|
| |
|
Слаботочка Книги с фазовращателями других типов - незначительные потери в полосе рабочих частот и энергопотребление, обусловленные особенностями ДР. В отражательном фазовращателе, изображенном на рис. 7 А, а, ДР включен на отражение в отрезок короткозамкнутой микрополосковой линии передачи на расстоянии z. Циркулятор разделяет падающую на ДР и отраженную от него волны. В зависимости от способа перестройки резонатора можно реализовать механически и электронно управляемые фазовращатели с плавным или дискретным изменением фазы сигнала (рис. 7 2, б и в). Отраженную от МПЛ (с включенным в него ДР) волну в плече 3 циркулятора можно рассматривать как суперпозицию двух волн.   Рис. 7.4. Схема отражательного фазовращателя: а - с механической перестройкой ДР. включенного на отражение; б, но управляемые, с включенными в ДР варакторными диодами в - электрон- Одна ИЗ НИХ отражается от ДР и имеет фазу, зависящую от резонансной частоты последнего, а другая отражается от короткозамыка-теля (КЗ) и ее фаза не зависит от частоты ДР. Очевидно, что чем больше связь ДР с волной, тем меньше амплитуда волны, отраженной от КЗ. В свою очередь, связь поля резонатора с полем волны МПЛ обратно пропорциональна расстройке ДР = fjfa - где /(. и /о - частота входного сигнала и резонансная частота ДР. Оценим величину потерь в таком фазовращателе. Очевидно, что потери, вносимые ДР, будут наибольшими при = О (совпадении и /о) и максимальной связи поля ДР с полем волны МПЛ. А это значит, что они зависят только от угла диэлектрических потерь (tg 6) используемой керамики, например, для TBHCtg б = (3...4) х X 10~\ Это эквивалентно вносимым потерям 0,15 0,2 дБ на один резонатор в сантиметровом диапазоне волн. С учетом прямых потерь развязывающего устройства (например, циркулятора) суммарная их величина составляет 0,4...0,6 дБ, что на 2...4 дБ меньи е, чем у аналогичных устройств, выполненных на p-i-n диодах. Практически реализованный для активной ФАР фазовращатель отражательного типа с ДР на циркуляторе типа ФЦП2-13А в семисантиметровом диапазоне волн имеет габаритные размеры 24x10 мм без учета размеров циркулятора. Диэлектрический резонатор выполнен из керамики ТБНС диаметром 10 мм и толщиной 3 мм Фазовращатель обеспечивает как дискретное, так и плав- ное изменение фазы от О до 360°. Прямые потери фазовращателя 0,6 дБ. Исследования показали, что СВЧ-устройства управления фазой, реализованные на основе ДР, могут успешно конкурировать с СВЧ-фазовращателями других типов. Рис. 7.5. Структурная схема двухчастотного СВЧ генератора 3. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЗОНАТОРЫ В СВЧ-ГЕНЕРАТОРАХ Большое практическое применение ДР нашли в транзисторных и диодных СВЧ-генераторах для стабилизации их частоты. Устройство стабилизации можно выполнить на основе полосоюго или режекторного фильтра на ДР. Различные схемы включения ДР в генераторы, а также их особенности, преимущества и недостатки приведены в работе [87]. Рассмотрим несколько вариантов СВЧ-генераторов с ДР. Двухчастотный СВЧ-генератор. В малогабаритных СВЧ-приемо-передатчиках вместо раздельных возбудителя и гетеродина целесообразно использовать один двухчастотный генератор, формирующий одновременно сигналы с частотой возбудителя и гетеродина /з- Такие генераторы, наряду с высокой стабильностью частот /i, /2 и их разностной частоты Д - Д, должны иметь малые габаритные размеры, массу и простое конструктивное исполнение при достаточно высоких уровнях мощности выходных сигналов. Структурная схема СВЧ-генератора показана на рис. 7.5. Он состоит из двух СВЧ-генераторов (г), Г2), стабилизированных диэлектрическими резонаторами, и схемы фазовой автоподстройки частоты, обеспечивающей подстройку частоты генератора Г2 по высокостабильному сигналу генератора Г1. Сигнал разностной частоты генераторов, полученный на выходе смесителя, путем подачи на его входы колебаний, ответвляемых с выходов генераторов, сравнивается с высокостабильным по частоте сигналом кварцевого генератора в импуль-сно-фазовом детекторе ЯФД. Выходное напряжение ИФЛ подается на варакторные диоды, включенные в резонатор генератора Г2, и управляет подстройкой его частоты. Поэтому стабильность разностной частоты (Д - /2) определяется стабильностью кварцевого генератора, а стабильность частот СВЧ-генераторов зависит только от стабильности частоты сигнала генератора П [30]. СВЧ-генератор Г2 реализован в гибридно-интегральном исполнении на полевом транзисторе ЗП602-А2 со стабилизацией частоты диэлектрическим резонатором. Топология и электрическая схема СВЧ-генератора изображены на рис. 7.6. Генератор представляет собой усилитель с общим истоком с положительной обратной связью, обеспечиваемой внешним полем ДР, который возбуждается отрезками микрополосковых линий 1 и 2, соединенными с затвором и стоком. Электронная перестройка частоты генератора осуществляется изменением резонансной частоты ДР с помощью варикапов типа ЗА-618 (рис. 7.6, б). Конструктивно устройство электронной частотной перестройки резонатора (рис. 7.6, в) выполнено в виде расположенных на подложке / полуколец 2 с включенными между ними варикапами 3. Оно размещено на торцевой поверхности ци- ЗА-в18  15дВ Рис. 7.6. Двухчастотный СВЧ генератор: а - топология: 6 - принципиальная схема перестраиваемого генератора: в - устройство электронной подстройки частоты линдрического и электромагнитно связано с ним за счет внешнего поля резонатора. Управляющее варикапами напряжение подводится к полукольцам 2. Характеристики перестраиваемого генератора Г2 показаны на рис. 7.7. Максимальная перестройка (подстройка) по частоте составляет 0,8 % при практически неизменяющейся выходной мощности генератора, составляющей 63...65 мВт. Стабилизирующий ДР диаметром 8 мм и высотой 3,7 мм изготовлен из керамики ТЛО (бд = 39, tg б = 2 X X 10~). Диэлектрическая (ед = 10)  fl.MCif бого еооо 3 S 9 12 15 50 kO 30 Ргмвт пластина толщиною 1 мм располага-ется непосредственно на поверхности ДР, а на ней размещены полукольца с диодами типа ЗЛ-618. Генератор П аналогичен генератору Г2 за исключением того, что в нем отсутствует схема электронной перестройки частоты ДР. Его можно подстроить введением металлического штыря в осевое отверстие стабилизирующего резонатора в таких же пределах, что дает электронная подстройка частоты Г2, т. е. оба генератора можно перестраивать в пределах 30...40 МГц, сохраняя при этом неизменной разностную частоту (/i - /2). равную 100 МГц. Двухчастотный СВЧ-генератор с выходными частотами Д = = 6100 МГц, Д = 6000 МГц и мощностью на каждом выходе Р\,2 > 60 мВт имеет относительную нестабильность частоты Д, рав- Рис. 7.7. Характеристики перестраиваемого генератора 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 |