СВЧ модулятор на p-i-n-диоде, страница 2

На эквивалентной схеме r_p, r_n - сопротивление толщи полупроводника; L_к - индуктивность корпуса.

Т.к, сопротивление i- слоя намного больше сопротивлений р-i и n-i переходов и сопротивлений р- и n- областей, а ёмкость i- слоя которая должна быть не менее некоторого заданного значения. Для модулятора, обеспечивающего максимальное значение m при заданном значении

где  - качество переключающего диода.

Принцип действия модулятора основан на резком изменении сопротивления диода при переключении напряжения смещения на нём, поэтому основным требованием, предъявляемым к диоду, является большой перепад прямого и обратного сопротивлений. При этом время переключения диода t_Пне должно превышать длительности фронта t_фвходного импульса, а расчет полного сопротивления диода необходимо проводить с учётом паразитных параметров полной эквивалентной схемы диода.

Несколько общих положений об устройствах управления амплитудой СВЧ колебаний. Эти устройства разделяются на два типа: устройства, управляемые внешним электрическим полем (постоянным или низкочастотным), и устройства, управляемые самим проходящим СВЧ сигналом (самоуправляемые устройства). К устройствам с внешним управлением относятся аттенюаторы, импульсные модуляторы, стабилизаторы уровня проходной мощности. К самоуправляемым СВЧ устройствам относятся в основном ограничители мощности и защитные устройства.

По принципу работы устройства управления амплитудой колебаний делят на два типа: проходные и отражательные. К проходным относят аттенюаторы, модуляторы, ограничители, к отражающим - преимущественно различного рода коммутаторы.

Общие требования, присущие практически всем устройствам:

• величина     минимального     и     максимального     вносимых затуханий;

• диапазон рабочих частот;

• допустимый уровень входной мощности;

• величина КСВ на входе и выходе;

• величина изменения затуханий в диапазоне частот;

• быстродействие управляющего устройства;

• величина мощности управления;

• уровень нелинейных искажений.

Особенности исследуемого модулятора.

Исследуемый в работе модулятор конструктивно представляет собой отрезок волноводной линии, в которую вмонтирован p-i-n-диод. Для расширения полосы рабочих частот канал, в который включен p-i-n-диод, согласован с передающей линией с помощью ступенчатого четвертьволнового трансформатора.

Поскольку в закрытом состоянии диод имеет малое сопротивление, в тракте возникают отражения и возрастает КСВ. По этой причине для развязки коммутируемой диодом линии и передатчика необходимо использовать вентиль, либо циркулятор в вентильном включении.

К достоинствам данного модулятора можно отнести: слабую зависимость его параметров от падающей СВЧ мощности, небольшие токи управления, малые потери в открытом состоянии (не более 1,5 дБ), малое время переключения.

Основным недостатком данного модулятора является неполное подавление СВЧ мощности (не более 35 дБ), что для случая импульсной модуляции приводит к искажению спектра импульсного сигнала. Этот недостаток может быть устранен использованием          многодиодных модуляторов, либо последовательным включением нескольких однодиодных модуляторов.

Лабораторное задание.

Исследовать зависимость вносимого p-i-n-диодом ослабления в дБ от протекающего через диод тока для трех частот диапазона 19-25 КГц.

f	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2	2,2	2,4	2,6	2,8	3
19 ГГц	-0,95	-1,2	-1,6	-1,9	-2,4	-2,5	-2,9	-3,4	-3,6	-4	-4,4	-4,5	-4,6	-4,9	-5,2
22 ГГц	-2,8	-3	-3,6	-3,8	-4,2	-4,8	-4,9	-5,3	-5,8	-6	-6,4	-6,6	-6,8	-7	-7,3
24 ГГц	-3,6	-4,2	-4,6	-5	-5,5	-5,9	-6,3	-6,6	-7	-7,3	-7,5	-7,8	-8,3	-8,5	-8,6