Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ (1988) (1095425), страница 34
Текст из файла (страница 34)
На рис. 6.4, и показан согласованный аттенюатор на запредельном волноводе с поглошающими резисторами. Центральный проводник входного коаксиального волновода, замкнутого на согласованную нагрузку )гь возбуждает в круглом волноводе бокового ответвления затухающую волну типа Нн, принимаемую на другом конце волновода индуктивным зондом. В цепь зонда включена поглощающая вставка Рь обеспечивающая согласование на выходе аттенюатора. Изменение ослабления происходит при изменении длины круглого волновода с помощью скользящего соединения во внешнем проводнике выходного коаксиального волновода.
В волноводных трактах применяют также волноводные аттенюаторы с поглощающими пластинками. По конструкции такие аттенюаторы аналогичны волноводным фазоврашателям, показанным на рис. 6.3, но вместо диэлектрических пластин в них применяют пластины из поглощающего материала. При перемещении пластин в область волновода с большей напряженностью электрического поля увеличивается мощность, рассеиваемая в пластинах, и одновременно возрастает ослабление, вносимое аттенюаторами. Форма пластин определяет качество согласования входов и вид градуировочной кривой ослабления аттенюаторов.
$6.3. АНТЕННЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ НА ГАЗОВЫХ РАЗРЯДНИКАХ Антенные переключатели применяют в импульсных РЛС при использовании общей антенны для передачи мощного импульса н для приема отраженных от целей сигналов. На время излучения импульса приемник должен быть отключен от тракта и защищен от действия мощного сигнала.
В паузах между импульсами к антенне должен быть подключен приемник, а передатчик должен быть изолирован от тракта, чтобы не было ослабления принимаемых сигналов. В большинстве антенных переключателей используют специальные электровакуумные приборы — газовые разрядники. Резонансный волноводный газовый разрядник — отражающий выключатель, показанный на рис. 6.5, представляет собой герметичный отРезок прямоугольного волновода, заполненный смесью паров воды с аргоном или водородом при низком давлении (10' — 10' Па).
На входе и выходе разрядника установлены резонансные диафрагмы, герметизированные пластинками из стекла или керамики (так называемые «окна»). Внутри разрядника на средней линии шиРокой стенки волновода на расстоянии 1„/4 один от другого н от окон свя.
зи располагаются конусные разрядные электроды, представляющие собой при отсутствии разряда емкостные штыри. Разрядные электроды совмещают с согласующими индуктивными диафрагмами, дополняющими схемы замещения электродов до параллельных резонансных контуров. Для слабых проходящих сигналов разрядник представляет собой паласовой фильтр с четвертьволновыми связямн, имеющий относительную полосу пропускания 5 — 10%. Переключение разрядника на отражение сигнала происходит автоматически Рис.
б.б. Резонансный газовый Разрядник и его условное ойо- значение: / — резонансные «окна; 2 — конусные электроды; 3 — нндуктнаная дна- Фрагма; 4 — электрод лоллтнга под действием мощного сигнала передатчика. Для уменьшения порога срабатывания внутри одного из электродов может создаваться слабый тлеющий разряд за счет тока управления, При появлении мощного импульса СВЧ возникает разряд между конусами с 'поджигающим электродом.
Затем пробивается вторая пара разрядных электродов, оказавшаяся в пучности стоячей волны, после чего возникает разряд на входном окне, создающий короткое замыкание для импульса СВЧ в плоскости входного окна. Время включения резонансных разрядников порядка 1Π— ' с. При выключении мощного сигнала СВЧ происходит деионизация газа в разряднике и за время 1Π— ' — 10 — ' с разрядник включается на пропускание сигнала. На дециметровых и более длинных волнах применяются двухполюсные газовые разрядники — разрядники-вставки в виде стеклянных газонаполненных трубок с разрядными электродами.
Такие разрядники включаются параллельно или последовательно в линию передачи и в совокупности с набором пассивных элементов тракта могут образовать устройство, эквивалентное рассмотренному резонансному разряднику. Антенные переключатели могут быть собраны по ответвительной н по балансной схеме. Ответвителькый переключатель (рис. 6.6,а) содержит разрядник защиты приемника в ответвлении приемника и последовательно включенный разрядник-вставку в цепи передатчика.
Чтобы устранить влияние канала приемника на работу передатчика и канала передатчика на работу приемника„ точки включения разрядников зашиты приемника и блокировки передатчика смещены от ответвления на расстояния соответственно ).,/4 и Х,/2 При генерации импульса передатчика оба разрядника пробиты и имеют малые сопротивления (практически короткое замыкание). Импульс передатчика проходит в антенну; канал приемника, закороченный разрядником защиты приемника, при этом играет роль четвертьволнового изолятора. При неработающем пере"в/з зв/г датчике разрядник его блокил и) ровки разомкнут и высокое со- р-р противление этого разрядника зле глб трансформируется через отрезок линии передачи длиной ).,/2 з условие холостого хода ллд лр„ в точке параллельного развет- вления; канал передатчика не б) шунтирует тракт приемника. Антенные переключатели Рис. 6.6.
