Глава 7. ФАЗОВРАЩАТЕЛИ

1. ПАРАМЕТРЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ФАЗОВРАЩАТЕЛЕЙ

Управляемые фазовращатели широко применяют в радиотехнической аппаратуре СВЧ. По характеру регулирования фазы они делятся на аналоговые (плавные) и дискретные (ступенчатые). Рассмотрим только дискретные фазовращатели.

Основными параметрами электрически управляемого дискретного фазовра цателя являются: число дискретов, которые обеспечивают точность установки фазы (обычно 3,4); величина дискретов (например, 5, 45, 90, 180 °, их перебор обеспечивает сдвиг фаз от 0 до через каждые 22,5 °); точность установки каждого дискрета; разброс начальной длины; затухание ; рабочая мощность. К фазовращателям предъявляют также специальные требования: форма фазочастотной характеристики, температурная стабильность параметров, определенный закон управления фазой, быстродействие, идентичность характеристик в группе устройств. Полупроводниковые

фазовращатели можно реализовать на Механизм их действия основан на изменении емкости у -диодов и активного сопротивления Устройства на -диодах работают при малых уровнях мощности Устройства на работают на мощностях до 1 кВт. Они имеют малую потребляемую мощность, работают в широком интервале температур имеют малые потери. Поэтому их широко применяют в микроэлектронике является полупроводником с плоскими переходами, состоящими из области собственной электропроводности между двумя сильнолегированными областями Размеры области I очень по сравнению с переходами классических СВЧ полупроводников типа варактора и туннельных диодов, что позволяет получать очень высокие, напряжения пробоя.

В эквивалентную схему диода (см. рис. 6.1, а) без учета соединительных элементов диода и корпуса входят последовательное сопротивление создаваемое областями и металлизированными контактами, а также емкость перехода (чтобы соблюдалось условие ) с параллельным сопротивлением области собственной электропроводности, величина которого зависит от состояния проводимости диода. При прямом смещении рекомбинация дырок и электронов в области собственной электропроводности обеспечивает прохождение прямого тока /от. Динамическое сопротивление перехода зависит от тока однако, когда ток превышает несколько десятков миллиампер, это сопротивление становится очень малым (значительно меньше так что Для прямого смещения эквивалентная схема диода состоит из сопротивления

Для обратного смещения при напряжении, не превышающем напряжения лавинного пробоя, ток через переход составляет лишь, несколько наноампер, поэтому сопротивление области собственной электропроводности очень велико Эквивалентная схема диода для обратного смещения состоит последовательно соединенных емкости перехода и сопротивления (рис. 6.1, в.)

Критическая частота (или частота отсечки) определяет собственные потери диода, дБ, по формуле .

Зависимость собственных потерь диодов четырех типов от рабочей частоты для -разрядного отражательного фазовращателя показана на рис. 7.1, а. Включенный в линию имеет эквивалентную схему (рис. 7.1, б). Входное комплексное сопротивление диода (в открытом и закрытом состоянии) проще всего измерить известными методами в реальной линии.

Комплексное сопротивление открытого диода

где — индуктивность внешних выводов диода: индуктивность корпуса диода; —емкость корпуса диода; эквивалентное сопротивление перехода в открытом состоянии.

Обычно для выполняются следующие соотношения:

и, следовательно,

Рис. 7.1. Зависимость собственных потерь диодов четырех типов от рабочей частоты для -разрядного фазовращателя (а):

и эквивалентная схема включенного в линию (б)

Выражение для комплексного сопротивления закрытого диода

где — эквивалентное сопротивление перехода в закрытом состоянии; — емкость закрытого перехода, причем

Тогда

Для сравнения -диодов удобно пользоваться параметром — качество диода [97]:

Представляя диод в виде нагрузки, характеризующейся своим коэффициентом отражения запишем формулу

где — волновое сопротивление линии: — длина от места отсчета до диода.

Параметры -диодов приведены в табл. 14 при условии пренебрежения изменением тепла в течение длительности импульса.

Таблица 14 (см. скан)

Зная измеренные на частоте величины и паспортные данные и можно рассчитать

где