3 Антенные переключатели на отрезках линий передачи (шлейфовые антенные переключатели)

Шлейфовый антенный переключатель выполняется на отрезках коаксиальной или двухпроводной линии передачи в зависимости от рабочего диапазона волн. В диапазоне дециметровых волн используются антенные переключатели на отрезках жестких коаксиальных фидеров, а в метровом диапазоне – на основе двухпроводных длинных линий.

В конструкции шлейфового антенного переключателя в отрезки (шлейфы) жесткого коаксиального фидера или двухпроводной линии, присоединенные параллельно основному фидерному тракту, включены газовые разрядники (рис. 2).

Разрядник FV₁ включен в ответвление к приемнику на расстоянии λ/4 от места присоединения к главному фидеру и назы­вается разрядником защиты приемника (РЗП). Разрядник FV₂ включен в замкнутое на конце ответвление (в полуволновой шлейф) на расстоя­нии λ/4 от места присоединения к главному фидеру и называется разрядником блокировки передатчика (РБП). Расстояние между места­ми присоединения обоих ответвлений также равно λ/4.

Рис. 2

Принцип действия шлейфового антенного переключателя рассматривается на примере упрощенного варианта его конструкции, представленного на рис. 2, отдельно в режиме передачи и в режиме приема.

Режим передачи: при поступлении в антенный переключатель мо­щного импульса от передатчика в разрядниках наступает газовый ра­зряд, их сопротивление резко уменьшается, практически до нуля. Так как разрядники подключены к главному фидеру через отрезки длиной λ/4, то малое сопротивление зажженных разрядников трансформируется этими отрезками в беско­нечно большое сопротивление. Таким образом, в сечениях бб и вв входное сопротивление шлейфов практически равно бесконечности, поэтому они по высокой частоте оказываются отключенными от основного фидерного тракта и не влияют на прохождение импульса от передатчика к антенне.

Режим приема: от антенны в антенный переключатель поступает слабый по мощности отраженный от цели сигнал. Газового разряда в разрядниках не наступает. Короткое замыкание на конце шлейфа, в который включен РБП, находящееся на расстоянии λ/2+λ/4 от точек вв, трансформируется в очень большое сопротивление, которое отключает цепи передатчика в этих точках от антенны. В результате это­го слабый отраженный от цели сигнал поступает на вход приемного устройства с минимальными потерями, не превышающими 0,5…1 дБ.

На рис. 3 представлена принципиальная схема шлейфового антенного переключателя на отрезках жесткого коаксиального фидера, работающего в диапазоне дециметровых волн. Такой антенный переключатель используется, например, в фидерном тракте диспетчерского радиолокатора.

Рис. 3

4 Антенный переключатель с использованием мостовых устройства

Такой антенный переключатель широко используется в РЛС, работающих в сантиметровом диапазоне волн (например, 1РЛ139, 1Л117). Конструкция его представлена на рис. 4а.

Из основного волноводного тракта выходят Н- и Е-плечи двойного Т-моста, разнесенные между собой на расстояние λ/2. Н-плечо представляет собой цилиндрический объемный резонатор, связанный с основным волноводным трактом через щель в узкой стенке волновода. В объемный резонатор включается разрядник блокировки передатчика (РБП). В Е-плечо моста на расстоянии λ/2 от места его подключения к основному тракту включается разрядник защиты приемника (РЗП), выполненный в виде четвертьволновой секции волновода, имеющей с обеих сторон резонансные диафрагмы, герметизированные пластинами из кварцевого стекла. Поскольку Н-плечо волноводного Т-моста представляет собой ответвление параллельного типа, а Е-плечо – последовательного, то эквивалентная схема такого антенного переключателя будет иметь вид, представленный на рис. 4б.

а) б)

Рис. 4

Работа антенного переключателя рассматривается в режиме передачи и в режиме приема.

Режим передачи: под воздействием мощного СВЧ-импульса передатчика оба разрядника зажигаются, их эквивалентные сопротивления уменьшаются практически до нуля. Следовательно, . Короткое замыкание в точках аа трансформируется четвертьволновым отрезком в бесконечно большое сопротивление в точках бб ( ). Следовательно, Н-плечо моста оказывается по высокой частоте отключенным от основного тракта и не влияет на прохождение ЭМВ в антенну. Короткое замыкание в точках гг трансформируется полуволновым отрезком в короткое замыкание в точках вв, следовательно, Е-плечо моста оказывается по высокой частоте закороченным, и СВЧ-энергия поступает в антенну.

Режим приема: от антенны в антенный переключатель поступает слабый по мощности отраженный сигнал, не вызывающий газового разряда в разрядниках. Эквивалентные сопротивления обоих разрядников бесконечно велики ( ). Бесконечно большое сопротивление РБП трансформируется отрезком длиной λ/4 + λ/2 = 3λ/4 в короткое замыкание в точках вв', т.е. в этом сечении основного волноводного тракта по высокой частоте образуется короткозамыкающая перемычка, преграждающая путь отраженному от цели сигналу в цепи передатчика. Незажженный РЗП практически не влияет на прохождение отраженного сигнала на вход приемного устройства.