天線開關(guān)管

一種低品質(zhì)因數(shù)波導(dǎo)濾波器型的諧振放電器，包括寬頻帶接收機保護放電器、寬頻帶前置保護放電器及寬頻帶阻塞放電器三種。

寬頻帶接收機保護放電器的結(jié)構(gòu)如圖2。在矩形波導(dǎo)中放置兩對諧振間隙，第二間隙的電極為空心結(jié)構(gòu)，一個電極內(nèi)插入涂有放射性元素的輔助電極。在間隙的兩外側(cè)放置輸入、輸出密封諧振窗，間隙與諧振窗的距離約為四分之一波導(dǎo)波長。管內(nèi)填充低壓強混合氣體。器件的等效電路和原理圖如圖3a、圖 b。由輔助電極尖端形成的輝光放電向第二諧振間隙提供初始電子。當輸入功率達到著火功率時，間隙產(chǎn)生高頻放電,第二諧振間隙失諧，反射高頻能量,此時第一間隙高頻電壓上升，形成高頻放電。按上述同樣過程，輸入窗附近形成高頻放電。高頻放電在幾十納秒時間內(nèi)就能達到穩(wěn)定，此時器件的漏過特性與輸入功率無關(guān)，維持一個常數(shù)值。輸入脈沖一旦結(jié)束，器件將在微秒量級時間內(nèi)恢復(fù)傳輸特性。

寬頻帶前置保護放電器早期的結(jié)構(gòu)為一段四分之一波導(dǎo)波長的波導(dǎo)，兩端用諧振窗密封。管內(nèi)填充低壓強氣體和介質(zhì)。為了提高器件的熱負荷能力，還可以采用強制冷卻方式。

折疊式前置保護放電器由腔體與放電管組成。石英放電管結(jié)構(gòu)類似杜瓦瓶，夾層內(nèi)填充陶瓷小球或石英砂等,并充有低壓強惰性氣體。放電管與腔體緊密配合,防止管外打火 。高頻脈沖輸入時,夾層內(nèi)形成高頻放電,腔體失諧，高頻能量被反射。熱負荷較大時，采取強制冷卻。高頻脈沖一旦結(jié)束，器件很快恢復(fù)傳輸特性。平均功率已達到幾十千瓦。

寬頻帶發(fā)射機阻塞放電器腔體由一段四分之一波導(dǎo)波長的波導(dǎo)段組成，一端用半可調(diào)的軟金屬片短路，另一端用諧振窗密封。管內(nèi)填充石英絲等介質(zhì)并充有混合氣體。高功率脈沖輸入時，沿輸入窗內(nèi)側(cè)形成高頻放電，呈短路特性。低功率電平輸入時，輸入窗處呈開路特性。由上述兩只腔體組合成復(fù)合型阻塞放電器，可改善頻帶寬度等特性，并能提高對發(fā)射機的隔離作用。寬頻帶諧振放電器工作頻帶寬度達10%，使雷達可以快速變頻或以掃頻方式工作。這類器件仍得到廣泛應(yīng)用并不斷完善。

用放射性同位素氚制備的靶源取代常規(guī)輔助電極構(gòu)成無源保護放電器。其壽命可達幾千小時。由前置放電器、無源接收機保護放電器和變?nèi)荻O管限幅級三者組成的無源接收機保護放電限幅器是一種理想器件。前置保護放電器采用折疊式結(jié)構(gòu)，熱負荷能力較高，恢復(fù)時間較短。無源接收機保護放電器使高頻功率降低到末級變?nèi)莨芟薹髂艹惺艿碾娖?。限幅級使漏過功率進一步降低。但無源天線開關(guān)的總頻帶寬度尚不理想。

雷達發(fā)射脈沖功率與接收目標回波信號共用一副天線， 用來完成收發(fā)轉(zhuǎn)換功能的器件，稱作天線開關(guān)。它由高頻饋線與開關(guān)管組成。天線開關(guān)管按其功能可分為發(fā)射機阻塞放電器與接收機保護放電器兩類;由于應(yīng)用波段的不同，在結(jié)構(gòu)上有內(nèi)腔式和外腔式之分。

常用的天線開關(guān)有高品質(zhì)因數(shù)諧振放電器、寬頻帶諧振放電器、無源天線開關(guān)、多次電子倍增限幅器等。

在密封圓柱形諧振腔內(nèi)高頻電場集中的位置，放置一對空心電極，其中一個電極內(nèi)插入涂有放射性元素的輔助電極。諧振腔的輸入、輸出端用密封窗與饋線耦合。管內(nèi)充低壓強混合氣體，這種放電器可進行電容性調(diào)諧和電感性調(diào)諧。工作波長大于3厘米時,通常將放電管與諧振腔分為兩個部分，構(gòu)成外腔式。工作波長較短時，將放電管與諧振腔合為一體，構(gòu)成內(nèi)腔式。

當接通輔助電極回路時，在輔助電極頂端形成輝光放電，為高頻電極空間提供初始電子，靠近輔助電極的阻流電阻阻止有害張弛振蕩產(chǎn)生，當諧振腔輸入幾十毫瓦以上高頻功率時，錐形電極間形成高頻放電，導(dǎo)致諧振腔失諧，使輸入端與輸出端之間產(chǎn)生幾十分貝的隔離。高頻脈沖一旦結(jié)束，在捕獲性氣體作用下迅速消電離，在微秒級的時間內(nèi)，諧振腔恢復(fù)傳輸特性。

去除圖1放電器輸出端,便成為高品質(zhì)因數(shù)阻塞放電器。它與高頻饋線串聯(lián)，用來阻止目標回波信號進入發(fā)射機。高品質(zhì)因數(shù)諧振放電器工作頻帶窄，只適用于固定頻率雷達。

管體類似一段雙脊形波導(dǎo)，兩端用輸入窗和輸出窗密封，脊的表面涂有高 二次發(fā)射系數(shù)冷陰極材料。由熱電子源向脊波導(dǎo)間隙處提供初始電子。電子受高頻電場作用而加速，撞擊陰極表面產(chǎn)生二次電子。當高頻能量大于該結(jié)構(gòu)的閾值功率時，產(chǎn)生多次電子倍增效應(yīng)，只需幾個高頻周期，便達到平衡狀態(tài)。電子從高頻場獲得能量后，打在冷陰極表面上，其能量以熱能形式耗散掉，因此輸出端高頻功率遠小于輸入功率，并維持恒定量值，完成限幅作用。高頻場消失后，僅經(jīng)5~10納秒,器件便可恢復(fù)傳輸特性。多次電子倍增限幅器用于多普勒體制雷達(見脈沖多普勒雷達)。