Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 62
Текст из файла (страница 62)
чей частоты [49[,а максимальное последовательное сопротивление при напряжении + 0,5 В снижается обратно пропорционально рабочей частоте. Это обусловливает малое сопротивление вблизи нулевого смещения, а следовательно, и низкое усредненное сопративлениев вределах периода при высокой мощности. Теорема «ереклюиения для «ола«повод«иковых диодов. Сформулированная в работе [51) теорема переключения выражает взаимосвязь максимальной импульсной мощности Р, которую может переключать диод, изменения фазы ф, создаваемого при отражении, максимально допустимых значений параметров диода «(у~е 1те 4 я[п (~р/2) (14) где Уюз — максимальное среднеквадратическое значение напряжения диода при разомкнутом состоянии; 1вм — максимальное среднеквадратическое значение така диода при замкнутом состоянии; « — число последовательно илв параллельно включенных диодов; ф — изменение фазового сдвига, обусловлен.
ное изменением коэффициентов отражения дли разомкнутого и замкнутого состояний. Максимальное значение тока обусловлено рассеянием мощности в виде тепла 1% при замкнутом состоянии ключа, а максимальное напряжение яв. ляется функцией обратного пробивного напряжения диода.
Значения У„,„ и 1„ не явлнются однозначными для данного диода, а представляют собой переменные, зависнщие от таких факторов, как рабочая частота, длитель. ность импульса и рассеиваемое тепло, и обычно определнются экспериментальным путем. Приведенное выше выражение применимо для мощных фазовра. щателей. Одним из оптимальных методов получения максимальной мощности яв. ляется создание такой схемы, в которой напряжение разомкиутога ключа и ток замкнутого ключа совпадают по величине с (l„м и 1ме.
В этом случае мощность, переключаемая диодом, достигает максимального значения. Однако пря подобном оптимальном методе не учитывается тот факт, чта при разомкнутом состоянии ключа в диоде рассеивается в виде тепла мощность 1Я)т. Таким образом, приведенное выше выражение определяет верхнюю границу переключаемой мощности, которая не может быть практически реализована ввиду ограничения по току при обратном смещении. Предпочтительный метод оптимизации [50) включает введение условия равенства вносимых потерь в каждом состоннии ключа. С учетом этого условия на схему накладываются ограничения, при которых на диоде с обратным смещением падает минимальное высокочастотное напряжение (которое снижает волновое сойротивление линии передачи).
Подобный метод обеспечивает достижение максимальной импульсной мощности, определяемой пробивным напряжением, а также минимальных вносимых потерь. Если получение минимальных вносимых потерь не имеет существенного значения, равенство потерь можно не обеспечивать: например, можно допустить более высокий уровень потерь при прямом смещении, поскольку диод может выдерживать большее повышение температуры при прямом, нежели при обратном смещении. Максимальная импульсная мощность, которую может выдерживать диод без учета нагревания перехода, ограничена пробивным напряжением диода.
Самым общим методом обеспечения безотказной работы является ограничение суммы амплитуды высокочастотного напряжения и уровня смещения величиной, меньшей величины пробивного напряжения постоянного тока. Для некоторых р — 1 — «-диодов сумма этих днух напряжений может превышать 255 Гл. 5. Фазозращатели фазироаанных аитеилссх решеток Таблица 9 Сравнение схем диодных фазосдвигающих секций по импульсной мощности и уровню потерь Секцкв с цервклю.
чекцем линии Секция о мостовым соеавцеввем Пврвметр цз 82о и„з цз 22о Допустимая импульсная мощность г' 82о з!пв— Ф 2 17,4 — !й— 2 42о зщв— Ф 2 17,4 — з!и— 2 Уровень потерь па секцию, дВ 17,4 — !6 ) Гс 2 "' Гц — номинальное импульсное высокочастотное напряжение на диоде; ор — фазовый сдвиг. 256 номинальное значение напряжения постоянного тока без возникновения про.
боя [52, 53). Это имеет место, когда пробивное напряжение постоянного тока определяется поверхностным эффектом в диоде. Длительность пробоя по сравнению с длительностью периода высокочастотных колебаний мала для созда. ния эффективного пробоя. Номинальное рабочее высокочастотное напряжение определенного р — ! — а.диода зависит от его конструкции, температуры, длительности импульса и рабочей частоты и обычно должно устанавливаться экспериментальным путем.
Номинальная средняя мощность р — ! — л-диодов определяется, во-первых, аовыщением температуры перехода, которая зависит от теплоотвода диода и рассеиваемой мощности. При использовании метода ускоренных испытаний на старение р — ! — л диодов, работающих при температуре 100 — 150'С, можно путем экстраполиции определить их срок службы — более чем! млн. часов )54). Время переключения высоковольтных р — ! — л-диодов составляет порядка неснольких микросекунд, а время переключения низковольтных р — ! — а- диодов с тонким 1-слоем находится примерно в пределах !Π— !00 нс )55).
Описание некоторых схем диодныл фазозращателеб. Структурная схема обычного 4-секционного фазовращателя, обеспечивающего получение !6 приращений фазы по 22,5', показана на рис. 58. Любая из фазосдвигающих секций на рис. 58 может выполняться по трем основным схемам: !. фазосдвигающая секция с переключением линий !рис. 59); 2.
