Выбор схем радиопередатчиков и определение их основных параметров. Расчет усилителей мощности. Расчет умножителей частоты. Расчет модуляторов, страница 43

В режиме максимальной мощности естественно положить , где  — максимально допустимый ток смещения диода, a . Это позволяет получить соотношения для расчета выходной мощности  генератора, мощности , потребляемой от источника смещения, мощности рассеяния на диоде, КПД генератора, эквивалентной проводимости диода по первой гармонике  и его индуктивности :

;

; ; ;

; .

Индуктивность лавины

, где  — характеристическое время процесса лавинообразования с учетом влияния объемного заряда; — время пролета электронов через область дрейфа; — средняя скорость дрейфа электронов.

Пролетная частота

Емкости лавинной  и пролетной  областей определяем из соотношения

, где  — площадь сечения диода; — электрическая проницаемость полупроводника. Обычно , т.е. .

Условием существования стационарного режима работы генератора на ЛПД так же, как для диодов Ганна, является равенство эквивалентной проводимости диода по первой гармонике  эквивалентной проводимости параллельного колебательного контура, подключенного к диоду:

; ;

Приведенные выше соотношения используют для расчета колебательной системы автономного генератора. Расчет энергетических характеристик обычно дает несколько завышенные результаты, так как при их выводе не учитывались свойства диода и размыв лавины при прохождений носителями области пролета. Кроме того, при работе ЛПД в режиме большого сигнала в такт с полным напряжением иизменяется ширина обедннёной области и увеличивается объемный заряд в пролетном пространстве диода.

12.6. Анализ режимов работы автогенератора с использованием годографа

Анализ стационарного режима АГ. Для анализа стационарного режима АГ удобно использовать годографы выходной проводимости  активного элемента и проводимости колебательной системы.

Годограф проводимости — это линия на комплексной плоскости . по которой перемещается конец радиус-вектора при изменении аргумента от 0 до ∞ [8, 18]. Направление годографа соответствует возрастанию аргумента. Аргумент — частота ω, аргумент  — амплитуда колебаний  - Варианты годографов показаны на рис. 12.23.

Точка пересечения годографов  и  определяет стационарный режим колебаний. Так как каждая точка годографа соответствует определенной частоте, а годографа —определенной амплитуде колебаний, то пересечение с позволяет найти частоту  и амплитуду колебаний в стационарном режиме

Для построения годографов необходимо знать зависимости:

•  илии , которые находятся методами расчета линейных цепей;

•  или и , которые находятся расчетом режима A3 при разных амплитудах  (определение , фазового сдвига φмежду  и  как функции ,а затем составляющих :   и)

В случае, если мнимая часть проводимости , условие резонанса примет вид . Из последнего равенства находим ,которая равна резонансной частоте колебательной системы, подключенной к АЭ. Зная зависимость ,определяем и, решая уравнение . определяем — амплитуду колебаний в стационарном режиме (рис. 12.24).

Анализ устойчивости стационарного режима автоколебаний. Анализ устойчивости стационарных режимов удобно проводить с помощью обобщенного годографа проводимости , под которым понимается совокупность линий на комплексной плоскости , по которым перемещается радиус-вектор  при изменении комплексной частоты ,  . В этом случае процесс изменения амплитуды  в переходном процессе записывается в виде . Обобщенный годограф  показан на рис. 12.25. Обобщенный годограф связан с годографом , имеет такую же форму и расположен справа от него, если , и слева, если  (если смотреть по направлению возрастания частоты).

На рис. 12.26 показаны варианты графического решения уравнения , определяющего стационарные режимы колебаний.

•  Рис. 12.26,а. Полагаем, что уменьшилось, т.е. рабочая точка сместилась по годографу влево, попала на годограф  при . Так как , то при уменьшении амплитуды колебаний возникает переходной процесс, стремящийся увеличить и восстановить стационарный режим.

•  Рис. 12.26,6. Стационарный режим неустойчив.