Главная Промышленная автоматика.

Рис. 13.25. Условия обеспечения

режима генерации: а ~ последовательный резонанс; 6 - параллельный резонанс

50 Ом

500м

связи транзистора. При выполнении критерия Найквиста в схеме генератора осуществляются условия последовательного или параллельного резонанса (рис. 13.25).

Согласно известной теореме для генераторов [17] при выполнении критерия Найквиста в сечении В-В то же условие будет существовать и в сечении А-А (рис. 13.26);

\-r,\500m

\-ri\<500m 5)

Sir, =1,

г, =1.

(13.52) (13.53)

Условием безусловной устойчивости любого четырехполюсника является выполнение следующих неравенств:

701, 1Д) < 1,

где Д = ~

Спроектировать генератор на транзисторе с такими параметрами практически невозможно. В этом случае необходимо ввести дополнительную обратную свзяьили изменить схему включения транзистора. Обычно для построения генератора используется включение транзистора по схеме с общим затвором, что позволяет в широком диапазоне частот Получить 1221 > 1.

Напомним, что 5-параметры четырехполюсника измеряются при нагрузках по входу и выходу, равных 50 Ом. В этом случае генератор будет работать только при 50-омной нагрузке. Если iSj,] >1 при такой Hai-рузке, то условие генерации достигается при включении Согласующей цепи на входе Л/3, которая обеспечивает одновременное выполнение следующих неравенств:

15„11Г,1>1, (13.54)

ljlirjsl. (13.55)

Проектирование генератора основывается на расчете согласующих цепей w с целью обеспечения условий (13.54) и (13.55).

5 *Г

При генерации Sj,r, = > = / Рис. 13.26. Структурная схема генератора



13.4.3. СМЕСИТЕЛИ [l8, 19, 53, 54]

Полевые транзисторы могут применяться и в смесителях, обеспечивая высокий коэффициент преобразования и низкий коэффициент шума. В СВЧ смесителях при подаче на выводы транзистора колебаний гетеродина фиксированной частоты (достигается нелинейный режим работы) и входного сигнала малого уровня на выходе выделяется мощность низкой промежуточной частоты. В обычных диодных смесителях режим преобразования обеспечивается благодаря нелинейному сопротивлению диода, на который подано Небольшое напряжение смещения в прямом направлении. Коэффициент преобразования (потери преобразования) в диодных смесителях существенно меньше единицы. В противоположность этому при соответствующей оптимизации схемы смесителя на транзисторе можно получить коэффициент преобразования примерно 6-10 дБ.

Как отмечалось [53], смесители на однозатворных и двухзатворных ПТШ имеют близкие коэффициенты шума и преобразования. Нелинейный режим работы смесителя обеспечивается выбором рабочей точки, близкой к оюечке тока. При этом крутизна S будет существенно нелинейной. При разработке линейных усилителей требуется постоянство коэффициента усиления и соответственно крутизны. Поэтому условия работы смесителя существенно отличаются от режима работы усщштеля. Для простоты рассмотрим только вопросы анализа смесителей на однозатворных транзисторах. Различные варианты включения транзистора в схему смесителя показаны на рис. 13.27. Выходом по промежуточной частоте обычно является сток транзистора. Ток стока может быть записан как ,

с о---" +------+ =

ди ди-" 2!

= i„ +Su+---+

ди V.

(13.56)

Если выходное напряжение (затвор - исток) представляет собой сумму сигналов гетеродина и сигнала на входе:

к = Uj cos (.of + и„ cos , (13.57)

Выход сигиапа промежуточной частоты

Вход \ "

сигиапа - Входо-

сигнапа гетеродина

Выход сигнала Промежуточной частоты

Вход l r~" сигнала

Вход сигнала гетеродина

Вход сигнала

ffff <j Выход сигнала

o-*j I промежуточной

р частоты Вход сигнала

J Выход сигнала сигнала j промежуточной

частоты

ВхоГ сигнала гетеродина а ,„j

р Выход сигнала Вход \промежуточной ,рчппп°~*¥- частоты

сигнала

Выход сигнала гетеродина

Рис. 13.27. Способы включения однозатворных (а) и двухзатворных (б) GaAs ПТШ

в схемах смесителей



то ток стока определяется следующим образом.

г „ +Su+ - (ucosLot +и„ coscjf). (13.58)

Составляющая тока промежуточной частоты имеет вид

dS 1

г =--cos(wo - w)f,

ди„ 2

а крутизна преобразования

д/ (0j) dS

S„„=- =--. (13.59)

Данная величина может быть оптимизирована с учетом мощности сигнала гетеродина и выбора рабочей точки вблизи отсечки:

про- S/3. (13.60)

Для нахождения максимального значения коэффициента преобразования вначале рассмотрим максимально возможный коэффициент усиления. В этом случае необходимо определить номинальную моцщость генератора P,.q а максимальную мощность на выходе транзистора :

и"

(13.62)

Максимальное значение входного напряжения на емкости затвор-исток

(13.63)

Исходя из этого можно найти максимально возможный коэффициент усиления:

S /ги

уо--:--(13-64)

Аналогичный анализ можно провести и для определения коэффициента преобразования. Вход транзистора согласуется на максимум входного сигнала на емкости затвор-исток, а выход - на максимум составляющей тока стока промежуточной частоты. В этом случае достижимый коэффициент преобразования определяется как

Р(и>,) il (..о,) AR "V=-rT-=~,- /си-Т. (13.65)

и=--, (13.66)





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 [82] 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.0037