天线开关管

雷达发射脉冲功率与接收目标回波信号共享一对天线,并且用于执行收发转换功能的设备被称为天线开关。

它由高频馈线和开关管组成。

根据其功能,天线开关管可分为两种类型:发射器阻塞放电器和接收器保护放电器;由于应用频带不同,结构中有内腔和外腔类型。

常用的天线开关包括高品质因数谐振放电器,宽带谐振放电器,无源天线开关,多电子倍增器等。

一对中空电极放置在高频电场集中在密封的圆柱形空腔中的位置,并且其中一个电极插入涂有放射性元素的辅助电极。

谐振腔的输入和输出端通过密封窗耦合到馈线。

该管充满低压强混合气体,可以进行电容调谐和电感调谐。

当工作波长大于3cm时,放电管和谐振腔通常分成两部分形成外腔型。

当工作波长短时,放电管和谐振腔一体化形成腔型。

当辅助电极回路接通时,在辅助电极的尖端形成辉光放电,为高频电极空间提供初始电子,靠近辅助电极的扼流电阻防止发生有害的弛豫振荡,并且当谐振腔输入几十毫瓦或更多的频率时,在功率时,在锥形电极之间形成高频放电,导致腔体失谐,导致输入之间隔离几十分贝和输出。

一旦高频脉冲完成,它就被捕获气体快速去离子化,谐振腔在微秒时间内恢复传输特性。

移除图1的避雷器的输出成为阻塞避雷器的高品质因数。

它与高频馈线串联,以防止目标回波信号进入发射机。

高品质因数谐振避雷器具有窄的工作频带,仅适用于固定频率雷达。

低品质因数波导滤波器型谐振避雷器包括宽带接收器保护避雷器,宽带预保护放电器和宽带阻塞放电器。

宽带接收器保护避雷器的结构如图2所示。

两对谐振间隙放置在矩形波导中,第二间隙的电极是中空结构,涂有放射性元件的辅助电极插入其中一个电极。

输入和输出密封的谐振窗口位于间隙的两个外侧,间隙和谐振窗口之间的距离约为波导波长的四分之一。

该管充满低压强混合气体。

该器件的等效电路和原理图如图3a和图b所示。

由辅助电极的尖端形成的辉光放电向第二谐振间隙提供初始电子。

当输入功率达到点火功率时,间隙产生高频放电,第二谐振间隙失谐,并且高频能量被反射。

此时,第一间隙的高频电压上升以形成高频放电。

根据与上述相同的过程,在输入窗口附近形成高频放电。

高频放电可以在几十纳秒内稳定。

此时,器件的泄漏特性与输入功率无关,并保持恒定值。

一旦输入脉冲完成,器件将恢复传输特性一段时间。

宽带预保护放电器的早期结构是四分之一波导波导,其两端由谐振窗口密封。

该管充满低压强气体和介质。

为了提高装置的热负荷能力,也可以使用强制冷却。

折叠预保护器包括腔和放电管。

石英放电管的结构类似于杜瓦瓶的结构,中间层填充有陶瓷颗粒或石英砂,并填充有低压和强惰性气体。

放电管和腔体紧密匹配,以防止管子外部被击中。

当输入高频脉冲时,在中间层中形成高频放电,使腔失谐,并反射高频能量。

当热负荷大时,采用强制冷却。

一旦高频脉冲结束,器件就会快速恢复传输特性。

平均功率已达数十千瓦。

阻挡放电器腔的宽带发射器由一段四分之一波长的波导组成,一端用半可调软金属片短接,另一端用谐振窗密封。

该管填充有诸如石英线的介质并填充有混合气体。

当高功率脉冲输入时,沿着输入窗口的内侧形成高频放电,其被短路。

在低功率电平输入时,输入窗口打开。

将上述两个腔体组合成复合阻挡放电器可以改善诸如频带宽度的特性并改善对发射器的隔离效果。

宽带谐振避雷器的工作带宽高达10%,使雷达能够快速或以扫频模式工作。

这些设备仍然被广泛使用并不断改进。

通过用放射性同位素钌制备的靶源代替常规辅助电极来形成无源辅助放电容器。

它的寿命可达数千小时。

由预放电器,无源接收器保护放电器和变容二极管限幅级组成的无源接收器保护放电限制器是理想的器件。

预保护放电器采用折叠结构,热负荷能力强,恢复时间短。

无源接收器保护避雷器将高频功率降低到最终变容二极管限制器可承受的水平。

限制水平进一步降低了泄漏功率。

然而,无源天线开关的总带宽还不理想。

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