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

выполнены Из отрезков несимметричной полосковой линий, два иден­ тичных элемента которой, содержащие последовательно включенные диоды, размещены непосредственно в волноводах, подводящих мощ­ ность накачки. Вход и выход усилителя с помощью отрезков воздуш­ ной коаксиальной линии соединены с фильтрами нижних частот, не пропускающими сигнал накачки и сигналы обеих холостых частот. Пе­ реход с коаксиальной линии на полосковую согласован путем подбора соответствующего диаметра отверстия в стенке волновода. Холостой

Рис. 6.6. Эскиз направленного параметрического усилителя волноводно-полоско- вой конструкции:

контур (рис. 6.7) представляет собой волноводный резонатор, настро­ енный на частоты обеих боковых /г (5) и fx (1) с помощью соответственно расположенных емкостных дисков (доступных с нижней части резона­ тора), а также регулируемых плунжеров на обоих концах резонатора. Связь диодов с холостым контуром осуществляется посредством зон­ дов 1, размещенных на таких расстояниях от плунжеров, чтобы в резо­ наторе можно было возбуждать два типа колебаний, которые соответст­ вуют его резонансным частотам.

На рис. 6.7 показана возможность одновременной настройки хо­ лостого контура на частоты обеих боковых ft и / х путем возбуждения соответствующих видов колебаний, причем расположение элементов настройки должно обеспечивать как можно более эффективное устра­ нение взаимных влияний. Холостой контур расположен под волново-

197

дами накачки на некотором расстоянии от них. Изменяя это расстоя­ ние, можно просто регулировать связь резонатора с диодами.

На верхней, внешней стенке резонатора размещен еще один отре­ зок несимметричной полосковой линии, соединяющий оба сигнальных контура, которые расположены внутри волноводов накачки (рис. 6.6). Зонды, связывающие диоды с холостым контуром, используются тут для гальванической связи полосковых контуров. Отрезок полосковой линии, соединяющей оба диода, содержит фильтры нижних частот для частоты сигнала f0, а также широкополосный индуктивный элемент, представляющий собой импеданс связи 2.

Рис. 6.7. Эскиз ХОЛОСТОГО резонатора (вид сверху), возбуждаемого колебаниями ТЕю2 (соответствующими резонансной частоте to,-). и ТЕюз (соответствующими резонансной частоте (Oi).

Согласование генератора накачки со схемой усилителя можно про­ водить отдельно для каждого диода при согласовании другого волноводного пути с нагрузкой. Развязку контуров накачки от сигналов хо­ лостых частот можно получить, поместив в каждой из ветвей полосовой фильтр, настроенный на / н .

6 . 2 . НАПРАВЛЕННЫЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Подобно рассмотренным усилителям направленные преобразова­ тели могут быть выполнены во многих модификациях. Мы ограничим­ ся обсуждением принципа действия двух типов этих устройств:

а) в которых полная однонаправленность достигается путем обес­ печения специальных фазовых и амплитудных условий для определен­ ного закона изменения напряжения или тока накачки одного р-п пе­ рехода, т. е. путем соблюдения определенного закона периодического изменения дифференциального зластанса в функции времени;

б) в которых помимо обратно смещенного р-п перехода используют также нелинейный резистивный элемент, причем оба линейных эле­ мента «накачиваются» с сохранением определенных фазовых соотно­ шений. '

198

6.2.1. П А Р А М Е Т Р И Ч Е С К И Е Н А П Р А В Л Е Н Н Ы Е П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И С Е М К О С Т Н Ы М Д И О Д О М

Возможность достижения однонаправленности параметрического преобразователя рассмотрим на примере [9] схемы на рис. 6.8, в ко­ торой сигнал подается на частоте со0, а после преобразования и уси­ ления снимается на частоте со, = соп — со0 и, кроме того, допускается протекание тока через р-п переход с частотой сог 2 = —со_2 = 2 о о п —

— со0, возникающего в преобразователе благодаря допущению, что вторая гармоника эластанса отлична от нуля:

U., 2 _ « Л

4<-<n) \№)

На рис. 6.9 представлен граф прохождения сигнала1 ' в этом пре­ образователе, выполненный на основании принципов, изложенных в § 4.5.3. Пользуясь этим графом, легко убедиться, что условием одно­ направленности устройства, т. е. отсутствия реакции на входе на воз­ действие источников на выходе, является

199

свести к системе уравнений четырехполюсника при условии, что в кон­ туре, настроенном на частоту сй/ 2 , отсутствует возбуждение:

Если, например, контуры усилителя находятся в резонансе, а на­ чальный момент времени в разложении эластанса S(f) в ряд Фурье вы­ бран так, чтобы S± была вещественной, т. е.

то условием однонаправленности преобразователя является

Следует еще убедиться в том, что в преобразователе имеет место передача мощности со входа на выход. Положительный ответ получаем, вычисляя Z - 1 , ° , поскольку

Основные параметры однонаправленного преобразователя, кон­ туры которого настроены в резонанс, при этом выражаются следую­ щими зависимостями:

200

Х(и0)

Рис. 6.10. Эквивалентная схема однонаправленного преобразователя (а) и граф прохождения сигнала в нем ( б ) .

Рис. 6.11. Эквивалентная схема однонаправленного преобразователя (а) и граф прохождения сигнала в нем ( б ) .

%\\-Х(^г)\\-Х(и-3)\\х(сл>

'-2

T д>

4?

Рис 6.12. Эквивалентная схема однонаправленного преобразователя (а) и граф прохождения сигнала в нем ( б ) .

201