, навантаженого комплексної провідністю YH30 деякого узагальненого ключа. Ця провідність є вхідний провідністю схеми, утвореної з’єднанням ключів з вихідною лінією передачі, і залежить від того, який стан плеча забезпечують ключі – Закрите (індекс “з”) або відкрите (індекс “о”).

Використання у вихідних каналах тільки трансформують відрізків ліній передачі не завжди дозволяє добитися узгодження на вході при бажаному рівні розв’язки входу і закритих виходів. Тому в кожне плече перемикача доцільно ввести додаткову реактивну провідність jBfl, Включену на кінці відрізка

лінії паралельно або послідовно з провідністю YH3 0. У діодних комутаційних пристроях такі реактивності використовуються як компенсуючих елементів [2].

Відрізок лінії спільно з додатковою реактивністю трансформує провідність YH30bo

вхідні провідність плеча Y3 0. Враховуючи те, що

в різних станах вихідного каналу параметри трансформують елементів не змінюються, для реактивної складової вхідної провідності при паралельному розгалуженні і паралельному включенні Вд можна записати:

При цьому додаткова реактивність обчислюється за формулою:

Вибираючи в процесі синтезу значення параметра m в межах 1 H30, Yco, N, m існують дійсні значення кореня (1).

При синтезі перемикачів з послідовним розгалуженням ліній передачі і послідовним включенням реактивності Вд застосовуються ті ж формули із заміною в них провідностей на відповідні значення опорів. Деякі складнощі виникають в процесі синтезу перемикачів зі змішаним типом сполук, наприклад, паралельним розгалуженням ліній і послідовно включеною реактивністю. У доповіді розглядається методика розрахунку параметрів таких схем, що базується на наведених співвідношеннях.

З метою врахування впливу неоднорідності розгалуження на характеристики перемикача пропонується використовувати в процедурі синтезу параметри її моделі у вигляді еквівалентної схеми. Елементи цієї схеми утворюють Т-або П – сполуки реактивностей, включених в області розгалуження в кожне плече перемикача, і беруть участь у трансформації провідності YH30 у вхідні провідність плеча. У цьому випадку параметри G30 і А визначаються з умови узгодження вхідних провідностей плечей з комплексною провідністю, трансформованою в значення Yco елементами еквівалентної схеми неоднорідності, включеними у вхідні лінію. На підставі загального підходу до вирішення завдань компенсації впливу неоднорідності місць розгалуження [3] розроблено ітераційний схема, яка дозволяє виконати корекцію параметрів Yc, 0, Вд так, щоб зберегти узгодження на вході і необхідний рівень розв’язки.

За допомогою програмної реалізації описаного методу здійснювався розрахунок параметрів і частотних характеристик перемикачів, що використовують різні варіанти ключів, в тому числі і на основі ВТС плівок. Отримані при цьому результати наводяться в доповіді.

I. Висновок

Запропонований метод синтезу параметрів багатоканальних СВЧ перемикачів може бути використаний для різних типів розгалуження ліній передачі і різних способів включення додаткової реактивності. При цьому є можливість компенсувати вплив неоднорідності розгалуження, що значно підвищує ефективність проектування зазначених пристроїв.

II. Список літератури

[1] Vendik I. В., Vendik О. G., Kollberg Є. 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. Комутаційні пристрої НВЧ на напівпровідникових діодах. – М.: Радіо і зв’язок, 1987.

[3] Оборжіцькій В. врахування вплива неоднорщностей трмніковіх розгалужень при синтез! НВЧ прістроТв – В1снік Нацюнального уиверсітету “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

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.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»