Создание генератора диапазона СВЧ для измерения возможно действенно упростить при использовании синтезатора частоты совместно с микросборкой автогенераторов. Модификация генератора с ФАПЧ для диапазонов от 0,66 до 1,53 и от 1,71 до 2,75 ГГц, где образцовым служит внешний высокостабильный генератор сигналов, частота которых не превышает нескольких МГц.

Отсутствие измерительного генератора создает проблемы при плановом обслуживании, настройке, ремонте антенн и другой аппаратуры диапазоном действия от 300Мгц и выше. Генератор СВЧ можно изготовить самостоятельно, что служит решением данной проблемы.

Схема генератора СВЧ

Печатная плата генератора

Общий принцип действия такого генератора базируется на применении системы ФАПЧ (фазовой автоматической подстройке частоты). Существенным ее недостатком является невозможность плавной перестройке по частоте. Использование генератора СВЧ значимо расширится, если он будет сконструирован как приставка к генератору ВЧ, который будет выступать генератором образцовой частоты. Изменение частоты генератора ВЧ дает возможность регулировки генератора СВЧ. Такой генератор может работать в диапазоне частот мобильной (сотовой) связи и устройств радиолюбителей.

В основе действия приставки заложен принцип управления режимом функционирования микросхемы синтезатора частоты DA4 микроконтроллером DD1. Специализированная микросборка автоматических генераторов с электронной подстройкой частоты DA5 и DA6 используется как генератор СВЧ диапазона. Интегральные стабилизаторы напряжения DA2 (12 В) и DA3 (5 В) делают постоянным напряжение узлов питания. Внешний генератор ВЧ используется как источник сигнала образцовой частоты. Дополнительный каскад увеличивает управляющее напряжение о максимального значения в 12 В.

Генератор СВЧ имеет основной и дополнительный выход. Уровень сигнала основного соответствует 0 дБ мВт, дополнительного - 60 дБ мВт. Внешний ступенчатый аттенюатор должен обладать уровнем сигнала от 0 до 70 дБ, при шаге Дб, он плавно регулирует выходной сигнал.

Данная конструкция подстраивает частоту генератора СВЧ под кратную внешнего генератора. Режим работы микросхемы соответствует коэффициенту деления ДПД для сигнала генератора равному 1000, в то время как сигнал внешнего генератора соответствует 1. Т.е. на каждый герц частоты внешнего генератора будет приходиться 1 кГЦ генератора СВЧ.

Наладка работы сводится к установке устойчивой работы ФАПЧ, где фазовый шум для полного диапазона частот генератора будет минимальным. Питание устройства может осуществляться с помощью любого стабилизированного блока напряжения от 13 до 15 В или блоком нестабилизированного напряжения от 15 до 20В.

Прошивка для микроконтроллера

Одним из типичных клистронных измерительных генераторов является генератор Г4-115, перекрывающий диапазон 7,2x3,4 мм (25,86-37,5 ГГц) с помощью трех клистронов, настраиваемых на разные поддиапазоны. Его структурная схема незначительно отличается от приведенной на рис. 9.3. В частности, этот генератор не имеет калиброванного выхода, а вместо ваттметра оснащен детекторным индикатором уровня мощности, подключенным к задающему генератору через направленный ответвитель. Для регулировки уровня мощности на выходе генератора применяется некалиброванный механический аттенюатор с пластиной из поглощающего материала, вводимой в прямоугольный волновод.

Прибор Г4-115 имеет па передней панели два стрелочных индикатора, один из которых регистрирует ток резонатора (режим генерации клистрона), другой, в зависимости от положения переключателя «ИНДИКАЦИЯ-РЕЗОНАТОР» - относительный уровень мощности или амплитуду колебаний в резонаторе частотомера. Устройство установки частоты не связано со шкалой. Шкала частоты отградуирована в гегагерцах и представляет собой диск с цифровыми отметками, который механически связан с перестраиваемым резонатором. Сигнал в резонатор поступает через направленный ответвитель, индикатором резонанса служит детекторная головка с усилителем сигнала детектора и стрелочный индикатор, раположенный на передней панели генератора. Контроль сигнала резонанса одновременно осуществляется и световым индикатором, который удобен при поиске частоты генератора, когда необходимо сравнительно быстро перестраивать частотомер и из-за инерционности стрелочного индикатора можно не заметить момент резонанса. Точная установка частоты осуществляется по максимальному отклонению стрелки индикатора, при этом кроме отсчета показаний по шкале резонатора необходимо вводить поправки согласно прилагаемому к каждому прибору их графику. Дополнительно к элементам схемы (см. рис. 9.3) генератор Г4-115 имеет переключатель поддиапазонов и устройство регулировки напряжения отражателя для настройки клистрона на максимальный уровень выходной мощности. Конструктивно генератор Г4-115 выполнен в одном блоке, а основные органы регулировки выведены на его переднюю панель. В генераторе использованы в основном полупроводниковые приборы.

