книги из ГПНТБ / Дьяченко Б.М. Генераторы частотно-модулированных колебаний на полупроводниковых приборах с отрицательным сопротивлением [монография]

t

(

R + R„

,

Rи _____ 1 _ )

d»l

, ( Rn — R Ч R„ ,

R„

,

d‘3 1

\

U

^

L„

RnC|, j

dt-

RnCnLs

RnC„LM

j

RR" )

dl

|

(

R-________RR„ \, n

'

LSL„ )

dt

'

\

LgLuC,,

RnCnLsL „/1 ~

Его характеристическое уравнение

ЛоР8

+

Ф Р‘ 4~ Ф'Р +

Фч = 0.

Яо>0;

(5,8)

Х,>0;

(5-9)

Я2> 0 ;

(5.10)

Я3> 0 ;

(5.11)

Ф Ф

Ф>

(5-12)

,

_

R -г Rn

|

R и

—

:

Г -j---------

R n

Ls

bn

и =

Rn ~~ R

Rn

R„

,

RR„ .

Rn^nLs

^

RnCnL',,"

■'

I-sL„ ’

\

_

R»

RR„

3 “

LsLnCn

R n^n^sLn

Из условий (5.9), (5.10) и (5.11) соответственно имеем:

Rn >

I-s

с„(

R

г Rn(l----- цг)] 1 ;

(5.13.)

R„>

R + R„(i + -£ г)] [ l + r c ''T 7 ] _1

:

(5-14)

R „>

R,

(5-15)

где

Rh =

RrRH

Rr -f RH

Из условия

(5.12)

получаем

квадратное уравнение относи­

тельно Rn

anR n - b nR„ +

Cc =

0,

(5-16)

где

ав = R2 C„'L„RH+ R?, Сп L„R +

R?, СГ, R Ц + RC„L?, +

i

R„CnL„ ,

b„ = Ц Ls -I- L l c„ ( R H- R,,)2 +

LSL„C„ (2 R„ R + 2 r ,1j 4R?, L; C„ ;

Cc =

RLSL„ -f- P„LSL„ -f- R„L|,LS.

a„,

b„, cc являются величинами положительными.

Уравнение (5.16)

может быть представлено в таком виде:

Тогда R n >

Rn, > R„2

ИЛИ Rn, >

R n 2 >

Rn.

где

1

4 anCc •

R ni ,2

2a„ (^n — У

bn —

ствительной

и положительной

величиной и

коэффициенты

а„, Ь„, Сс> 0 .

Действительные значения R-,, и Rn„ будем

иметь

при условии,

если

b'n>4anCc;

(5-17)

Rп >

—от

(bn ;

)

Ьй -- • 4а„Сс

,

-d,|

'

R„ <

“dn

(bn -

Y

bfi — 4anCc

).

(5.18)

/.1

RHC„

1 Ls

_ 1 __

,

R п Сп

R

1

R

1

‘

Lsc HR„

LsCn

LsC„Rn

R nCnRuC-H

л,

=

LsCnC„Rn

R 4

R„

3

LsCnRnCnK,,

Из условий (5.9),

(5.10)

и (5.11)

соответственно имеем:

R„

Ls

C„

R

L.

(5.19)

t-iiR»

U

C„

( 1

.

R

)

Rn

R +■ Rn ~

Сц

1 -J- —

— —

(520)

'

Сн

V1

'

R„ )\ ’

Rn > R +

Rn-

(521)

Из условия

(5.12)

коэффициенты

квадратного уравнения

(5.16) равны:

а„ =

C i LSR + Cn C„R2 R„ +

C; LSR„ +

Cii C„ R Rii +

+

CnCuLsRM

C„C?, Rn R — Cn Ц R„;

b„ =

CnLs2+

2Cn RLS RMC„ +

C„C^R2 Rii +

СГ, Ц RT.;

Cc -

Ls C„R„ +

LsRRfJ Cn ,

5.4. Э к с п е р и м е н т а л ь н о е и с с л е д о в а н и е

с х е м

а в т о м а т и ч е с к о й п о д с т р о й к и ч а с т о т ы

Исследовалась схема

автоподстройки,

изображенная на

Результаты измерений приве­

дены на рис. 19, из

которого

видно, что коэффициенты пере­

дачи обоих плеч незначительно

отличаются друг от друга. Эта

разница

обусловливается раз­

бросом параметров между от­

дельными образцами обращен­

ных диодов. Поэтому характе­

ристика дискриминатора AU (Af)

почти симметрична.

