Электронные цепи СВЧ (конспект) (стр. 17 из 17)

– крутизна ПТШ в режиме малого сигнала.

можно рассчитать, если предположить, что изменяется в зависимости от по тому же закону, по которому она изменяется в зависимости от постоянного напряжения на затворе , тогда . Из (*) следует, что

– напряжение отсечки, – постоянное напряжение на стоке, – напряженность электрического поля, при котором наступает насыщение носителей, – напряженность электрического поля в канале ПТШ.

Мощность, выделяемая в нагрузке

:

– напряжение на нагрузке

Автогенератор с общим истоком может содержать как распределенные, так и сосредоточенные элементы. может быть, например, разомкнутый емкостной шлейф.

– стандартное волновое сопротивление тракта

– условие генерации

– необходимое условие для устойчивости автоколебаний.

– полное сопротивление согласующей цепи и волновое сопротивление тракта.

Отрицательная выходная проводимость создается с помощью

и .

Матрица проводимости схемы:

где

.

Соотношение между

и для обеспечения условия генерации:

.

Мощные генераторы содержат до 10 параллельно включенных затворов (транзисторов).

–

максимально возможный коэффициент однонаправленного усиления – при нейтрализованной внутренней обратной связи и комплексно-сопряженном согласованием по входу и по выходу.

Структурная схема генератора на ПТШ:

Порядок анализа генераторов на транзисторах:

5. Определение малосигнальных параметров схемной модели транзисторов в рабочей области напряжения питания

6. Определение

и , необходимые для получения требуемого значения ;

7. Синтез согласующих цепей;

8. Определение выходной мощности с учетом нагрузки на частоте генерации.

9. Оптимизация нагрузок автогенератора (зависимость

имеет экстремум) под. заданные значения и (к.п.д.).

Интерес представляют схемы без согласующих элементов на выходе – нагрузкой является стандартная линия.

Зависимость малосигнальных параметров схемной модели от электрического режима:

6.3.Автогенераторы СВЧ на туннельных диодах

Туннельный диод благодаря широкому частотному диапазону, малой потребляемой мощности и высокой температурной стабильности применяется в СВЧ (до 200 ГГц) и высокостабильных генераторах. Недостатком генераторов на туннельных диодах является малая выходная мощность.

С помощью отрицательного сопротивления на участке AB – который является рабочим, компенсируются потери в колебательном контуре и возникают незатухающие колебания. (Ширина падающего участка не превышает несколько десятков милливольт, поэтому амплитуда генерируемых колебаний небольшая и мощность малая).

Для уменьшения искажений используется только линейный участок ВАХ.

Принципиальная схема и схемная модель:

Условие самовозбуждения:

, т.е.: – баланс амплитуд – когда величина оказывается достаточной , чтобы скомпенсировать потери в контуре.

Здесь

– общее активное сопротивление, учитывающее сопротивление делителя и сопротивление контура, – емкость диода, – делитель, обеспечивающий положение рабочей точки.

В такого рода схемах (в отличие от транзисторных) нет необходимости в обратной связи. Здесь обратная связь заложена в физическом механизме работы и выражается в возникновении отрицательного сопротивления при правильном выборе рабочей точки. Однако, особенность связана с тем, что источник питания должен обладать малым внутренним сопротивлением, чтобы рабочая точка могла попасть на падающий участок, кроме того

входит в и влияет на частоту генерации. Для этого необходимо выполнять условия:

, .

Требования к источнику питания: малое внутреннее сопротивление, чтобы не сдвигалась рабочая точка.

6.4.Трехточечные схемы автогенераторов на туннельных диодах

А.Г. с последовательным питанием:

А.Г. с параллельным питанием:

– блокировочная емкость, уменьшает на высоких частотах влияние на контур.

При параллельном питании постоянный ток не поступает в контур, что предотвращает разогрев катушки контура, что способствует повышению стабильности.

– развязка источника (большое внутреннее сопротивление при параллельном соединении). Для устранения самовозбуждения в контуре последовательно с дросселем включается резистор .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В. Фуско. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированные проектирование. М.: «Радио и связь».– 1990.– 288 с.

2. А.Д. Григорьев. Электродинамика и техника СВЧ. М.: «Высшая школа».– 1990.– 335 с.

3. Микроэлектронные устройства СВЧ. /Н.Т. Бова, Ю.Г. Ефремов, В.В. Конин и др. К.: Техніка.– 1984.– 184 с.

4. Конструирование экранов и СВЧ устройств. / А.М. Чернушенко, Б.В. Петров, Л.Г. Малорацкий, Н.Е. Меланченко, А.С. Бальсевич. Под ред. А.М. Чернушенко.– М.: “Радио и связь”.– 1990.– 352 с.

5. К. Гупта, Р. Гардж, Р. Чадха. Машинное проектирование СВЧ устройст. М.: “Радио и связь”.– 1987.– 432 с.

6. З.Г. Каганов. Электрические цепи с распределенными параметрами и цепные схемы. М. : Энергоатомиздат.– 1990.– 248 с.

7. Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ.– М.: Связь.– 1971.– 388 с.

8. Жалуд В., Кулешов В. Шумы в полупроводниковых устройствах.– М.: Сов. Радио.– 1977.– 416 с.

9. Веселов Г.И. Микроэлектронные устройства СВЧ. – М.: «Высшая школа».– 1988.

10. Гассанов Л.Г., Липатов А.А. и др. Твердотельные устройства СВЧ в технике связи. М.: «Радио и связь».– 1988.– 288 с.

11. Данилин В.Н., Кушниренко А.И., Петров Г.В. Аналоговые полупроводниковые интегральные схемы СВЧ. М.: «Радио и связь».– 1985.