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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 114

Скачиваний: 0

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

лишь «подвижный резонансный элемент настройки». Этот элемент при погружении в волновод аптеикп создает последовательный резонанс в контуре, который в этом случае пропускает лишь частоту накачки. Перемещение антенкн вдоль волновода позволяет создать оптимальные условия для частоты / „ на клеммах диода в пространстве между фильт­ ром и резонансным элементом настройки. Возникающее в результате

перемещения элемента настройки

рассогласование мощности накачки

корректируется с помощью импеданс-трансформатора I .

 

 

 

 

Генератор

 

 

 

 

 

сигнала fe

 

 

 

 

 

Инпеданс-

 

Генера-

 

 

 

трансфор­

 

 

 

 

матор' |

 

mOD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

накачки

 

 

 

- Л - J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Камера

Подвиж­

 

 

 

Полосо­

ный резо­

) 2 у

Волно­

парамет­

нансный

)

>

мер

вой

рического

настро­

фильтр

 

 

диода

ечный

 

 

 

 

 

элемент

Индика­

 

 

 

Напряже­

/ н - £ * / п

тор

 

 

 

ние сме­

 

I отражен­

 

 

 

щения

 

ной.

 

 

 

диода

 

\мощности\

 

 

 

 

Рис. 3.32. Структурная схема

[17] лабораторной модели трехчастотного преоб­

 

 

разователя с

нижней

боковой типа

модулятора.

Эта схема преобразователя обеспечивает лучшие параметры по сравнению со схемой рис. 3.31 и значительно проще в настройке, од­ нако отличается худшей стабильностью работы.

Принципиально такие же конструктивные черты, хотя и несколь­ ко отличные в деталях, имеет преобразователь с двумя боковыми ти­ па модулятора с выходом на верхней боковой, описанный в работе [15]. Экспериментально обнаружено, что при заданной постоянной свя­ зи диода с контуром, настроенным на нижнюю боковую частоту, при увеличении мощности накачки в пределах нескольких милливатт уси­ ление преобразования возрастает от 5 до 26 дб. При уменьшении связи диода требовалось сразу же увеличивать уровень мощности накачки, необходимой для получения того же самого усиления.

Если частота сигнала очень мала по сравнению с частотой накач­ ки, возникают трудности в отфильтровке сигнала с верхней или ниж­ ней боковой от сигнала накачки, отличающегося большим уровнем мощности. В этом случае приходится использовать балансные схемы, содержащие два параметрических диода и автоматически исключающие некоторые частоты в некоторых контурах. В работе [8] описаны две

102

конструкции трехчастотного преобразователя с двумя боковыми типа модулятора с выходом на верхней боковой. Такое устройство (рис. 3.33) предназначается для использования в качестве модулятора на ретрансляционном спутнике связи, преобразующего частоту вход­ ного сигнала (45—125 Мгц) в выходную (4125—4205 Мгц).

Один из преобразователей (рис. 3.34) состоит из двойного согла­ сованного тройника («магическое Т») в качестве гибридного соединения. Диоды размещены в коаксиальных линиях, которые через волновод- ир-коаксиальное устройство связи нагружают плечи двойного трой­ ника. Мощность накачки подводится к плечу Е, а мощность верхней боковой отбирается из плеча Я . Благодаря такой конфигурации обеспе-

Рис. 3.33. Принципиальная схема [8] преобразователя с двумя боковыми типа модулятора с выходом на верхней боковой:

/ — фильтр накачки,

2 —подстройка в цепи накачки, 3 — резонатор

варакторного

диода,

4 — цепь смещения, 5

выходной подстроечный элемент, 6 — изолятор,

7 — выходной

фильтр;

 

8 — усилитель.

