Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Для обеспечения фазового сдвига для 360' при потерях в 1 дБ необходимо иметь !3 ) 55. Фазовый сдвиг, обеспечиваемый аналоговым фазовращателем, не является линейной функцией подаваемого управляющего напряжения, поскольку емкость связана с управляющим напряжением (/ соотношением К С як '/а < и < '/3, ((/+ (/,) где (/ — напряжение смещения; (/ — потенциал между контактами перев хода, а К и и — нонстанты, зависящие соответственно от площади и струнтуры перехода диода. В работе (64) описан метод обеспечения линейной зависимости фазового сдвига от управляющего напряжении на варакторном диоде.
Применяется комбинации отрезков линии и шунтовых отнетвителей между варакторным диодом и мостовым соединением. При практичесной реализации этого метода был получен фазовый сдвиг до 150" с нелннейностью не хуже 0,5%э в полосе частот 8% диапазона 5, Гл. 5 Фазааращатели фазирананных антенных решеток Характеристики диодных фазовращателей, полученные экспериментальным путем. Фазааращаталь с подключением нагрузки и линии. На рис. 65 представлена полученная экспериментальным путем кривая вносимых потерь 8-секционного фазовращателя для диапазона 5, обеспечивающего фазовый сдвиг до 180' !56).
В этом фазовращателе 16 диодов монтируются в 50-омных шунтовых вставках, включаемых в линию передачи с волновым сопротивлением 50 Ом. График потерь вычерчен в функции от числа секций с фазовым сдвигом 22,5', которые имеют обратное смещение при условии, что остальные секции имеют прямое смещение иа диодах.
Уровень потерь изменяется от 0,7 дБ при всех 16 диодах с прямым смещением до 0,35 дБ при всех диодах с обратным смещением. По расчетам потери в схеме составляют 0,3 дБ. На графике показана также кривая потерь, полученных при импульсной мощности 1О кВт, длительности импульса 5 мкс и снважности 1000. Потери при наличии на Ха '„п,г и г Е 3 4 5 Ю 7 б 'нагла седлай а абрасдаеггг гадагглангг Рис. ОЗ.
Вносимые потери эпзоврнмвтевн нв таз' с юунтовым включением диодов прн подключении нвгрузни в линии (частота !д ГГи!. всех диодах обратного смещения возрастают до 0,8 дБ нз-за ограничения предельного смещения при импульсной мощности 1О кВт. Характеристика зависимости фазового сдвига от частоты для фазовращателн с фазовым сдвигом на 180 * представлена на рис. 66. Неточность установки фазы 180' в полосе частот шириной 15% составляет около 6'. На рис. бт показан 4-секционный фазовращатель диапазона С.
В нем используются 30 диодов, монтируемых в шунтовых вставках. Фазовращатель имеет диаметр 4,6 см, длину 35,5 см и массу 1,1 кг, На рис. 68 показаны снятые экспериментально зависимости вносимых потерь (при малой мощности) и величины Кон на входе этого фазовращателя для всех приращений фазы в дна. пазоне частот 5 — б ГГц. Приведены среднеарифметические данные. Усредненный Коп составляет менее 1,2, а уровень потерь колеблется в пределах 1,2— !,9 дБ прн изменении частоты в пределах 5 — 5,8 ГГц.
Граничная частота диодов находится в пределах 300 — 350 ГГц. Фазовращатель был испытан при импульсной мощности 15 кВт, средней мощности 200 Вт и длительности импульса 5 мкс, при этом возникли первые отказы диодов. Возрастание потерь при импульсной мощности 10 кВт за счет ограничения по предельному смеще-- нию составило около 0,4 дБ при подаче на все диоды обратного смещения — !00 В.
На рис. 69 представлены экспериментальные результаты, подтверждающие данные, полученные при теоретических расчегах, и показывающие увеличение мощности на созесз !ф/2) при небольших приращениях фазы в схеме с шунтовыми включениями диодов в фаэовращателях с подклсочением нагрузки в линию. Экспериментальные точки хорошо согласуются с расчетными величинами для фазового сдвига в пределах !Π— 35'.
Расхождение при фазовом сдвиге менее 10' обусловлено ошибками эксперимента при настройке и отладке схемы. 5 7. Фаэовсащатела на гтолунроводнаковык днодпк 200 Ф0 У 400 У 200 У 500 0000 Частстс, МГК Рис. бб. Зависимость фазового сдвига от рабочей частотм в фазоврашателе иа !бб' диа назона С с иоднлючгинем нагрузки в линии. Рнс. Ьу. 4-сеиционнмй диодиый фазоврашатель днаназоиа С с нодключаемой нагрузкой в линии. Утс Рнс. бв. Усредненнмй К в на вводе н вносимие вотери длн 4-секционного диодного фазо- врашателв дианазоиа С с иодключеиием нагрузки в линни.
