В свою очередь, амплитуда наводимого движущимися в пролетном пространстве зарядами тока в нагрузке управляется напряжением на слое умножения. Лавинный ток с ростом напряжения на слое умножения приобретает вид последовательности узких импульсов, запаздывающих на 900 от максимумов напряжения. Первая гармоника этих импульсов стимулирует наведение в контуре СВЧ энергии. Такое рассмотрение приводит к упрощенной эквивалентной схеме автогенератора на ЛПД, аналогичной, как показано на рис. 11.2, трехточечной схеме автогенератора.
Автогенератор на ЛПД состоит из какого-либо вида резонатора и включенного в этот резонатор диода. При этом конструкция должна обеспечивать подвод напряжения питания на диод, необходимость подстройки частоты, регулировку связи с нагрузкой. Цепь постоянного питания должна иметь фильтр и систему токоограничения и иметь высокое выходное дифференциальное сопротивление. Это все значительно усложняет анализ и расчет автогенераторов на ЛПД. Разработка таких устройств выполняется с помощью ЭВМ и с обязательным экспериментальным исследованием и оптимизацией.
Рис. 11.2. Упрощенная эквивалентная схема автогенератора на ЛПД
В этой схеме полный ток диода определяется суммой токов через индуктивность Ln , отражающую сдвиг тока по отношению к напряжению в слое умножения и через емкость слоя умножения Су.
К запорному слою диода подключены сопротивления нагрузки rн +jXн и сопротивление потерь в диоде и в колебательной системе r пот. Так как генератор тока управляется напряжением на слое умножения, то схема аналогична трехточечной. При емкостном характере контура LnCу сопротивление Xн для мягкого самовозбуждения должно иметь индуктивный характер.
Практические схемы ГВВ на ЛПД часто реализуют с помощью циркуляторов (Ц), как показано на рис. 11.3. На схеме сигнал от генератора возбуждения (ГВ) через циркулятор и контурную систему (К) поступает на лавинно-пролетный диод. На диод через стабилизатор тока (СТ) и фильтр (Ф) поступает также напряжение смещения от источника питания (ИП). Усиленный в ЛПД сигнал через контур возвращается к циркулятору и через него поступает в нагрузку Zн.
Первые генераторы на ЛПД диодах были построены в СССР в 1962г. и примерно в то же время в Велл лаборатории в США, а к началу 1970г. эти генераторы на частоту 35 ГГц были освоены промышленностью для серийного выпуска.
Рис. 11.3. Структурная схема ГВВ на ЛПД
Так как генерация возникает от процессов ударной ионизации при лавинном пробое полупроводника, то спектр излучения генераторов на ЛПД очень зашумлен. Шумы, сравнительно низкий КПД, а также технологические трудности изготовления ЛПД, являются основными недостатками этих активных элементов. В настоящее время верхний предел этих приборов составляет несколько сотен гига герц, то есть перекрываются полностью [4.13] миллиметровые волны (ММВ) и частично ближние миллиметровые волны (БММВ), занимающие диапазон от 100 до 1000 ГГц.
На рис. 11.4 приведены зависимости от частоты мощности и КПД генераторов на ЛПД, а на рис. 11.5 пример установки ЛПД в волноводе.
Рис. 11.4. Выходная мощность и кпд генераторов на ЛПД в режиме непрерывной генерации (НГ) для режима IMPATT
Рис. 11.5. Один из способов установки ЛПД в волноводе
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.