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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 77

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

—

получение необходимой величины коэффициента связи сигналь­

 

ной цепи с генератором [ 1 , 2],

—

настройка колебательных систем на нужную частоту,

—определение реальных добротностей контуров [2—5],

—определение референсных плоскостей,

—измерение постоянной времени диода в реальной конструк­ ции 16, 7],

—определение наличия паразитных резонансов вблизи верхней холостой частоты [2, 5].

Особое значение холодные имерения приобретают при разработке охлаждаемых параметрических усилителей, поскольку все измерения могут производиться при комнатной температуре [2].

I V . 1 . ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО УСИЛИТЕЛЯ

При интегральном построении все колебательные системы пара­ метрического усилителя представляют собой единое целое вместе с дио­ дом и неотделимы друг от друга. В общем случае сигнальная цепь та-

— 1 — | — 1 — I — I — I — I

I I

I

'

i i

%

1,2

0,8

0,4

О

0,4

0,8

 

1,2

X.

Рис. I V . 1 . Частотная

характеристика

сигнальной

цепи

параметрического усили­

теля

с коррекцией при отсутствии

регенерации.

 

292

кого усилителя помимо диода содержит многофункциональный со­ гласующий четырехполюсник, включающий в себя элементы коррек­ ции. В то же время холостой контур представляет, по существу, пол­ ностью изолированную от внешних цепей систему. Возможность холод­ ных измерений такой конструкции основана на анализе взаимосвязи амплитудно-фазовых соотношений в сигнальной цепи с параметрами колебательных цепей усилителя [2]. При этом все измерения ведутся только на сигнальной частоте.

Если сигнальная цепь параметрического усилителя содержит один корректирующий контур, частота которого совпадает с частотой ос­ новного сигнального контура с диодом, то частотная зависимость вход­ ного КБВ сигнальной цепи (при выключенной накачке) симметрична относительно резонансной частоты и имеет двугорбый характер (рис. I V . 1). В этом случае добротности обоих контуров могут быть оп­ ределены при совместном использовании графиков на рис. IV . 2 в сле­ дующем порядке:

— по найденным в результате холодных измерений величинам

Ко, Кт

и K i определяется нормированная добротность корректирую­

щего контура 62 =

Q 2 /Q i ;

 

 

 

 

 

—

по найденному значению р2 определяется частотная переменная

| Х т | , после чего добротность

контура с диодом можно вычислить по

формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q = f 0 | X m | / 2 A / H 3 M ,

X =

2Q1Af/fla,

 

где Ко — резонансный КБВ

контура

с диодом (КБВ в седле харак­

теристики

на рис. I V . 1), Кт

— максимальный КБВ в горбах харак­

теристики,

/Сх — резонансный КБВ

корректирующего контура, на­

груженного только на генератор,

2А/ И З М — разность частот,

соответ­

ствующих максимумам КБВ.

 

 

 

 

 

Величина K i

характеризует

потери

корректирующего

контура

при вынутом (выпаянном) диоде. Обычно эти потери очень малы, однако в ряде случаев (например, при малых зазорах в ступенчатой

структуре, в случае колебательной

цепи

на микрополосковой

линии

и т. п.) ими нельзя

пренебрегать.

 

 

 

 

 

 

 

 

ы

 

 

 

 

 

 

 

0,8

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

Рис. IV . 2 . График для расчета па­

 

 

 

 

 

 

раметров сигнальной

цепи по резуль-

_ .

 

 

 

 

 

тэтам холодных

измерений.

>

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

 

О

Z

V

6-

8

J 3

293

При наличии коррекции в сигнальной цепи измерения доброт­ ности холостого контура могут быть проведены на резонансной частоте сигнала / 1 0 при подаче на диод очень слабой мощности накачки 12]. При расстройке холостого контура в сигнальной цепи усилителя будет наблюдаться сдвиг узла, направление которого указывает на знак рас­ стройки. При настроенном контуре холостой частоты сдвиг узла в сиг­ нальной цепи при включении накачки отсутствует, а резонансный КБВ изменяется на величину А/СоИзменяя частоту накачки на величину Av и измеряя сдвиг узла в сигнальной цепи А/, можно определелить доб-

ротность холостого контура из выражения

где ф = 2(Ш, ( 3 = 2 л Д .

