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

0,2 пф, частота последовательного резонанса 22 Ггц, частота параллель­ ного резонанса свыше 36 Ггц. Колебательная система усилителя (рис. 1.13, а) очень проста. Резонанс на сигнальной частоте осуществ­ ляется за счет специальной низкоомной ступеньки в коаксиальной линии. Волновод накачки пределен для сигнальной и холостой частот. С одной стороны в него подается мощность накачки, с другой стороны осуществляется ее регулировка. Проникновение этой мощности в цепь сигнала устраняется с помощью радиального фильтра (рис. 1.14). Холостая частота выбирается между частотами последовательного и параллельного резонансов диода и составляет 35 Ггц. При этом им­ педанс диода на внешней поверхности патрона имеет индуктивный

244

характер. Для обеспечения резонанса на холостой частоте использует­ ся радиальная линия. Из распределения токов в холостом контуре (рис. 1.13, б) видно, что минимум тока приходится на зазор между внут­ ренним и внешним проводниками коаксиальной линии и таким образом энергия холостой частоты не попадает в сигнальную цепь. Влияние щели незначительно понижает добротность холостого контура и может быть учтено в соответствии с ИЗ].

Без дополнительного корректирующего контура усилитель обес­ печивает полосу усиления 145 Мгц при усилении 20 дб. Температура шума составляет 245° К при потерях циркулятора 0,3 дб.

Настройка корректирующего контура (рис. 1.15) осуществляется передвижением поршня, а диаметр утолщения среднего проводника определяет добротность (коаксиальио-волноводный переход испол­ няет функции корректирующего контура). Характеристики парамет­ рического усилителя с коррекцией в сигнальной цепи приведены в табл. 1.2.

Каскадное включение 2—3 усилителей такого типа может обеспе­ чить усиление 30—40 дб при полосе 500—1000 Мгц. При охлаждении

до температуры жидкого азота можно получить температуру шума ниже 100° К.

К циркулятору

245

Конструкция параметрического усилителя на частоту 18,7 Ггц описана в [14]. Усилитель состоит из двух каскадов, охлаждаемых ма­ шиной замкнутого цикла до температуры 77° К, н имеет следующие ха­ рактеристики:

Колебательная система усилителя (рис. 1.16) подключается без разъема к четырехплечему циркулятору полоскового типа с потерями 0,3 дб и к. с. в. порядка 1,2. Внутренний проводник крепится с помо­ щью неднэлектрических опор, поскольку разъемы и диэлектрические материалы часто становятся причиной изменения параметров при ох­ лаждении системы до криогенных температур. Внутренний диаметр внешнего проводника составляет всего 2 дин, и поэтому частота среза для первого высшего типа волны лежит около 75 Ггц. Коррекция ам­

плитудно-частотной характеристики осу­ ществляется с помощью разомкнутого полуволнового резонатора.

пературой шума 1300° К- Охлаждение колебательной системы с дио­ дом до 20° К позволило снизить температуру шума до 150° К [18].

Вырожденный параметрический усилитель на частоту 46 Ггц, предназначенный для применения в радиоастрономическом приемнике, описан в [19]. Его конструкция выполнена без настроечных винтов, что обеспечило малый уровень потерь и хорошую воспроизводимость. В усилителе применен GaAs варактор с барьером Шоттки, смон­ тированный в модифицированном таблеточном корпусе. Частота среза варактора составляла / с = 600 Ггц.

246

R и L на зажимах А — А' и В — В'. Шунтирующая цепь, через кото­ рую подается напряжение смещения, выполнена в виде трех секций (Zi, Z 2 и Zx). Генератор накачки подключен к диоду через узкий вол­

Следует отметить хорошее совпадение измеренной и расчетной мощности накачки. Сравнительно узкая полоса является следствием большого количества паразитных элементов, шунтирующих диод.

В' С'

Диодная таблетка

Рис. 1.18. Упрощенная эквивалентная схема параметрического усилителя на ча­ стоту 46 Ггц

В работе [20] приведены конструкция (рис. 1.19) и параметры дио­ дов, разработанных специально для балансных параметрических уси-

247

лителей миллиметрового диапазона волн и обладающих минимальными паразитными параметрами. Пластина из арсенида галлия размером 0,18 X 0,18 мм расположена по середине зазора кварцевой пластины подковообразной формы и смонтирована вместе с ней на держателе из медного стержня, к которому крепится индиевая сфера. К металлизи­ рованным участкам кварцевой пластины присоединяется золотая лен­ та, после чего вся структура нагревается так, чтобы индий на золотой ленте оплавился. Затем прибор подвергается травлению до получения емкости перехода 0,1—0,2 пф при нулевом смещении. Паразитная ем­ кость, образованная золотой лентой, кварцевой пластиной и держа­

Эти диоды вставляются в волновод (рис. 1.20) с поперечными раз­ мерами 0,254 X 3,099 мм через отверстия в его широких стенках и прижимаются к золотой ленте сечением 0,013 X 0,1 дм, которая яв­ ляется началом сигнальной линии и одновременно служит для подачи напряжения смещения. Эта лента выходит наружу через отверстие с размерами 0,76X0,254 мм в боковой стенке волновода. Медные стерж­ ни не выступают внутрь волновода и не вносят паразитных параметров

в схему. Такая конструкция при идентичных диодах обеспечивает пол­ ную симметрию балансной схемы, что исключает необходимость при­ менения фильтров в сигнальной цепи. Предполагается, что такие дио­ ды окажутся перспективными для создания невырожденных парамет­ рических усилителей миллиметрового диапазона волн.

1.4.ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ

ВИНТЕГРАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ

Несмотря на трудности проектирования и сложность технологи­ ческого процесса, в создании параметрических усилителей в интеграль­ ном исполнении достигнуты заметные успехи. Малые габариты и вес,

248