Современным генератором, построенным на диоде Ганна, является прибор Г4-156 (рис. 9.4). Генератор перекрывает диапазон 26-37,5 ГГц с помощью одного диода Ганна. Диод находится в коаксиальном резонаторе, перестраиваемом механически с помощью электронно-механического привода. В зависимости от положения поршня резонатора устанавливается определенная частота колебаний. Положение поршня резонатора определяется с помощью емкостного датчика и генератора-имитатора, которые имитируют текущее значение частоты. Вычислитель управляет работой двигателя электронно-механического привода таким образом, чтобы текущее значение частоты, полученное от генератора-имитатора, совпадало с заданным через устройство ввода.

Сигнал, генерируемый диодом Ганна, через волноводный вентиль поступает на управляемый аттенюатор, выполненный на р-г-п диоде. Уровень мощности в относительных единицах устанавливается с помощью устройства ввода, вычислителя и цифроаналогового преобразователя (ЦЛП). Калиброванного выхода генератор Г4-156 не имеет. Амплитудная модуляция меандром с частотой 1 кГц осуществляется р-г-п модулятором; глубина модуляции составляет не менее 20 дБ.

Рис. 9.4.

Возможна внешняя модуляция меандром частотой 0,4- 3 кГц и длительностью фронта и среза радиоимпульса 100 мкс. Внешняя электронная перестройка частоты возможна в сравнительно узкой полосе (3 МГц) синусоидальным или пилообразным сигналом частотой 0,05-10 кГц.

Генератор Г4-156 выполнен на микросхемах и полупроводниковых приборах. Кроме обычных для генераторов сигналов функций он позволяет управлять частотой и мощностью сигнала с помощью внутренней программы, которая закладывается в оперативное запоминающее устройство вычислителя, либо дистанционно внешней ЭВМ. Масса генератора Г4-156 в три раза меньше, чем у генератора Г4-115, работающего в том же частотном диапазоне.

Многие типы генераторов миллиметрового диапазона выполнены на базе ЛОВ. К ним относятся генераторы Г4-141, Г4-142, генераторы качающейся частоты панорамных измерителей Р2-65, Р2-68, Р2-69 и др. Генераторы Г4-141, Г4-142 также содержат задающий генератор, устройство установки частоты, совмещенное со шкалой, схему управления режимами генератора, аттенюатор и внутренний модулятор (см. рис. 9.4). Однако устройство установки частоты и шкала этих приборов принципиально отличаются от аналогичных устройств клистропных генераторов. Частота генерации ЛОВ перестраивается путем изменения напряжения на замедляющей системе, а выходная мощность генератора может регулироваться не только аттенюатором, как в других генераторах сигналов, но и путем изменения напряжения на управляющем электроде, благодаря чему приборы Г4-141 и Г4-142 могут управляться от ЭВМ дистанционно. Частота генерации задается в виде кода, поступающего с разъема дистанционного управления или от собственного кодового переключателя, представляющего собой четыре независимых переключателя, каждый из которых имеет 10 оцифрованных положений. Положение первого переключателя указывает десятки гегагерц, второго - единицы гегагерц и т.д. Таким образом, кодовый переключатель одновременно воспроизводит и частотную шкалу. Погрешность установки частоты составляет 1-1,5% и обеспечивается точной аппроксимацией нелинейной зависимости частоты ЛОВ от напряжения на замедляющей системе ломаной линией, состоящей из десяти отрезков прямой.

Генераторы Г4-141, Г4-142 могут перестраивать частоту не только от подаваемого кода, но и от внешнего источника напряжения. В определенных режимах работы перестройка частоты осуществляется во всем диапазоне либо в пределах 0,5 ГГц при подаче на соответствующий вход прибора напряжения.

