Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Они используются также в схемах суммирования мощности нескольких генераторов СВЧ и в трактах измерительных стендов СВЧ Следует отметить, что кроме рассмотренных устройств СВЧ с применением фер'зчавтов (фгоовращателей, вентилей, циркуляторов), существуют управляющие устройстбфз на ферритах в виде выключателей, коммутаторов, азтенюаторов, упраюиемых дели- фелей мощности, перестраиааемых фильтров н т.п. Их рабата основана на изменении яйзюз а управляющих обмотках.
Принппп работы и канструкпия таких устройств описаВы В специальной литературе. Глава 9 Управляющие устройства СВЧ 9.1. Устройства управлении амплитудой СВЧ-колебаиый Управляющие устройства СВЧ прелназначеиы щт изменения амплитуды, фюы нли поляризации волны в тракте' СВЧ. Параметры колебаний в тракте могут изыеняться за счет механического перемещения его элементов.
Такие управляющие устройства назывыотся лмханическиии. Параметры колебаний могут изменяться также при изменении свойств среды, заполняющей элементы тракта, поп действием электрических сигналов. Такие управляющие устройства назыатотся электрическими. Среда с электрически управляемыми параметрамн может быть выполнена в виде полупроводниковых диодов СВЧ, подмагниченных ферритоа, ионизированной плазмы, аегнетоэлектрикоа. Сущесгауют также элсктромеханнческие управляющие устройства, в которых под действием электрических сигналов происходят механические перемещекия в элементах тракта, изменяющие параметры колебаний СВЧ, Такие устройства выполняются, например, на основе пьезоэлектрических элементов.
К управляющим устройствам, изменяющим амплитуду СВЧ-колебаний, относятся емкгючатени, коммутаторы, аттенюатары н ограничители .ион!насти. К управляющим устройствам, изменяющим фюу СВЧ-колебаний, относятся фазаеращатщи. Устройства, изменаюшис плоскость поляризации проходящей волны, называются наглриэатарлии. Простейшим устройствам управления амплитудой СВЧ-колебаний являсгся выключатель СВЧ, который на эквивалентной схеме отображаеюя а виде четырехполюсника.
Он имеет даа режима рабаты; ражим пропускання, в катаром мощность СВЧ беспрепятственно проходит от входа к выходу, и режим запирания, в котором мощность СВЧ не проходит на выход из-за поглощенна в выключателе или отражения от наго. Механическая реализация такого устройства сводится к простому перекрыванию поперечного сечения линии передачи СВЧ отражающей заслонкой щ|н поглощающей нагрузкой. Такие валноводные выключатели типа заслонки находят применение в Радиолокационных станщих для заШиты входных цепей приемника от помех, сазпаваемых соселними близко расположенными станциями. Они имеют скорость переключения 1О ' с. В настоящее время наиболес часта применяются в диапазоне СВЧ полупро. аодниковые выключатели.
Их основу составляет полупроводниковый СВЧ-диод, кото. Рый может нмщь структуру типа р-н, рт-и илн ны-р — г'-и диоды типа р-н имеют время переключения порядка 1О г-1О г с. Варакторныс лиоды с р-н-переходом, выполняемые из монокрисгаллов кремния, германия или арсе нида галлия, имеют самое высокое быстродействие (10 ' с), оливка могут управлять мощностью СВЧ в сотыс доли ватга. диоды типа р-г'-н имеют быстролействие 6 10 -10 с прн импульсной мощности в сотни киловатт. диод типа н-г-р-г-н прел ставляст собой сдвоенный р-1-н-диод.
Конструктивно диоды СВЧ выполняются бескорпусными, имеющими максимальнмй размер 1 мм, бескорпусными с металлическим радиатором, в мегаллокерамическом корпусе, а также в сочетании с Рюонансной вол. новодной диафрагмой. В волноводах обычно используется параллельное включение диодов (рис, 9.1,а,б). На рис 9.1 обозначено; Сь Ее — элементы высокочастотной блоцнровки пепи питания диода; н — управляющее напряжение на диоде; Š— индуктнв. 'зюсть ввода диода; К, — сопротивление базы диода; С, — емкость базы диола.
Базой дио"ра называют высокоомную область !с элсктропроводностью собственного типа. При 'дуненом или отрицательном напряжении Ь'„ диод обладает большим сопротивлением Зззесктки килоом). Его эквивалентная схема показана на рис. 9.1,в. При юам емкость С, ,' вставляет 0,3-1 пФ. При (1 „р > 0 (- !...2 В) база днола насышается электронами и ч(ырками, ее сопротивление резко умсньшашся, значение К,' (рис. 9 1,г) составляет )Шцшицы ом. Рис. 9.1. Включение р-г — «-днода в волнаеод (а н 6! и его эквваалснтныс схемы (е н г) При этом ток, потребляемый диодом, составляет 100 мА.
