|
|
|
|
|
Коммутаторы СВЧ |
|
|
Условное графическое обозначение |
|
|
|
|
, |
или |
(переключатель диодный) |
Назначение |
Коммутаторы СВЧ предназначены для передачи мощности СВЧ с одного или нескольких входов на один |
||
|
или несколько изменяемых выходов (на эквивалентной схеме отображаются в виде многополюсника). При |
||
|
передаче мощности СВЧ с входа на выходы коммутатора потери должны быть минимальными. |
||
Основные характеристики |
Диапазон частот входного сигнала; КСВ на входе; допустимая мощность входного коммутируемого |
||
|
радиосигнала; конфигурация (число направлений и положений); ослабление в разомкнутом состоянии; |
||
|
потери в замкнутом состоянии; длительность переключения; вид соединителей; вид цепи управления; |
||
|
износостойкость; напряжение электропитания и стандартные уровни управляющих сигналов; стойкость по |
||
|
отношению к внешним воздействиям (вибрациям, ударам, вариациям температуры окружающей среды ∆Т). |
||
Механический поворотный коммутатор |
Коммутация входов в нем достигается простым поворотом ротора на угол, кратный 2 . |
||
|
Коммутируются плечи 1-3 или 2-4 или 1-2 и 3-4 или 1-4 и 2-3. |
||
Переключатель диодный |
На три выходные линии. |
|
При подаче UCM на коммутационный диод в |
|
соответствующем плече, он открывается, и это плечо |
|
отключается. |
|
Конденсаторы нужны для развязки по постоянному |
|
току, чтобы при подаче UCM на один из диодов |
|
остальные диоды не открывались. |
|
|
|
|
Ограничители мощности СВЧ |
|
Условное графическое обозначение |
|
|
|
разрядник, |
ограничительный диод |
Назначение |
Ограничители мощности СВЧ предназначены для передачи со входа на выход колебаний СВЧ малой |
|
|
амплитуды без затухания и ограничения амплитуды колебаний, которая превышает заданное пороговое |
|
|
значение. |
|
|
Данные устройства применяются в антенных переключателях. |
|
Основные характеристики |
Полоса рабочих частот; потери; коэффициент стоячей волны |
|
|
Основными характеристиками таких разрядников являются потери в дуге, время срабатывания и |
|
|
восстановления. |
|
|
Время срабатывания разрядника составляет 10-8 с, а время восстановления 10-6 с. |
|
|
Наиболее часто используемая схема полупроводникового СВЧ-ограничителя – это схема на основе встречно- |
|
|
параллельных диодов. В ней обычно используются pin-диоды либо диоды Шотки. |
|
|
Схема имеет два состояния: состояние пропускания при малой мощности входного сигнала и состояние |
|
|
запирания – при большой мощности. |
|
|
Переход из одного состояния в другое основывается на нелинейных свойствах полупроводниковых диодов и |
|
|
осуществляется с помощью управляющего напряжения, образуемого за счет пришедшей СВЧ-мощности. |
|
|
Встречные диоды ограничивают как положительные, так и отрицательные полуволны сигнала на некотором |
|
|
уровне напряжения. |
|
Волноводный разрядник защиты |
Наиболее часто на практике используется газовый разрядник, который представляет собой отрезок |
|
|
прямоугольного волновода длиной 3 B 4 , входы которого закрыты резонансными диафрагмами, |
|
|
герметизированными высококачественным диэлектриком. |
|
|
Между резонансными диафрагмами на расстоянии B 4 друг от друга на оси волновода расположены две |
|
|
пары конусных электродов, которые в отсутствие разряда эквивалентны емкости. |
|
|
Для согласования этих емкостей включены индуктивные диафрагмы, образующие вместе с ними |
|
|
резонансные контуры. |
|
|
При отсутствии разряда устройство представляет собой полосно-пропускающий фильтр, состоящий из |
|
|
четырех связанных резонансных контуров с полосой пропускания 5-10%. |
|
|
Возникновение разряда между электродами происходит автоматически во время прохождения мощного |
|
|
импульса. Порог срабатывания разрядника устанавливается поджигающим электродом, который подключен |
|
|
к источнику постоянного тока, поддерживающего в этом электроде тлеющий разряд. |
|
|
Поддержание тлеющего разряда происходит за счет частичной ионизации газа, заполняющего разрядник. |
|
|
При прохождении со стороны входа мощного импульса СВЧ, возникает разряд в поджигающем электроде. |
|
|
После этого пробивается вторая пара электродов, которая находится в максимуме электрического поля. |
|
|
Затем наступает пробой входной резонансной диафрагмы, отключающей приемник от антенны. |
|
Двухкаскадный ограничитель на встречно-параллельных диодах Шотки
Схема ограничителя |
Конструктивное исполнение |
|
Аттенюаторы |
|
Условное графическое обозначение |
|
|
|
постоянный, |
переменный |
Назначение |
Аттенюаторы СВЧ предназначены для плавного или дискретного уменьшения амплитуды колебаний |
|
|
СВЧ. Уменьшение амплитуды на выходе аттенюатора может быть обусловлено тепловыми потерями |
|
|
или отражениями от него. |
|
Основные характеристики |
Диапазон рабочих частот |
|
|
Номинальное значение ослабления или диапазон значений |
|
|
Допустимые погрешности в диапазоне рабочих частот |
|
|
Коэффициент стоячей волны по входу и выходу |
|
|
Максимальная поглощаемая мощность |
|
Механический поглощающий аттенюатор |
|
|
ножевого типа |
|
|
1- поглощающая пластина; 2 – направляющая пружина; 3 – скобы для крепления пластины; 4, 5 – щель в волноводе Простейший механический плавный аттенюатор представляет собой отрезок прямоугольного
волновода, вдоль оси которого на широкой стенке прорезана щель, через которую внутрь волновода погружается пластинка, покрытая радиопоглощающим материалом. Пластинка имеет выпуклый профиль, и чем глубже она погружается в волновод, тем больше вносимое ею затухание. Используется в цепях, где нет значительных уровней мощности и не предъявляется жестких требований к стабильности величины ослабления.
