Вопрос 19

в диапазоне СВЧ (то есть частота >300 МГц) очень важное значение при создании диодов приобретают реактивные параметры. Корпус диода должен проектироваться таким образом, чтобы он имел минимальные величины собственной емкости и индуктивности, обеспечивал надежное крепление в СВЧ устройствах и давал возможность оптимального согласования с нагрузкой.

В настоящее время p-n переходы для диодов СВЧ получают по планарной технологии, используя диффузионные методы, а также применяют переходы с мезаструктурой. По своему назначению диоды СВЧ подразделяются на детекторные, переключательные, преобразовательные, параметрические и генераторные.

Рис 39 эквивалентная схема СВЧ диода

Детекторные диоды предназначены для детектирования сигналов СВЧ. Под детектированием понимают процесс выделения из модулированного напряжения сигнала более низкой частоты, по закону которого была осуществлена амплитудная модуляция высокочастотного сигнала. Главным параметром, определяющим характеристику детектора, является крутизна ВАХ в окрестности рабочей точки. Выходное напряжение детектора должно быть прямо пропорционально мощности сигнала СВЧ (квадрату входного напряжения).

К ВАХ детекторных диодов предъявляются специальные требования: прямая ветвь должна быть квадратична, что дает возможность по величине измеряемого тока определять СВЧ мощность, подаваемую на диод

Переключательные диоды

для переключения мощности, проходящей по СВЧ тракту, используются переключательные диоды. Они делятся на нерезонансные и резонансные. Переключение достигается за счет изменения сопротивления диода при подаче на него прямого и обратного напряжения.

В нерезонансных переключательных устройствах используется тот факт, что при подаче прямого смещения диод обладает малой величиной активного дифф-ного сопротивления, а при обратном смещении значительно большей. Основным требованием, предъявляемым к конструкции такого диода, является минимальная индуктивность вывода. А также емкость диода и патрона. В результате специально принятых мер переключающее устройство будет обладать практически активными сопротивлением в рабочем диапазоне частот.

В резонансных переключателях используется явление резонанса в параллельном и последовательном контурах, образованных емкостью p-n перехода, емкостью корпуса и индуктивностью выводов.

Преобразовательные диоды

Ряд функций могут выполнять преобразовательные диоды. Они могут быть смесительными, умножительными, модуляторными. Для всех этих целей используется нелинейность ВАХ диодов. Смесительные диоды при подаче двух сигналов различных частот позволяют получить разностную (промежуточную частоту). Они характеризуются такими параметрами, как: потери преобразования, коэффициент шума, выпрямленный ток. Потери преобразования определяются следующим образом:

; где - мощность СВЧ сигнала, подводимого к смесителю;- мощность сигнала промежуточной частоты.

Величина выпрямленного тока измеряется при подаче на диод заданного уровня мощности СВЧ сигнала.

Умножительные диоды.

Они предназначены для получения n-ной гармоники основного сигнала. Они характеризуются мощностью какой-либо гармоники при заданном значении мощности основной гармоники.

Модуляторные диоды позволяют получить модулированные колебания. Основной параметр – потери преобразований – определяются соотношением:

; Где - мощность модулированных колебаний;- выходная мощность.

Конструкция СВЧ диодов.

Основные типа конструкции СВЧ диодов – патронная и коаксиальная

Рис 40 патронная конструкция СВЧ диода. 1- фланец; 2 – настроечный фланец; 3 – керамическая втулка; 4 – контактная пружина; 5 – кристалл; 6 – нижний фланец

Патронная конструкции диода удобна для установки волноводной секции. А коаксиальная – в коаксиальных волноводах. С целью уменьшения влияния паразитных параметров, а также для обеспечения возможности использования диодов в микрополосковых и других малогабаритных устройствах, разработаны корпуса диодов, имеющие значительно меньшие размеры