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

на частоту — со_х и существенно не влияет на изменение их основных свойств. ,

Оба типа преобразователей в отличие от параметрических преоб­ разователей с переменным эластансом характеризуются большими соб­ ственными шумами из-за сознательного введения переменного со­ противления r(t), поэтому, а также из-за сложности схемы накачки они не представляют никакого интереса, кроме чисто теоретического. Об­ наружено, например [12], что добавление третьего резонансного кон­ тура дает возможность получить в схеме бесконечно большое усиление преобразования при сохранении однонаправленности. Теоретически также показано [10], что в таком трехчастотном преобразователе с двумя элементами, периодически меняющимися с одним и тем же пе­ риодом, для получения однонаправленности возможна накачка эла­ станса и сопротивления в фазе, а не в квадратуре. Однонаправленность преобразования достигается путем соответствующей нагрузки холостого, контура. В заключение следует, наконец, упомянуть, что в практи­ ческих схемах функции нелинейной емкости и нелинейного сопротив­ ления может выполнять один элемент, например, «накачиваемый» р-п переход туннельного диода.

В качестве примера схемы, в которой используются невзапмные свойства как пары «накачиваемых» параметрических диодов, так и ферритов, приведем систему из двух вырожденных усилителей с подавлением зеркального относи­ тельно 0,5сон канала. Оба усилителя подключены к гибридному соединению (рис. 6.14) и питаются от общей накачки, которая сфазирована так, что сигнал частоты со0 через гибридное соединение попадает на циркулятор, а сигнал зер ­ кальной частоты сод — to0 — на балластную нагрузку. Подавление зеркаль­ ного канала в полосе частот порядка 10—20 дб. Такая схема удобна в миллимет­ ровом диапазоне. (Прим. ред.)

207

ГЛАВА СЕДЬМАЯ

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ

СБЕГУЩЕЙ ВОЛНОЙ0

Впредыдущих главах мы рассматривали только схемы парамет­ рических усилителей, в которых основную роль играли резонансные контуры. Сейчас мы будем рассматривать схему с нелинейной емко­ стью, в которой существенную роль будут играть эффекты распростра­ нения трех волн: накачки, сигнала и холостой (разностной) частоты.

Задачей волны накачки будет обеспечение определенного изменения во времени нелинейных емкостей, периодически размещенных в линии передачи. Тот факт, что волна накачки распространяется вдоль линии, приводит к тому, что накачка каждой из емкостей происходит с опре­ деленным фазовым сдвигом. Принципиальным отличием этого типа па­ раметрических усилителей от обычных, описанных в гл. 4, является:

—возможность обеспечения направленного усиления;

—возможность перехода к непрерывному, а не дискретному как диод, нелинейному элементу2 '.

J ) В диапазоне сверхвысоких частот параметрические усилители бегущей волны пока не получили распространения. Это связано с тремя обстоятельствами.

ких частот накачки, что привело к худшим полосовым и шумовым характеристи­

2 > Длинная линия, выполненная из р-п перехода, имела бы очень низкое волновое сопротивление и ее очень трудно было бы согласовать с применяемыми в С В Ч диапазоне линиями передачи. Параметрические усилители и генераторы, выполненные на нелинейных кристаллах, применяются в оптике. Нелинейный кристалл является непрерывным нелинейным элементом. (Прим. ред.)

209

7.1.АНАЛИЗ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА

СБЕГУЩЕЙ ВОЛНОЙ ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ ВКЛЮЧЕНИИ ЕМКОСТНОГО ДИОДА

ВЛИНИЮ ПЕРЕДАЧИ

Предположим, что сигнальная волна с частотой\>0 распространяет­ ся вдоль электрической цепи (рис. 7.1), состоящей из последовательно соединенных одинаковых, линейных и симметричных четырехполюс­ ников, между которыми расположены одинаковые емкостные диоды [13, 21], находящиеся под воздействием волны накачки с частотой со„

Линейные четырехполюсники

Рис. 7.1. Параметрический усилитель бегущей волны с последовательно включен­ ными варакторными диодами.

и мощностью, значительно большей усиливаемой либо преобразуемой мощности сигнальной волны. Предположим так же, как мы делали ранее, что большая мощность накачки, распространяющаяся в струк­ туре, не показанной на рисунке, приводит к тому, что емкости c(k)

отдельных диодов можно считать — с точки «зрения» сигнальной вол­ ны — линейными и параметрическими, меняющимися- в соответствии с формулой

со

где PH ,m — разность фаз между двумя амплитудами, соответствующими т-й гармонике эластанса на двух соседних диодах.

Представим каждый из одинаковых линейных четырехполюсников (рис. 7.1) с помощью Т-образной эквивалентной схемы (рис. 7.2).

Введем обозначения y(t) и z(t) для получения лестничной цепи, как показано на рис. 7.3, и запишем уравнения Кирхгофа для выбранной ячейки каскадной периодической цепочки между соседними узлами k и k + 1:

210