Конструкции, параметры и применение генераторов на лпд.
На рисунке 6.48 схематически изображены базовые конструкции генераторов на ЛПД. На рисунке 6.48,а показана конструкция генераторов волноводного типа с коаксиальным резонатором. ЛПД 1 расположен в коаксиальном резонаторе 2, который перестраивается с помощью винта 4. Винт 3 служит для регулировки связи генератора с нагрузкой. Ступенчатый переход 5 является трансформатором сопротивлений. Дроссель 6 служит для разделения СВЧ–цепи и цепи питания [28].
Рисунок 6.48,б иллюстрирует другой вариант конструкции волноводного генератора. ЛПД 1 установлен в открытом радиальном резонаторе 2, помещенном в прямоугольном волноводе 3. Перемещение замыкающего волновод плунжера 4 изменяет степень связи генератора с нагрузкой. Дроссель 5 ,как и в предыдущей конструкции, служит для разделения СВЧ–цепи и цепи питания.
На рисунке 6.48,в показана топология генератора на микрополосковых линиях. Бескорпусный ЛПД 1 установлен в полосковом резонаторе 2, который связан с выходной линией через трансформирующую сопротивление линию 4 и блокировочный конденсатор 3. Питание ЛПД подводится через контактную площадку 7, ограничительный резистор 6 и фильтр 5, отделяющий СВЧ–цепь от цепи питания.
Рисунок 6.48 - Базовые конструкции генераторов на ЛПД
Остановимся на энергетических параметрах генераторов на ЛПД. Максимальная мощность непрерывных колебаний на частоте 10 ГГц близка к 10 Вт при КПД до 40 . С ростом частоты выходная мощность уменьшается по закону, близкому к 1/f 2. На частоте 100 ГГц выходная мощность падает до нескольких десятков милливатт, а КПД уменьшается до 5…7. В импульсном режиме достигнуты значения мощности выше: в диапазоне сантиметровых волн Pвых составляет 30…50 Вт, а миллиметровых – сотни милливатт.
В настоящее время генераторы на ЛПД являются самыми мощными твердотельными источниками СВЧ–колебаний. В коротковолновой части диапазона сантиметровых волн они превосходят по КПД диодные генераторы других типов и практически не уступают по этому показателю генераторам на полевом транзисторе. В миллиметровом диапазоне волн ЛПД не имеют конкурентов среди других полупроводниковых приборов по КПД и мощности.
Генераторы на ЛПД применяются в передатчиках радиорелейных линий связи, портативных радиолокационных станциях, в системах с фазированными антенными решетками, измерительной аппаратуре. Высокий уровень шума ЛПД позволяет использовать их для создания генераторов шума СВЧ–диапазона.
Регенеративные усилители на лпд.
Принцип регенеративного усиления заключается в частичной компенсации потерь в резонаторе отрицательной проводимостью диода. Чаще всего используются регенеративные усилители отражательного типа, устройство которых поясняется на рисунке 6.49. На рисунке 6.49,а показана собственно усилительная секция, по конструкции близкая к генераторной. ЛПД 1 установлен в открытом радиальном резонаторе 2, размещенном в волноводе 3. В режиме усиления ток питания ЛПД меньше порогового и самовозбуждение невозможно. При подаче сигнала волна, распространяющаяся в волноводе, отражается от резонатора с диодом; если сопротивление последнего отрицательно, то амплитуда отраженной волны Uотр может стать больше амплитуды падающей Uпад. Таким образом, коэффициент усиления по напряжению равен для этой схемы коэффициенту отражения: KU = Г = UотрUпад. Для разделения падающей и отраженной волн используется циркулятор (рисунок 6.49,б) [28].
Из-за высокого уровня шума лавинного тока коэффициент шума усилителей на ЛПД достигает 30…40 дБ; по этому параметру они значительно уступают транзисторам. По указанной причине усилители на ЛПД используются, как правило, в оконечных каскадах твердотельных передатчиков. В таком применении важны энергетические параметры, по которым ЛПД не уступают другим полупроводниковым приборам, а в миллиметровом диапазоне превосходят их.
Рисунок 6.49 - Схема включения ЛПД в резонансный усилитель регенеративного типа:
а – конструкция; б – развязка между входом и выходом
Усилители мощности на ЛПД применяются в передатчиках радиорелейных и спутниковых систем связи, По КПД и выходной мощности они близки к генераторам на ЛПД; для увеличения последней используется сложение мощностей нескольких диодов в одной колебательной системе. Уровень выходной мощности колеблется от сотен милливатт до нескольких ватт в однодиодных усилителях и достигает 15…20 Вт в многодиодных. При этом коэффициент усиления лежит в пределах 5…10 дБ, а относительная полоса пропускания 2…10 .