книги из ГПНТБ / Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет

ристичсском сопротивлении І/А/соСд (см. рис. 5.3, а) ток открытого р-п перехода существенно заві.сит от величи­ ны Rso*\

построены временные зависимости текущего по варактору

ципиально и введено для большей наглядности. Сплошной линией на рис. 5.12, а показаны временные зависимости при идеализированном варактсре, пунктиром отмечено влияние

i0((ot) связано с рассасыванием заряда, накопленного в пе­ риферийных по отношению к р-п переходу областях варак­ тора [17, 45J.

Влияние этого «периферийного» заряда можно отобра­ зить подключением параллельно идеализированному варак­ тору некоторого дополнительного источника заряда <?п(со/), как показано на рис. 5.12, б. Будем приближенно считать, как это принимается в [17] и как показывает эксперимент [51], что qn(at) пссле закрывания р-п перехода изменяется по закону, близкому к экспоненциальному. Тогда согласно рис. 5.12 напряжение на варакторе с учетом конечного вре­ мени восстановления uB((at) оказывается при закрытом р-п переходе равным

*' Влияние характеристического сопротивления контура, на­ груженного диодом с некоторым сопротивлением Rs0, на форму текущего через диод тока подробно исследовано в книге Момота [48]. Основываясь на материале этой книги, можно получить усло­ вия, при которых пренебрежение сопротивлением Rs0 ведет к не­ допустимо большой погрешности при нахождении текущего через диод тока. Исследование оптимальных режимов умножителей ча­ стоты при бесконечно большой емкости Сд можно найти в [49, 50}.

где min (я; b\ обозначает минимальную из двух величин

аи Ь.

Всоответствии с (5.7), (5.9) и (5.20) раскрываем в (5.35) величину і(—в) как

І ( _ в) = dq (— @)/dt = сої?! sin в + N(oQN.

В итоге представляем мощность Р В в виде суммы мощностей рассеяния Р В 1 и PHN по первой и JV-Й гармоникам и допол­ нительной мощности А Р В , пропорциональной амплитудам заряда как первой, так и УУ-й гармоники:

Р В = Яві + P*N + А Р В - у (coQj)2 R L B + у (NcoQNf х

где

— сопротивления потерь из-за эффекта восстановления, усредненные соответственно по первой в Л/-й гармоникам, и дополнительная амплитуда напряжения из-за эффекта восстановления, действующая в цепи N-й гармоники.

5.5.3. Потери мощности, обусловленные рекомбинацией

Из-за конечной величины проводимости G„ (см. рис. 5.2) при открывании р-п перехода через варактор протекает по­

формулы (5.39) должна быть ограничена малыми значения­

позволяет рассчитать величину сопротивления автосме­ щения Rc. Автосмещение целесообразно использовать для поддержания неизменным оптимального угла отсечки 0 при возможных изменениях амплитуды возбуждения. Зна­

5.6ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УМНОЖИТЕЛЯ ЧАСТОТЫ С УЧЕТОМ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ

Использование выражений (5.42) и (5.43) возможно лишь при известной величине Rn. Нескольку основным показа­ телем варакторного умножителя частоты является к. п. д., то целесообразно RH выбирать так, чтобы обеспечивался максимальный к. п. д. Дифференцируя (5.43) по RH и при­ равнивая производную нулю, определяем сопротивление Ru, соответствующее максимуму правой части (5.43):

о > Ц ( = ) - ! р Ч 1 — о - о - ; —

Рис. 5.13. Эквивалентная схема обобщенного варакто­ ра при умножении частоты с учетом потерь мощности

вваракторе.

Применимость найденного выражения, как и исходного (5.43), ограничена условием (5.23). Последнее же в соответ­ ствии с уточненной эквивалентной схемой (рис. 5.13) дает следующую область определения оптимального сопротив­ ления нагрузки:

Raom+ARN^R'r/smQ.

Полученные СООТНОШеНИЯ ПОЗВОЛЯЮТ Определить Янопт

как

теля частоты как при параллельном включении варактора, так и при последовательном.

В соответствии с намеченным планом предлагается сле­ дующая методика расчета умножителя частоты при задан­ ных параметрах варактора.

1.Согласно (5.22) задаемся оптимиальными углами отсечки В для режимов А, В и С. Расчеты следует про­ водить для каждого из этих режимов. В итоге выбирается тот режим, который обеспечивает наилучшие энергетические показатели. Если одному из этих трех режимов нельзя от­ дать явного предпочтения, то при N > 5 целесообразно провести дополнительный расчет для угла отсечки G, зна­ чение которого в соответствии с условием (5.20) лежит меж­ ду значениями в , которыми характеризуются два примерно равноценных режима А, В или С.

2.По формуле (5.3) определяем усредненную емкость

закрытого варактора Св . Если умножитель рассчитывается на работу при постоянном уровне мощности, то в (5.3) вме­

сто м м а к с подставляем ыд > так как при максимальном ис­ пользовании варактора по напряжению сопротивление Яяз (см.рис. 5.11) принимает наименьшее значение. В случае работы умножителя в диапазоне мощностей необходимо за­

деляем по наилучшим энергетическим показателям. Здесь, однако, надо учитывать влияние паразитной индуктивности

Если условие (5.46) не удовлетворяется даже при С/Сн = 1, то использование дополнительной емкости исключается.

4. По формулам (5.24), (5.31), (5.37), (5.39), (5.41) с уче­

величины в (5.43), рассчитываем к. п. д. варактора ц как функцию отношения С/Св в каждом из оптимальных режи­ мов. Для каждого режима, используя (5.42), (5.28) и (5.45),

мов, характеризующийся определенной величиной в , и находим интервал в области допустимых значений отно­ шения С/Св , в котором энергетические показатели умно­

гармоникам импедансов обобщенного варактора, причем

формулы приложения 5.1, рассчитываем элементы колеба­ тельной системы умножителя частоты при параллельном или последовательном включении варактора. При выборе более целесообразной схемы надо принимать во внимание значение отношения С/Св.

Если С/Св > 2 , то в соответствии с критерием (5.6) более предпочтительно последовательное включение варак­ тора. Параллельное включение варактора целесообразно при С/Сп < 2.

8.Для расчета цепей согласования умножителя частоты

сгенератором и нагрузкой необходимо, исходя из найден­

ных величин RH и Rx + ARlt пересчитать эти сопротив­ ления к месту подключения согласующих цепей. Так как добротность реактивных элементов варакторного умножи­ теля частоты с учетом демпфирующего влияния нагрузки и активных сопротивлений, отображающих потери в варакторе, обычно заметно бэльше единицы, пересчитывать со­ противления Rn и R1 + AR1 можно по приближенным фор-