Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 63
Текст из файла (страница 63)
аз, эквнвалентнав електрпческав схема одтюполюсного двукпвтнцнонного переклгз- чатела. больших параллельно включенных комплексных проводимостей, разнесенных на четверть волны, как показано на рнс. бд. Матрица АВС0 этой схемы имеет внд !С О!=!У, 1!1)Уг, 'О" 1!У, 11' 1 А В) ! )Ухов зле с о)=)112„+)у,у,г, )уг2„~' (15) 259 представляет собой схему последовательного резонансного контура с малым полным сопротивлением. За счет четвертьволновой линии это малое сопротивление трансформируется в Т-образном соединении в высокое выходное сопротивление.
Другой диод во включенной линии имеет поямое смещение, Гл. 5. Фазовращателгг гравированных антенных решеток Вносимые потери К„можно выразить через коэффяциент передачи (Т) в виде 2 (з Кп — — 10!ой(Т)а=10!ой ~ А+в+с+д ~ (16) Подставляя выражение (15) в формулу (16) и принимая Ее = 1, получаем Ка= — 20 !ой (1+ — + — + — ~ (дБ), Их Ыз ух уз ) 2 2 2 (17) где д, и уз — нормированные активные проводимости в линии передачи в середине частотного диапазона. При низком уровне потерь значения ух и у, малы, поэтому членом в виде произведения в (17) можно пренебречь, и тогда потери определяются по формуле К„= — 20!ой (1+ — + — 7! (дБ) Ут Уз 1 2 2 (18) илв Ки — — — 4,34 (ух+уз) (ЛБ) (19) для у, + уз « 1. Поскольку ух = Ее)7р,'Хез и являетси нормированной активной проводимостью для разомкнутого положевия диода, а дз = ЩХе является нормированной активной проводимостью для закороченного диода иа входе Т.образного соединения, то уравнение приобретает вид Кп= — 4 34 + (20) Если путем изменения Ха потери снижены до минимума, то, положив производную по Хе равной нулю, получаем ге=Х,У'В Р,.
(21) Это выражение показывает, что если диод имел бы одинановые последовательные сопротивления при прямом и обратном смещении, то волновое сопротивление было бы равно реактивному сопротивлению диода при минимальных потерях. Подстановка величины (21) в (20) дает выражение для минимальных схтерь ь однополюсном двухпозиционнсм переключателе ~'Кп)вр Кяш)п=8 68 = 8,68 — (дБ) .
Х, (22) Потери в фазосдвнгающей секции при пренебрежении потерими в линии передачи будут ровно в 2 раза больше этой величины, поскольку в одной секцию используются два переключателя. Допустимая импурьская мощность в секции. Допустимую импульсную мощность, которая при обратном смещении ограничивается величиной пробивного напряжения, можно для однополюсного двухпозиционного переключателя, показанного на рис. 62, определить путем расчета значения СВЧ напряжения на диоде с обратным смещением от поступающей на переключатель импульсной мощности. Сопротивление на переходе переключателя составляет по существу Яа. Если обозначить через )а ток диода, Ре — моЩность поДава- 260 5.7.
Фазоеращатели на полунроеодникозьщ диодах мого сигнала, У вЂ” приходящее напряжение волны и 2е — харакзеристиче- ское волновое сопротивление, то имеем Р, = (lз/22е (23) Ток!е, протекающий через диод, равен напряжению на переходе, деленному на характеристическое волновое сопротивлевие в ответвлении: !е = И7е. (24) Если принять, что ! Х, ! )) Яп, то падение напряжении на диоде определится выражением (lе = (йХ,. Поэтому (уе = иХ,(2„. Подставляя выражение (25) в (23), получаем (25) (у„е Рг= —, хе. 2 Х' (26) (7„ Р;= —— 2 7е (27) Аналогичные выкладки можно выполнить для последовательно или па раллельно включенного переключателя, работающего в режиме прямого ключа, что дает те же выражения для допустимой мощности н вносимых потерь На этом анализ фазовой секции с переключением линий может быть закончен.
Схема фазоеой секции с мостоеыхг соединением. Схема (рис. 60) имеет 3-дБ-мост связи со сбалансированными фазовыми элементами, подключенными к плечам моста. Если необходимо иметь необратимый фазовращатель, то можно использовать циркулятор с одним фазовым элементом. Анализ первого варианта фазовращателя с мостом дает следующие результаты (50). Величина пробивного напряжения, гребуемого для диодов, зависит от величины фазового сдвига в фазовом элементе, в котором включен диод, когда мощно'ть во всех фазовых секциях принимается одинаковой.
Наиболее жесткие требования по этому параметру предъявляются к элементу фазового сдвига на 180', однако для элементов с меньшим фазовым сдвигом это напряжение снижается в (гга!п (гр/2) раз. Вносимые потери также зависят от величины фазового сдвига в элементе. Если уровень потерь в элементе фазового сдвига на 180' составляет Ее, то для элементов с меньшим фазовым сдвигом он равен Е, з!п (гр/2). Фазоврашатель на фазовых сенциях с мостовым соединением имеет наименьший уровень потерь среди трех указанных типов и требует наимень.