Внутренний модулятор обеспечивает модуляцию СВЧ- колебаний меандром частотой 1 кГц. В режиме внешней модуляции частота меандра может задаваться в пределах от 1 до 100 кГц. Генераторы Г4-141, Г4-142 не имеют ответвителя, частотомера, ваттметра и калиброванного аттенюатора, указанных на рис. 9.3. Характерная особенность генераторов указанного типа - использование высоковольтного изолятора между корпусом ЛОВ и ее волноводным фланцем, так как корпус, используемый ЛОВ, соединен по постоянному току с ее катодом.

Генераторы качающейся частоты (ГКЧ), входящие в приборы Р2-65 - Р2-69, выполнены по схеме, аналогичной представленной на рис. 9.3, но с некоторыми дополнениями. ГКЧ имеют две шкалы частот: одна из них грубая и совмещена с потенциометрами установки частоты или пределов перестройки генераторов; другая шкала резонансного частотомера позволяет измерять с заданной точностью. Вместо встроенного ваттметра в ГКЧ имеется датчик мощности, который может быть включен в замкнутое кольцо системы автоматической регулировки мощности, благодаря чему достигается ее постоянство на выходе. Внутренний модулятор обеспечивает модуляцию СВЧ-колебаний меандром частотой 100 кГц. Калиброванный аттенюатор в ГКЧ отсутствует.

В резонансном частотомере, встроенном в ГКЧ, отсутствует индикатор резонанса. Вместо него в ГКЧ имеются детектор и усилитель сигнала частотомера. Усиленный сигнал подастся на осциллографический индикатор панорамного измерителя и виден на экране индикатора в виде частотной метки.

Генераторы СВЧ перекрывают диапазон частот от 1 до 40 ГГц. Эти приборы предназначены для регулировки, настройки и испытаний радиоэлектронной аппаратуры и других СВЧ-устройств. По типу выходного соединителя они делятся на коаксиальные и волноводные. Частотная граница этих двух групп приборов лежит в диапазоне 7 ...18 ГГц.

Для СВЧ-генераторов характерно сравнительно небольшое перекрытие по частоте и однодиапазонное построение. Поэтому генераторы СВЧ выпускаются сериями однотипных приборов на определенные участки диапазона частот. Так, генератор Г4-90 рассчитан на диапазон частот 16,65 ...25,86 ГГц, а генератор Г4-91 – на диапазон 25,86...37,5 ГГц.

Типовая структура генератора СВЧ проста (рис. 3). Важную роль в обеспечении параметров генератора играют механические узлы. Так, отсчет частоты генератора, как правило, производится по механическому счетчику, связанному с элементом перестройки частоты через линеаризующее устройство. Счетчик

повышает разрешающую способность индикации частоты, обеспечивает простой и наглядный отсчет.

С контура задающего генератора мощность СВЧ-сигнала снимается с помощью подвижных устройств связи (емкостных или индуктивных). Однодиапазонность генератора позволяет связать механически съемники мощности с органом перестройки частоты. Введение в эту связь функциональной зависимости, обратной закону изменения мощности генератора от изменения частоты, позволяет достичь постоянства выходной мощности генератора в заданном диапазоне частот. Генераторы СВЧ-диапазона имеют встроенный измеритель мощности. В ряде случаев этот измеритель не подключается постоянно к источнику колебаний СВЧ. Выходной сигнал генератора перед проведением измерений вводится в измеритель мощности, устанавливается требуемой величины и после этого переключается в нагрузку. Задающим генератором в диапазоне СВЧ обычно служит клистрон. На частотах ниже 10 ГГц используется отражательный клистрон с внешним резонатором, на частотах свыше 10 ГГц - с внутренним резонатором. Генераторы на клистронах работают в режиме непрерывной генерации (НГ), амплитудной модуляции, частотной модуляции, импульсной модуляции.

Клистроны используются, например, в генераторах Г4-55 и Г4-56, в генераторах Г4-114 и Г4-115 сигналы, снимаемые с клистронного генератора, усиливаются лампой бегущей волны (ЛБВ).

Кроме клистронов, в качестве задающих генераторов применяют лампы обратной волны (ЛОВ), которые обеспечивают генерацию с электронной (безинерционной) перестройкой частоты колебаний в широких пределах, диоды Ганна и др. Диоды Ганна с внешним коаксиальным резонатором используются в генераторах Г4-112 и Г4-135.

