Основы теории преобразования частоты на СВЧ

2 Основы теории преобразования частоты на СВЧ

Полевые транзисторы, будучи активными приборами, позволяют в одном приборе реализовать несколько функций: генерацию частоты гетеродина, смещение сигналов, что существенно уменьшает габариты и потребляемую мощность ПЧ. Для расчета параметров преобразователей частоты, можно воспользоваться соотношениями для автогенераторов, кроме того, необходимо определить частоту генерации с учетом всех нелинейных явлений, происходящих в транзисторе. Входная емкость ПТ практически не зависит от приложенного напряжения и снижается в дальнейшем по константе. Потери сигнала во входной цепи ПТ не оцениваются, поскольку современные образцы работают на частотах до 60 ГГц, где эти потери незначительны.

 2.1 ТеорияПТкакактивногоэлементаСВЧ преобразователя

    ПТ в последнее время находят все более широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре, работающей в диапазоне СВЧ. ПТ был изобретен в 20-х годах нашего века Лишифельдом . Однако, вследствие низкого уровня полупроводниковой технологии того времени этот прибор не был создан. Только в конце 60-х годов выпустили первый ПТ.

Для изготовления ПТ с барьером Шотки используются контактные пары
металл-полупроводник. Несимметричность ВАХ такого контакта была впервые
замечена Брауном в 1874 году. Однако начало детальных исследований
относится к 30-40-м годам нашего столетия. В работах Шотки  и Давыдова
было показано, что образование барьера в энергетической диаграмме контакта
металл-полупроводник и несимметричность его ВАХ обусловлены различием
работы выхода электронов из металла и полупроводника. На (рис.2.1.) показана
конструкция ПТ. На полупроводниковую подложку нанесен слополупроводника /n-GaAs/, образующий токопроводящую область (канал), металлические контакты стока и истока, а также управляющий электрод, выполненный из металла. Данная структура ПТ носит название MESFET. Затвор и

полупроводниковый слой образуют контактную пару с барьером Шотки. Подавая различное напряжение на затвор U_3И и тем самым, меняя толщину проводящего канала между стоком и истоком можно управлять током через ПТ. Исток ПТ обычно заземляется, а потенциал остальных электродов отсчитывается относительно истока. В ПТ с каналом n-типа на сток подается положительный потенциал, а на затвор отрицательный. Начиная с некоторого напряжения исток-сток U_ис1,  возрастание тока практически прекращается. Это напряжение называется напряжением насыщения тока стока I_с. Семейство типичных ВАХ мощного ПТ показано на (рис.2.2.)

Напряжение, соответствующее распространению обедненного слоя на всю толщину канала и уменьшение I_c до нуля, называется напряжением отсечки канала u0.

Основными   параметрами   ПТ,   определяющими   его   частотные   свойства, являются:

крутизна ВАХ