Механический аттенюатор с подвижной поглощающей пластиной
|
Представляет собой отрезок регулярного волновода, в который вводятся одна или несколько |
|||||||||
|
диэлектрических пластин, покрытых слоем поглощающего материала (графита, нихрома, платины и |
|||||||||
|
др.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предельный аттенюатор |
Основным элементом предельного аттенюатора является отрезок волновода, размеры которого |
|||||||||
|
выбраны таким образом, что он является предельным для всех типов волн. |
|||||||||
|
В предельный волновод на некотором расстоянии друг от друга вводятся два электрических или |
|||||||||
|
магнитных вибратора, один из которых подсоединяется к источнику электромагнитных колебаний, а |
|||||||||
|
другой является приемным. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расстояние между вибраторами регулируется. |
E 2 |
|
|||||||
|
Затухание, вносимое аттенюатором, равно L 10lg |
l 20lg e 8,68 l , дБ, |
||||||||
|
0 |
|||||||||
|
EВЫХ2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где E0 - напряженность электрического поля на входе аттенюатора; - постоянная распространения в |
|||||||||
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
предельном волноводе: |
|
|
|
|
|
1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KP |
|
|
|
|
||
|
При KP 2 1, 2 KP |
и L 54.5l KP , дБ. |
|
|||||||
|
Предельные аттенюаторы применяют значительно реже, чем поглощающие. Это объясняется большим |
|||||||||
|
начальным затуханием и тем, что отрезок предельного волновода имеет почти чисто реактивное |
|||||||||
|
входное сопротивление, т. е. большая часть мощности, поступающей на его вход, отражается. |
|||||||||
|
|
|||||||||
Коаксиальное исполнение |
Структура представляет собой отрезок коаксиальной линии, в разрыв центрального проводника |
|||||||||
|
которой включен пластинчатый резистор, имеющий электрический контакт с корпусом (наружным |
|||||||||
|
проводником) линии. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полосковое исполнение |
В полосковых (особенно в печатных) аттенюаторах широко используются поглощающие ленты |
|
толщиной 0,1—0,2 мм, имеющие поверхностное сопротивление порядка 100 Ом/см2, а также ленты из |
|
сплавов высокого сопротивления (например, нихрома). Для нихрома затухание на 9 ГГц составляет 20 |
|
дБ/м, а для посеребренного проводника 2дБ/м. |
|
Аттенюатор в полосковой линии может быть образован путем подпаивания кусков поглощающей |
|
ленты определенной формы к диэлектрической пластине и к центральному проводнику полосковой |
|
линии. |
|
Подбором формы поглощающей ленты можно получить КБВ не хуже 0,95 в 20%-ном диапазоне частот |
|
и не хуже 0,83 в двухкратном диапазоне. |
1 — центральный проводник полосковой |
Величина затухания аттенюатора определяется величиной h. |
линии; |
Аттенюатор выполненный так, как показано на рис., может обеспечить затухание не более 7 дб. |
2 — фиксированный аттенюатор |
|
Полосковое исполнение |
В полосковой линии для получения больших ослаблении небольшой участок центрального проводника |
|
полосковой линии заменяется поглощающим материалом. |
|
Ослабление зависит от удельного сопротивления материала, его ширины, толщины и длины l . |
|
|
//ПрСВЧУ
Устройства, управляющие поляризацией колебаний: поляризаторы Поляризаторы
Условное графическое обозначение
Каждая пара клемм на входе или выходе такого восьмиполюсника соответствует волнам в волноводе с ортогональными поляризациями.
Назначение Поляризаторы СВЧ предназначены для изменения поляризации проходящей волны в тракте. Матрица рассеяния
|
|
Поляризатор на круглом волноводе |
Он представляет собой отрезок круглого волновода длиной l с единственной распространяющейся волной H11 |
|
внутри которого под углом к вертикальной оси расположена диэлектрическая пластина. |
|
Наличие диэлектрической пластины в волноводе обусловливает различные фазовые скорости волн параллельной |
|
Ф|| и перпендикулярной Ф поляризаций: Ф|| Ф . Поэтому фазовые сдвиги, вносимые этой пластиной для |
|
волн параллельной и перпендикулярной поляризаций, оказываются различными. При этом величина разности |
|
фаз || определяется длиной пластины и размерами ее поперечного сечения. |
|
Вектор Е волны на выходе поляризатора вращается против часовой стрелки, если смотреть в направлении |
|
распространения волны. |
|
При возбуждении поляризатора волной H11 вектор Е которой параллелен оси х, на выходе получим волну H11 с |
|
круговой поляризацией противоположного вращения. |
|
Вместо диэлектрической пластины на стенках круглого волновода могут быть выполнены два металлических |
|
ребра, располагаемых в той же плоскости, что и пластина. Действие этих ребер эквивалентно действию |
|
пластины, только волна, у которой вектор Е параллелен пластинам, будет иметь фазовую скорость больше, чем |
|
волна, у которой вектор Е перпендикулярен пластинам |
Поляризатор на эффекте Фарадея
В поляризаторе используется эффект Фарадея, заключающийся в повороте плоскости поляризации линейнополяризованной волны при прохождении через продольно-намагниченный феррит.
Поляризатор поворачивает плоскость поляризации на угол . Часто этот угол равен 90º.