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

кенным. Если же не выполняется неравенство (4.44), то необходимо искать минимум выражения (4.33), подставляя вместо |^,0 |2 ° Д И 0 из двух значений, (4.36) или (4.37), в зависимости от типа перехода. Дифференцируя полученное в первом случае выражение по 6 и при­ равнивая производную нулю, получаем для резкого перехода в области неполной накачки

где, как и ранее, верхний индекс Т означает, что данные величины определяют минимум температуры шума. Величина 6Г , при которой имеет место минимальная температура шума, рассчитывается из уравнения

Графики уравнений (4.46) и (4.45) представлены [38] соответствен­ но на рис. 4.12 и 4.13.

1\

\\ \

\

\

\

V \

Рис. 4.12. Зависимость относительной оптимальной частоты накачки от относи­ тельной располагаемой мощности накачки, при которой наблюдается минимум обменной температуры шума отрицательного сопротивления в параметрическом

Рис. 4.14. Зависимость относительной оптимальной частоты накачки от относи­ тельной располагаемой мощности накачки, при которойнаблюдается минимум обменной температуры шума отрицательного сопротивления в параметрическом усилителе в области неполной накачки варакторного диода с линейным пере­ ходом.

121

Подставляя (4.37) в (4.43) и выполняя идентичные операции как для резкого перехода, получаем выражение для минимальной

которая достигается для линейного перехода в области неполной

рис. 4.13 и 4.14. На рис. 4.13 для сравнения приведена также зави­ симость (4.19), справедливая в области полной накачки для обоих типов переходов — линейного и резкого.

На практике при использовании приведенных зависимостей, которые можно применять лишь в области неполной накачки, может

способом величин нельзя использовать при анализе или расчете уси­

Тогда для обоих типов переходов соответствующая минимальная

4.4.ПАРАМЕТРЫ РЕЗОНАНСНЫХ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ

УСИЛИТЕЛЕЙ

Как было показано, отрицательное сопротивление в параметри­ ческих усилителях в простейшем случае представляет собой «нака­ чиваемый» р-п переход совместно с холостым контуром. Это сопро­ тивление можно использовать для усиления различным способом в зависимости от того, как она связано с генератором и нагрузкой. Рассмотрим несколько наиболее типичных схем простейших парамет­ рических усилителей, использующих отрицательное сопротивление для малошумящего усиления мощности.

4.4.1.СПОСОБЫ И С П О Л Ь З О В А Н И Я ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО

О Т Р И Ц А Т Е Л Ь Н О Г О С О П Р О Т И В Л Е Н И Я Д Л Я У С И Л Е Н И Я М О Щ Н О С Т И

В рассматриваемыхТ"схемах отрицательное сопротивление, пред­ ставляемое в виде активного двухполюсника, должно быть подклю­ чено к генератору и нагрузке с помощью цепей связи (рис. 4.15),

122

Рис. 4.16. Упрощенная схема усилителя с последовательным включением генера­ тора, приемника и импеданса с отрицательным активным сопротивлением.

Рис. 4.17. Упрощенная схема усилителя с трансформаторным соединением гене­ ратора и приемника с импедансом с отрицательным активным сопротивлением.

Отрицательное

сопротивление

Рис. 4.18. Упрощенная схема усилителя с трехплечим циркулятором, соединяю­ щим генератор, импеданс с отрицательным активным сопротивлением и приемник.

123

с тремя парами зажимов, можно легко вывести основные зависимости для усилителя при известных импедансах на каждой из пар зажимов. На выбор этих параметров в первую очередь влияют практические соображения: простота их измерения и оперирования ими в процессе анализа всей приемной системы, например при учете соединения уси­ лителя со следующими каскадами и т. п. В диапазоне более низких радиочастот широко применяют характеристические параметры типа

Отрицательное

сопротивление

Рис. 4.19. Упрощенная схема усилителя с четырехплечим циркулятором, соеди­ няющим генератор, импеданс с отрицательным активным сопротивлением, прием­ ник и согласованное сопротивление.

импеданса, адмитанса и т. п. В диапазоне УВЧ и СВЧ особенно удобны для измерения и расчетов коэффициенты отражения Г и элементы матрицы рассеяния1 '!^]. Поэтому далее для проведения общего анализа усилителя с отрицательным сопротивлением будем использовать волновые параметры.

4.4.2.ПАРАМЕТРЫ ПРОСТЕЙШИХ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Прежде чем приступить к общему анализу усилителя с отрица­ тельным сопротивлением (рис. 4.15), для которого параметры уст­ ройства связи могут быть определены самым простым способом, рас­ смотрим два конкретных устройства связи, показанные на рис. 4.16 и 4.17. Очевидно, если речь идет о расчетных формулах, то простое

1 1 Матрица рассеяния для линейных взаимных цепей обладает свойствами симметрии, унитарности. Обобщение этих же свойств на параметрические цепи приведено в [84] . (Прим. ред.)

124

Обозначая через Z b Z 2 , Z 3 соответственно внутренний импеданс генератора, импеданс, который представляет собой «накачиваемый» переход вместе с холостым контуром на частоте сигнала, и импеданс

где Rh— вещественная часть импеданса Zh, R2 < ; 0 в соответствии

срис. 4.17.

Вэтом случае обменное усиление мощности усилителя, под кото­ рым понимается отношение обменной выходной мощности к обмен­ ной мощности генератора, равно

ного сопротивления идеального нешумящего усилителя, вызываю­ щую появление на его выходе такой же обменной мощности шума на 1 гц (на заданной частоте), которая возникла бы на выходе реаль­ ного усилителя с нешумящим сопротивлением на входе. Под идеаль­ ным иешумящим усилителем понимаем реальный усилитель, из кото­ рого удалены все внутренние источники шума и сопротивление на­

из-за шума внутреннего сопротивления генератора, которое нахо­

откуда, в соответствии с,определением, температура шума усилителя равна

125