Элементы свч устройств Согласованные нагрузки для линий передач. Общие сведения.

Устройства частично или полностью поглощающие подводимую к нему высокочастотную мощность называется СВЧ нагрузкой. СВЧ нагрузки характеризуются:

1. КСВ.

2. Диапазон рабочих частот.

3. Допустимая мощность рассеивания.

4. Геометрические размеры.

5. Тип и волновое сопротивление линии передачи.

6. И т.д.

СВЧ нагрузка, у которой КСВ меньше или равен заданному значению близкому к 1 называется согласованной. Нагрузки являются оконечными устройствами СВЧ трактов и применяются в качестве:

1. В качестве эквивалентов антенн при настройке передающей аппаратуры.

2. В виде меры сопротивления в измерительных СВЧ устройствах.

3. В переключателях

4. Циркуляторах

5. Направленных ответвителях.

Для указанных областей применения необходимо, что бы КСВ нагрузок в рабочей полосе частот не превышало 1,02-1,05 и не изменялся в зависимости от температуры влажности старения. На Рис.69 приведены условные графические изображения некоторых элементов СВЧ трактов.

Рис. 69. Условное графическое обозначение элементов СВЧ-трактов: 1– коаксиальная линия; 2 – волновод; 3 – соединитель; 4 – нагрузка; 5 – включение нагрузки в тракт

На Рис.70 приведена схема включения волноводной нагрузки в оконечный тракт РЛС.

Рис. 70. Схема включения волноводной нагрузки в оконечный тракт РЛС

В радиолокации даже в режиме приема передатчик работает непрерывно. Для того что бы в режиме приема его мощность выделялась во внешних цепях с помощью антенного переключателя подключается нагрузка поглощающая 100% мощности передатчика. С другой стороны в излучающих системах, работающих в режиме бегущих волн, например: Волноводно-щелевой излучатель (ВЩИ) в составе ФАР для создания неискаженной диаграммы направленности на выходе ВЩИ ставиться поглощающая нагрузка, которая поглощает 4-6% мощности передатчика Рис.71.

Рис. 71. Схема включения волноводной нагрузки в состав излучающей системы: 1 – волноводно-щелевой излучатель

Если в точках A и B сделать короткое замыкание то получим антенну стоячей волны, у которой направление максимума диаграммы направленности сильно меняется с изменением частоты и при этом резко возрастает КСВ. Таким образом, в зависимости от величины поглощаемой мощности согласованные нагрузки можно разделить на две основные группы:

1. Нагрузки низкого уровня мощности (менее 1Вт)

2. Нагрузки высокого уровня мощности (более 1Вт)

Нагрузки представляют собой как правило отрезки короткозамкнутых линий передач, внутрь которых поглощены поглотители (СВЧ резисторы). В поглотителях происходит преобразование ЭМ энергии в тепло. В СВЧ диапазоне такое преобразование может происходить либо на поверхности проводника за счет токов проводимости, либо в толще диэлектрика с большими потерями. В соответствии с этим различают поглотители двух типов:

1. Пленочный

2. Объемные.

Пленочные поглотители применяются в нагрузках низкого уровня мощности. Представляют собой диэлектрическое основание (пластина цилиндр и т.д.) например из гетинакса, керамики, слюды. Покрытая тонкой пленкой проводящего материала. В качестве проводящих материалов применяют нихром или другие металлы наносимые методом вакуумного напыления. Толщина пленки делается меньше глубины проникновения тока в металл и за счет этого добиваются частотной независимости поверхностного сопротивления. Для защиты от окружающей среды пленку можно покрыть тонким слоем лака. Применяемые на практике пленочные поглотители имеют поверхностное сопротивление поглощающего слоя . Объемные поглотители применяют в нагрузках высокого уровня мощностей и они занимают часть объема волновода. В качестве поглощающей среды в них применяют:

1. Смеси полупроводящих окислов или мелкодисперсного карбонильного железа с твердеющими наполнителями (эпоксидная смола полистирол).

2. Компаунды на основе окиси алюминия al2o3.

3. Различные керамики с примесью проводящих веществ, например алюмооксидная керамика.

Конструктивное исполнение нагрузок зависит от типа линии передачи диапазона частот и уровня поглощаемой мощности