Broadband p-i-n diode switch in the 8-mm wave region with low losses for Dicke radiometer
Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування.
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Broadband p-i-n diode switch in the 8-mm wave region with low losses for Dicke radiometer
Широкополосный p-i-n диодный переключатель 8-мм диапазона с малыми потерями для радиометра Дайка Широкосмуговий p-i-n діодний перемикач 8-міліметрового діапазону з малими втратами для радіометра Дайка |
|
| Creator |
Khokhanovska, Yu. O.
Omelianenko, M. Y. |
|
| Description |
Introduction. The paper presents the results of the development of a broadband p-i-n diode switch for the Dicke radiometer of the 8-millimeter wavelength range. The basic requirements of the low losses and high isolation were achieved due to the careful development of the topology of the finline hybrid integrated circuit (HIS). The development was based on the diode parameters, measured directly in the fin-line and the optimization of the branching region and diode supply circuits. The measured parameters of HIS (losses low than 1.5 dB including losses in connecting circuits and isolation more than 29.5 dB) are among the best in such devices. Development of HIS of the switch. The following main factors were taken into account in the development of HIS. To implement the switch available and inexpensive p-i-n diodes with a sufficiently large inductance were used (measured value of inductance ). Secondly, the 120-degree positioned switch ports, traditionally used for implementation of fin-line SPDT, was considered unacceptable from the constructive point of view and was replaced by 90-degree positioned output ports. In addition, in order to reduce the commutation noise when using as the element of Dicke radiometer, both diode electrodes had to be isolated throw the “ground”. In was shown that optimization of the position of fin-line slot junction point with respect to the point of branching of waveguides makes it possible to increase the isolation of the disconnected arm. The placement of the absorber in the branching region excludes the resonant excitation of this region without increasing losses. The isolation frequency response correction is achieved by optimizing the sizes of radial stubs. The dimensions of stubs were calculated by electrodynamic analysis to provide the reactance necessary for resonance with diode inductance of the open diode, since it was shown that approximate formulas available for calculation of their input reactance do not allow making correct estimates due to the influence of the high impedance lines connected to stubs to provide the diode supply. Conclusion. Accurate, step-by-step development of HIS elements, including the measurement of diode parameters in HIS line, optimization of branching region and diode supply circuit made it possible to implement a device that meets the high requirements of small insertion loss and high isolation in 8-millimeter wavelength range. The developed switch was successfully used in the front end of Dicke radiometer with electric beam scanning.
В работе приводятся результаты разработки широкополосного волноводно-щелевого p-i-n диодного переключателя 8-миллиметрового диапазона с малыми потерями и высокой развязкой с изолированным плечом. Высокие качественные показатели переключателя – прямые потери 1,5 дБ, развязка не менее 29,5 дБ – получены благодаря последовательной тщательной разработке каждого из узлов переключателя, включающей измерение параметров используемых диодов непосредственно в линии интегральной схемы переключателя, электродинамический анализ переключающего узла и цепей питания диодов. Всё это позволило реализовать переключатель с высокими качественными параметрами при использовании доступных и недорогих диодов. Параметры устройства позволили с успехом использовать его в качестве переключателя Дика в высокочувствительном радиометре миллиметрового диапазона длин волн. Вступ. В роботі представлені результати розробки широкосмугового p-i-n діодного перемикача для радіометра Дайка 8-міліметрового діапазону довжин хвиль. Основні вимоги до низьких втрат та високої ізоляції були досягнуті завдяки ретельній розробці топології гібридної інтегральної схеми (ГІС) хвилевідно-щілинної лінії. Розробка заснована на якісному дослідженні кожного з вузлів перемикача, що включає в себе вимірювання параметрів використовуваних діодів безпосередньо в лінії інтегральної схеми перемикача, електродинамічний аналіз перемикаючого вузла та кіл живлення діодів. Вимірювані параметри ГІС (втрати нижче 1,5 дБ, включно із втратами в колах живлення, та розв’язка більше 29,5 дБ) є одними з найкращих у таких пристроях. Розробка ГІС перемикача. При розробці ГІС були враховані наступні основні чинники. Для реалізації перемикача були використані доступні та недорогі p-i-n діоди з досить великою індуктивністю (виміряне значення індуктивності Lд=0,022 нГ). По-друге, порти перемикача, що розміщені під кутом 120 градусів і традиційно використовуються для реалізації SPDT-перемикачів на ХЩЛ, вважалися неприйнятними з конструктивної точки зору і тому були замінені вихідними портами, розташованими під кутом 90 градусів по відношенню до вхідного. Крім того, щоб зменшити комутаційні завади при використанні перемикача як елементу радіометра Дайка, обидва електроди діодів ізольовані від "землі". В роботі було показано, що оптимізація положення точки розгалуження ХЩЛ по відношенню до точки з’єднання хвилеводів дає можливість збільшити розв’язку з ізольованим плечем перемикача. Розміщення поглинаючого матеріалу в області розгалуження дає змогу виключити резонансне збудження цієї області без збільшення втрат. Корекція частотної характеристики розв’язки досягається оптимізацією розмірів радіальних шлейфів. Розміри шлейфів були розраховані шляхом електродинамічного аналізу з метою забезпечення реактивності, необхідної для резонансу з індуктивністю відкритого діоду, оскільки показано, що приблизні формули для розрахунку вхідної реактивності радіальних шлейфів не дозволяють робити правильні оцінки внаслідок впливу високоомної лінії, з'єднаної із шлейфами для забезпечення живлення діодів. Висновок. Високі якісні показники перемикача - прямі втрати 1,5 дБ, розв'язка не менше 29,5 дБ - отримані завдяки послідовній ретельній розробці кожного з вузлів перемикача, що включає в себе вимірювання параметрів використовуваних діодів безпосередньо в лінії інтегральної схеми перемикача, електродинамічний аналіз перемикаючого вузла і кола живлення діодів. Все це дозволило реалізувати перемикач із якісними параметрами при використанні доступних і недорогих діодів. Крім того, параметри пристрою дозволили з успіхом використовувати його в якості перемикача Дайка у високочутливому радіометрі міліметрового діапазону довжин хвиль. |
|
| Publisher |
National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
|
|
| Date |
2019-03-30
|
|
| Type |
info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
//radap.kpi.ua/radiotechnique/article/view/1525
|
|
| Source |
Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia; No 76 (2019); 58-62
Вестник НТУУ "КПИ". Серия Радиотехника, Радиоаппаратостроение; № 76 (2019); 58-62 Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування; № 76 (2019); 58-62 2310-0389 2310-0397 |
|
| Language |
rus
|
|
| Relation |
//radap.kpi.ua/radiotechnique/article/view/1525/1398
|
|
| Rights |
Авторське право (c) 2019 Хохановська Юлія Олександрівна, Омеляненко Михайло Юрійович
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
|