 

 

чивается хорошая развязка между плечами Я и Я и поэтому легко от­ фильтровать мощность накачки от мощности верхней боковой частоты, которая является полезной выходной мощностью. Диоды в отрезках коаксиальных линий размещены таким образом, что между ними и. вол- новодно-коаксиальным переходом находятся подвижные диэлектри­ ческие импеданс-трансформаторы, аза ними — подвижные короткозамыкающие поршни. Это обеспечивает возможность настройки диодов и за­ мыкание цепи постоянного тока, необходимое для подачи напряжений смещения. Вход сигнала подключается к коаксиальному тройнику, от которого к диодам ведут коаксиальные СВЧ дроссели, запирающие сигналы накачки и обеих боковых частот. На рис. 3.34 не показаны фильтры, изоляторы, а также настроечные штыри, которые располо­ жены в волноводе накачки и выходном и выполняют особенно эффек­ тивную роль, так как экспериментально можно подобрать их положе­ ние таким образом, чтобы импеданс образовавшегося резонансного контура для нижней боковой частоты (холостой) имел значение (§ 3.6.4),

103

соответствующее случаю получения большого и одновременно стабиль­ ного усиления преобразования. Кроме того, с их помощью можно влиять на линейность частотной характеристики в заданной полосе работы преобразователя.

Другое исполнение четырехчастотного преобразователя с двумя боковыми (рис. 3.35) отличается механической простотой, малыми га­ баритами и весом. Это устройство представляет собой прямоугольный резонатор, через щели связанный с волноводами накачки и выходным, которые для обеспечения развязки расположены ортогонально друг к другу. Варакторные диоды размещены непосредственно в резонаторе

Рис. 3.34. К вопросу о реализации [8] параметрического преобразователя, пред­ ставленного на рис. 3.33:

t — СВЧ дроссель, 2 — сопротивление автосмещення диода, 3 — вход сигнала, 4 — согласован­ ный двойной тройник, 5 —вход накачки, 6 — диэлектрический настроечный элемент, 7—-варак- торный диод, 8 — выход сигнала, 9 — фиксированный импеданс-трансформатор, 10 — переход

скоаксиальной линии на волновод.

вплечах Т-образной крестовины, обеспечивающей гальваническую связь коаксиальной линии сигнала с резонатором. Виды колебаний резонатора для накачки и ввода сигнала подобраны так, что на одном диоде напряжения накачки и входного сигнала складываются, а на другом — вычитаются. Выходная мощность верхней боковой возбуж­ дается в вертикальной части упомянутой Т-образной крестовины дио­ дами, которые на этой частоте можно считать включенными параллель­

но. Винты в волноводах°накачки и выходном обеспечивают настройку, а осевое перемещение диодов позволяет получить высокую развязку между волноводами накачки и выходным.

Технические параметры обоих конструктивных решений близки и характеризуются следующими значениями: диапазон входной часто­ ты (45—125) Мгц, входная мощность — 3,5 дбм}\ частота накачки

г ) Мощность, выраженная в единицах «дбм», равна 10 логарифмам значения мощности, выраженной в мет, например, 10~'! вт = — 10 дбм.

104

4,08 Ггц,

мощность накачки + 1 2 дбм, выходная мощность ~ ( + 1 +

+ 18) дбм

в зависимости от окружающей температуры, нмепяющейся

впределах (—10 Ч- +40°) С (усиление преобразования 4,5—5,3 дб), изменение усиления преобразования для выходной полосы частот (4,125 — 4,205) Ггц меньше 0,04 дбШгц. Нелинейность усиления пре­ образования незаметна для входных сигналов, мощность которых мень­ ш е — 5 дбм (мощность выходных сигналов меньше 0 дбм). Так как преобразователь предназначен для работы при относительно высоких уровнях мощности входного сигнала, проблемы собственных шумов его

врассмотренном примере не представляют существенного значения и не

Рис. 3.35. К вопросу о реализации [8] параметрического преобразователя, пока­ занного на рис. 3.33:

/ — вход сигнала, 2— выход сигнала, 3 — вход накачки, 4 — варакторные диоды.

исследованы. Следует, однако, добавить, что обе конструкции исполь­ зуются в качестве очень эффективных малошумящих параметрических преобразователей при малых сигналах.

