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

высокие электрические параметры и надежность определяют несом­ ненную перспективность такого типа усилителей для бортовых радио­ приемных систем, необслуживаемых линий связи, многоканальных релейных линий и т. п.

Наибольшее распространение получили гибридно-интегральные конструкции, в которых объемные полупроводниковые и ферритовые элементы сопряжены с монолитно-интегральной колебательной систе­ мой на микрополосковой линии. В таких схемах возможен оптималь­ ный подбор характеристик каждого узла без нарушения свойств других элементов схемы, при этом активные элементы монтируются с помощью беспроволочных контактов, или балочных выводов, что позволяет сни­ зить паразитные параметры. Такие конструкции при крупносерийном производстве обладают достаточным процентом выхода и оказываются экономически выгодными.

Типичный пример схемы параметрического усилителя в интег­ ральном исполнении приведен на рис. 1.21 [21]. Усилитель содержит

Накачка

Холостой контурумножителя

Рис. [.21. Интегральная колебательная система параметрического усилителя на частоту 1,8 Ггц.

два варактора, один из которых усиливает входной сигнал, а другой осуществляет умножение частоты накачки с 2,125 Ггц до 8,5 Ггц при мощности на выходе 10 мет. Оба варактора связаны между собой с по­ мощью полосового фильтра. Усилитель имеет следующие параметры:

Гибридно-интегральная конструкция параметрического усилите­ ля на частоту 2,25 Ггц описана в [22]. Параметрический усилитель (рис. 1.22) выполнен в виде модуля, состоящего из микрополосковой платы с колебательной системой и генератора накачки. Его колеба­ тельная система вместе с циркулятором расположена на подложке площадью порядка 6 см2, на которую с обеих сторон с помощью осаж-

249

дения в вакууме нанесено покрытие из слоя меди и подслоя хрома, обеспечивающего адгезию. Фототравлением на подложке выполнены проводники колебательной системы, к которым с помощью ленточных отводов присоединены дискретные элементы.

Микрополосковая часть усилителя состоит из трехплечего циркулятора, варактора, сигнальной и холостой колебательных цепей, режекторного фильтра накачки в цепи сигнала и системы согласова- , ния с источником накачки. Металлизированный ферритовый диск

Рис. 1.22. Структурная схема гибридно-ин­ тегрального парметрического усилителя на

частоту 2,25 Ггц: .

I — корректирующий контур а сигнальной цепи; 2—сигнальная н холостая колебательные цепи с диодом; 3 — цепи согласования с генератором накачки; 4 — переход волновод — микрополоско­ вая линия; 5 —вентиль; 5 —генератор накачки на диоде Ганна; 7 —цепь распределения питающего

напряжения; 8— цепь напряжения смещения диода.

циркулятора размещен в отверстии подложки. Четвертьволновые трансформаторы с блокировочными конденсаторами согласовывают диск с 50-омными входными и выходными разъемами. Выход цир­ кулятора присоединен непосредственно к корректирующему контуру в сигнальной цепи усилителя. Магнитная система укреплена в кор­ пусе модуля. Цнркулятор имеет следующие параметры:

в линию и установленный между проводником и пластиной заземления через отверстие в подложке. Варактор имеет емкость перехода 0,6 пф при нулевом смещении, частоту резонанса 11,75 Ггц и частоту среза 180 Ггц. Емкость корпуса составляет 0,2 пф.

Источник накачки состоит из колебательной системы с диодом Ганна, миниатюрного волноводного вентиля и перехода с волновода на микрополосковую линию. Генератор имеет мощность 50—100 мет в диапазоне 13,8—14,2 Ггц и питается от внешнего источника с напря­ жением 8в и током 0,5 а. Вентиль со встроенным в него магнитом обес­ печивает развязку не менее 25 дб и потери не более 0,3 дб. В переходе волновод—микрополосковая линия используется короткий отрезок

850

ГЛАВА 11

ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ В КОНСТРУИРОВАНИИ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ УСИЛИТЕЛЕЙ

До недавнего времени разработка параметрических усилителей, как, впрочем, и большинства СВЧ устройств с активным полупро­ водниковым элементом, в значительной степени основывалась на при­ ближенных вычислениях с последующей доработкой в процессе маке­ тирования. Однако в связи со сложностью такого рода устройств ме­ тоды, используемые для расчета обычных схем, оказываются не только трудоемкими, но п малоэффективными, что приводит к неизбежности многочисленных доработок. Преодоление этих трудностей становится возможным за счет применения электронно-вычислительной техники.

Попытки использования ЭВМ для конструирования как пассив­ ных, так и активных СВЧ цепей были предприняты еще в начале шести­ десятых годов. С тех пор на развитие машинных методов и программ было затрачено много сил, и в настоящее время этот способ проекти­ рования успешно применяется при разработке не только целого ряда сложных пассивных СВЧ цепей, но также и устройств с активным полупроводниковым элементом, например широкополосных транзи­ сторных усилителей СВЧ. В последние годы ЭВМ стали успешно при­ меняться и при создании регенеративных параметрических усилите­ лей. Так, например, в [1] сообщается об успешном применении ЭВМ для анализа и оптимизации широкополосного параметрического уси­ лителя диапазона 3,7 — 4,2 Ггц с шумовой температурой ниже 100° К без охлаждения. В [2] отмечается, что использование ЭВМ позволило резко сократить время для определения оптимальных режимов при разработке охлаждаемого до 20° К параметрического усилителя, ра­ ботающего в диапазоне 3,7—4,2 Ггц. Программа по непосредственному расчету на ЭВМ конструктивных размеров параметрического усили­ теля, работающего в диапазоне 7,5 Ггц, приведена в [3]. Применение ЭВМ позволило также решить задачи синтеза корректирующих це­ пей [4, 5] и расчета конструктивных размеров многофункционального согласующего четырехполюсника в сигнальной цепи параметрическо­ го усилителя [5, 6].

При машинном проектировании приходится решать две задачи: анализа — определять электрические характеристики схемы по ее известным конструктивным параметрам, и синтеза—находить конструктивные параметры схемы, обеспечивающие заданные элек­ трические характеристики.

Если связь электрических характеристик системы с ее конструк­ тивными параметрами известна в явном виде, то первая задача ре­ шается однозначно и не вызывает принципиальных трудностей. В на­ стоящее время для ее решения создан ряд достаточно универсальных

252