1.3.2 Коммутаторы с последовательным включением диодов
Коммутаторы этого типа обычно выполняются в виде микрополосковой схемы с навесными диодами. Простейший из них показан на рисунке 1.13.
При работе на частотах до 1 ГГц, при условии применения диодов с малой емкостью (< 0,1 пФ), для режима пропускания можно пренебречь емкостной составляющей проводимости закрытого диода, тогда потери пропускания оцениваются по выражению:
.
(1.21)
В режиме запирания закрытый диод представлен емкостным сопротивлением Х( см. рисунок 1.13.), и потери запирания будут равны:
.
(1.22)
Рис. 1.13. Двухпозиционный коммутатор с одним последовательно включенным в плече диодом: а) схема электрическая принципиальная; б) эквивалентная схема открытого плеча; в) эквивалентная схема закрытого плеча.
Величина потерь запирания в таких схемах не велика, особенно на частотах выше 1 ГГц. Значительное улучшение характеристик можно обеспечить путем увеличения числа диодов в плече коммутатора. На рисунке 1.14 представлен коммутатор с двумя диодами в плече.
Рис. 1.14. Двухпозиционный коммутатор с двумя последовательно включенными в плече диодами.
Такой коммутатор может успешно применяться в дециметровом и сантиметровом диапазонах волн. В каждом плече установлено два диода, разделенных четвертьволновыми отрезками МПЛ. Диоды VD2 и VD3, соединяются непосредственно с входной линией коммутатора, без соединительных отрезков.
Емкости одного из закрытых диодов (VD2 или VD3) компенсируются индуктивным сопротивлением среднего шлейфа. Длины крайних шлейфов равны четверти длины волны в данной линии и не вносят заметных потерь на средней частоте.
Потери в открытом плече коммутатора определяются выражением:
.
(1.23)
Потери запирания равны:
.
(1.24)
В рассмотренных коммутаторах (рисунки 1.13, 1.14) вместо одного диода или каскадно включенных двух диодом с успехом можно применить выключатель с последовательно- параллельным включением двух диодов (рисунок 1.8). Заметим также, что двухпозиционные коммутаторы служат базой для создания многопозиционных коммутаторов.
1.3.3 Коммутаторы 2x2
Среди возможных вариантов исполнения при малом уровне мощности в коммутаторе 2x2 микрополоскового исполнения с успехом может быть использована схема с последовательным включением диодов (рисунок 1.15).
При подаче управляющего напряжения на диоды VD1, VD2 и VD5, VD6 соединяются каналы 1-3 и 2-4, а при подаче управляющего напряжения на диоды VD3, VD4 и VD7, VD8 соединяются каналы 1-2 и 3-4.
Рис. 1.15. Кольцевой коммутатор 2x2.
Потери пропускания могут быть определены по следующему выражению:
,
(1.25)
а потери запирания по формуле:
.
(1.26)
При анализе частотных свойств каждое плечо коммутатора, так же как и в двухпозиционном коммутаторе, может быть представлено фильтром из двух параллельных колебательных контуров с четвертьволновым отрезком связи.