Генераторы импульсов

Генераторы импульсов формируют измерительные сигналы для проверки и настройки различной радиоэлектронной аппаратуры, работающей в импульсном режиме. К такой аппаратуре относятся телевизионные устройства, ЭВМ, аппаратура телеметрии, радиолокации и т.п. Наиболее распространены генераторы импульсов прямоугольной формы. Генераторы импульсов по числу каналов основных импульсов подразделяются на одноканальные и многоканальные.

Одноканальные генераторы имеют на одном или нескольких связанных между собой выходах сигналы, не имеющие раздельной для каждого выхода регулировки параметров импульсов, кроме амплитуды и полярности. Многоканальные генераторы импульсов – генераторы, выдающие на раздельных не связанных между собой выходах синхронные импульсные сигналы, имеющие независимую для каждого выхода установку длительности, амплитуды и полярности.

По диапазону длительностей вырабатываемых импульсов генераторы подразделяются на генераторы микросекундной и наносекундной длительности импульсов. В зависимости от характера последовательности основных импульсов различают генераторы непрерывной последовательности импульсов, генераторы серий импульсов, генераторы кодовых последовательностей импульсов (кодовых пакетов).

Генераторы импульсов делятся на следующие группы:

1. Генераторы с калиброванной установкой амплитуды импульса.

2. Генераторы с калиброванной установкой длительности импульса.

3. Генераторы с калиброванной установкой частоты следования импульсов.

4. Генераторы с калиброванной установкой временного сдвига импульса.

Генераторы с одинаковой точностью установки амплитуды, длительности, частоты следования и временного сдвига импульсов.

Структурная схема простейшего генератора импульсов одноканального типа изображена на рис. 4. Задающий генератор вырабатывает импульсы с частотой следования, регулируемой плавно, либо дискретно в заданном диапазоне. Импульсы задающего генератора используются для запуска схемы задержки и схемы формирования импульсов. Одновременно задающий генератор выдает импульсы синхронизации с той же частотой следования, выведенные на отдельное гнездо. Таким образом, с помощью элемента задержки можно обеспечить временной сдвиг основного сигнала относительно импульсов синхронизации. Задающий генератор может работать как в автоколебательном, так и в ждущем режиме. В ждущем режиме для запуска генератора необходимы пусковые импульсы, которые формируются устройством внешнего и однократного запуска. В ряде генераторов имеются возможности запуска генератора от последовательности внешних пусковых импульсов и однократного запуска путем подачи пускового импульса, сформированного в специальном устройстве. В режиме однократного запуска пусковой импульс в данной схеме формируется при нажатии кнопки, расположенной на передней панели прибора. Устройство задержки выдает импульсы, задержанные относительно запускающих импульсов, поступающих от задающего генератора. Время задержки регулируется либо плавно, либо дискретно. Схема формирования основных импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы требуемой длительности и формы. Схема формирования позволяет устанавливать нужную длительность основных импульсов либо плавно, либо дискретно. В некоторых приборах регулируются длительность фронта и среза. Усилитель мощности предназначен для увеличения амплитуды основных импульсов до необходимого значения, изменения их полярности, а также для согласования схемы формирования основных импульсов с нагрузкой. Усилитель позволяет плавно изменять амплитуду импульсов в несколько раз. Для получения импульсов малой амплитуды служит ступенчатый аттенюатор, ослабляющий сигнал на 40 .. ...100 дБ.

Измеритель амплитуды импульсов предназначен для измерения установленного значения амплитуды выходного сигнала и представляет собой импульсный вольтметр.

Реальная форма импульсов на выходе импульсного генератора отличается от прямоугольной. Характерные искажения формы импульсов показаны на рис. 5. Амплитуду импульса определяют продлением плоской части вершины до пересечения с фронтом. Амплитуда импульсов на выходе генератора зависит от сопротивления подключенной к нему нагрузки. Поэтому значение амплитуды импульсов, обеспечиваемой генератором, указывается для определенного сопротивления нагрузки. Длительность импульса прямоугольной формы τ определяется на уровне 0,5 от значения амплитуды. Длительность фронта τ ф – время, в течение которого напряжение импульса нарастает от значения 0,1 до 0,9 амплитуды. Длительность среза τ с – время, в течение которого напряжение импульса уменьшается от 0,9 до 0,1 от значения амплитуды. Неравномерность вершины импульса δ 1 - изменение плоской части вершины импульса. Оценивается в процентах по отношению к значению амплитуды. Выбросы на вершине b 1 и срезе b 2 импульса – кратковременное отклонение мгновенного значения импульсного напряжения при установлении вершины или на участке среза от линий, определяющих его вершину и основание. Выбросы импульса оцениваются в процентах от значения амплитуды. По длительности генерируемых импульсов генераторы прямоугольных импульсов делятся на генераторы микросекундного и наносекундного диапазонов длительностей. Первые выдают импульсы длительностью 10 -1 ...10 6 мкс, вторые 1...25000 нc.