В литературе [10, 11, 14, 19, 25, 26, 28] описан ряд иных конструк­ тивных решений и способов применения параметрических устройств, которые, однако, из-за ограниченного объема данной книги детально не рассматриваются.

 

 

 

 

 

С П И С О К

 

Л И Т Е Р А Т У Р Ы

 

 

1.

A d a m s

D .

К.

A n

A n a l y s i s

of

Four

Frequency N o n l i n e a r

Reactance

C i r ­

 

cuits . I R E

Trans . ,

v .

M T T - 8 ,

№

3 ,

M a y

1960, p. 274—283.

 

 

2.

A n d e r s o n

D .

B .

et a l . A

General Catalog of G a i n , B a n d w i d t h and

Noise

 

T e m p e r a t u r e Expressions for Four - Frequency P a r a m e t r i c Devices. I E E E Trans . ,

 

v .

E D - 1 0 ,

J a n u a r y

1963, p. 13—30.

 

 

 

 

3.

A

n d e r s о n

D .

B .

et a l . Transmission-phase. Relations of

Four-Frequency

 

P a r a m e t r i c

Devices.

I R E Trans . ,

v . M T T - 9 , № 6, November 1961, p. 491—498.

4.Б е л о у с о в А. П. Параметрические усилители с диодным конденсатором. Оборонгиз, 1961.

5.

Б л е к у э л л

Л. ,

К о ц е б у К.

Параметрические усилители на полупро­

 

водниковых диодах. Изд-во «Мир», 1964.

 

 

6.

В 6

h

m е

G.

D i e V a r a k t o r d i o d e

als

linear

A c h t p o l .

N a c h r i c h t e n t e c h n i k ' ,

 

N r .

8,

1962, S.

281—286.

 

 

 

 

7.

В о

у

d С.

R.

A General A p p r o a c h

to

the E v a l u a t i o n

of N-frequency Para

 

m e t r i c

M i x e r s .

Proc.

N E C , v. 16, October 1960,

p. 472—479.

105

8.

В

г о d e r i с

 

С.

W .

et

a l . V a r a c t o r

U p Converters

for

S a t e l l i t e

Use.

 

M i c r o w a v e

J . , v .

10, № 7,

June, 1967, p.

5 7 — 6 1 .

 

 

 

9.

С

a s t г о

De

E.

Theory

of P a r a m e t r i c

A m p l i f i e r s and

Converter - amplifiers

 

of

Resistance

T y p e . A l t a F r e q . , v . 30, №

6, 1961, p. 418—429.

 

10.

E

c k h a r

d

t

VV. et

a l . M i c r o w a v e Carrier M o d u l a t i o n - d e m o d u l a t i o n

A m p l i ­

 

fiers and Logic C i r c u i t s . Proc. I R E , v . 50, № 2, February 1962, p. 148—162.

И . Э т

к и н

В.

 

С.

и др . Параметрические системы С В Ч на полупроводнико­

 

вых диодах. Изд-во «Советское радио», 1964.

 

 

 

12.

F i s h e r

S.

 

Т.

B a n d w i d t h of Lower Sideband P a r a m e t r i c

Up - converter and

 

P a r a m e t r i c

A m p l i f i e r .

Proc. I R E , v . 48,

№ 5, M a y 1960,

p.

946.

 

13.

F

i s h e r

S.

 

T .

A Completely Consistent D e f i n i t i o n of

T e m p e r a t u r e Sensiti ­

 

v i t y

I n c l u d i n g Negative Conductance Devices. Proc. I R E , v . 50, F e b r u a r y 1962,

 

p.

204.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.Г а о-Б a o-C и н ь и др . Усиление и шумы трехчастотного параметрического преобразователя с суммарной выходной частотой. Вест. Моск. Унив . , Физ.- Астр . , 1962, № 2, стр. 68 — 73 .

15. Г а о-Б а о -С н н ь

и др . Экспериментальное исследование

трехчастотного

 

параметрического

преобразователя.

