|
| |
|
Слаботочка Книги 5.3. Малошумящие сверхрегенераторы на туннельных диодах В качестве активного элемента с отрицательной проводимостью в СР может быть использован и ТД. По сравнению с другими электронными или полупроводниковыми приборами, которые можно использовать для подобных целей, ТД имеют следующие преимущества: малые габаритные размеры, незначительную мощность потребления от источников питания, щирокий интервал рабочих температур (от температуры жидкого гелия до 400°С), высокую нелинейность вольт-амперной характеристики, малую подверженность действию радиации, Вход о- о о- Рис. 5.6. Простейшая схема СР на ТД малый уровень щумов. Поэтому ТД целесообразно использовать в схемах СР. Поскольку его вольт-амперная характеристика имеет падающий участок, можно скомпенсировать потери в контуре на частоте сигнала и создать .отрицательное сопротивление, что приведет к нарастанию напряжения собственных колебаний по экспоненциальному закону. Для этого необходимо подключить ТД (полностью или частично) параллельно колебательному контуру. Рассмотрим некоторые результаты сверхрегенеративного приема иа ТД [2, 39, 120, 124]. В схеме, представленной на рис. 5.6, ТД подключается параллельно колебательному контуру последовательно со смещающим напряжением Ео и генератором напряжения суперизации Uc{t). Выбором напряжений Eq и с можно обеспечить необходимый сверхрегенеративный режим. Большая нелинейность вольт-амперной характеристики ТД позволяет осуществить одновременно со сверхрегенеративным усилением и детектирование амплитудно- U-310§ т детектированных сигналов [124]. Для этого необходимо в цепь постоянной составляющей ТД включить нагрузку для продетектиров-анного тока, с которой снимается напряжение, меняющееся по закону огибающей входного сигнала, для последующего усиления. Создание схем CP на ТД с автосуперизацией усложняется. В отличие от всех других сверхрегенераторов (ламповых, транзисторных, параметрических и др.), где при нарастании автоколебанийони детектируются и выпрямленное напряжение меняет режим активного элемента таким образом, что создаются условия для их затухания, в схемах с ТД при нарастании колебаний воз-растающее продетектированное напряжение изменяет режим ТД так, что условия существования колебаний не ухудшаются, а улучшаются, поскольку рабочая точка попадает на участок с большей отрицательной проводимостью. Поэтому обычная схема CP с одним. ТД и одним контуром не может работать в режиме автосупериза-ции. Для реализации такого режима нужно применить двухконтурную колебательную систему. Однако возможна реализация CP на ТД с автосуперизацией и с цепочкой нагрузки RuCc в обычной схеме, если в качестве Rs применить нелинейное сопротивление, например обращенный диод [39]. Это видно из рис 5.7. Кривые 1 и 2 пересекаются в трех точках, поэтому соответствующие решения неустойчивы; кривые У и 5 пе-)есекаются в одной точке, поэтому решение устойчиво. Нелинейное сопротивление должно быть выбрано с большим отношением сопротивления по постоянному току к. дифференциальному сопротивлению в заданной рабочей точке. Возможны и другие варианты схем CP на ТД. Например, связь .источника сигнала с контуром можетосу-ществляться не через конденсатор связи, а трансформаторным или автотрансформаторным способом, ТД иног-  Рис. 5.7. Вольт-ампернаи характеристика ТД (1) и нагрузочныехарактеристики при линейном (2) и нелинейном (3) сопротивлениях нагрузки в схеме Да подключается йе ко всему койтуру, а к его части, при этом улучшается форма нарастающих колебаний. В таких случаях могут возникнуть паразитные колебания, так как при этом создается система уже не с одним, а с двумя контурами. Для сверхрегеиеративных детекторов на ТД характерны две особенности. Во-первых, вследствие малого обратного сопротивления ТД в схеме не удается осуществить пиковое детектирование, поэтому и в линейном и в нелинейном режимах применяется детектирование с усреднением. Во-вторых, в цепи нагрузки ТД помимо про-детектированного сигнала имеется значительно превышающее его напряжение суперизации, которое приходится отфильтровывать (рис. 5.8). В подобных схемах сверхрегенеративного детектора в качестве емкости нагрузки г-1-И Рис. 5.8. Схема СР на ТД можно использовать емкость монтажа; 7?ф и Сф образуют фильтр, препятствующий проникновению напряжения суперизации на выход; Сб блокирует источник постоянного смещения на ТД. . В диапазоне СВЧ СР на ТД включают через цир-куляторы. При этом основной интерес представляют не столько усилительные, сколько шумовые свойства СР. Для расчета коэффициента шума СР на ТД рассмотрим эквивалентную схему СР с учетом всех источников щумов (рис. 5.9). Здесь обозначены: - проводимость цирку-лятора, пересчитанная в контур; /ш ц - генератор шумового тока цир-кулятора; - проводимость контура; /ш к - генератор шумового тока контура; §экв-эквивалентная шумовая проводимость ТД, пересчитанная в контур; /ш экв - генератор щумовото тока ТД, пересчитанного в контур. Среднеквадратическое значение шумового тока ТД Яш 8нв=4АГёвКвПш. Все проводимости, составляющие эквивалентную шумовую схему, за исключением g-экв, являются активными, а соответствующие им генераторы шумового тока являются источниками термических флуктуации. Если рабочая точка выбрана на падающем участке вольт-ампер-~ ной характеристики ТД, термическими шумами в первом приближении по сравнению с дробовыми шумами можно пренебречь [120]. Для удобства анализа дробовой шум представляется генератором эквивалентного ему теплового шума /ш экв с проводимостью g b=e/o/2fer. (5.1) В отличие от электронных ламп, в ТД дробовой ток не равен току в рабочей точке на начальном (восходящем) участке вольт- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 [53] 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 |