Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982) (1095868), страница 65
Текст из файла (страница 65)
При изменении мгновенного напряжения иа зажимах кристалла домен перестаиваетси ие сразу. При достаточно высокой частоте виешиего сигнала запаздывание превышает четверть периода колебания и воаиикает противофазиая компоиеита тока. 11.ж СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО КЛД ГЕНЕРАТОРОВ НА ДИОДАХ ГАННА Промышленный КПД генераторов ца диоде Ганна сантиметрового диапазона, работающих в непрерывном режиме, обычно не превышает 2 ... 4%. При переходе в импульсный режим КПД увеличивается в 2 ... 3 раза. Причиной низкого КПЛ у ГЛГ является малый коэффициент формы импульса Ц)а, что связано с Ти провалом на вершине импульса и, самое главное, наличием «пьедестала» который в основном определяет уровень )е (рис. 19.9 и др.).
Поэтому весьма важ- Г ° но увеличивать перепад тока, т. е, отношение !м!1иае. Значение 1„'1иае про- ! порционально подвижности р„, которая зависит от качества материала и темпе- Т ратуры: р, 1!Т. Следовательно, чем лучше теплоотвод, тем выше КПД. Лругой путь, позволяющий в пределе поднять КПЛ до 33% при 1м/1иае = 2, состоит в использовании высших гармоник. При соответствующей фазировке высшие гармоники, добавляясь к Ф основной, обеспечивают и ж У„р в области минимума напряжения 1-й гармоники В результате устраняется провал в импульсах тока г' (Т) (рис.
19.! 2), Подобные режимы получили название релаксациоинах. Практически достаточно добавить лишь 2-ю гармонику, так как уже одно это поднимает КПЛ в 1,5 ... 2 риза. Экспериментально получены КПД порядка 20 ... 25% в импульсном режиме. При оценке полного КПД генератора следует учитывать КПД колебательной системы, так как в ней теряется от 20 до бОТе отдаваемой диодом мощности. 1РхМ КОНСТРУКЦИЯ И ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ СХЕМЫ ГЕНЕРАТОРОВ НА ДИОДАХ ГАННА Конструкции ГЛГ во многом аналогичны ГЛПЛ (гл. 18). Для защиты от воздействия окружающей среды кристалл ДГ помещают в металлокерамический диодный корпус. Резонансную систему ГДГ можно сформировать на основе коаксиальной (рис.
19.13, а), волноводной (рис. 19.!3, б), радиальной или полосковой линии. Подвижные 1БТ х япгдугхг груша Рис. 1913 Эскиз коакснальной (а) и волноводной (б) конструкции генератора на диоде Ганна короткозамыкатели служат для механической перестройки частоты колебаний. На сантиметровых волнах обычно используется первый обертон распределенного конгура. Поэтому длина резонатора ! в этом случае равна приблизительно половине длины волны в л1,нии.
В диапазоне миллиметровых волн более типична работа на основном топе. Связь с нагрузкой регулируется либо вращением петли связи (рис. 19.13, а), либо использованием штырей (на рис. 19.13, б он находится на расстоянии 1„»а от диода) и диафрагм. Эквивалентные схемы реальных конструкций ГДГ существенно сложнее, чем та элементарная модель в виде параллельного колебательного контура, шунтирующего отрицательную проводимость, которую обычно принимают при расчете процессов в ДГ.
Они включают три основных звена: активный элемент, корпус диода и внешнюю пень (рис 19.14, а). Эквивалентная схема активного элемента ДГ по 1-й гармонике представляется параллельным соединением отрицательной проводимости — бг и «горячей» реактивности емкостного характера Сг (рис. 19.14, б), которые зависят от У, Е„, Т и т.
д. Конкретный вид этих зависимостей определяется особенностями ДГ и типом режима. Максимальное значение ) — бг 1=! — 6!г ж ((б " 10) )са) ', где )та — сопротивление ДГ в слабом поле. При достаточно большой амплитуде колебаний Сг убывает приблизительно по линейному закону с ростом У. В режиме ОНОЗ Сг ж (1,5 ... 2) С„, где С, — емкость «холодного» кристалла. В остальных режимах С ж (2 ... 5) С,. г»»т Гк ) ! г д) 1 б) Рис. 1914 Структурная схема ~ вератора СВЧ на полупроволниковом диоде (и) и эквивалентная скема диода Ганна в корпусе (б) Скема замещения иорпуса (рис.
19.14.б) ' включает индуктивность !.„проводника, подключающего кристалл к корпусу, емкость С„и резистор гп е, учитывающий потери в контактных областях полупроводника и в самом корпуса. Для хороших корпусов Сн = 0,2 ...0,6 иГи, С„= 0,2 ... ...0,5 пФ~ гное = 1 ...3 Ом. Для серийных отечественных ДГ типа АА703 (рабочая длина волны Л аа 3 см] и АА705 (Л ям 4 см) !.а ~ О,бнГи, Са 0,4 пФ, /(а = 3 ...20 Ом. Рис. 19.16, Даухконтурная аквнвалеитиая схема генератора аа диоде Ганна В простейшем случае эквивалентная вхема внешней цепи может быть представлена одиночным колебательным контуром. Тогда вхемэ становится двухконтурной (рис.