Если при интегральном исполнении параметрического усилителя колебательные цепи не имеют органов регулировки, то при обнару­ жении методами холодных измерений ошибок в схеме возможность их исправить в конкретном экземпляре конструкции очень мала. Од­ нако результаты измерений позволяют анализировать причины брака и выработать рекомендации к их устранению. Помимо этого холодные измерения позволяют уточнить реальную эквивалентную схему ин­ тегральной цепи и ввести необходимую поправку в программу ее рас­ чета.

IV.2. ОТКЛОНЕНИЕ РЕАЛЬНОГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА ОТ ОБРАЗА ПРОСТОГО КОНТУРА

Электрические параметры колебательной цепи параметрического усилителя могут быть рассчитаны в процессе оптимизации его идеали­ зированной модели, состоящей из простых контуров. Поэтому простой контур является тем элементом, из которого конструируется идеализи­ рованная цепь. Возникает естественный вопрос: насколько реальная конструкция, выполненная на распределенных постоянных, соответ­ ствует этому образу. Мы требовали касания по проводимости. Выте­ кает ли из касания по проводимости касание по обоим матричным эле­ ментам? Примеры, приведенные далее, показывают, что не вытекает.

Возникает задача: определить соответствие реального четырехпо­ люсника своему идеализированному прототипу — образу простого контура, которую можно решить на стадии холодных измерений.

При замене одиночного простого контура реальным четырехпо­ люсником, обеспечивающим касание обоих матричных элементов в ко­ нечном порядке, будет наблюдаться отклонение амплитудно-частот­ ной и фазовой характеристик от канонической формы по мере удаления от частоты резонанса. Это приводит к различным результатам при из­ мерении добротности по различным уровням амплитудно-частотной ха­ рактеристики (или различным участкам фазовой характеристики). При этом, однако, величины добротностей, измеренных по.амплитудночастотной и фазовой характеристикам при одинаковых расстройках, совпадают. В тех же случаях, когда обеспечивается касание только 294

по одному Матричному элементу, результаты измерения добротностей по амплитудно-частотной и фазовой характеристикам при одинаковых расстройках оказываются различными, что носит принципиальный характер. Поясним сказанное примером. Рассмотрим сосредоточенный параллельный контур, с обеих сторон которого включены отрезки ли­ нии, кратные полуволне на резонансной частоте. При измерении до­ бротности по проходящей мощности или по входному КБВ в согласо­ ванном тракте мы получим, очевидно, добротность сосредоточенного контура. Измеряя добротность как крутизну фазовой характеристики, мы получим большее значение ее из-за набега фазы в отрезках линии.

То обстоятельство, что при реализации колебательной системы ее параметры будут отличаться от параметров идеализированной мо­ дели, следует из того, что реальная система, как правило, имеет нули и полюсы, отсутствующие в идеализированной модели1 '. Если паразит­ ные нули и полюсы лежат достаточно далеко, то их влияние будет ма­ лым. Количественно это влияние может быть учтено с помощью ЭВМ.

При холодных измерениях интегральной системы с диодом частот­ ная зависимость КБВ дает возможность судить о том, каково располо* жение рабочих нулей и полюсов измеряемой системы, независимо от способа ее реализации (контуры с непосредственными связями, кон­ туры с четвертьволновыми связями, отрезки линий и т. п.). Иногда бывает невозможно указать, где именно расположен тот или иной контур в сложной колебательной системе (например, одной из описан­ ных в § I I 1.3); однако, если удается добиться того, что частотная харак­ теристика, полученная в результате холодных измерений, соответ­ ствует характеристике, рассчитанной для идеализированной модели, то и рабочие нули и полюсы расположены правильно.

 

 

 

 

 

 

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

 

 

 

1.

К и г о

k a w

а

К.

O n

the use

of

passive c i r c u i t measurements for the

adjus ­

 

t m e n t

of

v a r i a b l e

capacitance

a m p l i f i e r s . B e l l

System

Tech . ,

J . ,

1962,

 

v . 4 1 ,

Alb

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Р у д е н к о

В. M . , X а л я п и н Д . Б., М а г и у ш е в с к и й В. Р.

 

Малошумящие входные цепи С В Ч

приемных устройств. Изд-во «Связь», 1971.

3. Г е р ц е и ш т е й и М. Е., М а г н у ш е в с к и й В. Р., Т у х

А. И.

 

О согласовании

фотоголовки

С В Ч на полупроводниковом диоде. «Радиотех­

 

ника и электроника», 1968, №

9.

 

 

 

 

 

4.

Г е р ц е н

ш т е й н

М .

Е., М а г н у ш е в с к и й

В. Р.

Холодные

изме­

 

рения контура с варактором при помощи микрофазометрии по отраженной

 

волне. «Радиотехника и электроника»,

1969, №

9.

