Как посчитать максимальную входную мощность ограничителя мощности собранного на диодах (Шоттки или PIN), если известны характеристики диодов (в том числе SPICE модель)?

Какая часть от входной мощности рассеивается на ограничителе, когда он находится в режиме сильного ограничения (диоды полностью открыты)?

Посчитать ограничительную характеристику можно используя SPICE-модель. Но как понять до какой мощности можно использовать ограничитель?

Сообщение отредактировал sergey_sh - Apr 23 2016, 15:30

В общем случае, любой ограничитель на диодах можно использовать пока ток через диоды не превышает их максимум. Так как диоды открываются, их сопротивление становится низким. А сопротивление источника остается постоянным. Мощность отражается обратно в источник, а через диоды течет ток, пропорциональный корню из мощности. Если цепи резонансные, то надо виртуально замкнуть диоды и посчитать ток.

Объясните пожалуйста, что вы имеете ввиду под резонансными цепями в данном случае? Допустим, что источник и нагрузка между которыми стоит ограничитель чисто активные.
То есть замыкая диоды накоротко мы считаем что ток определяется сопротивлением источника (50 Ом). Из максимального прямого тока диода по формуле P=I2/R, где Р - входная мощность ограничителя, I - максимальный прямой ток диода, R - сопротивление источника (0 Ом) высчитываем максимальную входную мощность ограничителя? То есть, если максимальный прямой ток диода 100 мА, то максимальная входная мощность ограничителя 0,5 Вт (+27 дБм)?

Я так понимаю, что, как Вы правильно пишете "сопротивление источника (50 Ом)". Но ведь сопротивление диода то не 50 Ом в открытом состоянии, поэтому напряжения на нём практически не будет, зато потечёт большой ток. А вот мощность, рассеиваимая на диоде будет как раз равна P=I2/R, только R - сопротивление диода в открытом состоянии (а не сопротивление источника). Хотя может я и ошибаюсь....

Тепловау мощность рассеивания ограничительного диода можно оценить с помощью формулы: Ррас=4RsЗпад/(Zo+4Rs).

Вы не поясните, что за переменные в этой формуле?

Присоединяюсь к просьбе.

Зпад = Pпад

Как рассчитать (прикинуть), какая максимальная мощность допустима на входе
диодного ограничителя на этих типах диодов? И интересно, какая доля мощности сигнала будет просачиваться на выход ограничителя? Диапазон рабочих частот 9...10 ГГц.
Ограничитель использовался в волноводном тракте с сечением 23х10 мм.

Сообщение отредактировал vladim117 - Apr 30 2016, 13:56

здесь у вас посложнее будет, простой формулой обойтись не удастся.
надо будет решать электромагнитную задачу (например, с помощью HFSS),
потому что какое Zo будет в точке подключения диода, совершенно неясно.

Откуда эта формула не подскажете?

Ни у кого нет в электронном виде книги Ропий А.И., Старик А.М., Шутов К.К. Сверхвысокочастотные защитные устройства 1993г.? Никак не могу ее найти. Может там что-то интересное по ограничителям мощности есть.

Микроэлектронные устройства СВЧ, Н.Т.Бова, Ю.Г.Ефремов

Не хотелось бы затеваться с освоением HFSS. Легче, наверное, провести испытания этого ограничителя. Правда, сразу возникли проблемы с поиском нужных КВП или переходов с «эллиптического» волновода с размером окна 26х10мм (R=5 мм) на прямоугольный волновод с сечением 23х10 мм.
А нельзя ли грубо оценить уровень допустимой падающей непрерывной мощности по этой формуле Бова Н.Т. не для МПЛ с Zo= 50 Ом, а для волноводной линии, имеющей волновое сопротивление на практике порядка 200-300 Ом?
Рабочая частота ограничителя известна — 9,4 ГГц (морская навигационная РЛС), паспортное сопротивление ограничительного диода 2А519А при высоком значении СВЧ мощности равно не более 2,2 Ом (при Iпр=100 мА), сопротивление при низком значении мощности — 20 Ом (1 мВт), непрерывная рассеиваемая мощность диода 0,3 Вт.
Если предположить, что ограничительный диод расположен в коаксиальном стакане так, что на частоте 9,4 ГГц в коаксиальной линии с диодом возникает последовательный резонанс и сопротивлении коаксиальной линии, шунтирующей волноводную, становится активным, а при детектировании диод 2А202А обеспечивает прямой ток порядка 100 мА, то, по моему мнению, вышеупомянутой формулой можно воспользоваться для грубого расчёта средней мощности Рпад:
Pпад = Pрас (Zo+4Rот)/4Rот = 7,66 Вт, где Ррас=0,3 Вт, Zo=216 Ом, Rот=2,2 Ом.

Правомерен такой подход? Прошу покритиковать изложенное.

ваш "эллиптический" (скорее овальный) волновод не требует специальных КВП.
секция вашего овального волновода на вашей частоте между двумя стандартными КВП сечением 23х10, как показывает расчет, дает КСВН не более 1,08. (если, конечно, 26 мм это расстояние между краями окружностей радиусом 5 мм, а не между их центрами)

мне кажется такой расчет слишком грубым. корень ошибки всё в том же определении Zo.
признаться, я не совсем понимаю ваши рассуждения о коаксиальной линии, но мне кажется более правильным рассматривать в сечении диода волновое сопротивление П-волновода.
к сожалению, я не нашел формул для волнового сопротивления П-волновода.
есть ссылка на статью, но самой статьи я пока не нашел.
Скворцов А.А. Расчет волнового сопротивления П-волновода // Электронная промышленность. 1999, № 4. С. 21-22.

К сожалению размер окна овального волновода по широкой стенке 36 мм (26 мм + 2х5 мм), поэтому КСВН скорее всего будет более 1,08.
Рассуждения о коаксиальной линии позаимствованы из книги Клича С.М. «Проектирование СВЧ устройств радиолокационных приёмников», 1973 г. (см. рис.) в предположении, что в устройстве используется ограничительный диод без элементов механической индуктивной и ёмкостной подстроек.
Неверно в рассуждении то, что при высоком уровне входной мощности в эквивалентном контуре с емкостью Сн возникает последовательный резонанс. Как раз наоборот-наступает параллельный резонанс, при котором малое эквивалентное сопротивление шунтирует волновод. При низком уровне входной мощности последовательный резонанс эквивалентной цепи диода с l2 делает эквивалентное сопротивление большим, что обеспечивает малые прямые потери.
Волновое сопротивление прямоугольного волновода оценивалось по ф-ле из справочника Фельдштейна А.Л. для волны типа Н10 и составило порядка 350 Ом (в пред. сообщ. 216 Ом- ошибка).
Всех с Днём радио.