Principiile Radiolocaţiei

Comutatoare de antenă cu diode PIN

Diodele PIN au proprietatea că îşi modifică rezistenţa internă în funcţie de tensiunea de polarizare. La frecvenţe foarte înalte o diodă PIN se comportă ca o rezistenţă variabilă, în funcţie de valoarea şi semnul tensiunii de polarizare. Dacă dioda este polarizată invers rezistenţa sa este foarte mare, de ordinul kiloohmilor, iar la polarizare directă rezistenţa internă este foarte mică, de câţiva ohmi. Astfel, dioda PIN poate fi utilizată ca un comutator foarte rapid. În figura 1 este prezentată o schemă de principiu a unui comutator cu diode PIN.

• Cazul 1: Tensiunea de polarizare (V_cc) este pozitivă.
  Ambele diode sunt polarizate direct şi au rezistenţa internă foarte mică. Semnalul de la emiţător va trece prin dioda de sus către antenă. Dioda de jos protejează receptorul, punând intrarea către el la masă. Segmentul de linie λ/4 funcţionează ca transformator de impedanţă; impedanţa zero a diodei va fi transformată în celălalt capăt în impedanţă infinită. Semnalul de la emiţător „vede” o linie în gol la intrarea receptorului şi va fi dirijat către antenă, cu care există adaptare de impedanţă.
• Cazul 2: Tensiunea de polarizare (V_cc) este negativă.
  BAmbele diode sunt polarizate invers, deci vor avea o rezistenţă foarte mare. Calea către emiţător este blocată, iar semnalele ecou sunt dirijate doar către receptor.

Comutatoarele „solid state” bazate pe diode PIN sunt folosite din ce în ce mai mult datorită bunei izolaţii, timpului redus de revenire şi duratei mari de viaţă. Diodele PIN sunt folosite în comutatoarele de antenă fie ca limitatoare, fie cu rol de comutatoare comandate. Limitatoarele cu diode permit trecerea cu atenuări neglijabile a semnalelor de mică putere, iar de la o anumită putere atenuează semnalul la un nivel constant. Totuşi, în cazul sistemelor ce funcţionează la puteri mari, pentru obţinerea unei atenuări mici şi a unei izolaţii ridicate, este necesară comanda activă a diodelor prin aplicarea unor tensiuni de polarizare. Existenţa comenzilor complică mult circuitul, iar o eventuală defecţiune a circuitului de comandă poate avea efecte catastrofale asupra receptorului. De asemenea, folosirea comutatoarelor cu diode PIN la puteri ridicate conduce la reducerea izolaţiei şi la creşterea timpului de revenire. Pentru a obţine un nivel suficient de izolaţie, sunt folosite mai multe limitatoare cu diode. La puteri mari este des întâlnită soluţia folosirii limitatoarelor cu diode PIN împreună cu un tub descărcător.

În figura 2 este prezentat un circuit microstrip cu două diode PIN. În funcţie de tensiunea de comandă aplicată diodelor, semnalul este aplicat fie la sarcinile adaptate, fie la ieşirea circuitului (spre receptor).

Sarcini
adaptate

Linii rezonante

direcţională cuplor

Diode
PIN

Ilustrație 2: Comutator de antenă cu diode PIN, în tehnologie microstrip

Sarcini
adaptate

Linii rezonante

direcţională cuplor

Diode
PIN

Ilustrație 2: Comutator de antenă cu diode PIN, în tehnologie microstrip

Tensiunile de comandă pentru diode sunt de obicei aplicate de la sincronizator (comenzi de comutare emisie – recepţie).