Была

исследована

система

частотной автоподстройки. При

этом были определены: полоса

схватывания

AfCXI)

. полоса

Рис. 19

удержания

Afyi

и остаточная

расстройка

Af0CT.

В результате проведенных измерений получены следующие

значения: AfcxB =475 кгц, Д Туд= 490

кгц.

При одной и той же начальной расстройке

Af„ =465 кгц,

15,5; 16;

16,2; 16,5 кгц, т. е. коэффициент

автоподстройки

v - - г г —

соответственно был равен 31; 30;

29; 28,5; 28. В ре-

А*ост

Коэффициенты полинома 6-й степени [16];

go = 4

-Ь а' Ши)2+ Ъ ' ( и ' о У

+ c'(Uo)°;

g. =

-

2а' (Uo) -

4b' ( Uo)3 -

6с' (Ц,)5;

g3 =

a' + 6b'(Uo)2 + 15с'(ЦГ;

g3 --

— 4b' (Uo) — 20с' (Uo)a;

gi —

+ 15с' (Uo)3;

gb =

— bc'(Uo);

g6 = c'.

где

5 (2 — 3 Д>) — Дв (1 — =)

Д3(1 — Д3)2

2

k

n(t—з)

-1\0 .

П

~

А'

(1

- AS)-'

_

а ( 1 -

Л У - А »

L

А1 (1 — А а) -

где

о --

(1.МПКС

Ul.Ml). UlilKCl

А ~

(UМ1Ш'- L U J / U МНИ)

-у _

ио

•

1

иМ1111

Производные коэффициентов полинома 6-й степени:

gl =

- 2 а' -

121У (Uo)2 -

30с' (U )4;

ga =

12b'(U i)+ GOc'tUo)3;

g; -

-

4b' -

60c' (Ui)2;

g.', =

30c'

(Uo);

gg =

-

6c'; go = 0;

gI =

— 24b'(Ui) -

120c' (Ц,)3;

g l =

12b' +

180c' (Uo)2;

g; = -

120c'(Uu);

g”i =

30c'; gg =

0;

g l = 0;

g " =

— 24b' — 360c'

(Uo)-;

g*2 -

360c' (Uo);

gs = — 120c';

gl

=••=0; gs =

0;

g6" =

0.

Амплитуды гармоник тока при аппроксимации вольтампер-

пон характеристики ТД полиномом 6-п степени:

U “

g,U m+

— giiUni 4- -jj- gc,Um;

Т

1

r ,2

,

1

. , 4 .

15

T ,fi

12

—

SaUm “Г

glU.ii “Г

3 9

So U Ш ]

U = 4 - ^ u - + i r r ^ U n , ;

U -

4 -g, Un. + -Jr goUm ;

dl3

1

гтЗ ,

О

, ,5

d u 0

— ~

&3 Um Н---- ^

go U III

;

d l . i

_

1

„ ' t l ' l .

dlf>

_

1

- П 5

d U 0

—

о

S i U m I

dU0

~

IB

^ 5 U m :

d=l

dll75

gi U,„+ — g;j Um+ — gs Un, ;

d3U

1

"t j'2 ,

1

", ,-i

.

15 " i iC

f)^2

— ~

S - U m +

—

g i l'm

-|-

-дту g« U„, ;

d3l3

dUT- = -T S3 Um + ~IB gs uf„ ;

*•'.

_

1 a' i r > •

d3U

1

" , , 5

2

—

g

S-l U in 1

dlln

IB

g 5 U '"

dU(i

d31'

=

g"Um+ 4-gs

Um +

4- gs U?„ ;

dug

d3I3

__

1

” , .3 .

5 " . .5

^цЗ

—

4

g3 U,n+

gs Um ;

0

d®I.

—

g g4 lim 1

^<5

_

1

” I [5

dUg

dUi!

”

16

& U "’ '

8(1 — D) DSE3 -• 2DН — Д - D3 Е3 (1 — D)

1

S ,.. — и>л

l l - D ) 3

+

.

2 (1 — D) ‘ (12Н (DE3 +

DE) + М - Р - 1} — 2DE (2DE-’ + DH)

где

Н =

d-ik

d»I,

E:

dlk

dl,

1 .

dL'g

<Wg

dU0

dU„ '

I, ’

M =

<*4k

+

d3l,

P =

2

d3Ik

d3l,

lk

-г-;

dU

dUj!

