Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (Сколник М.И. Справочник по радиолокации в 4-х книгах (1976-1978)), страница 8

Простые вентили можно также получить на базе цир. «уляторов на Т- или У-образных соединениях, включив согласованную нагрузку в одно из плеч. 32 Аб. Элементы и узлы линий передачи Цвркуляторы с е( плечами образуются путем каскадного включения более простых циркуляторов. Так, например, цнркулятор с пятью плечами может состоять нз трех каскадно включенных циркуляторов на Т- нли У- образных соединениях.

Такой циркулятор обеспечивает развязку не менее 40 дБ н вносимые на каждое соединение потери не более 0,25 дБ в !0% -ной полосе частот диапазона Х Ограничители мощностн в диапазоне СВЧ применяются в радиолокационных системах для улучшения параметров антенных переключателей ($ !.6) и, следовательно, для обеспечения повышенной защиты приемных полупроводниковых диодов от прожога вовремя пеРедачи и прн наличии внешних помех. С помощью ограничителей мощности можно значительно уменьшить влияние перегрузки приемника, обусловленной снльнымн организованнымн н случайными помехами. Ограничители используются также в тех случаях, когда необходимо иметь определенный уровень мощности, как, например, между каскадами радиолокационного передатчика нлн на выходе передатчика относительно небольшой мощности.

В 60-х годах разрабатывались разные типы ограничителей мощности СВЧ на базе использования дополнительного резонансного поглощения нли гиромагнитного взаимодействия в ферромагнитных материалах [54 — 60), а также чувствительности р †! — л- и р — п-дно. дов (варакторов) к уровню мощности [6!). Ферромагнитные материалы, применяемые в вентилях н циркуляторах, состоят из примыкающях молекул с одинаковымн магнитными момен. тами и параллельной ориентацией электронных спиноз. В противоположность атому в антиферрома~нитных материалах магнитные моменты примыкающих молекул неодинаковы, а ориентация спиноз противоположна.

Антиферромагнитные материалы сходны с ферромагнитными в том, что для ннх имеется самопроизвольная намагниченностаь а выше нее относительная магнитная проницаемость лишь незначительно больше единицы. У антнферромагннтных материалов наряду с основным ферромагнитным резонансом наблюдается дополнктельный резонанс, возникающий при интенсивности внешнего приложенного магнитного поля, примерно вдвое меньшей требуемой для основного резонанса. При превышенни некоторого критического значения ннтенснв. ности Ь„ наличие дополнительного ферромагнитного резонанса приводит к поглощению энергии колебаний поля СВЧ, Если количество антнферромагннтного материала в линии передачи достаточно, то поглощение возрастает с увеличением входной мощности (прн превышении йе), а выходная мощность по существу не меняется. Для концентрации поля СВЧ и достижения низкого порога ограничения в волноводах е профильным сечением применяются пластины нз феррита нлн железоиттриевого граната (ЖИГ) и заполнение диэлектриком.

Можно создать условия оптимального ограничения одновременно с развязкой путем размещения антнферромагнитного материала в области кольцевого магнитного поля в волноводе. В работе [54) приводятся параметры разных типов ограничителей со вставками нз ЖИГ, в которых используется дополнительный ферромагнитный резонанс. Обычно а таких ограннчнтелях при низком пороге ограничения наблюдается значительный пик просачивающейся энергии поля СВЧ. Чтобы не превысить допустимый уровеНь такого пика и величину вносимых потерь, приходится повышать порог. Порог ограничения по мощности в случае волна.

водных ограничителей с использованием дополнительного резонанса составляет обычно 200 Вт при входной импульсной мощности 200 кВт. Другой вид нелинейности в антиферромагнетнках обусловлен гиромагнитной связью [56), при которой большая часть мощности СВЧ колебаний [при напряженностн магнитного поля ниже Л ) взаимодействует с намагниченным до состояния ферромагнитного резонанса материалом, у которого сравйнтельно узкая зона ферромагнитного резонанса менее 0,5Э.

Гиромагнитный ответвнтель конструируется путем размещения полированного шара нз ЖИГ в точке максимальной ишенсиеностн линейного магннтного поля СВЧ мезкду 2 зе, гззз ЗЗ Гл. 1 Лпяяи передачи, их основные элементы и узлы двумя волиоводами или полосковыми линиями передачи. Энергия передается из одной линии в другую с малыми потерями в том случае, когда входная мощность сигнала не приводит к появлению электрома1нитиого поля с интенсивностью больше й,. Ограничители с гиромагнитной связью можно использовать в иачестве шнронополосных устройств с фнисировапной настройкой или узкополосных частотно-пзбирательных устройств, причем в изготовлен. кых образцах порог ограничения по мощное~и составлял соответственно )00 мВт — 50 Вт при входном нмяульсной мощности от ! до 30 кВт )54, 59).