19.15). Уравнения стационарного режима ГДГ записываются в виде — бг+Он=О; Вг+Вн=О, (19.26) Относя б„к первому парциальному контуру и пренебрегая потерями, получаем соотношение, определяющее частоты связи х,х,= 1. (19.27) здесь х! = [(Ф/ш,)' — 11/й, — нормированная относительная расстройка 1-го контура; йг = 1/шгр,ф— коэффициент связи контура на его резонансной частоте ш,; р, — характеристическое сопротивление; 1' = 1, 2.
Обычно связь длух контуров через общую емкость С„ настолько сильная, что можно полагать обобщенную расстройку каждого из них относительно частоты колебаний много больше единицы. В этом случае сопротивление колебательной системы на ~ажимах отрицательной проводимости на рабочей частоте можно представить в виде (19.28) (ыСГ)а (гпоо+гз и() В ДГ устанавливается та иэ возможных частот колебаний, на которой параметр регенерации (Стг Гт„) максимален. Зависимость параметров диода от рабочих условий может являться причиной перескоков частоты и амплитуды, если при вариации этих условий значительно изменяется соотношение параметров регенерации конкурирующих колебаний. (Э,7.
УПРАВЛЕНИЕ КОЛЕБАНИЯМИ В ГЕНЕРАТОРАХ НЬ ДИОДАХ ГАННА Амплитудная модуляция осуществляется изменением напряжения питания Е„. Однако модуляцию гармоническим сигналом применить нельзя из-за того, что зависимость (/ (Е„) нелинейна и содержит разрывы и гистерезисные области. Поэтому на практике применяется лишь импульсная АМ, которой может сопутствовать значительная паразитная ЧМ. Например, согласно измерениям, частота генерации волноводного ГДГ 3-см диапазона за время действия импульса длитель- 233 ноятью 1 мкс вместо того, чтобы оставаться постоянной, изменяется на 20 ... 25 МГц из-за разогрева кристалла. Чаще всего используется частотная модуляция. Прп малых скоростях перестройки наиболее эффективен способ модуляпии с помощью гиромагнитных резонаторов на основе железо-иттриевого граната (ЖИГ-сфера). ГДГ с такими элементами перестраиваются по частоте в пределах октавы при сравнительно небольшой сопутствующей АМ.
Другой распространенный способ получения ЧМ основан на использовании варикапов. Диапазон перестройки здесь определяется качеством варикапов н типом колебательной системы, изменяясь в 3-см диапазоне от 100 ... 200 МГц до 1 ... 1,5 ГГц. Имеются сообщения о ГДГ с двумя последовательно включенными варикапами, где удалось реализовать двойное перекрытие по частоте. Диапазон механической перестройки частоты ГДГ зависит от конструкции и средней частоты.
Коаксиальные конструкции, как правило, можно перестраивать не менее чем на октаву. В волноводных конструкциях на сантиметровых волнах отношение крайних частот генерации обычно составляет 1,4 ... 1,5. На миллиметровых волнах усиливается вредное влияние паразитных параметров корпуса диода. В результате диапазон механической перестройки частоты обычно не превышает 10...20%. ,,Часть !П ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ И ПЕРЕДАТЧИКОВ ГЛ А В А 20. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ МОДУЛЯЦИИ И РАДИОСИГНАЛОВ ХВАЧ ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОСИГНАЛОВ Сигналом называют меняющуюся во времени физическую величину и (Г), отображающую сообщение.
Сигналу и (/) соответствует спектральная плотность д (ы), связанная с ним преобразованием Фурье: д(Ге)= ~ и(/)е-~""й; (20.1] и(/) = — ~ я(о) енмйо. ! (20,2) Ел Если длительность сигнала во времени Т конечна, то его спектр я(ы) занимает бесконечный интервал частот. Реальные сигналы всегда ограничены во времени. Но у обычно используемых в радиотехнике сигналов основная часть энергии спектра сосредоточена в полосе, малой по сравнению со средней частотой /, = ы„/2п. В связи о этим вводят понятие занимаемой полосы частот П„в которой сосредогочено 99% энергии сигнала. При П, (( /, сигнал близок к гармоническому, и его удобно ааписать в виде (1) = и (1) (ы,( + р (Т)), (20.3) где и (О, д (0 — медленно меняющиеся амплитуда (огибающая) и фа за сигнала; ы, = 2п/, — несущая частота Если длительность сигнала Т и занимаемая полоса частот П, связаны между собой так, что их произведение В = ТП„называемое «базой», примерно равно единице, то такие сигналы считают узкополосными или простыми.
Наряду с простыми находят применение широкополосные или сложные сигналы, для которых В )) 1. Эти сигналы, оставаясь близкими к гармоническим, позволяют повысить помехоустойчивость систем связи. Для исследования процессов формирования радиосигналов в радиопередающих устройствах обычно полагают сигналы непрерывными и характеризуют, как в (20.3), несущей частотой а, и функциями изменения амплитуды и (1) и фазы ~Р(/). Полная фаза колебания Ф (О =- и„г 4- ф (О связана с мгновен.
ной частогой колебания выраженкем (1) =- вф (') ва (г) (20.4) гд " ш В зависимости от гого, какой из параметров сигнала (20.3) меняет" ся в соответсгвии с передаваемым сообщением з (О„различают ампли тулио-модулированные колебания и колебания с угловой (фазовой или частотной) модуляцией. Часто используют также колебания со скачкообразным изменением, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
