водов диода; С, - емкость перехода, рис. 7.59,6) равно 2дз=Гз. Следовательно, коэффициент качества диода определится соотношением

Кд = ZJZ 3 = 1/<о г. г г- (7.48)

Различные типы переключающих диодов на сантиметровых и миллиметровых волнах имеют значение Кд=150 ... 2000.

В качестве обобщенного параметра диодов используют значение критической частоты, при которой Кд=1:

/ р=1/2>Ср1Л;з. (7.49),

Диодные выключатели. Конструкция диодного выключателя показана на рис. 7.60. Он представляет собой отрезок волновода, в средней части которого помещен диод, согласованный с обеих сторон ступенчатым переходом (рис. 7.60,а).

Рис. 7.60. Диюдный вьжлючатель: оаотрукция; б - эквивалентная схема

Выключатели в состоянии выключено отражают поступающую к ним энергию. В это время диод закрыт и имеет место последовательный резонанс диода, обеспечивающий малое сопротивление и большое отражение от места включения диода.

В состоянии включено диод открыт, имеет место параллельный резонанс, что обеспечивает большое сопротивление диода и отсутствие отражений, сигнал проходит через выключатель.

Основными параметрами выключателя являются его коэффициенты передачи в состоянии выключено и включено , коэффициент отражения в состоянии включено и полоса пропускания.

Коэффициент передачи определяется следующим образом. В соответствии с принципиальной схемой выключателя (рис.. 7.60, б) коэффициент отражения от входа выключателя

Г..=-- . (7.50У

2b + 2Z

При этом коэффициент передачи

/Спер = 1 -Гв, = 1 -ZJ{Z, + 22д).. 168

При вычислении коэффициента передачи в состоянии включено в (7.51) подставляется Zp,=Zm. При вычислении коэффициента передачи для состояния выключено подставляется 7д=

Приближенно полоса выключателя может быть определена из

уравнений

A/ = /o/Q; (г=1/о)рСрГ .К/Сд; (7.52)

Простейшие конструкции диодных выключателей не содержат настраиваемых элементов: оба резонанса обеспечиваются параметрами самого диода. При этом подбирают диод так, чтобы частота параллельного резонанса открытого диода равнялась рабочей частоте: о)ро= 1/ YLsCp. Последовательный резонанс закрытого диода о)р 3 = 1/ У LsCi обеспечивают с помощью выбора напряжения смещения, изменяющего емкость диода Q. В случае значительного отличия рабочей частоты и резонансной частоты диода вводятся подстройки, заметно усложняющие конструкцию диодного выключателя.

Емкость перехода диода С, в сантиметровом диапазоне лежит в пределах от сотых до десятых долей пикофарад. Индуктивность выводов диода составляет Ls=0,2 нГн, паразитная емкость корпуса диода для современных миниатюрных диодов - Ср=0,2- -0,4 пФ. Для исключения реактивностей Ls и Ср некоторые типы диодов выпускаются без корпуса.

Параметры данного выключателя (широкополосность и потери) могут быть значительно улучшены, если использовать несколько диодов, расположенных вдоль волновода.

Диодные выключатели на pin-диодах применяются в схемах балансных антенных переключателей на импульсных мощностях до 100 кВт. Диодные выключатели на диодах с р-п переходом используются на импульсных мощностях до 1 кВт. Недостатком диодных выключателей является отсутствие защиты от внешних помех, несинхронных с управляющим сигналом выключателя.

Полупроводниковые аттенюаторы работают в режиме плавного изменения вносимого затухания. К ним обычно предъявляют требования: постоянство затухания в полосе частот, малый коэффициент отражения для всего интервала рабочих затуханий, постоянство сдвига фазы при изменении затухания.

Широкополосные электрически управляемые аттенюаторы строят обычно по многоэлементной лестничной схеме, в которой отдельные полупроводниковые элементы вносят небольшие отражения и являются переменными активными сопротивлениями.

Фазовращатели на полупроводниковых диодах делаются с плавным либо дискретным изменением фазы. Наиболее важными пара-Метрами фазовращателей являются: величина скачка и число скачков изменения фазы, максимальные вносимые потери и стабильность фазового сдвига в рабочем диапазоне частот, а также допустимый уровень мощности.

Принцип действия плавного фазовращателя основан на изменении проводимости полупроводниковой структуры..

Наибольший интерес представляют дискретные фазовращатели (проходные и отражательные), нашедшие широкое применение при создании фазированных антенных решеток. Проходной фазовращатель может быть образован из переключателей, с помощью которых подключаются линии различной длины U и /г- При этом на выходе фазовращателя разность фазовых сдвигов, соответствующая подаче различных управляющих напряжений, равна P(/i-12).

Отражательные фазовращатели могут быть построены по схеме переключаемых двухполюсников, при этом волна проходит фазовращатель дважды - в прямом и обратном направлении, что необходимо учитывать при их проектировании.

Каскадное соединение проходных или отражательных фазовращателей пезволяет создать конструкции многоступенчатых фазовращателей, обеспечивающих изменение фазы от О до 2п через Дф.

Диодные ограничители. Конструкция ограничителя рассчитывается так, чтобы на малых уровнях мощности сопротивление закрытого диода было большим (не менее 1 кОм), з на больших уровнях мощнести сопротивление диода должно быть малым (не более 1 Ом). В показанной на рис. 7.61 .конструкции с помощью короткозамкнутого шлейфа добиваются последовательного резо-

tH II

Рис. 7.61. Диодный ограиичнтель: а - конструкщия; б - эквивалентная схема; -винт для настройки параллельного резонанса; 2 -устройство настройки последователы-ного резонанса; 3 -диод; 4 - волновод