265 2,0 тц ут5 тгз гц -~ Ус м й $мм 05 ш 7,Ч ф У,2 3 ууФ 4,0 ФБ ~0 52 50 ~Б 50 Бгс Часнувта, ГГЧ В 1П уп гр гп ВП Вл Двгпимва рлмпгм л?ПлгдпП Рос. ао. Звсвернменгвлвнме н росчвтнме зевченч» Оззового сдвига е звзвснмостн от нмвульслой момоосто мзн бгвзоврвщввевв днвввзонл Ь с параллельным (мунговыч) ввлмченнем р — à — л-ввозов. Фазоеращалмли с мосглоеым соединением.
л)а)рис. 70 — 73 представлены кривые потерь и фазовые характеристики для схемы фазосдвигающей секции в мощном диодном фазовращателе диапазона 'Я.с мостовым соединением )505 Для обеспечения плоской фазочастотной характеристики использовалсн метод трансформаторного согласования. В схеме каждой фазосдвнгающей секции применены два р — 1 — л-диода с емкостью 5,5 пф и напряжением до 4200 В, включенные параллельно в коаксиальную линию в точках с входным сопротивлением 5 Ом.
В общей сложности фазовращатель включает 1бдиодов с граничной частотой в пределах 150 — 300 ГГц. Модуль фазовращателя имеет ши. рину 9 2 см, высоту 2 8 см, длину 28 см и массу около 0 8 кг. Испытания фазовращателя проводились прн импульсной мощности 24 кВт и средней мощности 7 7 гпп 1пп ч 1ВП Рнс. ?о, Фазовый сдввг н вносимые вотерн дло севнвн с вазовым сдвигам нв жб' в зввнсвместн от рабочей частоты. 266 гв го Й.
ПВ гсз Гл. В Фпзовращателн фазироаанньж антенных роше?ох 4 гпп г- Ц ?ПП Й 4П чп й гп В ?п 4 17П гь гп гп Вп Вг ль ВВ ' Ч лтя,гтд ~ь Ц $ ь 99 ег В 91 ЗД г,п 9,0 5,1 ЦООГпепа, /ГЦ г,7 г,д Рнс. 72. Фезовы» сдвиг и виосимвге потери дзв секпии с фазаны» сдвигом иа оо в сввп снмости от рабочей частом, 00 „ 40 "'„ 40 Е г,п Рис. 72. Фазовый сдвиг и вносимые потери дно.свинин с фазовым сдввгом не сб' в за.
висимости от рабочей частоты. чз гд гп Д г,д г,п дд 5,1 Цвегпопгв, 4' Рис. 72. Фазовый сдвиг и вносимые погепн дзн ссвпии с фазовым сдвигом «а 22,з' е за- висимости ог рабочей частоты. 267 гп 1,0 . пг г,г й,п 60,9 ~ п04 4 г,7 5,7, .дзавовраггготепгг но пплппрпподнггкпвых диодах г,9 Ю,п дг1 дгг Югд ЧООпгвта, ГГц Гл. 5. Фазоеращатели фазироеанных антенных решеток 200 Вт.
Возрастание потерь из-за ограничения предельного обратного смешения прн импульсной мощности 24 кВт составило около 0,4 дБ. Вносямые потери мощности для модуля в полосе частот шириной 10% колеблются в пределах 1,3 — 2,5 дБ в эавнснмостн от величины приращений фазы. Этн потери окаэалнсь слншном высокнмн, что обусловлено неудачной конструкцией мостовой схемы. Рис.
74. З.сскиионнмй фааонращатслк диаиалона Ь иа иолоскоаой линни нсрсда и. Был также изготовлен 4-секцяонный фазовращатель на диэлектрн ~есной полгсковой линии передачн. Один нз первых вариантов на частоты днапазонз Е имел размеры 25,4Х!5,2 см н расстояннс между полосковым проводником и подложкой 7,2 мм [651. Фазовращатель выполнен на 8 р — с' — а-диодах. Вноснмые потери колебались в завнснмостн от величины дискретных приращений фазы в пределах 0,5 — 1,7 дБ. Предельные режимы проверялись при импульсной мощности до 100 Вт, длительности импульсов 1О мкс и скважностн !00.
