Урс отражательного типа.

В данном случае (рис.5.68) коэффициент передачи по мощности равен квадрату коэффициента отражения:

, (5.93)

где Г=b₁/а₁ – коэффициент отражения.

На резонансной частоте устраняется реактивная составляющая, поэтому при (т.е. при высокой добротности контура)

. (5.94)

При выполнении условия согласования по мощности

. (5.95)

Далее извлекаем квадратный корень из левой и правой частей выражения:

(5.96)

и определяем площадь усиления для УРС отражательного типа

, (5.97)

где δ_g– относительное затухание, обусловленное отрицательной проводимостью g.

Для сравнения УРС проходного и отражательного типа считаем, что потери, вносимые в контур в обоих случаях одинаковы, т.е.

или

.

Тогда, если считать, что , то для УРС проходного типа получаем, что площадь усиления равна

,

а это в два раза меньше площади усиления УРС отражательного типа.

Усилители радиосигналов на туннельных диодах

Туннельный диод (ТД) представляет собой электронный прибор с "падающим" N-образным участком вольт-амперной характеристики (рис.5.69). Такой ВАХ обладают обычные туннельные диоды (диоды Эсаки) и резонансно-тунельные диоды (РТД) на основе двухбарьерных гетероструктур. На падающем участке дифференциальная проводи­мость . Усилители на ТД впервые появились в 1959 г.

Рис. 5.69

При подаче напряжения смещения происходит свободный переход заря­дов из одной области p-n перехода в другую за счет туннельного эффекта (кривая 1). При увеличении прямо­го смещения потенциальный барьер уменьшается и ТД начинает рабо­тать как обычный диод (кривая 2).

Эквивалентная схема ТД приведена на рис.5.70, где обозначено: L – индуктивность выводов, r – сопротивление потерь, С – емкость перехода, С_корп – емкость корпуса, g =1/R – отрицательная проводимость.

Рис.5.70

Входное сопротивление ТД определяется в соответствии с выражением

где .

Графики частотных зависимостей действительной и мнимой частей входного сопротивления приведены на рис.5.71.

Рис.5.71

Действительная часть имеет отрицательные значения до критической частоты , определяемой из выражения

,

откуда

.

Критическая частота составляет 50-200 ГГц.

Собственная резонансная частота определяется равенством нулю мнимой части входного сопротивления

,

откуда

.

При ТД является активным элементом. Рабочий диапазон частот ТД обычно выбирается из условия . При ТД является пассивным элементом.

Коэффициент передачи по мощности из (5.96) равен

.

Электрическая схема усилителя содержит ТД (VD), цепи питания, делитель , источник сигнала и нагрузку (рис.5.72). В нижней части диапазона СВЧ возможна реализация УРС на дискретных компонентах, а в верхней - в волноводном исполнении (рис.5.72).

Рис. 5.72

Рис.5.73

На рис.5.73 обозначено:

1 – ферритовый циркулятор;

2, 5, и 6 – трансформирующие отрезки длиной λ/4;

3 – туннельный диод;

4 – короткозамкнутый отрезок линии длиной менее λ/4 (индуктивность);

7 – низкоомный стабилизирующий резистор для подавления генерации в нежелательном диапазоне частот;

8 – источник смещения (выбор рабочей точки).

Реализуемое на практике значение ограниченно устойчивостью и составляет 10 - 30 дБ. Основные шумы имеют дробовой характер, а ко­эффициент шума составляет всего несколько децибел.