Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Конструирование и расчет полосковых устройств 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

Управление выключателя постоянным током. Выбранная система управления, с точки зрения решения задачи электр1чми)го разделения цепей низкой частоты от цепей высокий частоты, должна отвечать следующим


От источника тстояннпгп

Рнс. 9.12. Управление режимом выключателя через Г-ответвление линии.

требованиям: оказывать минимальное воздействие на СВЧ тракт; обеспечить подачу сигнала непосредственно на полупроводниковые диоды с минимальными искажениями.

а) Система управления через 7 -ответвлен не волновода (рис. 9.12). Ответвление волновода представляет собой параллельный шлейф, с помощью которого одновременно компенсируется емкость диода.

Основное назначение емкости Сп - создание развязки цепей питания с СВЧ тракто.м. Она используется таюке для подстройки шлейфа.

Блокировочные емкости Сб не пропускают сигнал управления в высокочастотный тракт. Они конструктивно могут быть выполнены различными способами условии минимальных потерь высокочастотной


Рис. 9.13. Зависимость сопротнвлення дросселя от электрической длины отрезка волновода.

при

энергии и сохранения в допустимых пределах характеристического сопротивления волновода.

б) Система управления через дроссель. Система, осуществляющая замыкание цепи диода по постоянному току, представляет собой последовательно включенный отрезок всшновода, замкнутый на конце, 232

Входное сопротивление такого отрезка Хщ,\Х{\,{ч1,ц,), где Z - характеристическое сопротивление отрезка полоскового волновода; /др - длина этого отрезка; и,- =2п/Хпв.

генератора -4

От источника постоянного смещения

Рис. 9.14. Управление режимом выключателя через блокировочную емкость.

ь

На рис. 9.13 показана зависимость сопротивления дросселя от электрической длины отрезка. Изменяя длину этого отрезка, можно получить желаемое сопротивление дросселя, я/*


Рис. 9.15. Варианты конструкции блокировочной емкости.

Рассмотренные выше системы управления малопригодны для микронолосковых выключателей, так как увеличивают габариты и вес конструкций. В таких выключателях для развязки цепей питания диодов постоянным током и СВЧ тракта лучше использовать блокировочную емкость, включаемую последовательно с переключательным диодом (рнс. 9.14).

Возможные варианты конструктивного выпатнення блокировочной емкости приведены на рис. 9.15. Эта емкость рассчитывается как емкость обычного плоского конденсатора по формуле (Ф):

Сб=ббо5/й,

где е< - диэлектрическая п'роницаемость воздуха (Ф/ы); е - относительная диэлектрическая проницаемость ди-



электрика; 5 - площадь обкладки (м°); d - толщина диэлектрика (м).

Для высокочастотной энергии блокировочная емкость представляет последовательное сопротивление, поэтому потери, возникающие за счет этой емкости, могут быть


sd/? та? 2ш sibd с/тф

Рис. 9.16. Зависимость потерь в блокировочной емкости от ее величины.

рассчитаны по формуле (9.7), в которой К* = шСи. На рис. 9.16 приведена зависимость потерь, вносимых блокировочной емкостью, в 5-C.V1 диапазоне. С учетом диэлектрика общие потери в блокировочной емкости

где Лпс - потери, обусловленные величиной блокировочной емкости; Aщ^ -- потери в диэлектрике блокировочной емкости.

§ 9.3. Определение потерь В выключателе

Потери в материалах, применяемых в электронике СВЧ, играют значительную роль при канализации СВЧ мощности. Потери в выключателе СВЧ мощности Л^, складываются из потерь на затухание в полосковом волноводе А^, нелинейном элементе Лщ, потерь на отражение за счет рассогласования Лдо^р и потерь в конструктивных элементах выкяючатедия Лак (дБ):

(9.П)

\г г + т + А^ отр + Лад-

Основным узлом, канализирующим СВЧ мощность в выключателе, является полосковый волновод, которым может быть выполнен н симметричном и несимметричном вариантах. В полосконых волноводах, заполненных диэлектриком, нотерн обуслонлены затуханием в проводящих полосках Pi, иил(м%грнческимн потерями рд и .ютерямн на излучоин!- Гак как потери на излуче-

ние малы, суммарш.! ногери определяются выражением

Р,=Р. + Рд- (9.12)

Затухание и п|)оио';я1Ци\ полосках (Пп/м)

P. = Pj../2/ . (9.13)

где Pjj - мощность в проводящих полосках волновода с диэлектрическим заполнением; Р^ - мощность, передаваемая вдоль волновода.

Потерн в диэлектрике любого волнов(у1а с колебаниями вила ТЕА1, в том числе и для полосковых волноводов, определяется формулой (дБ/м)

Рд = -

(9.14)

где % - длина волны в свободном пространстве; в - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, заполняющего полосковый волновод; tg 6 - тангенс угла потерь диэлектрика.

Параметры диода существенно влияют на величину потерь в выключателе. Потерн, обусловленные переключающим лиодом, опре.асляются формулой (9.7), а в случае компеисацнп реактивной составляющей - формулой (9.8).

Потерн пз-за отражения (дБ)

Л„ тp=101g(l/1~.1Г1),

(9.15)

где Г=(КСВН~1)/(КСВН-1-1)-коэффициент отражения по напряжению (рис. 9.17).

