Файл: Дьяченко Б.М. Генераторы частотно-модулированных колебаний на полупроводниковых приборах с отрицательным сопротивлением [монография].pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.08.2024

Просмотров: 57

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В этом выражении будем рассматривать только действи­ тельные значения Rn, и R,,, ввиду того, что R„ является дей­

ствительной

и положительной

 

величиной и

коэффициенты

а„, Ь„, Сс> 0 .

Действительные значения R-,, и Rn„ будем

иметь

при условии,

если

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b'n>4anCc;

 

(5-17)

 

Rп >

—от

(bn ;

)

Ьй -- • 4а„Сс

,

 

 

 

-d,|

 

'

 

 

 

 

R„ <

“dn

(bn -

Y

bfi — 4anCc

).

(5.18)

При емкостном характере b„ = u>C„ коэффициенты диффе­ ренциального уравнения равны:

 

 

 

/.1

RHC„

1 Ls

_ 1 __

,

 

 

 

 

 

R п Сп

 

 

 

 

 

 

R

 

 

1

 

R

 

1

 

 

Lsc HR„

 

LsCn

LsC„Rn

 

R nCnRuC-H

 

л,

=

LsCnC„Rn

 

R 4

R„

 

 

 

 

 

3

 

LsCnRnCnK,,

 

 

Из условий (5.9),

(5.10)

и (5.11)

соответственно имеем:

 

 

 

R„

Ls

C„

R

L.

 

 

 

(5.19)

 

 

t-iiR»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

C„

( 1

.

R

)

 

Rn

R +■ Rn ~

Сц

1 -J- —

— —

(520)

'

Сн

V1

'

R„ )\

 

 

 

 

 

Rn > R +

Rn-

 

 

 

(521)

Из условия

(5.12)

коэффициенты

квадратного уравнения

(5.16) равны:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а„ =

C i LSR + Cn C„R2 R„ +

C; LSR„ +

Cii C„ R Rii +

 

 

+

CnCuLsRM

C„C?, Rn R — Cn Ц R„;

 

b„ =

CnLs2+

2Cn RLS RMC„ +

C„C^R2 Rii +

СГ, Ц RT.;

 

 

 

 

Cc -

Ls C„R„ +

LsRRfJ Cn ,

 

 

92


Из вышеприведенного анализа следует, что для устойчи­ вой работы схемы дискриминатора с фазовым детектированием на обращенных диодах необходимо выполнение условий

(5.13), (5.15), (5Л7) (5.18), (5.19), (5.20), (5.21).

Для выполнения этих условий в схему дискриминатора последовательно с обращенными диодами были включены два сопротивления: Ri и R2, по 2 ком каждое (см. рис. 18, а).

5.4. Э к с п е р и м е н т а л ь н о е и с с л е д о в а н и е

с х е м

а в т о м а т и ч е с к о й п о д с т р о й к и ч а с т о т ы

Исследовалась схема

автоподстройки,

изображенная на

 

Результаты измерений приве­

 

дены на рис. 19, из

которого

 

видно, что коэффициенты пере­

 

дачи обоих плеч незначительно

 

отличаются друг от друга. Эта

 

разница

обусловливается раз­

 

бросом параметров между от­

 

дельными образцами обращен­

 

ных диодов. Поэтому характе­

 

ристика дискриминатора AU (Af)

 

почти симметрична.

 

 

Была

исследована

система

 

частотной автоподстройки. При

 

этом были определены: полоса

 

схватывания

AfCXI)

. полоса

Рис. 19

удержания

Afyi

и остаточная

 

расстройка

Af0CT.

 

В результате проведенных измерений получены следующие

значения: AfcxB =475 кгц, Д Туд= 490

кгц.

 

 

При одной и той же начальной расстройке

Af„ =465 кгц,

но при различных напряжениях смещения на ТД A f0CT =15;

15,5; 16;

16,2; 16,5 кгц, т. е. коэффициент

автоподстройки

v - - г г —

соответственно был равен 31; 30;

29; 28,5; 28. В ре-

А*ост

 

 

зультате относительная нестабильность частоты повысилась от 5 ,2 - 10—3 до 1 ,6 -1 0~ 1, т. е. больше чем на порядок.

Исследовался также гетеродин СВЧ на ТД с АПЧ по при­ нимаемому сигналу в диапазоне от 1000 до 2000 Мгц, В ка­

93


честве колебательной системы была выбрана несимметричная полосковая линия с воздушным диэлектриком. Такая конст­ рукция дает возможность осуществить малое волновое сопро­ тивление полосковой линии, необходимое для согласования с низким отрицательным сопротивлением ТД. Кроме того, эта конструкция позволяет довольно просто производить механи­ ческую перестройку в заданном диапазоне частот.

Вывод мощности осуществлялся коническим коаксиально полосковым переходом, который заканчивался фишкой под 50-омный коаксиальный кабель. Так как выходная мощность изменялась по диапазону, то для ее выравнивания в конструк­ ции гетеродина был предусмотрен аттенюатор.

