АМПЛИТУДНЫЙ ДЕТЕКТОР СВЧ

Полезная модель относится к приборам измерения отражений электромагнитной энергии в системах СВЧ, в частности, в трактах антенно-фидерных устройств (АФУ) беспилотных летательных аппаратов (ЛА).
Параметры отражения АФУ - модуль коэффициента отражения - можно измерять с помощью датчика модуля коэффициента отражения. Основным элементом датчика служит двунаправленный ответвитель, позволяющий выделять и раздельно измерять значения напряжений падающей и отраженной волн с помощью индикаторов, выполненных, например, в виде амплитудного детектора (см. А.Г. Эпштейн, Измерительная аппаратура сверхвысоких частот, издательство «Судостроение», Л, 1965).
Известен амплитудный детектор по авторскому свидетельству №208012 МПК H03D 1/18 с приоритетом от 30.05.1966 г. Этот амплитудный детектор выполнен на транзисторе, в коллекторную цепь которого включена активная нагрузка, а к эмиттерно-коллекторному переходу транзистора параллельно подключен эмиттерно-коллекторный переход дополнительного транзистора, база которого соединена с корпусом.
Недостатком данного амплитудного детектора является то, что детектирование и одновременно усиление входного сигнала осуществляется только при наличии дополнительного источника питания.
Однако на борту ЛА установка дополнительных источников питания невозможна из-за ограничения объемов в отсеках.
Известен также амплитудный детектор по патенту на полезную модель №82965 МПК H03D 1/18 с приоритетом от 19.11.2008 г., включающий активную нагрузку, которая подключена к одному из плеч направленного ответвителя и рассогласована с волновым сопротивлением линии передачи ответвителя, и к этому же плечу ответвителя подключена детекторная секция (амплитудный детектор СВЧ) датчика модуля коэффициента отражения.
0
0
0
В патенте указано, что коэффициент передачи данного детектора может изменяться от единицы до двух при изменении активной (резистивной) нагрузки R1 ответвителя в пределах Z…1000Z (где Z - волновое сопротивление линии ответвителя).
Однако в некоторых практических случаях не требуется изменения коэффициента передачи в каких либо пределах, а требуется лишь получение максимального его значения равного двум.
Задачей полезной модели амплитудного детектора СВЧ является получение значения его коэффициента передачи равного двум, при использовании ограниченной элементной базы нагрузочных резисторов и сокращении габаритов амплитудного детектора СВЧ.
ВХ
0
Поставленная задача решается тем, что в предложенном амплитудном детекторе СВЧ активные нагрузки R1 исключены из схемы, а к плечам направленных ответвителей подключены только амплитудные детекторы СВЧ с собственным входным сопротивлением R>>Z много большим волнового сопротивления линий передачи.
д
Необходимый коэффициент передачи (К) амплитудного детектора СВЧ равный 2 определяется по формуле:
до
0
0
где К обычно равен единице и представляет собой собственный коэффициент передачи амплитудного детектора СВЧ при установке на его входе согласованного с линией передачи сопротивления R=Z;
Г - входной коэффициент отражения амплитудного детектора СВЧ.
Коэффициент отражения Г находится из соотношения:
(2)
где
ВХ
R - входное сопротивление амплитудного детектора СВЧ;
0
Z - волновое стандартное сопротивление основной линии передачи и линий ответвителей.
ВХ
Величина сопротивления R определяется через нагрузочный резистор R, являющийся частью схемы амплитудного детектора СВЧ
ВХ
R=R/2
(см. Смогилев и др. Радиоприемники СВЧ, «Воениздат», М, 1967 г., с. 391, формула 8.78).
Тогда формула (2) примет вид
0
Волновое сопротивление линии передачи Z имеет стандартное значение равное 50 Ом или 75 Ом.
0
0
При анализе формулы (3) с линией передачи Z=75 Ом было определено нагрузочное сопротивление R амплитудного детектора СВЧ, удовлетворяющее разработчика. Когда R будет по номиналу в 200 раз больше Z=75 Ом, т.е. R=75*200=15000 Ом, тогда
Г=(15000/2-75)/(15000/2+75)=0,98.
При дальнейшем увеличении сопротивления R величина коэффициента отражения Г будет еще ближе к 1,0. Однако практически достаточно установить предел увеличения R в 200-400 раз. Так, при увеличении сопротивления R в 400 раз получим Г=0,995.
д
Тогда в диапазоне коэффициента отражения Г равном Г=(0,98…0,995) коэффициент передачи К амплитудного детектора будет с достаточной точностью удовлетворять требованиям формулы (1).
0
0
1
2
ВХ
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен датчик модуля коэффициента отражения на основе микрополоскового двунаправленного ответвителя с амплитудными детекторами. На чертеже показаны: 1 - основная линия передачи, 2 и 3 направленные ответвители, R - нагрузки, согласованные с волновым сопротивлением Z ответвителей, VD и VD - полупроводниковые диоды, R - нагрузочный резистор амплитудного детектора, С - нагрузочная емкость амплитудного детектора. На чертеже линии передачи направленных ответвителей 2 и 3 нагружены на входное сопротивление R амплитудных детекторов.
Предложенный амплитудный детектор СВЧ наиболее удачно вписывается в малогабаритные датчики модуля коэффициента отражения, где в каналах падающей и отраженной волн установлены эти детекторы.
Техническим результатом предложенной полезной модели является получение коэффициента передачи амплитудного детектора СВЧ равного двум при использовании ограниченной элементной базы нагрузочных резисторов и сокращении габаритов полезной модели за счет исключения резистора на входе детектора.