«Радиотехника

и

электроника»,

1962,

 

№ 7, стр. 1152—1156.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.

G r a b o w s k i

К.

Pi$ciocz§stotliwosciowy

diodowy

mieszacz parametrycz -

 

n y . Zesz. N a u k .

P o l i t e c h n i k i

Gdanskiej,

№ 8 4 ,

La.cznosc X V ,

1965, str . 3 — 2 1 .

17.

G r a b o w s k i I<. Mieszacze parametryczne na pasmo L . Prace Przemyslowego

 

I n s t y t u t u T e l e k o m . , № 44,

1964,

str.

71—73.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18.

G r a b o w s k i

K -

O n

Varactor

diode

frequency

converters. M a t e r i a l y . I n ­

 

ternationales S y m p o s i u m U b e r Fragen der P h y s i k

u n d

T e c h n i k

bei

Hochsten

 

Frequenzen,

V o r t a g N r 33, B e r l i n - A d l e r s h o f , Oktober

1965, S. 13—16.

 

 

19.

G r e g o r y

F .

J .

P a r a m e t r i c Up - Converter Radar . I n d u s t r .

E l e c t r . ,

Decem­

 

ber 1962, p. 172—176.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20 .

H a u s H .

A .

et a l . A n

E x t e n s i o n of

 

the Noise F i g u r e

D e f i n i t i o n . Proc. I R E ,

 

v . 45, № 5,

M a y 1957,

p . 6 9 0 — 6 9 1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 1 .

H a u s

H .

A .

et a l . I R E Standards on

E l e c t r o n Tubes. D e f i n i t i o n s

of

Terms,

 

1962/63,

I R E

7,

52/Progr. I E E E ,

v .

5 1 , M a r c h

1963,

p. 434—435.

 

 

 

22 .

H a u s

H .

A .

et a l . C i r c u i t

Theory

of L i n e a r

Noisy

N e t w o r k s . Technology

 

Press of M I T and J . W i l e y and Sons. I n c . , N . J . 1959.

 

 

 

 

 

 

 

23.

J о h e s

E.

M .

T .

et

a l . A

Low - Noise Up - converter P a r a m e t r i c

A m p l i f i e r .

 

1959

I R E Wescon

Conv .

R e c ,

.1959,

p. 99—107.

 

 

 

 

 

 

 

 

24.

K a m a l A .

K -

et a l . G a i n

Inconsistencies i n Low - Frequency Reactance

Pa ­

 

r a m e t r i c

Up - converters. Proc. I R E , v . 48, № 10, October 1960,

p. 1784—1785.

25.

К а р а с е в

 

И.

Д .

и др . Усиление

и шумы трехчастотного

параметричес­

 

кого

преобразователя

с

суммарной

 

выходной

частотой. В М У , Физ. А с т р . ,

 

1962, № 2, стр.

68 — 73 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26.

К а р м а н о в а

Е.

С.

и др . Некоторые

вопросы четырехчастотного

пара­

 

метрического усилителя. «Радиотехника и

электроника», 1964, т. I X , № 9,

 

стр. 1923—1627.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27.

К о

г г е b

u е

К..

 

L .

O p t i m u m

Noise

Performance of

P a r a m e t r i c

A m p l i f i e r s .

 

Proc. I R E , v .

48, №

7, J u l y

1960, p. 1324—1325.

 

 

 

 

 

 

 

 

28.

К о г p e 1 A .

et

a l . I n p u t

Conductance of

a F o u r Frequency

P a r a m e t r i c

U p -

 

Converter,

I E E E

Trans . , v .

M T T - 1 3 ,

J a n u a r y

1965,

p. 96—106.

 

 

 

29.

К и г о k a w а

К.

O n

the

Use of Passive - Circuit Measurements for the

A d j ­

 

u s t m e n t

of

Variable - Capacitance A m p l i f i e r s .

B S T J ,

v . 4 1 , 1962, p.

3 6 1 — 3 8 1 .

30.

