Файл: Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет.pdf

простейший умножитель частоты на варикапе может быть выполнен лишь по схеме, показанной на рис. 5.3, б (для варакторных умножителей частоты такого ограничения не существует). Параметры этой схемы (см. рис. 5.3, б) рас­ считываются по формулам приложения 5.1 на основе из­ вестных параметров схемы с параллельным включением ва­ рактора (см. рис. 5.3, а). Последние же определяются из приведенных уже соотношений (5.12)—(5.15).

Здесь, однако, надо заметить, что если увеличивать Сд , то соответственно возрастут значения усредненной по пер­ вой и JV-Й гармоникам емкости обобщенного варикапа — С] и CN (следующие рассуждения могут быть отнесены и к варакторам). В результате уменьшится емкостное сопро­ тивление собственно варикапа, усредненное как по первой, так и по Л/-гармоникам, — 1/а>(С1 — Сд ) и UNw(CN— Сд ). На фоне уменьшения усредненного емкостного сопро­ тивления варикапа подчеркивается влияние паразитной индуктивности выводов варикапа L R , которое сильнее всего сказывается на выходной частоте N со. Если индуктивное со­ противление выводов на выходной частотеЛ^со/.в оказывается соизмеримым с усредненным по N-й гармонике емкостным сопротивлением варикапа 1/Л/со(С^ — Сд ), то это свидетель­ ствует о неэффективности дополнительной емкости Сд, ко­ торая, по предположению, должна включаться непосред­ ственно параллельно р-п переходу. В этом случае расчет­ ная величина емкости Сд , а вместе с ней и значение CN долж­ ны быть уменьшены настолько, чтобы по крайней мере вы­ полнялось неравенство

= 0, то использование дополнительной емкости исключает­ ся. Соответственно не может быть использована и схема, приведенная на рис. 5.3, б, в которой конечным значениям С д ' и С н ' отвечает С д Ф О (5.5). Поэтому если в диапазоне СВЧ в качестве нелинейной емкости применяется варикап,

занных контуров, образующих полосовой фильтр. Практи­ ческая схема умножителя частоты с последовательным

на выходе умножителя полосовой фильтр, используются также и при параллельном включении варактора [20, 40].

В диапазоне СВЧ в качестве колебательных контуров Л/-й гармоники целесообразно использовать отрезки длин-

Рис. 5.6. Практические схемы умножителей частоты:

я—удвоитель частоты с параллельным включением іарактора; 6 —умножитель частоты с последовательным включением варактора,

ной линии [38]. Известно, что входное сопротивление разомк­ нутого или замкнутого на конце отрезка длинной линии равно соответственно

где со0. Z0 и со0 ', Z0' — резонансные частоты и волновые сопротивления соответственно разомкнутого и замкнутого отрезков линии. Если выбрать щ и щ' так, чтобы удовлетво­

резки длинных линий приближенно эквивалентны конту­ рам L H , Сп и L„', С„'.

Из теории длинных линий следует, что эквивалентность рассматриваемых отрезков длинной линии последователь­ ному и параллельному контурам на сосредоточенных эле­ ментах сохраняется и в том случае, если вместо разрыва или

Рис. 5.7. Схемы варакторных умножителей частоты с отрезками длинных линий:

і—при параллельном включении варактора; б —при последовательном вклю­

чении аарактора.

короткого замыкания на конце отрезков включены соответ­

Соотношения (5.17), (5,18) позволяют по известным вели­ чинам L H , Са, RH и L H ' , С„', /?„' рассчитать параметры эквивалентных отрезков длинной линии Z0 , СО<ъ /"н и Z0 ',

Рассмотрим схемы с использованием отрезков длинной линии (рис. 5.7). Входное сопротивление фильтра в схеме на рис. 5.7, а в диапазоне рабочих частот равно га, а за пре­ делами этого диапазона должно возрастать, чтобы на конце отрезка длиной линии соблюдалось условие холостого хо­ да. В свою очередь, входное сопротивление фильтра в схе­ ме на рис. 5.7, б в диапазоне рабочих частот равно г„' и должно быть малым за пределами этого диапазона.

Изображенные на рис. 5.7 варианты подключения на­ грузки к колебательной системе не единственно возможные.

его промежуточном сечении, что на рисунке условно пока­ зано пунктиром. Выбирая точку подключения, можно получить необходимую величину сопротивления RH', пере­ считанного ко входу отрезка длинной линии, при заранее заданном сопротивлении гн'. Нагрузкой колебательной системы по-прежнему является входное сопротивление по­ лосового фильтра, но в рассматриваемом случае вне рабочей полосы частот входное сопротивление фильтра должно быть уже не малым, а достаточно большим, чтобы не шунтировать колебательную систему на гармониках, отличных от yV-й.

Заметим, что рассуждения об эквивалентности отрезка длинной линии колебательному контуру на сосредоточенных

сопротивления отрезка длинной линии от со. Однако столь высокие частоты соответствуют гармоникам, превышающим yV-ю, с влиянием которых из-за их малости обычно не считаются.

5.4.ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ ВАРАКТОРНЫХ

УМНОЖИТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ

Под оптимальными будем понимать такие режимы, при которых отношение мощности потерь в варакторе к преоб­ разуемой варактором мощности принимает значения, близ­ кие к минимальным.

Существенную долю в общем балансе потерь составляют потери на сопротивлении Rs (см. рис. 5.2), пропорциональ­ ные квадратам амплитуд гармоник заряда, текущего через Еарактор. Поэтому при заданной преобразуемой варак-