Файл: Грабовски, К. Параметрические усилители и преобразователи с емкостным диодом.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 112
Скачиваний: 0
3.6.4.ЧЕТЫРЕХЧАСТОТНЫЕ П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И С Д В У М Я Б О К О В Ы М И
Зависимости, характеризующие свойства такого устройства, мож
но значительно упростить, предположив |
А |
5 2 = 5_2 = 0, |
(3.121) |
что, как известно из § 2.2.2, соответствует случаю накачки синусои дальным током резкого перехода (у = 1/2) либо накачки синусоидаль ным напряжением перехода Мариноса (у = 1). При таком предполо жении получим следующие зависимости для преобразователя с двумя боковыми:
|
z B |
X |
= |
l + J [ * K ) |
+ |
9o.0] + |
( ' 7 5 z f - i 7 i z i ) / Z i Z ? > |
|
|
|
|
|
(3.122) |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
W |
= |
1 |
+ J № i ) |
|
+ ?i4] + |
?Jz*/(2 0 z? - ^) , |
|
|
|
|
|
|
(3.123) |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
z : « x i = |
l - j [ J c ( © f ) |
|
+ |
<7j,|]+'7, oZ|/(2oZ1 |
|
+ |
|
<7i)- |
|
|
|
|
|
|
(3-124) |
|
||||||||||||||||||||||
Отсюда |
|
после |
разделения |
|
на действительную |
и мнимую |
части: |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
r |
i _|_ |
|
frigo |
— |
пдй] |
[rir1-txixl] |
|
|
|
+ |
[xl |
qj + |
Xjql] |
|
|
[r1xi— |
|
|
riXl] |
|
|
|
^ |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
xBX |
= x (to0) + |
q010 |
+ |
Xbx = |
|
x (co0) + |
<70i0 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
I |
fri |
go — |
П 9q]I [rfri x* |
x |
i —r>i Xj]* i ) —\Ui |
q''p++ |
|
Xjqq. |
] |
|
[r |
t |
r |
4-x |
t |
|
|
х |
] |
^ |
|
^ |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
Xl |
|
0 |
|
|
|
l0 [0 |
|
|
|
± |
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
[rt Гх^-Xi2 Xyf |
+ |
[Гj * x |
—AT; |
|
T j ] |
2 |
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
frKi+*£*i] |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
fri*i—*t''i] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
l / i ? d ] [r0riJrX0Xi— |
|
|
q'0] |
|
+ |
|
fci |
9ol fro * i |
— |
' |
^ |
Xpl |
|
(3 |
127) |
|
|||||||||||||||||||
|
r |
|
|
= 1 -f- - |
|
° |
|
|
0 |
' ~ |
0 |
|
' — 4 o i |
|
|
|
1 |
|
' |
|
L |
0 |
|
' — |
|
|
°J |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fro |
|
|
|
+ |
|
*o Ч — qlal2 |
+ fri |
x0 — r0 |
|
xt]2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
* в ы х 1 = x К ) - f < / 1 Д + л ; в ы х |
i = * К ) + ft д |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
fro*J |
— |
г; |
ДГ01 [r,-<?j] |
— fa |
g 0 ] |
[ r 0 |
г, |
+ |
X0Xj— |
|
|
q„\ |
|
|
|
|
|
^ |
j28) |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
[r0ri-^x0xi |
|
|
|
|
— qt0}2+ |
[riX0— |
|
|
rnXif' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
r |
_ |
|
j |
i |
frxq'o\ |
faxi |
|
|
— ro r i |
— |
ffol |
4~ |
fa |
gpl frp д-'i4- f x x 0 |
] |
|
|
,g |
|29) |
|
||||||||||||||||||||||
В Ы Х 1 |
|
|
|
1 ^ |
|
|
Ко a — |
|
|
|
+ |
|
. , n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- q |
|
|
|
|
|
J |
\ |
' |
/ |
|||||||||
|
|
|
|
• W |
|
* o * i |
<?ol |
+ |
|
|
|
frp*i41-''i*pl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
г = |
x |
((Hi) + |
<?г ,г |
+ |
Хвых г = |
х |
(ooj) + <7,,г— |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
[— |
Гх?о1 |
fro*i |
|
+ |
r x * p ] — f a g o l fro I |
— |
x0Xj |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
(3.130) |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
fro^i |
— |
|
* |
0 |
* |
i |
- |
f |
g o l 2 ^ " |
fro*i |
+ |
' ' l ^ o J 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
В зависимости от способа включения нагрузки выражения для |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
