книги из ГПНТБ / Микроминиатюризация элементов радиоэлектронной аппаратуры

УДК 621.396.9

И. Н. Бобров, А. А. Зайцев

ЗАВИСИМОСТЬ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ МОЩНОСТИ НАКАЧКИ В ОДНОКОНТУРНОМ ПАРАМЕТРИЧЕСКОМ УСИЛИТЕЛЕ

В работе [1] показано, что коэффициент усиления регенера­ тивного параметрического усилителя (РПУ) имеет следующую зависимость от мощности накачки:

f>p — относительное изменение мощности накачки. Задаваясь допустимой величиной нестабильности коэффи­

циента усиления, можно определить допустимую величину не­

ления была не более ±0,5 дБ, необходимо иметь генератор на­ качки с нестабильностью мощности не более ±0,1 дБ. Разра­ ботка источников накачки, имеющих такую величину неста­ бильности выходной мощности, связана с определенными труд­ ностями и приводит к значительному усложнению этих источ­ ников,

180

Формула (1) справедлива в гипотетическом случае, когда вносимое отрицательное сопротивление в цепи усилителя пря­ мо пропорционально мощности накачки. Поэтому рассмотрим реальную зависимость от мощности накачки результирующего отрицательного сопротивления, вносимого варакторным дио­ дом в сигнальную цепь усилителя. В работе [2] показано, что

а.и

Рис. 1

при отрицательном и даже при небольшом положительном сме­ щении (до 0,35 В для диодов из GaAs) диффузионной емкостью можно пренебречь, так как она мала по сравнению с барьер­ ной, и эквивалентная схема диода и ее последовательный экви­ валент имеет вид, изображенный на рис. 1, где

1 + «>2 С\ R\

где

Rs — сопротивление толщи полупроводника, расположен­ ного между запорным слоем и внешними металличе­ скими контактами диода;

Ri — нелинейное дифференциальное активное сопротив­ ление потерь диода, которое в зависимости от внеш­ него напряжения определяется соотношением:

181

Суммарное отрицательное сопротивление, вносимое в кон­ тур, с учетом потерь равно:

Рассмотрим случай работы параметрического диода при гармоническом напряжении накачки. На сопротивлении потерь сигнального контура выделяется мощность входного сигнала:

*• - а " • ( 8 )

где Uт{ — амплитуда входного сигнала.

Эту же мощность потерь можно записать так:

С WL, cosсо. t d со, t

ü

Тогда, приравняв выражения (8) и (9), можно определить сопротивление потерь сигнального контура:

Взяв пределы интегрирования от 0 до 2я и подставив вы­ ражения (2), (4) и (5) в (10), получим выражение сопротив­ ления потерь, вносимых диодом в сигнальный контур, через параметры диода и накачки:

іде

Сопротивление потерь, вносимое диодом в комбинационный контур, равно:

183

где

Подставив (11) и (12) в (7), получим выражение для ре­ зультирующего сопротивления, вносимого в сигнальный кон­

случае невозможно, однако в каждом конкретном случае она может быть вычислена. Рассмотрим эту зависимость для слу­

Связь между отрицательным сопротивлением и коэффици­ ентом усиления для одноконтурного РПУ выражается форму­ лой [1]

Р7

где R — сопротивление циркулятора, пересчитанное ко входу диода.

Из формулы (14) можно определить, на какую величину до­ пускается изменение величины отрицательного сопротивления для требуемой стабильности коэффициента усиления. Напри­ мер, при коэффициенте усиления Кр = (15±0,5) дБ и R = 2Q Ом допустимая нестабильность отрицательного сопротивления со­ ставляет ±0,2 дБ, и, как было показано ранее, в гипотетиче­ ском случае нестабильность мощности накачки не должна пре­ вышать ±0,1 дБ.

