|
| |
|
Слаботочка Книги амперной характеристики. Однако на падающем участке характеристики за дробовой ток можно принимать ток в рабочей точке ха-рлктеристики. Анализируя эквивалентную шумовую схему (см. рис. 5.9), получаем выражение для коэффициента шума Ш=i[l+(gк-fgэкв)Гц/Гogц]p, где Гц - температура источника; р - коэффициент, определяемый по формуле (3.37). Принимая шэкв Рис. 5.9. Эквивалентная шумовая схема CP иа ТД ле (5.1) эквивалентную шумо-г,- А х проводимость для /о= -F3 1 X?) 1 види что коэффи- (Ц N-iT.U N- U циерт шума получается порядка 6 ... 8 дБ. На рис. 5.10 и 5.11 представлены результаты экспериментального исследования усилителя на ТД в трехсантиметровом диапазоне в регенеративном и сверхрегенеративном режимах. Как видно из рис. 5.11, сверхрегенеративный режим обладает большей стабильностью. J Конструктивное оформление CP на ТД определяется диапазоном, в котором они используются. В схемах суперизации используются цепи с сосредоточенными посто- -Р1%,(15/мВт  155 Ug,MB Рис. 5.10. Зависимость чувствительности от смещения на ТД t/д при различных напряжениях суперизации Ua явными, поскольку рабочие частоты находятся значительно ниже диапазона СВЧ. Высокочастотные цепи в дециметровом диапазоне строятся на коаксиальных контурах, в сантиметровом - на объемных резонаторах. Сверхрегенератор на ТД в дециметровом диапазоне на частоте 600 МГц при частоте суперизации 55 кГц и поло- сё частот 8 Mfu, имел усиление (ё ... 8) -16 и чувствительность 5 мкВ [2]. Туннельные диоды были использованы и для детектирования и генерирования напряжения. Такой СР работал в широком диапазоне частот 100 МГц ... 6 ГГц [124]. Сверхрегенераторы на ТД на частотах 100, 325 и 930 МГц имели чувствительности по- АК.дВ +10° t Рис. 5.11. Нестабильность усиления гари изменении темгаературы усилителя на ТД в регенеративном (/) и сверхрегеиеративиом (2) режимах рядка 0,3 мкВ или около 10~2 Вт [95]. Таким образом, СР на ТД имеют довольно высокую чувствительность в широком диапазоне сверхвысоких частот. 5.4. CsepxpereNqpaTopbi на лавинно-пролетных диодах и диодах Ганна в диапазоне СВЧ Сверхрегенератор для диапазона СВЧ можно построить и на других полупроводниковых активных элементах с отрицательной проводимостью: ЛПД и ДГ. Как известно, ЛПД был впервые создан в СССР на основе обнаруженного в 1959 г. А. С. Тагером и его сотрудниками эффекта генерации когерентных колебаний СВЧ при лавинном пробое германиевых диффузионных диодов [102]. Сверхрегенераторы на ЛПД можно выполнить как с внешней суперизацией, так и с автосуперизацией. Схема СР на ЛПД не отличается от схемы СР на ТД. При внешней суперизации напряжение суперизахгии подводится к ЛПД последовательно с напряжением питания. В СР на ЛПД роль напряжения автосуперизации могут выполнять релаксационные колебания в цепи питания, обусловленные нелинейными свойствами ЛПД. Нелинейность ЛПД приводит к тому, что при генерации с увеличением высокочастотного напряжения на р-п-переходе уменьшается постоянная составляющая (т. е. напряжение смещения) на диоде. Можно получить режим, при котором значение тока смещения станет ниже стартового, при котором возникают колебания, и генерация прекратится. При этом напряжение и ток смещения восстанавливаются до первоначальных значений, что вновь приводит к генерации и т. д. Процесс прерывистой генерации СВЧ может использоваться для сверхрегенеративного усиления внешнего сигнала, при котором низкочастотные колебания будут выполнять роль напряжения автосуперизации. Амплитуда и частота низкочастотных колебаний определяются как процессами в СВЧ Контуре, в частности процессом установления высокочастотных колебаний, так и свойствами низкочастотной цепи диода. Наличие у ЛПД отрицательного динамического сопротивления позволяет использовать его не только для генерации, но и для регенеративного усиления СВЧ колебаний. Однако широкому использованию. ЛПД в регенеративных усилителях препятствуют высокий уровень шумов и нестабильности при усилении больше 15 дБ. Шум в ЛПД состоит в основном из трех компонентов: шума лавины, шума, обусловленного преобразованием низкочастотного шума в высокочастотный за счет модуляции им сигнала; и теплового шума. Самым существенным из них можно считать шум лавины, являющийся разновидностью дробового шума. Переход к сверхрегенеративному режиму позволяет значительно повысить стабильность режима при удовлетворительных шумовых характеристиках усилителя, особенно если использовать оптимальные режимы и формы напряжений сигналов и суперизации [127]. На рис. 5.12 и 5.13 приводятся некоторые результаты экспериментального исследования CP на ЛПД в трехсантиметровом диапазоне волн. Исследование проводилось на германиевых ЛПД, серийно выпускаемых промышленностью; использовался также серийный цирку-лятор. Лавинно-пролетный диод размещался в электродинамической системе, представляющей собой широкополосный отрезок волновода. С волноводом циркулятора электродинамическая система с ЛПД стыкуется спо--мощью согласующего трансформатора. Подстройка элек- 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 |