МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МВЭ

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Микроволновая электроника»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ

И ОГРАНИЧИТЕЛЯ НА p–i–n-ДИОДАХ

Студенты гр. 1203
Преподаватель		Репин В.А.

Санкт-Петербург

202X

Цель работы

Ознакомление с принципами действия переключательных и ограничительных p–i–n-диодов, а также схем включения и измерение основных характеристик этих устройств на СВЧ.

Основные теоретические положения

Для управления СВЧ-мощностью в линии передачи возможно применение полупроводниковых СВЧ-диодов. Управляющее действие таких диодов основано на изменении их сопротивления при изменениях приложенного напряжения смещения или уровня СВЧ-мощности в тракте. Различают управляемые и самоуправляемые устройства на основе СВЧ-диодов.

СВЧ p–i–n-диоды широко используются для управления уровнем и фазой СВЧ-сигналов, для коммутации и стабилизации СВЧ-мощности в линиях передач, для защиты радиотехнической аппаратуры от случайных СВЧ-импульсов.

Диоды, предназначенные для сантиметрового, дециметрового и метрового диапазонов, разделяются на переключательные и ограничительные. Первые применяются в переключательных устройствах, модуляторах, фазовращателях, аттенюаторах, вторые – в устройствах ограничения мощности и управления ею и для защиты входных приемников. Диоды могут использоваться для тех же целей в герметизированных гибридных модулях.

Описание измерительной установки

На рис. 1 приведен упрощенный вариант исследуемой в работе схемы переключателя с двумя параллельно включенными диодами. Расстояния между каждым диодом и входом выбираются равными l = λ_g/4, где λ_g – рабочая длина волны в линии, на которой обеспечивается наилучший коэффициент качества переключателя.

Рис. 1. Упрощенный вариант исследуемой схемы переключателя с двумя параллельно включенными диодами

Рис. 2. Принципиальная схема для исследования переключателя на p–i–n-диодах

В работе исследуются двухканальное коаксиальное переключающее устройство (см. рис. 1) и ограничитель в коаксиальном исполнении. Такой вид тракта конструктивно облегчает параллельное подключение диодов. Принципиальная схема для исследования переключателя на p–i–n-диодах, представлена на рис. 2. Сигнал от СВЧ-генератора 1 через вентиль 2 подается на p–i–n-диоды 3 и 4. Мощность СВЧ-сигнала, прошедшая переключающие секции, ослабляется фиксированными (10 дБ) аттенюаторами 5 и 6 и поступает на детекторные секции 7 и 8. Амперметры постоянного тока 9 и 10 используются для измерения мощностей на выходах левого и правого плеч устройства. В установке предусмотрена минимизация неидеальности плеч при измерениях характеристик. Напряжение смещения (прямое или обратное) от регулируемого источника питания 11 подается на p–i–n-диоды. С помощью ключа 12 осуществляется последовательная коммутация диодов (если на одном из диодов есть напряжение смещения, то на другом оно равно нулю).

Рис. 3. Принципиальная схема для исследования ограничителя на p–i–n-диодах

На рис. 3 представлена принципиальная схема исследования ограничителя в коаксиальном исполнении. Сигнал от СВЧ-генератора 1 через вентиль 2 и измерительную линию 3 поступает в ограничитель на p–i–n-диоде 4, питание которого осуществляется от источника напряжения 5. С выхода ограничителя СВЧ-мощность, ослабленная на 10 дБ фиксированным аттенюатором 6, через детекторную секцию 7 подается на осциллограф 8. Схема позволяет исследовать зависимости времени восстановления обратного сопротивления t_вос и времени установления прямого напряжения t_вкл в зависимости от частоты следования и длительности импульсов генератора 9. Уровень входной СВЧ-мощности в обеих схемах регулируется и измеряется с помощью приборов генератора.