Ответвительивя (а) и бвлвнс- ответвительного типа имеют ивя (б) схемы внтенных переключателей следующие недостатки: разнотипные разрядники, заметное ослабление мощности при передаче, недостаточно высокая развязка приемника от передатчика, ограниченная широкополосность. Эти недостатки устранены в балансных антенных переключатть лях (рис. 8.6, б), содержащих два направленных ответвителя с равным делением мощности, пары развязанных входов которых соединены между собой отрезками линии передачи с включенными в них резонансными разрядниками.
Рассматривая прохождение сигналов в этих схемах при включенных и выключенных разрядниках с учетом свойств 3-дБ направленных ответвителей (см. примеры 2 и 3 $4.8), можно убедиться в том, что: !) мощность импульса передатчика делится первым ответвителем пополам и поджигает разрядники;.отраженные от разрядников импульсы вновь проходят через первый ответвитель и суммируются в антенне. Ко входу первого ответвителя, соединенному с передатчиком, отраженные импульсы поступают в противофазе и компенсируются, так что в канале передатчика нет отраженной волны; 2) колебания, просочившиеся через резонансные разрядники в режиме передачи, суммируются вторым направленным ответвнтелем на выходе с согласованной нагрузкой и взаимно компенсируются на выходе, соединенном с приемником; 3) при неработающем передатчике сигналы, принятые антенной, свободно проходят через разрядники и суммируются в прием- нике; в балластную нагрузку сигналы приходят в противофазе н компенсируются, так что потерь при приеме сигнала нет; 4) канал передатчика при работе на прием изолирован от приемного тракта согласно свойству развязки направленного ответви- Рнс.
6.7. Баланснмй переключатель на двух нселевмх мостах тели. Вследствие направленности ответвителей балансные переключатели увеличивают развязку входа приемника от выхода передатчика на 7 — 1О дБ. На рис. 6.7 показан эскиз конструкции балансного антенного переключателя с использованием щелевых мостов и сдвоенного резонансного разрядника.
Газовое наполнение в каналах сдвоенного разрядника одинаковое благодаря отверстию в общей стенке. Рабочие характеристики каналов сдвоенного разрядника практически идентичны, что повышает качество работы антенного переключателя как при передаче, так и при приеме. й Е4. КОЗ4МУТАЦИОННЫЕ ДИОДЫ СВЧ Коммутационные диоды позволяют управлять прохождением колебаний в трактах СВЧ при импульсной мощности до,100 кВт н при средней мощности до 1 кВт. В наиболее распространенных р-сьп-диодах (рис. 8.8) сильнолегированные торцевые р- и и-слои полупроводниковой пластинки разделены высокоомной областью 1 с электропроводностью собственного типа (эту область обычно называют базой диода).
Торцевые поверхности диода диаметром около 1 мм, прилегающие к р- и п-слоям, металлизируют и используют в качестве выводов. При нулевом или обратном напряжении смешения на диоде контактные разности потенциалов р сс и 1-л-переходов препятствуют проникновению свободных носителей заряда яз р- н л-областей в базу диода и диод обладает большим сопротивлением (единицы или десятки килоом). Вследствие значительной толщины базы (несколько сотен микрометров) диод оказывается инерционным элементом. При подаче колебаний СВЧ на закрытый р-с-и-диод не наблюдается эффекта выпрямления, так как за положительный полупериод колебаний в базе диода не успева- ют накопиться свободные носители заряда.
Закрытый р4-и-диод при обратном напряжении смещения и даже без него может выдерживать без проявления свойств нелинейности напряжения СВЧ до 10' В. Поэтому схему замещения закрытого РЧ-и-диода (рис. 6.8, б) представляют в виде или параллельного соединения большого (несколько килоом) активного сопротивления 1! и общей емкости диода С,=О,3 †: 1 пФ, или последовательного соединения небольшого (несколько ом) активного сопротивления г, учитываю- с!б б> Рис. 6.8.
Лиод типа р-тхд и его схемы аамегдеиии: о — устрой«гас диода; б — диод а аадиытоы состоаиии: а — диод а отааытои состоаиид щего потери, и емкости базы С . При подаче на диод положительного управляющего смещения 1 — 2 В полупроводниковые переходы отпираются, база диода заполняется свободными носителями заряда — дырками из р-слоя н электронами из л-слоя — и сопротивление базы резко уменьшается. Для поддержания малого сопротивления базы необходим постоянный ток 1 — 200 мА, возмещающий потери носителей заряда из-за рекомбинации электронов и дырок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