Время сброса составвло около ! мкс. На рнс. 74 показана фотографня другого мостового фазовращателя диапазона 5 на полосновой линии передачи. Один конец фазоврашателя подключается к днпольной паре для обеспечения сокращении числа элементов в решетке с прямым пнтаннем в 2 раза. Переходное сочленение между полосковой линией я волноводом подключается к противоположному концу фазовращателя, ноторый вставляется в прорезь в задней стенке волноводного рупора. Для использования в РЛС с ФАР требуется в общей сложности 2300 подобных фазовращателей. Фазовращателн нмеют среднеквадратнческое значение фазовой ошибки 7', а вноскмые потери колеблются в пределах 1,1 — 1,4 дБ в полосе частот шкряной !0%. Для фазовращателей используются низкочастотные выпрямительные диоды. Схема секцнн фазового сдвига на 180' включает 4 диода, а две схемы ячеек на меньшую величину фазового сдвига имеют по 2 диода, так что 3-секционный фазовращатель выполнен в общей сложности на 8 днодах.
В подобном фазовращателе прнменяются р+ — п — а+-дноды с граничной частотой в пределах 70 — 90 ГГц. Рл — и — и+-днод имеет объемное удельное сопротивление среднего слоя менее 100 Ом!скц так что этот слой работает подобно диэлектрику с потерями на нижнем участке днапазона СВЧ н обусловливает большое последовательное сопротивление прн обратном смещении.
Допустнмая мощность для этого фазовращателя составляет 2 кВт н средняя мощность 20 Вт пря длнтельностя импульса 20 мкс. На рнс. 75 показан 3-секцнонный мостовой фазовращатель диапазона С,' разработанный для проходной антенной регнеткн. Модуль фазовращателя 268 Блб Фазовращатели на потдпроводниковых диодах включает устройство коымутании диодов и часть логических схем блока управления лучом антенны.
В фазоврапщтеле применяется бр — з — п-диодов с граничной частотой около 350 ГГц. Испытания фазоврашателя проводились при импульсной мощности 4 кВт, средней мощности 40 Вт и длительности импульса 5 мкс. Средний уровень вносимых потерь на модуль составил 1,3 дБ. Рнс. тв. 3-секцповвый флзоврлывтсль диапазона О с мостовым «однл~оченнем фазовых злементов. Фазавраи4атсли для отражательных фаззтровгтнпых антенных рсшсглок имеют совмещенные вход и выход. В своей простейшей форме фазовращатель можно представить кап двухполюсный проходной элемент, разделяемый на две части короткозамыкаюшей по высокой частоте схемой. Число диодов, необходимых для отражательного фазоврашателя, в 2 раза меньше, чем требуется в проходном фазоврашнтеле.
Лопустиьзая тюшззость в нем сннзкается за счет рщ ГВ. Отражательный днолнмй флзоврсылтель днзплтонв Х нз З днсврезныл знвченна сдвнзв фюы !3-рлзрпдззьзй фвзоврвмвт 'ль (2 внтк 209 Гх. 5, Фазонращатели фазироеанных антенных решеток 07 ж Л [5~ ~51 ф 575 ууразамкнутая еаа 5-зскаасченнсн с,ерз а 55 .. 6. 0 5,5 55 55 .$7 55 Част та, ГГее удвоения напряжений и токов в линии, создающих мощные стоячие волны. Вносимые потери сильно зависят от частоты и выбираемых величин приращения фазы, что обусловлено наличием мощных стоячих полн, а также имеющейся дискретностью реактивной н активной нагрузок в линии передачи.
На рис. 76 показан 2-разрядный фззовращатель диапазона Х на 3 диодах, используемый в самолетных антеннах. Р— т — л-диоды включены с раз- О а О'" "5." цека $ Я ф 5-зегеремекек йтау с 47 дз 27 ду Чаеегеме, ГГц ьРвс. 78. Вноснмме потери днодного фазоеращателе днаназона к дкв отражательных ев- теаных решеток на Е днскретнык зваченн» сдвига по фазе. 270 Рве. 77. Фасонна сдвиг днодноге фнзоеравсвмав диапазона д дав отражатеаьнмк автенкык ремвток ва 4 дкскретвмх авдеевна сдевга по фааа ет 2ФО "2 755 Список литературы 3 носом на — Л в коаксиальную линию с няэким волновым сопротивленяем, 7!ля 8 обеспечения четырех фазовых приращений по 90' диоды работают как коротко- замкнутая илн разомкнутая по высокой частоте схема.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
