197810. lajstromszámú szabadalom • Rádió adó-vevő rendszerekben alkalmazható elektronikus adás-vétel kapcsoló
197810 A találmány tárgya rádió adó-vevő rendszerekben alkalmazható elektronikus adás-vétel kapcsoló, amely nagy teljesítményű, nagy sebességű, igen megbízható adás-vétel kapcsolásra alkalmas, előnyösen a 20— 1000 MHz frekvenciatartományban. A szakirodalomból ismeretesek nagy teljesítményű koaxiális kapcsolók. Ezek az ismert kapcsolók mechanikus kapcsolók és alkalmazásuknak jelentős korlátot szab a lassú átkapcsolás — az átkapcsolási idő kb. 50 ms —, a viszonylag alacsony kapcsolhaíósági szám. Hátrányként jelentkezik továbbá az átkapcsoláskor létrejövő igen erős zajhatás (csattogás). Ismeretesek továbbá elektronikus diódás kapcsolók is, amelyek azonban igen kis teljesítményűek, már az 1 kW teljesítménykövetelménynek például nem felelnek meg. Tekintettel arra, hogy a szóbanforgó hasonló megoldások a korszerű híradástechnika részét képezik, ezért ezek esetleges katonai célú felhasználási lehetősége miatt sem a szocialista országokban, sem pedig a tőkés relációban napjainkban nem kerülnek publikálásra. Az időmultiplex rendszerben üzemelő többfrekvenciás rádióadások iránti igény egyre inkább szükségessé teszi az adásvétel váltásidejének minimalizálását. A, váltásidő jelentős csökkentése azonban mechanikus kapcsolóval már nem valósítható meg. A találmány célja olyan elektronikus adás-vétel kapcsoló létrehozása, amely igen széles frekvenciatartományban — előnyösen 20— 1000 MHz — alkalmas nagy sebességű, nagy megbízhatóságú és emellett jelentős teljesítménnyel rendelkező — például 1 kW — adásvétel kapcsolására. Az ismert megoldások olyan szalagtápvonallal rendelkeznek, amelyeknél hagyományos módon az adó-vevő elválasztás során a szalagtápvonal egyes csatlakozói T struktúra mentén vannak elhelyezve. Felismertük, hogy amennyiben az adóberendezéssel, az antennával és a vevőkészülékkel összekötött RF csatlakozókat egy egyenes mentén helyezzük el a szalagtápvonalon — tehát szakítunk az eddig alkalmazott T struktúra hagyományaival — ezáltal az elválasztásban javulás következik be. Kísérleteink szerint az RF csatlakozóknak az egy egyenes mentén történő elhelyezése legalább 10 dB javulást eredményez az elválasztásban. Kísérleteink során rájöttünk arra is, hogy nagy teljesítményű PIN diódák megfelelő alkalmazásával akár 1 kW RF teljesítmény gyors kapcsolása is megvalósítható. Ehhez a szalagtápvonal RF csatlakozói közé megfelelően elhelyezett PIN diódá(k)ra és azok alkalmas vezérlésére van szükség. Találmányunk értelmében az adóberendezéssel és az antennával összekötött szalagtápvonal szakaszba katódjával az adóberendezéssel összekötött RF csatlakozóhoz kap-1 csőit PIN diódát iktatunk, az antenna és a vevőkészülék között szalagtápvonal szakaszt pedig egymással sorbakapcsolt PIN diódákkal látjuk el. Ez utóbbi szalagtápvonal szakaszhoz, azzal párhuzamosan további PIN dióda van kötve. A fejlesztés során megállapítottuk, hogy az adás és vétel ág egymástól történő elválasztása a frekvencia növelésével egyre nehezebben biztosítható. Ennek fizikai magyarázatát elsősorban az adó és vevő oldal között minden esetben fellépő káros csatolás, továbbá elsősorban 100 MHz feletti frekvenciákon az eddig alkalmazott diódák relatív nagy záróirányú kapacitása adja. Az RF csatlakozónak az egy egyenes mentén történő elhelyezésével az elválasztás javul, amely tovább javítható abban az esetben, ha a PIN diódák számát növeljük, célszerűen például megkétszerezzük a vételi oldalon. Ezáltal további 20—25 dB javulás érhető el az elválasztásban. Az adó ág növekvő frekvenciákon növeli az antenna-vevő vonal reflexióját. Kísérleteink során bebizonyosodott, hogy ennek oka az adóoldali PIN dióda rétegkapacitása. Ezen PIN dióda többszörözése, célszerűen megkétszerezése, a reflexiós csillapításban szintén kb. 6 dB-es javulást eredményezett. Ismeretes, hogy mind az adóoldali, mind pedig a vevőoldali vonalban a DC elválasztás biztosítására kapacitásokat alkalmaznak. 100 MHz feletti frekvenciákon az alkatrészek — elsősorban a nagyfeszültségű kondenzátorok saját rezonanciái — korlátozzák a megvalósíthatóságot. A korábban ismertetett, megfelelő elválasztás elérése céljából beépített további soros PIN diódák újabb DC elválasztó kapacitások beépítését teszik szükségessé, így a tápvonalba sorosan kapcsolt kondenzátorok eredője kisebb lesz, mint az alacsonyabb frekvenciájú tartományban (20— 100 MHz). A kondenzátorok számának növelése tehát az eredő kapacitást csökkenti, ezáltal a működési frekvenciatartomány alsó határfrekvenciája növekszik. Ez például a kondenzátorok kapacitásának növelésével elvileg kompenzálható, de ezt azonban nem tehetjük meg, mivel a nagyfeszültségű kondenzátorok saját rezonanciafrekvenciája a kapacitásérték növelésével az alacsonyabb frekvenciák felé tart, így az üzemi sávba, vagy annak közelébe kerül és mind a reflexiós, mind pedig az átviteli tulajdonságokat rontja. A fejlesztés során rájöttünk arra is, hogy a vevőoldalon elegendő egy darab nagyfeszültségű kondenzátornak az alkalmazása, a további többi helyre pedig kisfeszültségű monolit chip kondenzátor is megfelel. Ennek magasabb határfrekvenciája u.i. igen kedvező feltételeket biztosít a gyakorlati megvalósításhoz. A találmzány tárgya rádió adó-vevő rendszerekben alkalmazható elektronikus adás-vétel kapcsoló, amelynek tápegysége, ahhoz 2 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
