Файл: Грабовски, К. Параметрические усилители и преобразователи с емкостным диодом.pdf

вателя будут использованы для изучения основных свойств некоторых разновидностей параметрических преобразователей, упомянутых в на­ чале этого параграфа.

3.2. ДВУХЧАСТОТНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ВЕРХНЕЙ БОКОВОЙ ТИПА МОДУЛЯТОРА (НЕРЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ)

В соответствии с рис. 3.5 такой преобразователь [39] характери­ зуется тем, что на варактор подается накачка с частотой <оп, а внешняя по отношению к р-п переходу с накачкой цепь спроектирована таким образом, что через переход из всех токов с частотами соп (3.1) могут про-

OJS+ZCJH

рис. 3.6 указано дважды: один раз в цепи сигнала, в которой благодаря фильтрующему действию реактанса X (со0) может протекать только ток с частотой со0> а второй раз — в выходной цепи, в которой фильтрую­ щее действие реактивности X (coj) допускает протекание тока только

68

с частотой ©!• Читатель легко убедится, что благодаря этим допуще­ ниям схема рис. 3.6 эквивалентна аналогичной схеме, где сопротивле­ ние потерь Rs появляется только один раз в ветви, в которой имеется переменный эластанс s (t), соединенный последовательно с Rs.

Рис. 3.6. Эквивалентная схема трехчастотного преобра­ зователя с верхней боковой типа модулятора.

3.2.1.ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ П А Р А М Е Т Р Ы

Используя зависимость (2.30), а также обозначения рис. 3.6, по­ лучим основную систему уравнений, описывающих свойства преобра­ зователя в случае малых сигналов:

Для упрощения записи введем понятие так называемых динами­ ческих добротностей qm>n варакторного диода при воздействии накач­ ки, связанных с амплитудами конкретных гармоник переменного эластанса (2.33) на конкретных частотах:

69

В соответствии с (3.5) входной импеданс преобразователя выра­ жается тогда формулой

как последний член правой части каждого' из них указывает на пара­ метрическую связь контура, настроенного на одну частоту (входную либо выходную), с контуром на другой резонансной частоте. Из них

70

При выполнении условия собственного резонанса (3.20) в конту­ рах последнее выражение упрощается:

откуда видно, что температура шума преобразователя в случае диода без потерь (Rs = 0) достигает нулевого значения. К этой же величине стремится Те при охлаждении диода с потерями до температуры аб­ солютного нуля (Те = 0).

3.2.2.О П Т И М И З А Ц И Я ПАРАМЕТРОВ П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л Я

Из аналитических зависимостей § 3.2.1 вытекает, что выполнение условий резонанса (3.20) во входной и выходной цепях приводит к уве­ личению Ge, а также к уменьшению Те. Кроме того, входной и выход­ ной импедансы имеют положительную действительную часть, что на­ талкивает на мысль о возможности отыскания условий, при которых происходит согласование импедансов на входе и выходе преобразова­ теля. Эти соображения приводят к выводу о целесообразности рас­ смотрения условий оптимальной работы устройства, заключающейся в получении максимального усиления преобразования и минимальной температуры шумов при одновременном обеспечении условий согласо­ вания на его входе и выходе.

Как уже упоминалось, выполнение условий резонанса в контурах смесителя приводит к увеличению усиления. Для дальнейшего улуч­ шения Ge отыщем экстремум выражения (3.24) относительно величины внутреннего сопротивления генератора Rr. Максимум усиления имеет место, когда

где верхний индекс G означает, что соответствующие величины отно­ сятся к случаю оптимизации усиления преобразования Ge.

Основываясь на (3.20), (3.22) и (3.28), легко убедиться, что на вы­ ходе преобразователя имеет место согласование тогда, когда

а также

r°ux=r?sarp=VT+qJ. (3.31)

Аналогично, согласование имеет место также на входе преобразо­ вателя, если в соответствии с (3.20), (3.21) и (3.28)

71