Чтобы получить низкий порог и незначительный пик просачнваюшейся энергии в большом динамическом диапазоне, после огранячителя, использующего аополнительный резонанс, можно включить один нлн несколько ограннчитезей с гиромагиитной свизь!о, Такие наснадны«ограничители могут обеспе. чить в диапазоне С прохождение мощности СВЧ колебаний максимально до )60 мВт прн входной импульсной мощности до )00 нВт н даже выню. Максимальный пнк просачивающейся энергии не превышает 3 )0-еДж, вгюгимые потери гостзвлягот пе более ! аБ и )235-ной полосе частот. Для ограничения уровня мощности СВЧ колебаний в соответствующих ливнях передачи могут быть также применены варакторы, параметрические диоды и р — 1 — п-диоды. Исполь уютен ганне их свойства, как зависимость емкости и сопротивления от напряжения,Для ограничения мощности сигнала при ее возрастании выше определенного уровня можно использовать два параметрических диода, включенных а противоположной полярности параллельно анния передачи.

Уровень ограничения может регулироваться изменением смешения диодов, причем нулевому смешеннго соответствует самый низкий порог ограничения. Благодаря низкой реактивной проводимости диодов, отражение и вносимые потери очень малы при мощностях ниже пороговых, Два пзраметрических диода можно также использовать в плечах коаксиальпого, полоскового или волноводпого мостового соединения для переброга о~раженного сигнала (прн низком уровне мощности) на плечо ф диалогично алп ограничения уровня мошпости можно использовать в пиркуляторе один параметрический диод .В отличие от варакторов р — 1-и-диод имеет обширную обласгь с высо. ким сопротивлением. Высокое сопротивление п большие рвзмеры слоя 1 собетвснной проводимости р — 1 — п-диода обеспечивают малуга емкость перехода и высокое про)явное напряжение.

При изменении смешения на р — 1-пдиоде измепаегся уровень по~лопгаеьгой диодом мощности. Как выпрямитель р — г — и-диод — неэффективный прибор, однако смещение на нем можно го:дзть, предварительно продетпкз пропав СВЧ сигнал. Чувствительность р' — г — п.диода как прибора, по~лишающего мощность, зависит от пробивного напряжения, максимальной мощноств рассеяния, способа создания смещения и частоты СВЧ колебаний. Размеры р — г' — п.диода больше, чем варактора, и ка нем может рассеяться относительно большая мощность.

В то же время длительность переключения р — г — и-диода также больше, вследствие чего величина просачивающейся мощности больше. Поэтому ограничители па р — 1 — и- диодах используются али ограничения, начиная с больших уровней мощности (подобно антиферромагнитному ограничителю на базе использования дополнительного феррони~ нисного резонанса), а для снижения уровня просачивающейся иощностн через не~о можно включить ограничитель на варакторе. В диапазоне Х типичным аля ограничителей на р — 1 — и-дподах явлнется импульсная мощность до 2 кВт, а для ограничителей на варакторах — до 300 Вт. Дподные ограни гптели можно применить в полосковых, коаксиальпых и волноводиых устройствах для работы в различных областях частотного диапазона ! МГп — 25 ГГц прп импульсной рабочей мощности от )О Вт до гссколькнх мсгавзтт и средней мсшиостп оз 0,5 Вт до нескольких киловатт, Величина мощности прс|сачпвзпия !на плоском участке) 20 — 500 мВт.

Максимальное время восстановления находится в пределах 50 нс — 5 мкс, !нй Элемента и даль~ линор передпни Максимальные вносимые потери 0,3 — 1,5 дБ, а просачивавшаяся энергия не превышает 2 1О-' Дж. Переключатели СВЧ применяются для переключения поступающей энергии из одной линии передачи в другую с целью обеспечения работы передатчиков РЛС на поглощающую нагрузку (прн «радиомолчаниях) и для защиты радиолокационных приемников. Важным требованием к переключателям СВЧ является возможно меньшее нарушение качества передачи сигналов (внесение минимальных неоднородностей в линии передачи) до, после и в процессе переключения. Часто требуется также большаа скорость переключения.

Другими важными параметрами являются величины вносимых потерь на участке между входным и выходным плечами, величина развязки между входным н неиспользуемым выходным плечами, ширина полосы пропускания частот, рабочая мощность н номинальный срок службы. Основные типы переключателей СВЧ: электромеханические, диодные, ферритовые и газоразрядные. В число электромеханических переключателей входят волповодяые поворотные переключатели типа заслонки, лопаточ-' ные н перекидные, а также коакснальные поворотные и плунжерные. Поворотные переключатели выполняются обычно как однополюсные иа два или несколько направлений и могут управляться как вручную, так н дистанционно Дистанционное управление' осуществляется обычно с помощью соленоида с автоматическим поиском положения поворотно-шагового типа илн с возвратной пружиной. Волноводные поворотные переключатели с дистанционным управлением имеют обычно следующие аарамегры: К = 1,1, развязка до 60 дБ, вносимые потери О,! дБ, время переключения !00 мс и работоспособность до !00 0000 переключений.