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

Связь первого звена с третьим реализуется через «накачиваемый» варактор сэластансом.

а второго с третьим — через варактор с эластансом:

где © н — частота генератора накачки, а индекс суммирования т — целое число.

h

нагр

Рис. 6.1. Эквивалентная схема направленного усилителя с двумя диодами, сиг­ нал и накачки к которым подводятся в квадратуре.

Схему рис. 6.1 можно описать матричным уравнением

элементы которого также являются матрицами, а индексы 1, 2, 3 оз­ начают, что они относятся, соответственно, к ячейкам 1, 2 и 3. В каждой цепи, вообще говоря, текут токи двух частот—сигнальной со0 и холо­ стой, поэтому ikZ — матрицы второго порядка. Если перейти к нор­ мальным колебаниям, или, что то же самое, считать, что все три ячей­ ки являются контурами с высокой добротностью, настроенными, со­ ответственно, на частоты сигнала со0 (ячейки 1 и 2) и на холостую сог =

=сон — ©о (ячейка 3), а их импедансы на частотах, далеко отстоя­

щих от резонанса, очень велики по модулю, то элементы матрицы [Z] в (6.3) будут иметь следующий вид:

а) для цепей с переменным эластансом, в которых имеет место пре­ образование частоты

183

б) для цепей с диодом без преобразования частоты, I — k, i, /г =

=1, 2, 3:

^eZa (co) содержит импеданс, который «видит» данный варактор на дан­

с индексами 12 и 21 в соответствии с теорией передающих линий и при­ нятой длиной отрезка линии ^0 /4 — формулой.

Zu = ]Z0 esc (пшг /2со0 ) = j Z 0 , cox = co2

Принятое ранее допущение о высокой добротности контуров от­ дельных ячеек позволяет пренебречь в них токами с частотами, отлич­ ными от резонансных. Это приводит к дальнейшему упрощению урав­ нения (6.7):

где через Z*, j(fflo), Z 2 ( 2 (w 0 ), Z 3 > 3 ((o0 ) обозначены средние во времени зна­ чения импедансов соответствующих ячеек на частотах, близких к ре­ зонансным, а это означает, что

184

рассчитать простым способом усиление, входной и выходной импедансы, а также шумы схемы.

Полагая, что на холостой частоте отсутствует внешнее возбужде­

но накачиваются таким способом, что их эластансы остаются связан­ ными друг с другом следующим соотношением:

185

Это свойство назовем направленностью передачи мощности. Как будет показано далее, направленной передаче мощности сопутствует усиле­ ние в направлении от контура 1 (генератор) к контуру 2 (нагрузка), которое не наблюдается в обратном направлении. Поэтому-то анали­ зируемая схема и названа нами направленным усилителем. Следует отметить, что направленность получается при любом возможном сдвиге фаз на 9 0 ° , т. е. для всех четырех случаев, приведенных в табл. 6 . 1 .

Входной импеданс усилителя вычислен в соответствии с опреде­ лением ( 3 . 4 ) как импеданс, «видимый» с клемм генератора:

186

В дальнейшем будем принимать, что четвертьволновая передаю­ щая линия не имеет потерь, а поэтому характеристическое сопро­ тивление Z 0 является вещественной величиной.

Отсюда следует важный вывод, что входной и выходной импедансы положительны и на входе и выходе возможно согласование при ус­ ловии

лителя можно вычислить достижимое усиление, которое определим как отношение располагаемой мощности на выходе к располагаемой мощности генератора2 ). Принимая справедливость всех сделанных пред­ положений, получим из (6.18) выражение для достижимого усиления мощности в направлении от входа / к выходу 2:

быть рассчитана при допущении, что единственными источниками шу­ мов в усилителе являются тепловые шумы сопротивления:

X ) К сожалению, автор исследовал условие согласования только на частоте резонанса, в центре рабочей полосы. Вообще говоря, из согласования в центре полосы не вытекает согласование в полосе, выбросы отраженной мощности мо­ гут быть очень большими, как это видно на примере схемы с туннельными дио­ дами, расположенными на расстоянии четверти волны [25] . Редактору неизвест­ но, исследовались ли в литературе полосовые свойства согласования невзаим­ ных параметрических схем. (Прим. ред.)

2 ) С учетом выполнения равенства (6.27) сейчас можно оперировать поня­ тием достижимого усиления вместо обменного (см. приложение П . 1 ) .

187