К и r 0 k a w a

K .

et a l . M i n i m u m

Noise F i g u r e

i n the V a r i a b l e - C a p a c i t a n c e

 

A m p l i f i e r .

B S T J ,

v . 40,

M a y

J961, p.

695—722.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 1 .

L e e n о v

D .

G a i n

and Noise F i q u r e of a V a r i a b l e Capacitance Up - converter .

 

B S T J , v . 37,

J u l y

1958, p. 989—1008.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32.

L u k s c h

J .

A .

 

et

a l . Design

and

 

O p e r a t i o n

of

Four - Frequency

P a r a m e t r i c

 

Up - converters .

I R E

T r a n s . ,

v . M T T - 9 ,

№

1, J a n u a r y

1961, p.

4 4 — 5 1 .

 

 

33 . М о в ш о в и ч

 

M . E . Анализ двухконтурных

параметрических

преоб­

 

разователей частоты. «Радиотехника»,

1962, т. 17, №

3, стр. 26 — 36 .

 

 

34.

P e a r s o n

J .

D .

et a l . Comparison

of

G a i n , B a n d w i d t h

and Noise Figure

 

of Variable-reactance

A m p l i f i e r s

and

Converters. P r o c ' I E E , p a r t

B ,

v.

107,

 

M a y

I960,

p. 305—310.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

106

35.

P e n f i е 1 d

P. j r . et

a l . Varactor

A p p l i c a t i o n s ,

The

M I T Press,

Cambridge,

 

Mass,

1962.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36.

S о 1 t z D . J .

L o w

Level

Parametric

A m p l i f i e r . J . F r a n k l . I n s t . v . 275,

№ 2,

 

February 1963, p. 79—87.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37.

S t e i n e г

К.

H . Uber

parametrische

S c h a l t u n g e n

m i t besonderer

B e r u c k -

 

s i c h t i g u n g des

K e n n l i n i e n v e r l a u f e s

des

n i c h t l i n e a r e n

Elementes . A E U , H . 2,

 

1962,

S. 6 7 — 8 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38 .

Т р и ф о н о в

В.

И.

Многочастотиые параметрические усилители.

« Р а ­

 

диотехника и электроника»,

1963, т. 8,

№

8, стр. 1418—1427.

 

 

 

39.

W i s c h m e y e r

С.

R .

 

et

a l . The

V a r a c t o r

Upper - Sideband

Up - Conver -

 

ter. M . J . № 6, J u n e

1964, p.

87 — 92 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40.

Z i e 1

v a n

d e r

A .

On

the M i x i n g

Properties of N o n l i n e a r Capacitances.

 

J . A p p l . Phys . ,

v . 15,

November 1948, p. 999—1006.

 

 

 

 

4 1 .

«СВЧ

устройства на

полупроводниковых

диодах». Проектирование

и

рас­

 

чет», под ред. И.

В.

Мальского,

Б. В.

Сестрорецкого. Изд-во

«Советское

 

радио», 1969.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42.

Ф и л а т о в

К. В.

Введение в инженерную теорию параметрического уси ­

 

ления. Изд-во «Советское радио», 1971.

 

 

 

 

 

 

 

43. Г е р ц е н ш т е й н М . Е., Л и в е н з о н Ф. А . , Б е л о в А . А . О ре­

ализации отрицательной емкости в трехчастотной

параметрической

схеме.

«Радиотехника и электроника», 1971, № 6.

 

 

 

 

 

 

44. Г е р ц е н ш т е й н

М.

Е., В о л о ш и н

И.

А .

Емкостный датчик сме­

щения как параметрическая система. «Радиотехника и электроника»,

1965,

№ 12.

 

 

 

 

 

 

 

 

45. Г е р ц е н ш т е й н

М .

Е., Б о л о ш и н

И.

А .

Свойства

трехчастотных

параметрических

преобразователей. «Радиотехника

и

электроника»,

1966, № 5.

 

 

 

 

 

 

 

 

Смотрите также файлы