нала, различаемая на уровне шумов (определяет пороговую чувствительность смесителя).

В зависимост-и от принципиальной схемы смесители делятся на небалансные (НБС) и балансные (БС). Примеры конструкций ИБС показаны на рис. 7.57. Обе конструкции содержат детекторную головку, к которой .подводится преобразуемый сигнал Рс и сигнал гетеродина Рг; элемент связи с гетеродином в виде штыря, тройника, направленного ответвителя и др.; элемент настройки - ненастраиваемый или настраиваемый закороченный отрезок линий передачи.

Рис. 7.57. Небалансные имеоители: ;

а - связь гетеродина с помощью штыря; б - связь гетеродина с помощью .нашравлевного ответвителя

Основным недостатком НБС является возрастание коэффициента шума приемника из-за шумов гетеродина Ршг.

Этого недостатка лишена конструкция БС (рис. 7.58), обеспечивающая вычитание шумов гетеродина при соответствующем включении диодов. В качестве элементов связи в конструкциях БС используются мостовые соединения. Помимо указанного достоинства .Схемы БС обладают рядом других преимуществ: возможность использования маломощных гетеродинов, повышенная помехоустойчивость, повышенная надежность запщты приемника от импульса просачивающейся мощности и др.

Рис. 7.58. Балансный смеситель

В качестве детекторных и смесительных диодов используются полупроводниковые структуры двух типов: контакт металл - полупроводник и р-п-переход.

К первому типу полупроводниковых структур относятся точечно-контактные диоды (ТКД) и диоды с барьером Шотки- (ДБШ).

Вторые обеспечивают меньшие потери преобразования, меньший коэффициент шума и больший динамический диапазон по сравнению с ТКД, но в то же время требуют большей мощности гетеродина;

Из диодов с р-п-переходом наибольшее распространение получили разновидности туннельных диодов - обращенные туннельные диоды (ОД), позволяющие работать при малых мощностях гетеродина и имеющие низкий уровень шума, но в то же время обладающие малым динамическим диапазоном.

Для балансных смесителей выпускаются однополярные или разнополярные подобранные пары диодов с минимальным относительным разбросом параметров.

7.13. РЕГУЛИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА СВЧ С ПРИМЕНЕНИЕМ pin-ДИОДОВ

В последние годы в технике СВЧ широкое распространение по-лучили регулирующие устройства на pin-диодах. Основным до* стоинством этих устройств является возможность автоматического управления амплитудой и фазой проходящего сигнала, а также возможность решения коммутационных и логических задач [30].

К положительным характеристикам этих устройств следует отнести: компактность, малую массу, малую управляющую мощность обычно от долей микроватта до 1 Вт, высокое быстродей* ствие (10--10-1 с), значительный срок службы (до 200000 ч), высокую надежность и возможность работы на высоких уровнях мощности (импульсная мощность может достигать десятков киловатт, средняя мощность - сотен ватт). Рабочая полоса частот регулирующих СВЧ устройств на полупроводниковых диодах соизмерима с полосой частот волновода.

Принята следующая классификация полупроводниковых регулирующих устройств.

Модуляторы амплитудные характеризуются наличием одного канала передачи энергии и переменной величиной вносимого затухания в децибелах:

где Рвх - мощность, подводимая ко входу устройства; Рвых - мощность на выходе устройства.

Аттенюаторы - устройства, в которых коэффициент вносимого затухания плавно меняется от минимального значения А р (затухание в режиме передачи) до максимального Лзап (затухание в режиме запирания).

Выключатели - устройства, в которых вносимое затухание может принимать два значения: Лпр (открытого) или Лзакр (закрытого), причем уровень рабочей мощности Рвх остается одинаковым для обоих режимов работы устройства.

Ограничители (стабилизаторы) - устройства, в которых уровень выходной мощности Рвых поддерживзется с заданной точно?

стью ЛРвых для шкоторого интервала входных мощностей Рвх тт-

Рвх max-

Защитные ограничители - устройства, в которых вносимые потери при малых входных сигналах малы и не превыщают Лпр, а по мере увеличения мощности вносимые потери быстро возрастают, достигая величины Азакр-

Фазовращатели - устройства, в которых происходит плавное или ступенчатое изменение фазы коэффициента передачи при сохранении малой величины ввосимюго затухания.

Многоканальные коммутационные устройства характеризуются наличием нескольких переключаемых входов и выходов, причем энергия с малыми потерями может переда-ваться ПО одному или еокольким выбранным каналам. Затухание по остальным каналам ДОЛЖИО быть большим.

Упрощенная эквивалентная схема сосредоточенной pin-структуры (pin-диода) (рис. 7.59) для СВЧ диапазона представляет собой соединение .емкости и сопротивления, учиты- рис. 7.59. Эквивалент-вающих свойства р к п переходов, i-области, ная 1СХем.а рт-тот: а также легированных и металлических слоев. .в открытом сос-Изменение напряжения смещения иа диоде из- садтояети

меняет в 10-10* раз его активное оопротив-

ление и .в то же время практически не влияет на емкость диода, которую часто компенсируют подключением к р1п-Диоду индуктивности.

При прямом напряжении смещения через диод протекает управляющий прямой ток, что приводит к созданию практически короткозамкнутой цепи; при нулевом или обратном смещении диод обладает очень большим сопротивлением, что соответствует разрыву цепи (рис. 7.59, а, б).

На этой разнице характеристик и основана работа регулирующих устройств СВЧ.

В соответствии с рассмотренными выше применениями pin-диодов наиболее важным их параметром является коэффициент качества, определяемый отношением большого сопротивления диода в открытом состоянии (параллельный резонанс) к малому сопротивлению диода в закрытом (последовательный резонанс). В соответствии с эквивалентной схемой диода для открытого состояния (рис. 7.59, а) его сопротивление на частоте параллельного резонанса равно

2до=1/о)\оС\/-о, (7.47)

где соро - резонансная частота, Го - сопротивление потерь открытого диода, Ср - емкость корпуса диода.

Сопротивление диода в закрытом состоянии на частоте последовательного резонанса и)рз= \/ УLgCi {Ls - индуктивность вы-