шьго числа диодов. Анализ фазосдвигающей секции на 180' с мостовым соединением показы. вает, что допустимая импульсная мощность и оптимальное значение сопро. тнвления при одинаковом уровне потерь в обоих состояниях переключателя определяются соответственно выражениями 4 7а 4 Хе ~ Рн Рг! 26! Подстановка значения дая характеристического волнового сопротивления при минимальном уровне потерь из формулы (21) в (26) позволяег найти допустимую импульсную мощность для однополюсного двухпозиционного переключателя при условии равенства последовательных сопротивлений прн прямом и обратном смещении: Гл 5 Фазтагп4цотели фознроаиннмх антенных решеток Из этих выражений видно, что лля достижения высокой допустимой мощности следует использовать р — т' — п.лнолы с большой емкостью н высоким пробивным напряжением, работающие прн малых значениях внутреннего сопротивления, Фазосдвигаюшая секция с меньшей величиной фазового сдвига может быть построена иа основе секции фазового сдвига на ]80' прн использовании метода согласования сопротивлений трансформаторамн ]60] Этот метод дает равенство потерь в обоих состояниях фазослвигаю4цей секции, а также снижение потерь и увеличение допустимой импульсной мощности при снижении величины дискретных изменений фазы.
Метод согласования трансформатором может обеспечить также либо постоянную, либо линейную зависимость Птазы от Ву00нОе луог 7 српротноление Прлралгекне ртазет Ллт ) 2п~2а сЫАр!4) Рнс. 44. Схема трансформаторного сотлесеооннн сооротнолення ярн неренлюеення».
частоты, Указанный метод основан на использовании идеального трансформатора, включенного на расстоянии т!е)то перед элементом фазового сдвига нв )80' (рнс. 64). Для получения фазосдвигаюших секций на различные величинм фазового сдвига в этой схеме лолжен изменяться коэффициент преобразования сопротивлений, осуществимых трансформатором. Фазнгдвигпющня секция г подключением нагрузки а линии. В этоГ4 схеме используются переключаемые нагрузки в виде реактивных проводимостей, разнесенных вдоль линии передач на тте)е (рис. 6]).
Соседние нагрузочные проводимости равны по величине и переключаются в емкостное или индуктннное состояние. Согласование линий для обоих состояний обеспечивается соответствующим выбором значения входного сопротивления секции линии передач между диодами переключения. Величина нагрузочной реактивной проводимости Ь и волновое сопротивление саеДинителтнзй линии 24 свЯзаиы с тРебУемым фазовым сДвигом 4Р на одну секцию и оптимальным сопротивлением фазонргщателя ле соотношениями г, = 8„с рр)й); Ь = (8 (ф)9). Диоды включнотся в основную линию непосредственно или через сне= спальный шунт ]56] В схеме с непосредственным включением из-за увелвчення числа секций с небольшвмн приращениями фазы не достигается ннкакик преимуществ по импульсной мощности.
Мощность в этой схеме ограничивается пробивным напряжением диода и уровнем, до которого можно снизить волновое сопротивление линии, как показано в табл. 9. В схемах включения через специальный шунт днодные переключатели монтируются в шунтовых отводах, уоторые подключаются к основной линии в виде параллельного отвода. Как гидно нз табл. 9, допустимая импульсная мощность для подобной схемы зависит от номинального напряжения для диода и величины приращений фазы на одной секции. Прн равенстве вносимых потерь в каждом состоянии фазо- 062 К7.
Фазоарощагехи но полупроводниковых диодах вой секции допустимая импульсная мощность для фазовращателя с нагружаемой линней составляет половину величины, характерной для фазоиращателя с мостовым соединением. Вносимые потери в и секциях с небольшим фазовым сдвигом на секцию, включенных последовательно для получения фазового сдвига 180', в л/2 раз больше, чем потери в схеме фазосдвигающей секции с мостовым соединением, также дающей фазовый сдвиг на !80'. Для обеспечения высокой допустимог) мощности в схеме фазовращателя с подключением нагрузки в линии необходимо использовать большое число диодов и иметь малое приращение фазы на секции. В практике, где максимальная допустимая импульсная мощность ие имеет первостепенного значения, число диодов можно значительно сонратить.
При этом проентирование фазоврашателя сводится к решению проблемы фильтров, а требуемое число диодов зависит от максимального Кса, допустимого в полосе частот пропусканин фазаврашателя. В разработанном 4-секционном фазовращателе с поднлючением нагрузки (58) число диодов снижено до!1, а общее рассогласование таково, что величина Ка составляет менее 1,33 в полосе частот 10%. Маломощные аналоговые фазонращатели. Для использования в маломощных днодных аналоговых фазоврашателях пригодны варакториые диоды, в которых емностное реактивное сопротивление является функцией отри. цательнаго напряжения смешения. Чтобы иснлючить генерацию гармоник и возникновение других нелинейных эффектов, уровень мощности обычно ограничивается величиной в несколько миллнватт. Разработанные фазовращателн имеют две основные разновидности: схемы с подключением нагрузки в линни (59, 60) и схемы с мостовыми соединениями.
Наибольшее внимание наглу>кивает схема с мостовыми элементами. Коэффициент эффективности аналоговых фазовращателей определяется величиной фазового сдвига (в ~рад), получаемой на 1 дБ вносимых потерь. Коэффициент эффективности г" связан с параметрами диода н рабочей частотой / следующим выражением: г"=(б,б '/дБ) — ~! — — /1, /с М /' где /, ' — граничная частота варакторного диода, равная 1/(2лСю!и К) н й( =Сюах/Сюгп, где Сю„х н С„пп представляют собой соответственно максимальную и минимальную емкости ааракторного диода. Коэффициент эффективности достигает максимумз при максимальном значе~ии Л(. При д( > !О коэффициент эффективности зависит в основном от отношении граничной частоты диода к рабочей частоте или коэффициента добротности диода /е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
