Симметрирующие устройства на основе плавных переходов

В этом устройстве экранирующий диск делается длиной и больше и практически полностью устраняет затекание тока на внешнюю часть экрана, а плавный переход улучшает согласование с двухпроводной линией.

Другой вариант – за счет косого среза. Установлено, что если длина среза составляет длину волны и более, то затекания токов на наружную поверхность кабеля практически не наблюдается.

И в первом и во втором устройстве отношение выбирается максимальным во всем используемом диапазоне.

На таких же принципах можно получить достаточно много конструкций и преимущества этих устройств перед всеми другими – широкая полоса пропускания, в пределах которой сохраняется согласование и симметрирование. Недостаток – большие размеры.

Коммутационные устройства свч на полупроводниковых диодах

К оммутационные п/п диоды СВЧ- двухполюсники с комплексными входными сопротивлениями, изменяемыми НЧ сигналом. Рабочие характеристики изменяются скачком из одного крайнего состояния в другое.

РЧП - реактивный четырехполюсник.

Эффективность управления СВЧ сигналом определяется отношением - "качеством" .

В роли коммутационных диодов используют p-i-n диоды, p-n диоды и варакторные диоды.

i - высокоомная область (с соответственной проводимостью) называется базой диода.

При запирающем или нулевом управляющем напряжении диффузии в область i нет - сопротивление велико. При подаче положительного напряжения заряды протекают в i – область, которая превращается в проводник (чтобы поддержать низкое сопротивление подаётся - ток смещения 10 - 500 мА - компенсирует рекомбинацию).

З апасенный объемный заряд в i области позволяет пропускать СВЧ токи с амплитудой в сотни ампер.

Эквивалентная схема - параллельное соединение C и R, C - емкость базы.

На частотах СМВ для оценки качества p-i-n перехода используют две характеристики:

1. Сопротивление в прямом направлении - единицы Ом.

2. Ёмкость перехода - доли микрофарад.

Скорость переключения мощности может достигать 0,1 10мкс. Переключаемая мощность 100кВт в импульсе (для непрерывного сигнала - 1кВт).

Диод p-n в НЧ режиме работает как обычный.

С хема замещения:

Открытое состояние поддерживают напряжением +1В, запирающее напряжение 5 10В. Качество . Мощность - доли Ватта. Высокая скорость переключения .

Дополнительный недостаток p-n диода - необходимость компенсации ёмкости перехода.

Варакторные диоды - диоды с p-n переходом, рассчитанные на режим работы с закрытым переходом - суть работы: изменение ёмкости перехода при изменении управляющего напряжения.

Эквивалентная схема:

Качество определяют формулой: .

Коммутируемая мощность - доли Ватт, скорость как у p-n диода.

На СВЧ диодах реализуют:

1. выключатели;

2. коммутаторы;

3. фазовращатели;

4. аттенюаторы.

Свч выключатели на коммутационных диодах

СВЧ выключатель - управляемый четырехполюсник, обеспечивающий либо пропускание сигнала с минимальным ослаблением и отражением, либо запирание за счет:

1. отражения сигнала

2. поглощения (во 2-м случае режим согласования сохраняется и при запирании.)

На одном коммутационном диоде можно выполнить только отражательный выключатель.

Р ежим пропускания в схемах при . Рисунки а и б соответственно:

a) б)

Максимальная средняя мощность в таком коммутаторе: .

- максимальная допустимая мощность потерь на диоде. На прямоугольном волноводе схема выключателя часто имеет вид двух диодов включенных в диафрагму навстречу друг другу.

Е сли использовать в выключателе несколько диодов, можно улучшить соотношение между ослаблениями открытого и закрытого состояния, повысить уровень допустимой мощности, получить режим согласования закрытого выключателя.

Лестничная схема позволяет повысить мощность.

Если , то эта схема эквивалентна параллельному включению в одной точке нескольких диодов.

В мостовой схеме вход и выход - взаимно развязанные плечи 3дБ ответвителя.

КЭ – коммутационный элемент.

Два других плеча нагружены на идентичные КЭ ( соединенные параллельно), за счет которых обеспечивается согласование. Когда КЭ - заперты (т.е. R= ) - энергия поглощается.

Если открыть КЭ, то их сопротивление закоротит выходы и отраженная энергия поступит во второе плечо.

Недостаток - малая мощность (при запирании она выделяется на КЭ и ).