- •Глава 18 лавинно-пролетные диоды
- •18.1. Взаимодействие носителей заряда с кристаллической решеткой в сильном электрическом поле
- •18.3. Принцип действия генератора на лпд
- •18.4. Элементы нелинейной теории лпд
- •18.4.1. Процессы в слое умножения
- •18.4.2. Процессы в области дрейфа
- •18.4.3. Эквивалентная схема и высокочастотное сопротивление лпд
- •18.4.4. Высокочастотная мощность и кпд автогенератора на лпд
- •18.5. Конструкции, параметры и применение генераторов на лпд
- •18.6.1. Регенеративные усилители на лпд
- •18.6.2. Усиление мощности в режиме синхронизации
- •18.6.3. Умножители частоты на лпд
18.6.2. Усиление мощности в режиме синхронизации
Схема включения ЛПД в этом режиме усиления не отличается от приведенной на рис. 18.14 схемы регенеративного усилителя, но ток питания больше порогового. Поэтому без входного сигнала возникают свободные автоколебания на собственной частоте резонансной системы . Если на вход подаются колебания сигнала частоты , достаточно близкой к , то при определенной амплитуде этих колебаний происходит захват частоты генерации, которая становится равной частоте сигнала . Это явление называется синхронизацией. При изменении синхронизация сохраняется в полосе частот , называемой полосой синхронизации, которая тем шире, чем больше амплитуда входного сигнала. В режиме синхронизации выходная мощность почти не зависит от входной. Это ограничивает его использование только усилением мощности частотно- или фазо- модулированных колебаний.
Преимуществами режима синхронизации по сравнению с режимом регенеративного усиление являются более высокий коэффициент усиления мощности (15...20 дБ) и несколько лучшие энергетические показатели, недостатком – узость полосы синхронизации (около 1 %).
18.6.3. Умножители частоты на лпд
Устройство умножителя частоты на ЛПД показано на рис. 18.17. Диод помещен в резонатор, настроенный одновременно на две частоты: входную и выходную N (N – кратность умножения). В умножителях частоты используются ЛПД, длина области дрейфа которых близка к оптимальной для колебаний выходной частоты N. Для колебаний входной частоты эта длина в N раз меньше оптимальной, поэтому их регенерация практически отсутствует. Благодаря малости угла пролета электронов на входной частоте длительность импульсов наведенного тока мала по сравнению с периодом входного колебания. Это означает, что гармоники импульсов наведенного тока велики, что позволяет реализовать высокую кратность умножения частоты (N = 15...20) в одном каскаде при значительно меньших потерях преобразования, чем в других типах СВЧ-умножителей частоты. Отрицательная проводимость умножительного ЛПД на частоте выходных колебаний велика, так как для них угол пролета в области дрейфа близок к оптимальному. Это используется для их регенеративного усиления, что способствует увеличению выходной мощности и снижению потерь преобразования.
Высокочастотность ЛПД позволяет применять их для умножения частоты в миллиметровом диапазоне волн. Так, при входной частоте f = 5 ГГц (= 6 см) и входной мощности около 0,5 Вт можно получить приN = 20 выходную мощность около 10 мВт на частоте 100 ГГц (= 3 мм). Использование ЛПД в последнем каскаде умножительных цепочек позволило существенно упростить их и получить высокостабильные колебания даже в коротковолновой части миллиметрового диапазона волн.
1Положительным назван полупериод, в котором происходит увеличение абсолютной величины обратного напряжения