фазосдвигающая секции с мостовым соединением (рис. 60); 3. фазосдвигающая секция с подключением нагрузки в линии )рис. 6!). В схеме с подключением нагрузки в линии фазосдвигающая секция может состоять из ряда идентичных элементов. Выбор схемы фазосдвигающей секции определяется такими факторами, как требуемое число диодов, уровень мощности, вносимые потери и простота изготовления. которая определяет и стоимость фазовращателей. Сравнение этих трех схем по уровню потерь и импульсной мощности дано в табл. 9.
С целью сравнения было принято условие о получении минямальных потерь для всех схем. При этом предполагают одинаковый уровень потерь и в каждом состоянии секции. Выражения для определения допустимой импульсной мощности и минимальных потерь выводятся подробно ниже Гекаая 2 Секяия у Геняия 5 Сениня Ф согяаеодгуннвге Фауедые з2а кяю Рис, 00. Фазосдвигающан секции нлючением линна. дихад дхад 257 дднвв даня кдд в цуше 5.7. Фавовращатели на оолдггроводииковегх диодах Рис.
вц сгрукзуриая схема эцекционгго~о проходного Фазозращагеля. с пере. Рис. 00. Фаэосдвигающая сенин» иощо. вин соедипениезг. Рис. 01. Фазосдвигающая секция с поггклгочением нагрузки в линию. Гл 5 Физааращагели Фазпроаанмых антенных решеток Таблица 1О Теоретический уровень потерь и число диозои, требующихся для 4- секционных фазовращателел Различных типов ( нерененниенне» лини~ С мнгтнтми еоехинение» С н~ Лилмиением негрузин н иннин' ' Параметр 52///с 30 40/// 6 60///с 16 Общие вносимые потери Число диодов т' Прн наличии 15 секций, обеспечивающих каждая фазовый сдинг на 22,5'. Фазосдаигающал сгкиая с исрснлн ченанм линий. Схема секции фазсара.
жителя с переключением линий показана на рис. 69 Эта схема состоит в основном из двух однополюсных гаухпозиционных переключателей и дп1х отрезков линий задержки на кзждую секцию. Минимальное число персклки чаюпгих диодов иа фазовую секцию равно 4. Длина отрезков линий задержки может быть любой, поэтому схему можно использовать в ка ~естве либо фазогращателя с регулировкой фазы от 0 до 360', либо устройстьа временной задержки. Величина развязки в переключателе в отклю ~енном ответвлении линии должна быть более 20 дБ для исключения фазовых ошибок и умень. щения уровня потерь)57), которые обусловлены явлением резонанса, возникающего между запертыми диодами при критической длине линии задержки, кратной примерно й/2.
Без учета явления резонанса минимальные потери в каждом однополюсном двухпозиционном переключателе наблюдаются в моменты, когда энергия, поглощаемая в отключенной линии, равна потерям во включенной линии, как показано ниже. Если сопротивление диода одинаково в обоих состояниях, потери в переключателе минимальны, когда волновое сопротивление Т-образного соединения равно емкостной составляющей реактивного сопротивления диода. Анализ фазосдвигающей секции этого типа показывает, что если схема построена оптимально в отношении минимальных потерь путем соответствующего выбора знамения волнового сопротивления 2и Т-образного соединения, то допустимая импульсная мощность будет в 2 раза выше, чем в фагосдвигающей секции любого другого типа.
Вносимые потери (без учета потерь в линии) одинаковы для фазовых секций па любую величину фазового сдвига. Ниже дается анализ фазосдвигающей секции с переключением линий, так как в литературе нет данных о таких секциях. Выражения для вносимых потерь и импульсной мощности фазосдвигагощей секпии с переключением линий могут быть выведены при рассмотрении эквивалентной схемы однополюсного двухпозициониого переключзтеля, приведенной на рис. 62. При анализе принимается, что диоды включены параллельно на расстоянии Х/4 от Т.образного соединения н работают в режиме обрашюго нлюча.
Диод в отключенной линии имеет обратное смещение, и поэтому эканаалснтная схема 258 для схемы фазосдвигаюшей секцип с переключением линий, а вывод формул для определения потерь и мощности в других типах схем дается в работах !50, 56). В табл. 10 дается сравнение потерь в диодах и число диодов, требующихся для 4-секционных проходных фазовращателей.
Общие потери фазовращателя в целом будут выше, чем э~и величины, поскольку необходимо учитывагь дополнительные потери в схеме. 5.7. Фазоараща тели на иолрпроводиикоаогх диодах 2е Диод Гегели резон Рнс. ат. Одноиолюснмй двухповнцноннмй переключатель на параллельно включенных диодах, работаююнк в ремнме обратного ключа. и эквивалентная схема представляет собой схему параллельного резонанса нли разомкнутую цепь. Эквивалентную схему передачи однополюсного днухпозиционного переключателя можно представить упрощенно в виде двух не- рг Х-д/4 I Хо г г се Ркс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