Помимо импульсных генераторов, предназначенных для формирования импульсов прямоугольной формы, существуют генераторы сигналов специальной формы, относящиеся к группе Г6. Генераторы этого типа вырабатывают набор сигналов специальной формы, в том числе пилообразной, треугольной, ступенчатой и т. п. Часто эти же генераторы вырабатывают многофазный синусоидальный сигнал. Например, генератор Г6-26 выдает набор синусоидальных сигналов с фазами 0°, 90°, 180°, 270°. В телевизионном генераторе Г6-8 вырабатываются импульсы синусквадратичной формы, с помощью которых оценивается полоса пропускания видеотракта, сигнал ступенчатой формы для оценки нелинейных искажений и др.

23-09-2007

СВЧ - генератор для диапазона 1,2 - 2,4 ГГц

0,Йордан СТРУНДЖЕВ
"РАДИО, ТЕЛЕВИЗИЯ, ЕЛЕКТРОНИКА", N2-3/91r

Перестраиваемый СВЧ-генератор, достаточно трудный в исполнении, применяется в приемнике спутникового телевидения. Трудность его [изготовления связана с реализацией основных параметров: оптимальной выходной мощности (необходима надежная связь с используемым типом смесителя), коэффици-

ента перекрытия диапазона, допустимой нестабильности частоты, исходного импеданса, линейности при перенастройке в диапазоне, отсутствия гармоник и др.

Для СВЧ-генератора выходная мощность может быть рассчитана по следующей формуле:

Pout=Um/2Zo (1)

где: Pout — выходная мощность генератора, Вт;

Um— амплитуда выходного сигнала, В;

Zo — сопротивление нагрузки, Ом.

Для балансного смесителя реализованного на арсенид-галливых диодах с барьером Шотки, необходима выходная мощность около 10 мвт (10 dBm). В литературе часто мощность дается в единицах dBm (мощность в децибелах, отнесенных к одному милливатту):

Pout(dBm)=10.Lg(Pout мВт/1 мВт) (2)

Коэффициент перекрытия диапазона — это такой параметр, который содержит информацию о границах перенастройки СВЧ — генератора. Нелегкую инженерную задачу представляет проектирование генератора, который бы имел, с одной стороны, необходимую оптимальную выходную мощность, а с другой — сохранял бы заданный коэффициент перекрытия диапазона.

Описываемый генератор на 1,2-2,4 ГГц (рис.1.) разделен по частотному диапазону на две части: первый генератор — от 1,2 до 1,85 ГГц, второй генератор — от 1,75 до 2,4 ГГц. Это позволило при реализации устройства использовать доступные элементы — транзисторы типа BFR90 (BFR91, BFR91A) и варикапы ВВ126 (от UHF-секций телевизионного тюнера).

Транзисторы работают в схеме с общим коллектором, при этом коллекторы VT1 и VT2 заземлены посредством конденсаторов С1* и С6*. которые изготовлены из материала Epsilam-10 с размерами 10x7 мм. Конденсаторами С2* и С7* (Epsilam-10 8x1 мм) осуществляют подстройку генератора — желаемая частота достигается уменьшением емкости. Индуктивности L1 и L7 блокируют эмиттеры транзисторов VT1 и VT2 и выполняют роль дросселей. L1, L2 и L7, L8 конструктивно исполнены из отводов резисторов R9 и R10. Индуктивности L3, L6 — дроссели в базовых цепях транзисторов VT1 и VT2. Индуктивность L4, определяющая частоту первого генератора, выполнена из отвода от варикапа VD1, длина катушки 8 мм. Индуктивность L5 определяет частоту второго генератора и изготовлена из отвода от варикапа VD3, длина катушки 3 мм.