 

 

 

 

5. Г е р ц е и ш т е й н М . Е.,

М а г н у ш е в с к и й

В. Р.,

С о б о л е ­

 

в а О.

А . О холодных измерениях

холостого контура параметрического уси ­

 

лителя. «Радиотехника и электроника»,

1971, №

3.

 

 

 

6.

Л у р ь е

Ю . А . ,

С о л о в е й

Л .

Г.

О входном

импедансе цепей с управ ­

 

ляемой емкостью. «Радиотехника и электроника»,

1968,

№ 5.

 

 

7.

Б е р л и н А . С ,

Д а в ы д о в

В. М . Метод измерения добротности

диодов

 

с нелинейной емкостью на С В Ч ,

не требующей эталонов

и настройки

измери­

 

тельной

камеры. «Радиотехника

и электроника»,

1965, № 11 .

 

 

Х ) Отметим, что коэффициент передачи отрезка линии описывается экспо ­ ненциальной функцией, имеющей существенно о с о б у ю точку при р -»- оо.

П р м л о ж е н и е I

О НУЛЯХ И ПОЛЮСАХ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО УСИЛИТЕЛЯ

Рассмотрим регенеративную двухчастотную параметрическую систему,

параметр регенерации которой

а считаем частнотионезавнсимым. Сигнальная

и холостая цепи представляют

собой лестничные реактивные структуры с /га и

т' резонансными контурами соответственно. Покажем, что коэффициент отра­ жения такой системы имеет 2т нулей в правой полуплоскости р и 2т' — в левой

 

Д л я

схемы

с

частотноиезаваснмой отрицательной

проводимостью

—а(т'

— 0) нетрудно

убедиться, что

 

 

 

 

 

Г ( — р , а ) = 1 / Г ( р , - а ) .

(П . 1 . 1)

 

Поскольку

Г(р,

— а ) является коэффициентом отражения

пассивной сис ­

темы,

все

его полюсы

находятся в левой полуплоскости . Но

согласно (0 . 1 . 1)

эти полюсы являются нулями Г ( — р , а ) , расположенными,в левой

полуплоскости.

Следовательно, нули Г(р, а ) расположены

в правой полуплоскости и их число

равно степени числителя Г(р, а),

т. е. 2т.

Если добротности всех контуров х о ­

лостой цепи

плавно увеличивать от нуля до конечных величин, то степень чис­

лителя Г(р)

станет равной 2т +

2т'.

 

Поскольку, однако, на действительной частоте коэффициент отражения реге­ неративной с и с т е м ы в нуль не обращается, переход нулей через мнимую ось р невозможен. Поэтому число нулей в правой полуплоскости уменьшиться не мо ­ жет. Следовательно, число нулей Г(р) в правой полуплоскости не меньше 2т.

Рассмотрим теперь систему с т = 0 (резонансные контуры существуют только в холостой цепи). В этом случае для коэффициента отражения имеет место соотношение

Г ( р ' . , а ) = 1 / Г ( р ' , - а ) ,

р ' = К ,

p = p ' + j v .

( П . 1 . 2 )

Выражение Г ( р ' , — а ) представляет

собой коэффициент отражения

пассив­

ной системы, полюсы которого расположены в левой полуплоскости р ' . Н о со ­

гласно (П.1.2) полюсы Г ( р ' , —а) совпадают

с нулями

Г ( р ' , а ) , которые, таким о б ­

разом, расположены в левой полуплоскости

р ' .

 

Рассматривая Г как функцию от р =

р '

-f- j v ,

убеждаемся, что его нули

расположены в левой полуплоскости р и их число равно 2т'. Аналогично преды­

дущему случаю можно показать, что при введении т контуров в сигнальную

цепь число нулей Г, лежащих в левой полуплоскости, больше или

равно

2т'.

Таким образом, показано что, из всех

2/д + 2т' нулей Г(р, <х) число

нулей,

ле­

жащих в правой полуплоскости, не может быть меньше 2т,

а число нулей, лежа ­

щих в левой полуплоскости, не может быть меньше 2т'.

Отсюда следует, что чис­

ло нулей

Г(р, а ) ,

лежащих в правой

полуплоскости,

равно

2 т , а число нулей,

лежащих

в левой

полуплоскости, равно 2 т ' . Доказанная

теория

не требует,

чтобы частоты резонансов контуров

сигнальной и холостой

цепей соответствен­

но совпадали.

 

 

 

 

 

 

296

Смотрите также файлы