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
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 |
-Ь 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