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

где через Rnz обозначено сопротивление потерь контура, настроенного на частоту со„.

Из этих формул следует, что если усиление преобразования ве­ лико, то входное сопротивление преобразователя отрицательно, а вы­ ходное сопротивление положительно. Бесконечно большое усиление возникает при

Возвращаясь к графу прохождения сигнала (рис. 6.9) для этого устройства и стараясь найти интерпретацию полученного результата, легко убеждаемся, что возможность получения в преобразователе UQ = 0 возникла благодаря тому, что это напряжение имеет две состав­ ляющие: / - i Z o . - i и ^ - 2 ^ о , - 2 . причем последняя появляется при выполне­ нии (6.90). Условия (6.101) и (6.102) приводят к тому, что обе состав­ ляющие взаимно уничтожаются, обеспечивая тем самым развязку входа от выхода.

Основываясь на такой интерпретации, Хеннинг [9] привел при­ меры других преобразователей, которые можно сделать однонаправ­ ленными. На рис. 6.10—6.12 приведены эквивалентные схемы много­ контурных однонаправленных преобразователей и графы прохожде­ ния сигналов в них. Отбор усиленной мощности после преобразования в таких устройствах может осуществляться на частоте со, = сон — со0, а также на любой другой частоте вспомогательных резонансных кон­ туров.

Как следует из приведенных графов, в каждой из схем связь вхо­ да и выхода осуществляется двумя способами. Подбор соответствующих значений импедансов связи может привести к уменьшению напряжения Uо до нуля, а далее может обеспечить полную развязку входа от вы­ хода. Особого внимания заслуживает лишь тот факт, что в схеме на рис. 6.10 однонаправленность в преобразователе достигается при ис­ пользовании только первой гармоники эластанса, а в схемах на рис. 6.11 и 6.12 использованы первая и третья гармоники эластанса. Последние две схемы различаются выбором резонансных частот.

6.2.2.Н А П Р А В Л Е Н Н Ы Е ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И

СН Е Л И Н Е Й Н Ы М И ЕМКОСТЬ Ю И С О П Р О Т И В Л Е Н И Е М

Рассмотрим способ осуществления однонаправленности [4,12] в параметрических преобразователях, основанный на одновременном

202

использовании в схеме нелинейной емкости и сопротивления, «накачи­ ваемых» с соблюдением определенных фазовых соотношений.

Проанализируем работу схемы трехчастотного преобразователя с нижней боковой (рис. 6.13, а), поскольку следует иметь в виду, что подобный же анализ с успехом может быть применен к другим типам параметрических преобразователей [3, 16, 23] с нелинейными эластансом и сопротивлением. Примем, что под действием мощности накачки

Пользуясь рассуждениями, приведенными в § 2.1, и принимая до­ пущение о наличии фильтров в цепи, которые представляют собой

1 ) В качестве переменного сопротивления можно, например, использовать обычные диоды типа «сопротивления», p-i-n диоды или какой-нибудь нелиней­ ный элемент с потерями.

203

умноженными на средние во времени импедансы этих же элементов. Взаимные сопротивления Z m n равны соответственно

Если принять, что для выбранного начального момента времени первые гармоники эластанса и сопротивления удовлетворяют следую­ щим общим условиям:

Примем условия резонанса в обоих контурах устройства (рис. 6.13) и будем далее рассматривать только преобразователь типа модуля­ тора, учитывая, что анализ разновидности преобразователя типа де­ модулятора одинаков при изменении роли обоих контуров уст­ ройства.

Подстановка (6.21) и (6.122) в (6.114) и (6.115) дает в результате, помимо (6.120), также

Входной и выходной импедансы преобразователя имеют положи­ тельные вещественные части. При резонансе обоих контуров и обо­ значениях, принятых на рис. 6.13 и в (6.110) и (6.111), имеем

где Rnz — потери контуров, настроенных на частоты соп .

204

Условиями согласования на входе и выходе являются

откуда можно рассчитать значения сопротивлений генератора и на­ грузки:

В последних формулах для упрощения предполагается, что пере­ менное сопротивление, так же, как и емкость, не зависит от частоты. Мнимые части этих импедансов вычислим из условия резонанса контуров

ванного с двух сторон, понимается отношение располагаемой мощ­

Приведенные расчеты свидетельствуют о том, что последователь­ ное подключение переменного, накачиваемого в квадратуре сопротив­ ления к переменному эластансу в двухчастотном преобразователе с нижней боковой качественно меняет его свойства.

В противоположность преобразователю без переменного сопротив­ ления рассматриваемый сейчас характеризуется возможностями:

а) получения однонаправленности; б) согласования его по входу и выходу;

в) конечным усилением преобразования (6.135) и абсолютной ста­ бильностью1 ' лри произвольных импедансах генератора и нагрузки с положительными вещественными частями, если нелинейное сопро­ тивление не обладает характеристикой с отрицательным дифференци­ альным сопротивлением.

Х ) Под абсолютно стабильным линейным активным четырехполюсником понимаем тут такой четырехполюсник, который для 0 < { R e ( . R r ) , а также К е (#нагр)) <С°° характеризуется ограниченным усилением, т. е. 0 < Ge < со .

205

Аналогично, трехчастотный преобразователь с верхней боковой (рис. 6.13, б), рассмотренный подобным способом, обеспечивает одно­ направленность при

Рис. 6.14. Включение двух вырожденных усилителей, обеспечивающее подавление зеркального канала.

Условия согласования на входе и выходе преобразователя обес­ печивают следующие импедансы генератора и нагрузки:

При этом достигается усиление преобразования, равное

При отсутствии потерь в контурах преобразователя это выражение упрощается:

Из последних зависимостей видно, что приведенные ранее харак­ теристики свойств преобразователя с нижней боковой с переменными эластансом и сопротивлением относятся также и к преобразователю с верхней боковой. Незначительная разница в виде зависимостей, ха­ рактеризующих оба устройства, заключается в замене частоты шг

206