Выбор схем радиопередатчиков и определение их основных параметров. Расчет усилителей мощности. Расчет умножителей частоты. Расчет модуляторов, страница 38

•  эквивалентного сопротивления источника питания .

В результате расчета также определяются:

•  амплитуда колебаний ;

•  электронный КПД АГ;

•  колебательная мощность ;

•  потребляемая мощность .

При расчете режима диода необходимо учесть:

•  условия существования стационарного режима: ;

•  условия самовозбуждения: , ;

•  условия устойчивости по постоянному току:

Для реализации последнего условия необходимо знать и — зависимости действительной и мнимой частей проводимости от амплитуды колебаний . Основной вклад в дает барьерная емкость диода, т.е. , где  — усредненная по первой гармонике емкость . Значение  слабо зависит от , поэтому считают, что емкость постоянна, полагая .

Расчет  проводим в следующем порядке:

1.  Аппроксимируем статическую ВАХ ТД подходящим аналитическим выражением.

2.  Считая, что напряжение  на диоде имеет гармоническую форму (это справедливо, если добротность контура при параллельном резонансе достаточно велика), подставляем в формулу, аппроксимирующую ВАХ, напряжение  и находим зависимость .

3.  Раскладываем функцию в ряд Фурье и находим амплитуду первой гармоники тока диода .

4.    Вычисляем .

5.    Повторяем расчеты для различных и .В результате получаем семейство зависимостей при в качестве параметра.

Полагая оптимальным режим, соответствующий высокой стабильности частоты и максимальному электронному КПД, в [18] показано, что оптимальный режим получаем при следующих параметрах АГ: ;  В; при этом  В, а режим возбуждения при  оказывается жестким.

Этап 3. Цепь питания предназначена для выполнения следующих функций:

•  снабжения диода энергией, необходимой для генерации электромагнитных колебаний;

•  обеспечения оптимального смещения рабочей точки на статической ВАХ.

Для получения оптимального режима диода (при мягком режиме возбуждения колебаний) используют автосмещение, которое образуется при протекании тока /о через параллельно соединенные резисторы  и .

Порядок расчета элементов цепи автосмещения.

1.  Известно, что  . В режиме с максимальным КПД ; = 0,3, отсюда .

2.  Зная  и  , определяем и  (см. рис. 3.16): , , .

Колебательная система АГ на ТД рассчитывается так же, как и для транзисторного автогенератора.

12.4. Расчет автогенератора на диоде Ганна

В некоторых типах современных радиоприемников диапазона СВЧ АГ выполняют на диодах Ганна (ДГ) и лавинно-пролетных диодах (ЛПД). Диодные генераторы часто являются выходными каскадами радиопередатчика. В этом случае его схема получается очень простой и содержит лишь АГ и модулятор (М), тракт усиления мощности несущей частоты отсутствует. Требования к таким АГ аналогичны требованиям к УМ: обеспечить высокие выходную мощность и КПД. В тр же время относительная нестабильность частоты может быть достаточно высокой ().

Диодные автогенераторы СВЧ включают: генераторный диод, резонатор, элементы связи с нагрузкой и цепи питания. Конструктивно они проще транзисторных АГ, так как не требуют внешней обратной связи.

Сложность вычислений, связанных с определением характеристик генераторов на диодах Ганна, зависит от сложности аппроксимации участков ВАХ диода. Реальная ВАХ диода Ганна заменяется двумя прямолинейными участками: 0A наклон которого соответствует сопротивлению диода Ганна в слабом электрическом поле, и СВ', который параллелен оси напряжений (рис. 12.16). Такая аппроксимация справедлива для больших  и больших напряжений на диоде Ганна.

В случае, если необходимо найти зависимость энергетических характеристик генератора от параметров материала , следует пользоваться действительными характеристиками диода.

Работа диода Ганна в цепи с индуктивностью является разновидностью работы в режиме с задержкой образования домена сильного поля. В простейшем случае наличие индуктивности в цепи может быть учтено эквивалентными схемами, показанными на рис. 12.17 (паразитные емкости схем и емкость домена не учитывается, что справедливо для низких частот). В зависимости от соотношения между постоянной времени цепи и периодом пролетных колебаний , можно различать два случая:   и .