Варикапы VD1, VD2 и VD3, VD4 необходимо подобрать по парам с одинаковыми характеристиками. Режим работы устройства по току определяют резисторы R1 — R6. Коммутация в генераторе может осуществлятся с помощью реле, питание к которому следует подавать через дроссель. Этот элемент на схеме не указан. Напряжение на варикапах изменяется в пределах от 2 до 32 Вольт.

Выходной сигнал снимается посредством катушек L9, L10, которые располагаются рядом с резисторами R9, R10, а их взаимная связь регулируется сближением или удалением друг от друга. Конструктивные особенности и размеры элементов приведены в табл.1.

Таблица 1.

На рис.2 показан объемный монтаж устойства. Необходимо всюду, где есть соединение элементов с "массой", просверлить плату и осуществить пайку выводов этих элементов на обратной стороне. В качестве материала платы использован стеклотекстолит.

На рис.3 и рис.4 показаны шаблоны обеих сторон платы. На рис.5 приведена монтажная схема генератора.

Зависимость изменения частоты (периода) от напряжения, подаваемого на варикапы, при водится на рис.6. Зависимость мощности от изменения напряжения на варикапах дана на рис.7.

Соответствие мВт - dBm приводится в табл.2.

Генераторы СВЧ вырабатывают частоты от 1 до В них предусматривается один частотный диапазон с перекрытием поэтому они выпускаются сериями из однотипных приборов на определенный участок диапазона частот. Генераторы СВЧ предназначены для измерения чувствительности приемных устройств, измерения диаграмм направленности антенн, исследования трактов передачи СВЧ, настройки фильтров, регулировки аттенюаторов и

Рис. 4-9. Генератор измерительных сигналов СВЧ: а - упрощенная структурная схема; б, в - диаграммы мощности и напряжений при импульсной и частотной модуляции

Структурная схема генератора СВЧ (рис. 4-9, а) содержит сравнительно небольшое число отдельных узлов: задающий генератор модуляционный блок аттенюатор иногда ферритовый вентиль частотомер и измеритель мощности Выходная мощность генератора подаетея к нагрузке с коаксиального разъема или волновода. Задающий генератор выполняется на клистроне с внешними резонаторами, на отражательном клистроне либо на диоде Гаина с внешним резонатором. Внешний резонатор коаксиальной конструкции настраивается на определенную частоту с помощью короткозамыкающего плунжера. Изменение длины резонатора приводит к изменению резонансной частоты в соответствии с формулой где с - скорость света, а I- длина резонатора.

Генератор на отражательном клистроне, внутри которого помещен объемный резонатор настраивается сначала грубо, путем изменения его

объема упругой деформацией («механическая» настройка), а затем точно, изменением напряжения на отражателе клистрона, («электрическая» настройка). Полоса электронной перестройки частоты составляет от 2 до Генерируемая мощность выводится из объемного резонатора клистрона петлей связи и через отрезок тонкой коаксиальной линии, оканчивающейся штырем, вводится в волновод СВЧ-тракта генератора. Связь резонатора клистрона с волноводом зависит от глубины погружения штыря, которая должна быть значительно меньше четверти длины волны генерируемого сигнала.

Генератор СВЧ на диоде Ганна состоит из коаксиального резонатора с изолированным по постоянному току внутреннием проводником. Анод диода присоединяется к торцевой стенке резонатора, а катод - к внутреннему проводнику. На диод подается напряжение, большее критического, в результате чего арсенид галлия приобретает эквивалентную отрицательную проводимость, что приводит к режиму самовозбуждения. Эквивалентная емкость диода Ганна изменяется с изменением приложенного к нему напряжения, что используется для электронной перестройки частоты в пределах и для частотной модуляции. Импульсная модуляция осуществляется с помощью электрически управляемого -модулятора. Мощность на выходе регулируется аналоги чным -аттенюатором.

Генераторы на диодах Ганна отличаются простотой конструкции, высокой надежностью, малыми габаритами и массой.

Выпускаемые промышленностью генераторы СВЧ развивают выходную мощность не более с возможностью ослабления до Погрешность установки частоты Нестабильность частоты за 15 мин. Многие генераторы снабжаются указателями частоты настройки в виде механических цифровых счетчиков, связанных соответствующими приводами с органами настройки.

