关于大功率PIN微波开关研制的探讨_图文

1、 第 期 一一 关 于 大功 率 微 波 开 关 研 制 的探 讨 , 一 、 。 一 对 单刀 双 掷 式 单刀 多掷 开 关 工 作 于脉 冲功 率 的 能承 受 比上 面计 算 的功率 更 大 的 功 率 一 , 一 正 向 的 二 极 管在 隔 离臂 处于 。 一 这 是 多掷 开 关 工 作 于 连 续 波 的 有利 条 件 , 。 一 开关 , 因 脉 冲 电压 很 高 管被 击 穿 路 , , 所 以 加 在 管 上 的 电 压 不 能 超 过 击穿 电压 二 加 到 管 上 的 电压 二 。 专 , 最大 为 , 由 式 于 代入 得 专 , 一 州 输也 一 , 一 一 功

2、率 馈 入 隔 离臂很 少 。 一 , 所以 二极 功 率 的 限 制 是 由于 导 通 臂 , 反偏时 二 极管 的 阻抗很 大 , 可看 成开 二 专 一 心一 劝 选 管子 二 使 击 穿 电压 为 二 。 于 汤 图 , 触 分 卜 瓤 由于 传 输 线 不 可 能完 全 匹 配 , 若驻 波比为 一 , 则 , 但是 由 于 射 频 负半 周 作 用 时 间 很 短 。 , 超 过 击 穿 电压 也 不 会 发生 击 穿 , 实 际 允 许通 过 的 脉 , 冲 功率大 于 除 了 管子 的 耗 散 功 率 和 击 穿 电压 的 限 制外 们忽 视 的 的压 降 , 。 偏压 与通

3、过 功 率 有 很 大 关 系 , 。 这 是 在 往被 人 如图 所 示 的 串 并 联开 关 , , 加 上偏 压 后 反 向 二 极 管 上 的 偏 压 等 于 正 向二 极 管 上 下 面 来讨 论 功 率 与 偏 压 , 不 管 二 极 管 性 能 如何 好 它 能 通 过 的功 率都 是 极 其 有 限 的 。 的关 系 当二 极 管 加 上 一 个小 的 反 偏 压 正半周 , 。 时 , 一 个振 幅 远 远 大 于 , 的射 频通 过 管 子 在 射频 的 有 电子 注 入 。 区 , 引 起 的 扩 散 电流 方 向与 总 的 外加 漂 移 场 电流 一 致 , 这 个总

4、电场 是 。 偏压 与 射 频 的 迭加 区 的 非平 衡 电子 扫 除 但 注入 的 非 平 衡 电 子 还 没 有 全 部复 合 时 负半 周 已 到 来 , 外 加 场 把 区 注 入 非 平 衡 载 流子 , , 还 没有 全 部 扫 除 , , 正半 周 又 到 来 , 又向 。 负半 周扫除非平 衡 载流子 的 速度 注 入 速 度很 快 积累 值 。 就 是 二 极 管 的 反 向 饱 和 电流 的 速 度 注 入 的 比 扫除 的 多得 多 , 这 种速 度 很 凰 而 正半周 , , 故在射 频 一 个 周 期 内 , 在 区 产 生 非 平 衡 载流子 的 , 将 引起 二

5、 极 管 的 损 耗 增 加 , 二 极 管 的 反 向 电阻 变 小 甚 致使 反 向 偏 置 失 效 开关失去 , 控制作用 失 效 的 程 度 决 定 于 反 偏 压 与 射 频 振 幅 的 比 值 和 二 极 管 的 开 关 时 间 与射 频 周 期 的 比 一 个 二 极管 的 开 关时 间为 时 , 哪 。 , 在 。 公 分使 用 时 , 粗 略 的 计 算得 到 比 值 为 , 即反偏 压为 射 频 振 幅 不 能大 于 故 在 设计 时采 用 双 电源 使 反 偏压 足 够 大 , 使开关在 大 脉 冲工 作 时 也 不 降 低 开 关 性 能 五 、 总 电路 设 计 ,

