|
| |
|
Слаботочка Книги ной схемы с щелевым мостом (рис. 2.18) к диодам подводятся колебания Рс и Рг соответственно в одинаковой и противоположной фазах (или наоборот). Хотя это обстоятельство никак не меняет рассмотренные выше свойства БС, однако оно изменяет величину развязки между гетеродинным и сигнальным плечами БС и входные импедансы (КСВ) последних. Под развязкой входных плеч БС понимают отношение мощности Pibx, подводимой к одному из входов (например к гетеродинному), к той части этой мощности Ргвых, которая выходит (просачивается) из второго входа (сигнального), т. е. "раз бс - Pibk/Pzbux- (2.11) Учитывая уже рассмотренные процессы прохождения сигналов через БАП (см. §.1.4, рис. 1.27), нетрудно убедиться в том, что в БС с щелевым мостом (создающим сдвиг фаз 90°) при подведении мощности, например, к гетеродинному (или к сигнальному) плечу большая часть мощности, отраженная от смесительных камер из-за их неполного согласования (импедансы камер предполагаются близкими), выйдет из сигнального (или йЗ гетеродинного) плеча. При этом входные КСВ плеч (рбс) будут ниже большего из двух КСВ .камер. В частном случае идеального моста и идентичных импедансов камер развязка плеч БС и их КСВ будут минимальны и равны paзБC=l/I;=(Pд+07(Pд-l) Рбс=1- (2-12) Например, при рд=2-2,5 получае.\г , = 9,57,4 дб, т. е. развязка в таком БС может быть весьма низкой. Для общего случая БС с мостом типа щелевого, пренебрегая его неидеальностью, из (1.15) и (1.22) можно получить -раз бс = + 1 + 2Гд, Г„, cos А*), (2.13) (2.14) где Гд1, Гд2 - коэффициенты отражения камер, Ar© - разность фаз коэффициентов отражения. Отсюда также следует, что в частном случае противоположных импе-148 дансов смесительных камер (Гд1=аГд2, Af)~180°) развязка становится очень большой (/-раз бс-*"°°)> а Г.->-Гд. Нетрудно убедиться в том, что при использовании мостов со сдвигом фаз 0°-180° результаты будут прямо противоположны, т. е. для этого случая (полагая мост идеальным) легко получить "раз бс = 4/(Г;. + г:,-2Гд,Гд,со8А*). (2.15) Гбс = 0.5 yrJTlJ 2Г,.Гд,со8А*- (2.16) Вообще говоря, разность фаз Ад может быть любой в пределах 0°-180 (рис. 2.15). Однако практически, как можно судить по имеющимся экспериментальным данным, значение Ai# вблизи 180°, при котором развязка плеч БС с щелевым мостом максимальна, менее вероятно, чем остальные. Так, например, измерения этой развязки в двух смесителях (рис. 2.19,6) 3-см диапазона с партией диодов Д405А, АП и Д405Б, БП (по 8 пар) показали, что в БС с Г-мостом величина Lpgg, выше, чем в БС с щелевым мостом, на 7-15 дб. Поэтому можно считать, что в большинстве случаев развязка плеч БС с мостами типа щелевого, а также их входной КСВ будут ниже, чем с мостами типа Г-моста. Малая разБс приводит К излучснию замстной доли подводимой к БС мощности Рг через его сигнальное плечо в тракт сигнала (антенну), что может быть в некоторых случаях нежелательным или недопустимым, в частности, из-за нарушения скрытности работы пассивной РЛС или из-за создания помех собственному приемному устройству (например, возможность насыщения *или ухудшения коэффициента шума регенеративного МШУ, стоящего перед смесителем гл. 3). Вместе с тем следует учитывать, что благодаря некоторым невзаимным свойствам, которые приобретают БС с девяностоградусным мостом (при подаче сигнала ПЧ на выход БС появляющиеся в результате его преобразования сигналы /с и fa выходят не из сигнального плеча БС, а из гетеродинного), в таком БС значительно уменьшаются или полностью устраняются амплитудно- и фазочастотные искажения принимаемого сигнала, обусловленные наличием преселектора на входе [41J. г) Конструкции балансных смесителей. Использование схемы БС с однотактным выходом и последовательным включением разнополярных диодов по постоянному току (рис. 2.19,6) позволяет создавать компактные конструкции смесителей, занимающие .малый объем в аппаратуре и обеспечивающие удобный доступ к диодам (рис. 2.20, 2.21). Вы.ход БС подключают к УПЧ либо коаксиальным кабелем с малой погонной емкостью, либо (при необходимости максимально уменьшить входную  Рис 2.20 Сдвоенная конструкция балансных смесителей 3-сл диапазона с однотактным выходом (по схеме рис. 2.19,6): / - сдвоенные щелевые мосты (см. рис. 5.4); ! счетверенные смесительные камеры (рис. 2.10.a); Д -выводы ПЧ; 4 -at олы постоянного тока. емкость УПЧ) непосредственно - бескабельным коаксиальным разъемом. Вывод постоянного тока от одного нз диодов БС делают отрезком тонкого кабеля или экранированного провода. Все элементы цепи измерения тока /о (Ro, Con, Ьф, Сф) заключают в хорошо экранированную металлическую коробочку, которую устанавливают на корпусе БС (например, на щелевом мосте) либо в любом другом месте СВЧУ. Однако при значительной длине соединительного кабеля (провода) его электрическая длина может стать близкой к Лпч/4, что приведет к паразитному резонансу в нем, уменьшению 5ш и возрас-танпю he у Для исключения таких явлений целесообразно установить емкость Сбл непосредственно в держателе диода, тогда длина кабеля не будет играть никакой роли.  