Схема автоматической подстройки частоты для СВЧ гете­ родина отличалась от схемы, изображенной иа рис. 16, только лишь высокочастотной частью, т. е. смесителем и гетероди­ ном. Коэффициент автоподстройки при постоянном смещении Uo = 380 мв и при перестройке в диапазоне от 2000 до 1000 Мгц уменьшался от 100 до 20, так как уменьшалась крутизна S.

Полученные результаты говорят о том, что приведенные выше схемы могут с успехом применяться в генераторах на полупроводниковых приборах с отрицательным сопротив­ лением.

П р и л о ж е н и е

Коэффициенты полинома 6-й степени [16];

go = 4

а' Ши)2+ Ъ ' ( и ' о У

+ c'(Uo)°;

g. =

-

2а' (Uo) -

4b' ( Uo)3 -

6с' (Ц,)5;

g3 =

a' + 6b'(Uo)2 + 15с'(ЦГ;

g3 --

— 4b' (Uo) — 20с' (Uo)a;

 

gi —

 

+ 15с' (Uo)3;

 

gb =

bc'(Uo);

g6 = c'.

 

где

5 (2 — 3 Д>) — Дв (1 — =)

Д3(1 — Д3)2

 

94


 

 

 

 

 

2

k

n(t—з)

 

-1\0 .

 

 

 

 

 

 

П

~

 

 

А'

(1

- AS)-'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

 

а ( 1 -

Л У - А »

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

А1 (1 — А а) -

 

 

 

 

 

где

о --

(1.МПКС

Ul.Ml). UlilKCl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А ~

(UМ1Ш'- L U J / U МНИ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-у _

 

ио

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

иМ1111

 

 

 

 

 

Производные коэффициентов полинома 6-й степени:

gl =

- 2 а' -

121У (Uo)2 -

 

30с' (U )4;

ga =

12b'(U i)+ GOc'tUo)3;

g; -

-

4b' -

60c' (Ui)2;

 

g.', =

30c'

(Uo);

gg =

-

6c'; go = 0;

gI =

— 24b'(Ui) -

120c' (Ц,)3;

g l =

12b' +

 

180c' (Uo)2;

 

g; = -

120c'(Uu);

 

g”i =

30c'; gg =

0;

g l = 0;

 

 

g " =

— 24b' — 360c'

(Uo)-;

g*2 -

 

360c' (Uo);

 

 

gs = — 120c';

 

gl

=••=0; gs =

0;

g6" =

0.

Амплитуды гармоник тока при аппроксимации вольтампер-

пон характеристики ТД полиномом 6-п степени:

 

 

 

 

U “

g,U m+

— giiUni 4- -jj- gc,Um;

 

 

 

 

 

Т

 

1

r ,2

,

1

. , 4 .

 

15

T ,fi

 

 

 

12

SaUm “Г

 

glU.ii “Г

3 9

So U Ш ]

 

 

 

U = 4 - ^ u - + i r r ^ U n , ;

 

 

 

 

 

 

 

 

U -

4 -g, Un. + -Jr goUm ;

 

 

 

 

 

U — “jg'gr.Um; U = *32* g«U)m •

Производные амплитуд гармоник тока:

- ^ - = g ; Um- f- |-g 3 U m 4 4 gsUfn ;

95


dl, dUn

-4 -^ U"'+ 4-ь-1u:'„ + 4r e* Ui ;

dl3

 

1

гтЗ ,

О

 

, ,5

 

 

 

d u 0

~

&3 Um Н---- ^

go U III

;

 

 

d l . i

_

1

„ ' t l ' l .

dlf>

_

1

 

- П 5

d U 0

о

S i U m I

dU0

~

IB

^ 5 U m :

 

 

 

d=l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dll75

 

gi U,„+ — g;j Um+ — gs Un, ;

d3U

 

1

"t j'2 ,

1

 

", ,-i

.

 

15 " i iC

f)^2

~

S - U m +

g i l'm

-|-

-дту g« U„, ;

d3l3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dUT- = -T S3 Um + ~IB gs uf„ ;

 

 

*•'.

_

1 a' i r > •

 

d3U

 

1

" , , 5

2

g

S-l U in 1

 

dlln

IB

g 5 U '"

dU(i

 

 

 

 

d31'

=

g"Um+ 4-gs

Um +

4- gs U?„ ;

dug

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d3lo

dU;1

i

g‘2

r T2 , 1 m т t4 1 It) и i «6

 

U m + — g4 U m + ““3 У gG Um ;

d3I3

__

1

” , .3 .

5 " . .5

 

 

^цЗ

4

g3 U,n+

gs Um ;

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

d®I.

g g4 lim 1

^<5

_

1

” I [5

dUg

dUi!

16

& U "’ '

 

 

 

3-я производная крутизны модуляционной характеристики генератора на ТД

8(1 — D) DSE3 -• 2DН — Д - D3 Е3 (1 — D)

1

 

S ,.. — и>л

l l - D ) 3

+

.

 

2 (1 — D) ‘ (12Н (DE3 +

DE) + М - Р - 1} — 2DE (2DE-’ + DH)

+

( 1 - D ) “

96