•
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
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.