184

Реальная зависимость результирующего отрицательного со­ противления от напряжения накачки при различных величинах отрицательного смещения представлена на графиках рис. 2. Из

Рис. 2

графиков видно, что есть участок характеристики, на котором отрицательное сопротивление (а следовательно, и коэффициент усиления) изменяется незначительно при сравнительно больгном изменении амплитуды напряжения накачки. Наименьшая зависимость Ri, от U„ для диода с вышеуказанными пара­ метрами получается при Есм ^ 1,5 В (кривая 1). При этом, если изменяется амплитуда напряжения накачки в 1,16 раза (что соответствует изменению мощности накачки на 1,15 дБ), отрицательное сопротивление изменяется на ± 0 , 2дБ.

185

Таким образом, выбрав данный участок характеристики (и—а' на кривой 1) в качестве рабочего участка, можно зна­ чительно повысить стабильность коэффициента усиления одно­ контурного РПУ или ослабить требования к стабильности мощности генератора накачки.

ке изменится. Поэтому вышеприведенные результаты справед­ ливы и для случая несинхронного (некогерентного) режима од­ ноконтурного РПУ.

Результаты зависимости результирующего отрицательного сопротивления от амплитуды напряжения накачки вычислены ЭВМ «Мир».

Таким образом, результаты проведенного расчета позволя­ ют определить оптимальные соотношения между напряжением смещения и амплитудой напряжения накачки. Такой выбор позволяет существенно снизить требования к стабильности мощности накачки при сохранении заданной стабильности ко­ эффициента усиления РПУ.

ЛИТЕРАТУРА 1. Б о б р о в П. Н. Параметрические усилители и преобразователи СВЧ.

К.1969.

2. Б е р м а н Л. С. Введение в физику варикапов. Л., 1968.

УДК 621.374.55

В. П. Варавкин

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ НА УПРУГИХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛНАХ

Фильтры — один из наиболее существенных узлов совре­ менных радиотехнических устройств. В зависимости от назна­ чения конкретный фильтр может быть выполнен либо на LC-

185

элементах, либо на волноводных элементах, либо на пьезо­ электрических, магнитострикционных или электромагнитных резонаторах. Так как в современной радиолокации применяют сигналы со все более сложными формами частотных характе­ ристик, то требования к характеристикам соответствующих фильтров становятся все более жесткими. Для фильтрации сиг­ налов с частотными характеристиками произвольной формы наиболее перспективны фильтры на основе УПВ, частотная и фазовая характеристики которых определяются геометриче­ ской структурой входного и выходного преобразователей.

:' • ое .4с з - е 1і рим е ск о я

Рис. I

Наиболее совершенным и эффективным преобразователем электромагнитной волны в УПВ и наоборот является преобра­ зователь встречно-штыревого типа (рис. 1,а). Такой преобра­ зователь представляет собой систему металлических штырей, нанесенных на полированную поверхность пьезоэлектрическо­ го материала. Знак компоненты электрического поля меняется от зазора к зазору (рис. 1,6). Для возбуждения УПВ достаточ­ но одной пары штырей, но из-за небольшого коэффициента элек­ тромеханической связи большинства пьезоэлектрических мате­ риалов применяют преобразователи с большим количеством штырей. В общем случае в преобразователе такого типа количе-

18z

ство штырей, их длина и расстояние между ними могут быть

пренебрегая взаимодействием между акустическими и электри­ ческими величинами в уравнении движения [2] авторы работы [1] показали, что акустическое смещение определяется, глав­ ным образом, градиентом электрического поля в зазорах меж­ ду штырями. Так как максимум градиента электрического поля расположен на краях штырей, то приближенно считают, что

устройства с преобразователями, штыри которых одинаковой длины:

мN

где

N и M — количество штырей соответственно в передающем

иприемном преобразователях;

Ки Ли~" коэффициенты, пропорциональные величине гра­

тельно, обладает всеми свойствами Фурье-образов, и для него существует однозначный Фурье-оригинал.

188