Выбор схем радиопередатчиков и определение их основных параметров. Расчет усилителей мощности. Расчет умножителей частоты. Расчет модуляторов, страница 42

12.4.3. Расчет автогенератора на диоде Ганна в микрополосковом исполнении

Исходные данные: рабочая частота 10ГГц; ДГ — бескорпусный; = 5Ом; = 0,4пФ;  = 1,5Ом; = 0,6нГ.

Конструктивная емкость диода в данном случае образуется в результате нарушения однородности электромагнитного поля в окрестности точки подсоединения вывода к линии передачи. Примем = 0,2 пФ.

1.  В качестве основы колебательной системы ДГ выберем несимметричную полосковую линию передачи со стандартным волновым сопротивлением Ом.

2.  Находим параметры собственного контура диода. Согласно (12.4) при заданной совокупности параметров = 17,82 ГГц,  сопротивление  Ом. Согласно (12.3) на частоте 10 ГГц имеем

3.  Определяем собственную частоту полоскового контура, образованного емкостью и отрезком замкнутой на конце линии передачи. Согласно (12.3) . В соответствии с (12.1) при работе на первом обертоне  Ом. Подставляя рассчитанные значения  и , а (12.3), определяющее параметр , находим  ГГц. Отметим, что относительно малое значение  и уменьшенная приводят к значительному различию между f и .

4.  Рассчитываем оптимальное сопротивление потерь полоскового контура. При заданном  оптимальное значение  составляет  Ом. В силу (12.4) для реализации оптимума необходимо, чтобы . т.е.  Ом.

Пусть собственная добротность полоскового резонатора = 100. Тогда сопротивление собственных потерь этого контура  Ом.

5.  Коэффициент полезного действия полоскового контура .

6.  Из (12.5) следует, что суммарный КПД колебательной системы с учетом потерь в

Определение конструктивных размеров микрополоскового резонатора требует конкретизации материала подложки и способа связи с полезной нагрузкой.

К конструктивным особенностям АГ на ДГ и микрополосковых линиях относится обеспечение теплоотвода от диода. Так как КПД ДГ низок , то почти вся мощность источника питания рассеивается на диоде. Обычно кристалл устанавливают на теплоотводе, который является одним из его выводов. Второй электрод диода связан с кристаллодержателем проволочным выводом. Для обеспечения отвода теплоты теплоотводящий вывод диода устанавливают на корпусе генератора, закрепляя его с помощью цангового зажима или пайки.

12.5. Расчет автогенератора СВЧ на лавинно-пролетном диоде

Эквивалентные схемы АГ на ЛПД приведены на рис. 3.28. Колебательная характеристика ЛПД показана на рис. 3.29. Расчет автогенератора на ЛПД заключается [18] в выборе ЛПД, обеспечивающего требуемый уровень мощности в заданном частотном диапазоне, и в составлении схемы АГ и расчете параметров его элементов: оптимального тока смещения , амплитуды импульса тока диода , энергетических характеристик генератора и характеристик диода. Для этого следует обеспечить необходимые индуктивность и сопротивление нагрузки , входящих в эквивалентную схему.

Характеристиками ЛПД являются:

•  длина пролетной области ;

•  напряжение , соответствующее началу лавинного пробоя;

•  максимальное значение тока смещения

•  «холодная» емкость диода ;

•  сопротивление потерь в диоде ;

•  максимально допустимая рассеиваемая мощность ;

•  индуктивность выводов l_b;

•  емкость корпуса .

Расчет генератора в режиме максимальной мощности на частоте , соответствующей оптимальному пролетному углу  и времени нарастания лавины , можно выполнить на основе аппроксимации инжекционного и наведенного токов диода в установившемся режиме генерирования в виде

                                                       (12.13)

Где  — амплитуда импульса наведенного тока диода. При этом действующее на диоде напряжение и полагается равным сумме напряжения смещения  и синусоидального напряжения первой гармоники :  .

Разлагая (12.13) в ряд Фурье, можно получить выражения для первой гармоники и постоянной составляющей тока ЛПД:

,

,

где  и  — амплитуды активной и реактивной составляющих тока первой гармоники ЛПД.