Расчет параметров входного устройства транзисторного усилителя СВЧ

Задачей входного устройства транзисторного усилителя СВЧ является снижение до безопасного уровня проникающих на вход приемника больших импульсных сигналов в различных условиях эксплуатации РЛС. Источниками таких больших сигналов являются как собственный передатчик (постоянное воздействие), так и соседние работающие РЛС (случайное и, как правило, кратковременное воздействие).

Проникновение на вход приемника части мощности передатчика обусловлено конечной величиной развязки, которую создает антенный переключатель во время работы передатчика. Большие сигналы помех от соседних станций могут поступать на вход из антенны через основной и боковые лепестки диаграммы направленности в те периоды времени, когда антенна подключена к приемнику. Следует подчеркнуть, что такие сигналы могут попасть на вход приемника не только во время работы РЛС, но и в условиях полностью выключенной станции.

В СОЦ 9С18 защиту приемника обеспечивает антенный переключатель, выполненный на ферритовом циркуляторе совместно с резонансным разрядником. Развязка приемника и передатчики, создаваемая этими элементами, обеспечивает удовлетворительную защиту в условиях, когда на входе приемника стоит УВЧ на ЛБВ. Для транзисторного усилителя этих мер, как показывает практика замены ЛБВ транзисторным усилителем, может оказаться недостаточно. Поэтому для дополнительной защиты транзисторного усилителя СВЧ потребуется защитное устройство, которое целесообразно помещать в одной конструкции с усилителем.

Устройство защиты для транзисторного усилителя относится к классу самоуправляемых устройств. Единственным источником воздействия для них, под действием которого происходит регулировка вносимого затухания, является сам СВЧ сигнал, поступающий от передатчика или из антенны. Такие приборы наиболее желательны в РЛС, поскольку обеспечивают защиту и при выключенной РЛС.

В настоящее время наиболее перспективными являются полупроводниковые устройства защиты. Хотя они и уступают по максимальной мощности резонансным разрядникам, они обладают и рядом преимуществ. К числу таких преимуществ относятся миниатюрность, большая долговечность и возможность создания самоуправляемых устройств.

Полупроводниковые устройства защиты представляют собой СВЧ элементы с диодами, характеризующиеся двумя состояниями: состоянием пропускания при малой мощности сигнала СВЧ (малые потери Lпр) и состоянием запирания (большие потери запирания Lзап). Эти изменения состояний обусловлены нелинейными свойствами полупроводникового диода изменять свое сопротивление при изменении СВЧ мощности.

В качестве диодов используются полупроводниковые структуры типа p-n или p-i-n. Более предпочтительны диоды со структурой p-i-n, как выдерживающие большие уровни мощности. Схема устройства защиты представляет собой параллельное включение диода в линию передачи. Эквивалентное сопротивление p-i-n-диода представляет собой последовательное соединение сопротивления и емкости, нелинейно изменяющихся под воздействием СВЧ сигнала. Для диода МА4Р274 эти параметры равны соответственно R =15 Ом и C = 0,5 пф. В режиме большого сигнала сопротивление падает до величины r=1,5 Ом. Определим основные параметры устройства защиты. Потери в режиме малого сигнала определяются выражением

 

, (3.1)

 

где W - волновое сопротивление линии;- модуль комплексного сопротивления диода.

Сопротивление диода (модуль) на частоте 10 ГГц составляет

 

 Ом,

 

что соответствует Lпр=0,65 дб. Потери в режиме запирания равны

 

 дБ. (3.2)

 

Мощность помехи на выходе резонансного разрядника может достигать 100 мВт. При вносимом затухании устройства защиты 20 дБ уровень помехи на входе транзисторного усилителя СВЧ не превысит 1 мВт, что обеспечит линейный режим работы усилителя.