^ 2

d3Ik

d:il,

т=2|^ Г ' т

dU?,

боры и их применение, № 15. М, «Советское радио», 1971.

2.

J. В. Gu n n . ГВМ

Journ,,

1964, 8, 141.

радиоэлектроника»,

1967,

3.

Д ж

Г а и и. Эффект Ганна. «Зарубежная

№ 7-

,

^

4. «Новые методы полупроводниковой СВЧ электроники. Эффект Ган­

на и его применение». М., «Мир», 1968.

10. 300.

5.

J. В. G и п п. I В М

Journ.,

1966,

6. В. А, Р о м а к ю к. Влияние

емкости домена на частоту колебаний ге­

нераторов Ганна. «Радиотехника», 1970, т. 25. № 3.

7..

В. К. A i i с h i s о п. Electronics

Letters,

1968, № 1.

8. «Полупроводниковые приборы СВЧ». М., «Мир», 1972.

подавле

9.

В.

А. Р о м а н ю к . Расчет

генераторов Ганна

в режиме

нНя доменов. «Радиотехника»,

197X31, т. 25, № 7.

Современные полупроводни­

10.

Н.

Н.

Ф о м и и, 10.

Н.

К о р о л е в .

ковые приборы. М., «Знание», 1969.

Лавпнно-пролетныс

11.

А.

С.

Т а г е р.

В.

М.

В а л ь д - П е р л о в .

диоды и их применение в технике СВЧ. М., «Советское радио», 1968.

12. Д.

П.

Л и н д е . Основы

расчета ламповых

генераторов

СВЧ. М.,

Госэнергонздат,

1959.

Генерирование

высокочастотных колебаний

13.

Я.

Г р о ш к о в с к и и.

и стабилизация частоты. М„ Изд-во мностр. лит.,

1953.

М.,

14.

Г.

Т. Ши т и к о в .

Стабильные

диапазонные

автогенераторы.

«Советское радио», 1965.

генераторы на

тун­

15. Б. М.

Д ь я ч е и к о. Частотно-модулированные

нельных диодах. «Изв. вузов. Радиотехника»,

1965, т. 8, № 2.

16. В. А.

Ма л ы ш е в .

Об аппроксимации вольтамперной характерис­

тики туннельного промежутка

полиномами для

квазилинейного

анализа

П р е д и с л о в и е

Г л а в а

I. Генераторы на диодах

Г а н н а .....................................

4

1.1.

Общие с в е д е н и я ..............................................

- .

4

1.2.

Вольтамперная характеристика диода Ганна . . .

..

6

1.3 Классификация режимов работы генераторов Ганна .

3

1.4. Эквивалентная схема генератора

13

1.5.

Осуществление частотной

модуляции за счет

16

емкости д о м е н а ................................................................

1.7.

колебаний на диоде

Ганна

..............................................

24

Экспериментальное исследование работы генератора-

на диоде Ганна в режиме частотно-модулирова'нных

к о л е б а н и й .......................................................

Г л а в а

II.

Генераторы на лавинно-пролетных диодах . . .

26

I.

Общие

сведения

.

.

.

.

.

.

.

.

26

.2.

Осуществление

частотной

модуляции ЛПД

за

счет

емкости

варактора

.

........................................................27

2.3.

Расчет генератора на лавинно-пролетном

диоде . .

34

Г л а в а

III.

Генераторы на туннельных диодах. . . . .

33

3.1

Общие

сведения

..........................................................................

33

3.2.

Осуществление частотной модуляции

за счет нелиней­

42

ности вольтамшаряой характеристики туннельного диода

3.3.

Осуществление

частотной

модуляции за счет емкости

43

р^—ц перехода

туннельного диода .

.

. . .

.

3.4.

Изменение средней частоты при частотной

модуляции за

56

счет нелинейности вольтамперной характеристики .

•.

ного диода .........................................................................

67

3.6. Коэффициент нелинейных искажений и оптимальная

59

девиация ч а с т о т ы ......................................................

3.7 Паразитная амплитудцая модуляция

. . . .

60

3.8. Расчет генератора частотно-модулированных коле­

61

баний. на туннельных диодах . . . . . . .