обменного усиления преобразования имеют следующий |
|
вид: |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к о — 1 ] [?i,o*i]B 44<?t,on]2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
^ 1 |
||||||||||||||||
" |
[гоГг— |
XoXi^rqff-fr |
|
|
|
|
[х0 |
Г х + Х х л 0 ] 2 — [г0 |
тг— хй х ^ |
|
q0l] X |
' |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
X fri q[] |
|
— |
fa |
r1-^x1 |
r0] |
|
fa |
ql0] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ j 3 9 j |
|||||||||||||
Q |
_ |
|
|
|
fro |
|
|
|
|
—1) |
[?i,o^12 -f [gi.o^l2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
6 1 |
[/"о |
r |
H " |
*o*i — <7ol |
2 |
+ |
|
faa |
— Xir^^-\r r |
t |
|
|
|
- f x- |
.v;— <?1 X |
' |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
xViqi]— |
|
|
|
|
[x0ri |
|
— Xir0] |
|
|
|
|
[xtqll |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
4 Зак. |
1235 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
? |
Аналогично температуры шума выражаются следующим образом:
Т |
= |
Г Д |
[ ] • | |
(go.i 9г,о)а Ч^ {г0Г1— |
хахг |
+ |
ql)2 |
+ (x0r1-\-x1r0)2 |
1 |
|
||||||
|
|
|
|
• |
, 7 ^ - 1 , |
|
|
|
|
|
|
( З Л З З ) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
( г о - 1 ) |
( ^ , о ) М г ? Н - * ? 1 |
|
|
|
|||||
Г |
el = |
Г Д |
f i |
| |
(<7i,o |
qu.if |
+ |
(r0ri+ |
|
x0Xj |
— |
д'в)2 |
-|- (.v0 ij—Xj |
r 0 ) 2 ] , |
|
|
' |
Г |
1 |
4 |
|
|
|
: |
|
|
77~n |
|
7Г, |
\ + |
|
||
|
|
|
|
|
i |
Tj{£j—-_1) |
(<7l,0 9o,;)2 |
|
|
/ q |
1 Q/n |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
/"о — 1 |
(?i,o) |
l a |
+ |
xil |
|
|
|
||
|
Из этих упрощенных выражений следует, что: |
|
|
|||||||||||||
|
— |
обеспечение собственного резонанса в отдельных контурах |
ав |
|||||||||||||
томатически |
означает |
|
выполнение |
резонанса |
импеданса |
генератор'а |
||||||||||
с входным импедансом г в х |
преобразователя, а также резонанс импе- |
|||||||||||||||
дансов |
нагрузки Z H n r p |
1 |
и Z I i a r p |
, соответственно с выходными импедан- |
||||||||||||
сами 2 в ы х 1 и z n b l x i , т. е. в этом случае совпадают условия |
«холодного» |
|||||||||||||||
и«горячего» резонансов;
—бесконечно большое усиление преобразования может быть по лучено при выполнении одного из условий:
3) |
rarj_ — ХоХу + |
<7' = |
Х0ХХ + |
хгг0 |
= |
1 , |
|
|
|
|
||
б) |
гйгх |
— xo-v'i + |
q\ — гхд10 = |
х0гг |
+ |
• |
— |
v ni |
— |
П |
||
ххгй |
|
= |
О, |
|||||||||
в) |
r0rt |
+ |
XQXI — |
qi= |
x0rt — |
xxr0 |
= |
0, |
|
|
|
(3.135) |
|
|
|
|
|||||||||
г) |
гйгг |
- f |
— 9'0 + |
r;(?' = |
x0rt |
— |
хг г0 — |
xtq\ |
= |
0, |
||
которые в случае настройки в резонанс отдельных контуров сводятся только к трем реально возможным:
б') |
/ V i + |
ql — Wi = |
0, |
в') |
ГоГ( — <?',= 0, |
(3.136) |
|
г') |
roTj — |
+ r ^ J = |
0. |
Например, условию (3.136) в' соответствует минимальная темпе ратура шума
(Т°Г~)Т= |
(1 + f l + K o l 2 ) = - ф ^ . |
(3.137) |
которая может быть достигнута при резонансе преобразователя без дополнительной нагрузки в холостом контуре (rt — 1) при оптималь ной частоте накачки, равной
а£ = а> 0 1Л+|<7 м |2 , |
(3.138) |
что следует из необходимого условия минимизации
k o ^ l - O + Z I + r a " 2 ) / ! ^ ! - |
(3.139) |
98
3.7. ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ х>
[1, 2, 14—18, 25, 26, 28, 32, 38]
Лабораторный макет преобразователя с двумя боковыми типа модулятора для диапазона L с выходом на верхней боковой частоте в диапазоне X [17] показан на рис. 3.30. Так как эта конструкция пред назначалась для научно-исследовательских целей, она выполнена из отдельных элементов (рис. 3.31). Это обеспечило максимальную сво боду операций настройки, согласования, а также конструктивных из менений и т. п.