Рис. 2.21. Балансные смесители см волн: со свернутым Г-мостом (с); с щелевым мостом (б). При конструировании БС необходимо обращать особое внимание на то, чтобы контактные соединения в элементах смесительных камер (диододержатели, кабели, разъемы) были максимально надежными и неизменными во всех условиях эксплуатации. Следует отметить, что помимо рассмотренных существует ряд других конструктивных вариантов построения малогабаритных БС с однотактным выходом. В частности, к ним относятся: коаксиально-полосковые БС с коаксиальными входами [30] (для подключения к последним в ряде случаев требуются коаксиально-волно-водные переходы); ортомодные БС, в которых мост отсутствует, а необходимые фазовые соотношения колебаний у диодов иа частотах fc и fr создаются благодаря использованию взаимно перпендикулярной поляризации колебаний этих частот [31]; БС на так называемом орто-Г-мосте, представляющем собой свернутый Г-мосг (§ 5.1), у которого за счет 90"-го изгиба -плеча входные фланцы плеч Е м И параллельны [43, 44]. Неизмеримо меньшие размеры имеют микрополосковые интегральные БС, работы по созданию которых ведутся в настоящее время очень широко [4, 21, 22, 31, 32]. д) Особенности конструкций балансных смесителей мм волн. Диоды мм волн обычно имеют коаксиальную и волноводную конструкцию корпуса (п. 2.2.2), причем, в отличие от диодов см волн, разнополярные диоды нередко отсутствуют. Поэтому до последнего времени БС мм волн строили по схеме с двухтактным выходом [3,17]. Учитывая преимущества схемы БС с однотактным выходом и последовательной цепью постоянного тока (рис. 2.19,6), которые особенно важны в мм диапазоне волн, где сильно возрастают шумы гетеродина (§ 4.2) и увеличивается разброс параметров диодов в паре, целесообразно усложнением конструкции БС строить его по этой схеме с диодами одинаковой полярности. Для этого необходимо корпус одного из диодов изолировать по постоянному току и по пч от общего корпуса БС (сохранив короткое замыкание на СВЧ) и вывести с изолированного корпуса диода напряжение ПЧ. В этом случае диод оказывается включенным по ПЧ в противоположной полярности по сравнению с другим диодом. Пример такой конструкции БС на диодах волноводного типа представлен на рис. 2.22. Тонкая диэлектрическая прокладка 2 (фторопласт) толщиной ~0,1-ь0,2 мм и втулка 10 (фторопласт) изолируют диод / от общего корпуса БС, при этом прокладка 2 образует плоский конденсатор, емкость которого создает на СВЧ короткое замыкание между изолированным фланцем 8 и волноводом моста. Следует иметь в виду, что эта елжость, также, как емкость между корпусами диода и диододержателя через втулку 10, включены параллельно выходу БС и увеличивают ело выходную елжость Свых-Поэтому необходимо стремиться к тому, чгобы сумма указанных двух емкостей была достаточно мала (порядка 74-10 пф). С той же целью получения минимальной емкости Свых кабель И должен иметь минимальные длину и погонную емкость. При использовании триполярных диодов коаксиального типа (рис. 2.3,6) с одинаковой полярностью задача конструирования БС по схеме рис. 2.19,6 решается проще, т. к. у таких диодов оба электрода изолированы от цилиндрического корпуса, что позволяет включать их по ПЧ в той или иной полярности. В конструкции такого БС (рис. 2.23) верхний вывод одного диода соединяется 152   Рис. 2.22. Балансный смеситель мм диапаз(Уна с однотактным выходом (рис. 2.19,6) на диодах волноводного типа одинаковой полярности: о) схема; б) схематическое изображение конструкции диододержателеП; в) общий вид; 1.4 - диоды волноводного типа (рис. 2.3,8); 2-изоляционная прокладка; 3 - кольцевой мост; 5 - коаксиальный разъем (выход ПЧ): 6, 10 - изоляционные втулки; 7, 13 - фланцы моста; в - изолированный флянец; 9 - контактное кольцо; It- коаксиальный кабель цепи ПЧ; 12 - экранированный провод (кабель) цепи /п; М -вход Р; /5 -вход Р; 16 - аттенюатор; /7 - коробка с элементами цепи /о. 0 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 50 51 |