В этом режиме диод Способен пропускать токи СВЧ да 100 А. (На рис. 9.2 представлена канструкния про.счейшего волноводного выключателя в виде Ршонансной диафрагмы с л-(-р-1-и-диоДОм. Подведение к диодУ И„„т > 0 саответ- Рнс. 9.2. Резонансная диафрагма стаует режиму запирания выкпочателя, с л-~. р-л-Лионом лак как малое сопротивление виола шун:тнрует параллельный колебательный контур резонансной диафрагмы. При нспосредст денном включении диода в Лиафрагыу ее резонансная чистота юменяется нз-за емкости Филда С„Эта емкость компенсируется укорочением щели диафрагмы. Основной харакЦнристикой полупроводникового выключателя СВЧ является его ксчесшео (К), опрелеЭгяемое как отношение активных сопротивлений диода в закрытом и открытом состоя'цввх и Равное 1О' — 10'.
Качество определяет ослабление мощности СВЧ в выключате- ~Ж а Режимах запирания и пропускания. Можно показать, что оптимальный по крите,р"го максимума управляемой мощности выключатель вносиг ослабление а режиме за- т т РгираниЯ Ек=(1т>(К) и в Режиме пРопУсканна Ек=(1ь!(гчГК),что соответствУет Ез=ЗО,З дб при К=10' и 1 =0,27 ЛБ 102 Коммутаторы СВЧ представляют собой устройства, предназначенные для передачи мощности СВЧ с одного или нескольких входов на один или несколько юменяемых выходов 1иа эквивалентной схеме отображаются в виде многополкюннка). При передаче мощности СВЧ с входа на выходы коммутатора потери должны быть минимальными. На рис.
9.3 показан механический поворотный коммутатор. Коммутация входов в нем достигается простым поворотом ротора на угол, кратный л/2. Электрически управляемые многоканальные коммутаторы могут быть построены на основе полупроводниковых выключателей СВЧ и делителей рис, 9.3. Механический воааоаодкьщ мощности, например мостов. коммутатор Атгенюаторы СВЧ предназначены для плавкого ияи дискретного умсныпеиня амплитуды колебаний СВЧ. На эквивалентной схеме онн отображаются в виле четырехполюсника. Уменьшение амплитуды на выходе атгенюатора может быть обусловлено теюювымн потерями или отражениями от него.
Простейший механический плавный аттснюатор представляет собой отрезок прямоугольного волноаода, вдоль оси которого иа широкой стенке прорезана щель, через которую внутрь волновода погружается пластинка, покрытая радиопоглощающим материалом. Пластинка имеет выпуклый профиль, и чем глубже она погружается в волиовод, тем больше вносимое ею затухание. Величину затухания Е определяют как отношение мощности Р иа входе аттенюатора к мощности иа выходе Р н юмеряют в депибслах: Е =1018(Р,„/Р„) . Роль аттенюатора с фиксированным затуханием мажет выполнять отрезок запредельного аолновода, амплитуда колебаний в котором экспоненциально убываег.
Дискретные аттешоаторы могут быть построены а виде каскално соединенных секпий, каждая из которых состоит из Т-образного тройника, диодного выключателя и согласованной нагрузки. Каждая секция вносит фиксированное затухание. От секции к секции величина вносимого затухания изменяется по бинарному закону. Например, атгснюатор, состоящий из каскадно включенных секций, имеющих затухание 1, 2, 4, 8, 16 и 32 дБ, может вносить затухание до 63 дБ с дискретом в 1 дБ Ограничители мощности СВЧ предназначены для передачи со входа иа выход ко. лебаинй СВЧ малой амплитуды без затухания и ограничения амплитулы колебаний, которая превышает заданное пороговое значение. На эквивалентной схеме они отображаются в виде нелинейного четырехполюсника, характеристики которого зависят от значения подводнмой мощности.
гэ т™ Типичными представителями расо* ~. 0 сматрнваемых устройств являются антенные переключатели СВЧ. Ф к. Они дают возможность использо. й вать одну и ту же радиолокацнон- г., „,. ; иую антенну для передачи мощных с, ш » ьг импульсов и для приема слабых отраженных от цепей сигналов, Во Рис. 9гд Разрядник эмциты присчиюи зол ,дрема излучения мощных импульсоа необходимо отключить приемник от тракта, а в промежутках межпу импульсами от антенны отключается передатчик и подключается приемник. Наиболее часто на практике в качестве антенного переключателя исполюу'атся газовый разрядник, являющийся волноводным электрааакуумным прибором !Рис. 9.4). Ои представляет собой отрезок прямоугольного волновола ллиной 34,14 аходы которого закрыты резонансными диафрагмами, герчетизированными аысокока.
честаенным лиэлекзриком. Между резонансными диафрагмами на расстоянии !друг от друга на оси волноаода расположены две пары конусных злектролов, котарьм в 1чггсутствие разряда эквивалентны емкости. Для согласования этих емкостей здесь же 'включены индуктивные диафрагмы, образующие вместе с ними резоиансиыо контуры. ьйяким образом, при отсутствии разряла устройство представляет собой полосно'ззропускаюший фильтр, состоящий из четырех связанных резонансных контуроа с по,посой пропускания 5 — 1Ошь, Возникновение риряда между.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
