1.2.3. Индуктивность.

В табл. 2 схематически изображены индуктивные элементы СВЧ схем и даны формулы для их расчета.

Для обеспечения достаточного уровня развязки цепей питания и ВЧ тракта необходимо, чтобы значение индуктивности определялось из неравенства:

ωL » Z_в

где ω = 2πf,

Z_в – волновое сопротивление, Ом.

Основные типы индуктивных элементов Табл.2

Тип индуктивных элементов	Формулы для расчета
Отрезок НПЛ со свойствами последовательной индуктивности	L[нГн] = Z0l0(εэф)0.5/С Z0 » Z1. С = 3·1011 мм /с; l0, мм l0<λ/8; Z0, Ом
Цилиндрический проводник	L[нГн] = 0,21(ln(1/d)+0,386) d,mm;1,mm

1.2.4. Бескорпусные р-I-n-диоды.

В управляемых СВЧ устройствах используется уникальное свойство р-i-n-диода [13.стр.61] изменять активное, в основном, сопротивление при прямом и обратном (нулевом) смещениях. При прямом смещении сопротивление бескорпусных диодов составляет менее 3 Ом, а при обратном (нулевом) смещении – более 20 ком. Крайние значения активного сопротивления диода используются в дискретных устройствах, а промежуточные - в плавных (аналоговых). Указанные свойства бескорпусного р-i-n-диода можно описать с помощью эквивалентной схемы, при­ веденной в [13. стр.61 рис.3.1,а], где R₁ – сопротивление 1-слоя, С₁ – емкость р-i-n структуры, R_s – сопротивление потерь в сильно легиро­ванных областях, омических контактах и выводах диода, L_в – индуктив­ность выводов.

При прямом смещении R₁ < 3 Ом и шунтирует С₁. Эквивалентную схему в этом режиме можно представить в виде последовательного соединения L_в и

r = R₁ + R_S [13. стр.61, рис.3.1.б]. При обратном (нулевом) смещении сопротивление R₁ = R_p резко увеличивается, и в расчетах управляющих устройств целесообразно использовать первую схему.

К настоящему времени созданы тонкобазовые быстродействующие р-i-n-диоды с балочными выводами, основные параметры которых приведены в [13. стр.64 табл.3.1]. Диодная пара 2А558, электрически включенных навстречу друг другу, зарубежных аналогов не имеет:

Конструкция диода 2А 551 удобна для использования при параллельном включении в КЛ, НПЛ, а конструкции диодов 2А553, 2А561, 2А563 – для последовательного включения в КЛ, НПЛ и параллельного включения в СЩЛ, КЛ. Оригинальную конструкцию имеет диодная пара 2А558, предназначенная для установки в Т – соединения НПЛ и КЛ.

1.3. Распределенные элементы

Распределенные элементы – это отрезки линий передачи с геометрическими длинами соизмеримыми с длиной волны.

Согласно теории линий передачи входное сопротивление отрезка линии передачи длиной l с волновым сопротивлением Z_в и без потерь нагруженный на сопротивление Z_н, определяется формулой:

Z_вх = JZ_в/tg(β).

1.4. Цепи питания

Основными требованиями к цепи питания является минимальное влияние на прохождение СВЧ сигнала и максимальное подавление просачиваемого СВЧ сигнала через НЧ цепи. Второе требование является наиболее важным при разработке многодискретных активных элементов с большими вносимыми ослаблениями. Цепи питания могут ограничивать рабочую полосу частот активного элемента в большей степени, чем реактивные элементы. Например, имеют ограничения в основном из-за межвитковой емкости, которая образует последовательный резонанс с индуктивностью катушки в точках рабочего диапазона частот. Поэтому при проектировании СВЧ устройств необходимо серьезное внимание уделить этому вопросу.

В общем, цепь питания представляет собой фильтр НЧ, состоящий из индуктивностей и емкостей. В зависимости от диапазона частот различают с распределенными, сосредоточенными и комбинированными элементами.

В длинноволновой части СВЧ диапазона (< 1 ГГц) в качестве индуктивностей используются однослойные навесные катушки индуктивности с минимальной межвитковой емкостью. Дроссели с ферритовыми сердечниками и в некоторых случаях тонкопленочные резисторы. Последние используются редко при наличии возможности обеспечения требуемого тока управления для диодов. В катушках и дросселях должны отсутствовать резонансы в рабочем диапазоне частот ВЧ устройства. В качестве емкости использует­ся серийно выпускаемые бескорпусные конденсаторы К10 – 17, К10 – 42 и др. На более высоких частотах (>1 – 1.5 ГГц) в качестве индуктивностей используются отрезки линий передач с высоким волновым сопротивлением (>100 Ом). В качестве емкости разомкнутые шлейфы с волновым сопротивлением равным волновому сопротивлению ВЧ тракта или с меньшим.