6、据 上 分析 , 要 获得 好 指 标 , 开 关 隔 离 臂 的 等效 电路如 图 。 , 导 通 臂 的 等效 电路 如 图 结 构图 如 图 所示 航 天 电 子 对 , 抗 年 卜 丝州 门 汁 心 份 少 少 队 乙撼 夕 不 之 端 场当 必 尸 图 每 臂两 个 、 并 管 每臂两个 直 带 容 微带 传输 线的 管芯连 结 线 心 加偏压 的低 通 滤 波 器 射 频 不 能 通 过 三 微 带 同 轴转换 插 头 加 偏压 的 接 线 柱 个 , , 介质 衬 底 联 一 芯 隔 流的 微 电 , 。 微 带设 计 为 先 估计 为 二 , , 介 质 衬 底 用 聚 四 氟

7、 乙烯 , 厚 度为 兀 。 , 一 , 介 电常 数 为 计算 , 。 , 带宽 半 , , 可 用 公 式 “。 二 乙 一 几一 特征阻抗 宁 公 一 一 万于于 划 、 , 。 、 , 二 万 犷 一 已 有 双 夕 甩幂数 一 , 一一 、一 十 一 一 士 一 飞 犷 多次 逼 近 , 、 夕 的低 阻 电 容块 组 成 。 以 二 为 最好 。 偏压 低通 滤 波 器 由一 般 林 长 端开路效 应及 用 矩 形外壳 , 的微 带 和 一 个 入 长 , 要 考虑 终 。 分 支处 等效 面 的改 变 适 当修 正 , 。 外 壳 的 设 计 主 要 是 防止 激 起 高 次 谐

8、 波 必 须 使 腔 体 的 固 有 谐 振 频率 在 通 带 之 外 , 如果采 可 以 用 矩 形 波导 型 的 波 长计 算 但 还 要 考虑 波 导 中有一 介质 板 。 第 期 关 于 大 功率 微 波开 关 研 制 的 探讨 六 、 性 能实 验 。 按 上 述 分 析 而 设 计 的 单 刀 双掷 开 关 实验 结 果 见 图 扭 丫 吸 子 里 足 , 动万 必 “ 弃泣二一 一 二 一 插入 损耗 。 一 于蔷厂 一 一 驻 波比 图 图中 和 是 指不 同臂 。 。 驻 波最 好 位 置 不 在 中心 频 率 以上 。 , 这 是 由 于 隔 直 电容 偏 压 线 及 微

9、带 同 、 一 轴转 换 插头 的 影 响 脉 冲功 率 可 通 过 环 境试 验 温 湿 冲 振 度 一 度 击 动 在 。 扫 描 频率 一 一 次 持 续通 电试 验 。 低气压 下 , 通 过 电子 对 抗 大功 率 转 换 应 用 试 验 证 明 该 转 换 开 关 大 功 率 转换 性 能 优 良 , 长 时 间工 作 稳定 可 靠 , 扦入 损 耗 可 忽 略 不 计 次试 验 情 况详见 下 表 航 夭 电 子 对 抗 年 一 型 徽 波 开 关 电参 数 侧 试 情 况 表 加 开关 常 通 状 态 耗 损 加 开 关 加 电状 态 一损 认签 一 无 开 关 时 功 率 耗 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一一 一一 一 一 一 一 ,。 , 一 ,。 一 一 一 一 一 竺 一 生 一 竺里 一 一二尘 一 三 生 竺 一 业 一 一一 一 一 一 一一 一 一 百 一 品 一 而 “ 一 砚丽一 一 。 一 一 一 。 功 串源 是 用 说 发射机 的 口 、 “ , 路 管输出连续 波功率 功率显示是 用 用护 工 、 两 台大功率 计同