|
| |
|
Слаботочка Книги зованием цилиндрического ДР. Резонатор 4 с помощью втулки 5 из фторопласта крепится в соосном металлическом экране 7, представляющем собой отрезок круглого запредельного волновода. С входным микроразъемом 9 резонатор связан кольцом 8, изготовленным из фольгированного фторопласта и соединенного с одной стороны с центральным проводником 10 разъема 9 через встречно включенные p-i-n-тош И и /2, а с другой стороны - с корпусом 7 через дроссель 6, обеспечивающий развязку между СВЧ-сигналом и низкочастотным манипулирующим напряжением. Выходной микроразъем 3 электромагнитно связан с ДР полупетлей 2, расположенной с противоположной стороны резонатора. Металлический винт / служит для перестройки манипулятора по частоте. Работает л-манипулятор следующим образом. При подаче низкочастотного двухполярного цифрового видеосигнала по центральному проводнику 10 микроразъема 9 один из диодов или 12 открывается, а другой в это время оказывается запертым, т. е. СВЧ-сиг-нал поступает на вход 9 по проводнику 10 и проходит через диод или диод 12. Поэтому для него кольцо 8 является полупетлей, соединенной с проводником 10 через диод или 12. Очевидно, что в ДР при этом возбуждаются колебания с противоположной фазой. На рис. 7.1 направление СВЧ-тока по проводнику 8 показано в одном случае сплошной, а в фy-гом - штриховой линиями. В свою очередь, ДР возбуждает выходную полупетлю 2 СВЧ-сигналом, проманипулированным по фазе на л. Резонансная система, включающая ДР (керамика ТБНС, 8д = = 80) во фторопластовой втулке и экране с подложками для элементов возбуждения, рассчитана по методике, изложенной -в гл. 4. Дисперсионное уравнение, связывающее продольные размеры (L, Lg, L4, Lg) резонансной системы с ее продольными волновыми числами (P21, Ргз), полученное из уравнения (4.23), имеет вид  Рис. 7.1. Конструкция фильтра я-манипулятора на цилиндрическом ДР в соосном экране 2p2ii = arctg - arctg 4 + 1) /1,3,4,5 = Z.,.3,4,5/a; А, = pthi,p,5-b Рг4 *h hzb - Рг5 -2Р24/; Результаты расчета размеров такой системы для резонансной длины волны основного Нои типа колебаний ДР приведены в табл. 7.1.,по которой можно определить отношение толш,ины ДР к его диаметру 21 в зависимости от длины резонансной волны аАц и бд диэлектрика резонатора при 63 = 64 = 2,5; /3 = 0,6; 1 == 0,3; /5 - 0,3. Пример. Рассчитать размеры я-манипулятора для работы в диапазоне частот 1520...1550 МГц. Расчет выполнить для нижней частоты /о = 1520 МГц, поскольку перестройка осуществляется введением металлического винта, увеличивающего частоту ДР. Для заданной частоты, соответствующей длине волны К 19,7 см, определим размеры резонатора из керамики с бд = 80 (ТБНС). Задаваясь значением Таблица 7.1
а/ко - 0,0723, вычисляем а = 0,0723 л; 14 мм, т. е. диаметр резонатора 2а = = 28 мм. При таком а/Яр и отношении диаметров экрана и резонатора ь/а= 1,3 находим 2/i = 0,381. Определяем диаметр экрана 26 = 1,3 2а я; 36 мм; толщину ДР 2Z,] = 0,381 2а х, 10,6 мм и остальные размеры i-з4 5 = а/345> т- е. L. = = 8,4 мм, Z,4 = L5 = 4,2 мм. При этом следует иметь в виду, что подложка петли связи и втулка, поддерживающая ДР, выполнены из диэлектрика с вд = 2,5. Экспериментально исследовался я-манипулятор, изготовленный в соответствии с вышеописанной конструкцией, для диапазона частот 1520... 1550 МГц (перестройка механически винтом 12), в котором использован ДР (бд = 80), имею-Таблица 7.2 yjg размеры 2а = 28 мм, 2Lj = = 10,5 мм и p-i-n диоды 2А517-А2, помещенные в экран диаметром 2Ь = 36 мм. Продольные размеры устройства Lg, L4 и Lj равны соответственно 8; 5 и 3 мм. По-лосковое кольцо, возбуждающее ДР, имеет диаметр 24 мм и шириной полоска 2 мм. Амплитудно-частотная характеристика я-манипулятора для различного постоянного управляющего тока через любой p-i-n диод на фиксированной частоте (fo = 1520 МГц) построена на рис. 7.2, а. Номера кривых на рис. 7.2, а, соответствующие управляющим /o-t-ra-диодами токам /упр и вносимым на резонансной частоте затуханиям бзат, приведены в табл. 7.2. В данном случае это уст-
 ройство можно рассматривать как однозвенный электронно-управляемый фильтр-аттенюатор, позволяющий плавно (или дискретно) изменять вносимое затухание на фиксированной частоте от 2 до 26 дБ при изменении управляющего тока от 8 до 16 мА. По этим характеристикам можно определить параметры источника манипулирующего сигнала. Очевидно, что этот я-манипулятор можно рассматривать и как амплитудный модулятор СВЧ несущей. Степень подавления высших составляющих, спектра фазомани-пулированного сигнала зависит от добротности ДР и скорости манипуляции, а подавление несущей определяется симметрией манипулятора и прямым просачиванием несущей со входа на выход. На рис. 7.2, б показан спектр сигнала, сформированного рассмотренным устройством при скорости манипуляции В =2МБод. Подавление несущей по отношению к 1-м гармоникам составляет 28 дБ. Подавление 3-х гармоник по отношению к первым - 20 дБ в отличие от нефильтрованного сигнала, для которого эта величина составляет 9,5 дБ. Аналогичное устройство, выполняющее функции фильтра-манипулятора, показано на рис. 7.3. Оно выполнено на основе трехзвенного ППФ с планарным размещением ДР. В отличие от вышерассмот-ренного манипулятора входной W0 то 1550 f.МГц io / Рис. 7.2. АЧХ я-манипулятора при различных значениях управляющего тока (а) и спектр выходного фазоманипулирован-ного сигнала (б)  Рис. 7.3. Конструкция фильтра я-манипулятора на трех ДР, размещенных планарно в прямоугольном экране резонатор 3 возбуждается штырями 2, 6, подключенными через коммутируемые диоды 7, 8 к входной коаксиальной линии /. Управляющий сигнал подводится через элементы развязки цепи подачи напряжения к диодам 7 и 8. При изменении полярности управляющего сигнала открывается один из диодов и к входной линии 1 подключаются поочередно возбуждающие штыри 6 или 2. При этом изменяется направление возбуждения волны в резонаторах и, как следствие, изменяется на 180° фаза колебаний в выходном элементе 4 и выходной линии 5. Трех-звенная избирательная система ДР обеспечивает подавление вне полосного излучения, соответствующее трехзвенному ППФ на ДР (см. гл. 3). Рассмотрим СВЧ-фазовращатель отражательного типа. Его принцип действия основан на том, что фаза сигнала, отраженного от включенного в линию передачи ДР, зависит от частотной расстройки резонатора. Преимущества таких устройств по сравнению 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 52 [53] 54 55 56 57 58 59 60 61 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||