Аттенюаторы СВЧ. По принципу действия аттенюаторы СВЧ, применяемые не только в генераторах СВЧ, но и как отдельные средства измерения, разделяются на следующие виды:

предельные, в которых уменьшение мощности происходит вследствие ее ослабления при передаче по запредельному волноводу (работающему на частотах ниже критической частоты основной волны), т. е. без тепловых потерь;

поглощающие, в которых проходящая по волноводу мощность уменьшается вследствие превращения некоторой ее части в тепло;

поляризационные, в которых уменьшение мощности, переносимой в круглом волноводе, достигается поглощением части мощности, связанной с составляющей вектора напряженности электрического поля, параллельной поглощающей пластине, размещенной вдоль оси волновода;

полупроводниковые, электрически управляемые, в которых уменьшение проходящей мощности происходит в результате поглощения ее части в активном сопротивлении полупроводниковых СВЧ-диодов (обычно -диодов), размещенных вдоль волновода.

Рис. 4-10. Предельное аттенюаторы: а - с индуктивной связью; б - с емкостной связью; в - график изменения ослабления в зависимости от длины волновода

Предельный аттенюатор состоит (рис. 4-10, а) из отрезка круглого волновода 1, критическая длина волны которого значительно меньше рабочей длины волны k. Внутри волновода пемещены элементы связи 2 - петли при индуктивной связи и диски при емкостной связи; этими элементами заканчиваются коаксиальные линии на входе и выходе волновода. Элементы связи 2 для коаксиальных линий являются почти реактивной нагрузкой, поэтому для их согласования в центральный провод последовательно включаются резисторы 3, сопротивления которых равны волновому сопротивлению линии. Электромагнитная волна в предельном волноводе ослабляется. Коэффициент ослабления а при можно считать равным т. е. не зависящим от частоты. Его значение определяется только поперечным сечением, формой волновода и типом волны, распространяющейся по нему.

В предельных волноводах обычно используются отрезки волновода круглого сечения. Из теоретической электродинамики известно, что у круглых волноводов критическая длина волны типа а типа где радиус волновода. Следовательно, ослабление где расстояние между элементами связи, для каждого типа волны (с учетом формулы для а) можно вычислить по следующим выражениям: Аналогично: Здесь 8,686 - переводной множитель непер в децибелы; начальное ослабление, возникающее вблизи входного элемента связи. На этом участке кроме основной волны возбуждаются волны высших типов, и потому ослабление вдоль него

нелннейио. Однако волны высших типов быстро затухают, и на участке I ослабление основной волны имеет линейный характер. Значение начального ослабления равно (рис. 4-10, в).

Ослабление предельного аттенюатора рассчитывается по его геометрическим размерам, поэтому такие аттенюаторы применяют как абсолютные меры ослабления. Пределы регулирования составляют

Поглощающие аттенюаторы делятся на коаксиальные и волноводные. В первых ослабление мощности вызывается поглощением ее в высокоомном внутреннем проводнике коаксиальной линии или диэлектрике с большими потерями, заполняющем коаксиальную линию (рис. 4-11, а); тот же эффект получается при погружении поглощающей пластины в волновод или при движении пластины от боковой стенки волновода к его центру, (рис 4-11, б, в,).

Рис. 4-11. Поглощающие аттенюаторы

Стержень механизма перемещения выполняют из диэлектрика с малыми потерями. Ослабление поглощающих аттенюаторов и их градуировка определяются экспериментально. Пределы регулирования составляют

Поляризационные аттенюаторы являются наиболее совершенными и точными. Аттенюатор (рис. 4-12, а) состоит из трех последовательно соединенных секций круглого волновода, среднюю из которых 2 можно поворачивать на угол относительно общей продольной оси. Входная и выходная секции соединены переходами 1 с прямоугольным волноводом. На вход аттенюатора поступает электромагнитная водна типа а в круглый волновод - Внутри каждой секции перпендикулярно вектору электрической составляющей электромагнитной волны помещены три поглощающие пластины. Когда все три пластины находятся в одной плоскости, ослабление пренебрежимо мало (рис. 4-12, б). При повороте подвижной секции на угол электрическое поле разложится на две составляющие: параллельную пластине и перпендикулярную ей Параллельная составляющая поглощается, а перпендикулярная с поляризацией проходит в третью секцию. Здесь также происходит разложение на составляющие которая поглощается, и которая проходит на выход аттенюатора. Таким образом, собственное ослабление аттенюатора зависит от угла поворота средней секции, В идеальном аттенюаторе оно лежит в