Вкачестве первого элемента преобразователя (со стороны генера тора накачки) использован обычный импеданс-трансформатор I , ко торый передает мощность от генератора накачки последующим элемен там схемы. Для контроля согласования цепей преобразователя с гене ратором используется индикатор отраженной мощности. Делитель мощности накачки распределяет эту мощность на два канала: сигнала
игетеродина приемника. Этот делитель выполнен в виде отрезка волно вода, часть мощности из которого с помощью зонда отбирается в коак сиальную линию, а затем вводится в канал гетеродина.
Вканале сигнала находится однорезонаторный полосовой настро енный на частоту накачки / „ фильтр, который отделяет контур с ча
стотами / н + |
/о и / „ — / о отдели |
согласования накачки. Камера с пара |
метрическим |
диодом позволяет |
подвести к нему отрицательное на |
пряжение смещения, напряжения |
на частотах |
сигнала и накачки, |
||
а также допускает возникновение |
на клеммах диода напряжений на |
|||
обеих боковых частотах / п + / 0 и / н |
— / 0 . |
|
|
|
Мощность сигнала на частоте/0 подводится к диоду через |
широко |
|||
полосный импеданс-трансформатор |
I I , выполненный |
в виде |
двойного |
|
настроечного элемента на полосковой линии, а |
также |
коаксиальный |
||
фильтр нижних частот, расположенный непосредственно вблизи дио да. Этот фильтр предотвращает утечку мощности на частотах fn, /„ + + /о и / н — /о из волновода в сторону антенны.
Напряжение смещения на диод подается через слюдяной проход ной конденсатор. За параметрическим диодом в канале сигнала на ходится волноводиый фильтр верхних частот, работающий по принципу отсечки и пропускающий частоту / п . Перемещая этот фильтр вдоль вол новода, можно подобрать условия возникновения резонанса на частоте
Входные преобразователи не |
получили распространения. Это |
связано |
с тем, что преобразователь с нижней |
боковой чувствителен к импедансу |
тракта, |
а усиления преобразователя с верхней боковой недостаточно. Уменьшение |
потерь |
|
в ферритовых циркуляторах и появление малошумящих С В Ч транзисторов и
привело к отказу от входных преобразователей. Однако в схемах среднего |
уровня |
|||
мощности — в передатчиках |
связных |
устройств линий, связных передатчиков, |
||
схемах формирования частот |
и т. д. — широко используются |
преобразователи |
||
на варакторных диодах. Конструкция, |
показанная на рис. 3.35, применяется до |
|||
вольно часто («ортомодный» |
преобразователь), описанные лабораторные уста |
|||
новки являются характерными. Текст |
параграфа с любезного |
согласия |
автора |
|
сокращен. (Прим. ред.) |
|
|
|
|
4* |
|
|
|
99 |
/ н — /о между полосовым фильтром и |
режекторным. Влияние |
этого |
||
перемещения на согласование сигнала / „ |
компенсируется |
трансформа |
||
тором I . Оптимальные условия работы |
устройства на частоте |
/ „ + |
||
+ /о |
обеспечивает обычный волноводный трансформатор |
импедансов |
||
Ш , |
расположенный за фильтром с отсечкой. |
|
|
|
Рис. 3.30. Лабораторная модель [17] преобразователя с двумя боковыми типа модулятора для диапазона L с накачкой в диапазоне X.
В канале гетеродина приемника создается частота / „ + / 0 — / п ч , которая смешивается с полученной в канале сигнала частотой / н + /о- Затем мощность промежуточной частоты / п ч приемника усиливается многокаскадным усилителем. Конструкция элементов этого канала аналогична элементам канала сигнала. В этом случае роль генератора сигнала выполняет гетеродин. Остальные элементы не требуют объяс нений.
Устройство, показанное на рис. 3.30, можно легко преобразовать в трехчастотный преобразователь с нижней боковой типа модулятора (§3.4). На рис. 3.32 показана схема такого преобразователя с дополни тельным упрощением, заключающимся в использовании в качестве ге теродина генератора диапазона X. Дополнительного пояснения требует
100
генератор
накачки
\Индикатор\ Г
отражен
ной.
|
мощности\ |
|
|
|
|
Аттенюа |
\Импеданс |
Делитель |
Помосно- |
\Волномер |
транс - |
пропуска- |
||
тор |
форматор\ |
нощности |
юсЦий |
|
|
|
/ |
|
фильтр |
|
|
|
|
\Генератор\ сигнала h
Импеданстранс - \форматор
п
Камера с
парамет
рическим
диодОМ
Источник
напряже ния смеще
ния I
Запредель Импедансный, транс
фильтр форматор I 1/1
Камера с |
Запредель-\ |
|
|
|
параметр |
ный |
|
|
|
\рическим |
фильтр |
fn + |
fs-fn |
|
диодом |
/7 |
|||
|
|
|||
1_ . |
|
|
|
|
\ Гетеродин] |
|
|
|
Рис. 3.31. Структурная схема [17] лабораторной модели преобразователя с двумя боковыми типа модулятора.