Величина потерь в элементах выключателя зависит от их конструкции.

Рассмотрение потерь в выключателе показывает, что их величина определяется в основном диодами, диэлектриком и потерями из-за отражения.



§ 9.4. Расчет выключателя

1. Измеряем параметры днодов или берем их из справочных данных.

2. По формуле (9.7) определяем потери пропускания Лп) н изоляцию Дэ1 однодиодного выключателя. Если применяется компенсация реактивной составляющей диода, то эти параметры определяются из формулы (9.8).

3. Если одноднодный выключатель не отвечает заданным требованиям, определяется необходимое количество диодов:

=Л=,рМ , (9.16)

где Лзтр - требуемая изоляция; Дя1 - изоляция, которую обеспечивает один диод.

4. Потери пропускания Ann и изоляцию А™ н-Д1Юд-ного выключателя определяем из формул (9.9) и (9.10) соответственно.

5. Выбираем и рассчитываем компенсирующие щлейфы.

6. Выбираем расстояния I, и k (рис. 9.7) из условия согласования сопротивлений Zr и Z с диодами.

7. Определяем характеристические сопротивления Z отрезков волновода между диодами (рис. 9.7) из равенства (9.2).

8. Рассчитываем конструктивные размеры полоскового волновода.

9. Выбираем и рассчитываем систему управления переключателем.

10. Определяем по формуле (9.11) общие потери высокочастотной энергии в режиме пропускания.

Пример. Рассчитаем (выключатель параллельного типа на 60-ом-ном несимметричном полосковом волноводе с воздушным заполнителем, если заданы следующие параметры: общие потери пропускания

vl ,<l дБ; изоляция 5 > > *с< 1.2;

Л„ = 5 см.

1. В качестве переключающих элементов выбираем бескорпусные p-i-n диоды таблеточного типа, которые и.меют следующие параметры: в режиме пропускания )* =0р5--]0,22; в режиме запирания К*з=12-1-]2. Для простоты расчета все диоды считаем идентичными.

2. По формуле (9.8) рассчитываем величины Дм н A,i с учетом компенсации реактивной составляющей сопротивления диода;

/l ,=I01gi(.H-0,05/2)2=0,2 дБ; Л8,= 10 Ig (I-H2/2)i= 16,9 дБ.

Как видно, один 1иол не удовлетворяет заданным трсПопшшяМ по изоляннн.

3. Определяем необходимое количество днодов: п=30/16,9г5 ~1.8. Берем =2.

4. J-I3 формул (9.9) и (9.10) соответственно определяем потерн пропускания и изоляцию двухдиодного выключателя:

Л„д=2Л„1=0,4 дБ; /4зд=2/1з1=33,8 дБ.

5. Рассчгитьгоаем компенсирующие шлейфы:

а) пара.1лельный шлейф по формуле (9.4) для первого длода:

lm = Dfi см.

На практике целесообразно применять короткозамкнутый параллельный шлейф, так как он, несмотря на большие по Сравнению с разомкнутым размеры, имеет следующие преимущества: улучшает жесткость конструкции, дает возможность подстройки тракта передачи СВЧ мощности и ко.мпеисацин реактивности, возникающей из-за неоднородностей волновода в точках включения днодов. Длина такого шлейфа /и = (шЧ-31/4=1,75 см;

б) последовательный шлейф по формуле (9.3) для второго диода Гш=1,65 см.

6. Из соображений лучшего согласования вьжлючателя с генератором и нагрузкой выбираем i=?./4=il,25 см и (2= in=l,65 см.

7. Выбираем расстояние между диодами /з=ЯпА4 = 1,25 см. Характеристическое сопротивление этого отрезка волновода определяется нз равенства (9.2) и с инженерной точностью может быть принято равным 50 Ом.

8. Ширину токонесущей полоски несимметричного полоскового волновода находим нз формулы i(1.98).

Расстояние между токонесущей полоской и заземленной пластиной волновода d принимаем равным высоте выбранного p-i-n диода ft, т. е. rf=ft=0,S мм. Тогда й=0,5(300/50-1) =2,5 мм.

Чтобы практически исключить потеря на излучение, ширина заземленной пластины а должна составлять (3 ... 5) 6. Принимаем 0-561,25 см.

9. Управляющее напряжение на дноды подаем через блокировочную емкость, обкладками которой являются основание корпуса и тонкий слой серебра, напыленный на тонкую слюдяную пластинку размером 1,25x2,5 см.

Потери, вносимые блокировочной емкостью, определяем по графику рис. 9.16 и По формуле (9.14):

yl j(,= 0.043-1-0,014 = 0,057 дБ.

10. Общие потери высохочастотной энергии в режиме пропускания находим по формуле (9.11).

а) Если пренебречь потерями на излучение, то потерн в несимметричном полосковом волиовсде с воздушным заполнителем будут определяться только затуханием в металле щолновода. Для медного несимметр-ичного полоскового волновода онн составят Р^- дБ/м. Для нашего случая, когда общая длина волновода -f Гг-(-

-t-/, =4,15 см, потери равны

Л=Л = М= 0,34.10-!-4,15 = 0,014 дБ.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95