Главная - Литература

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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

S 2

на приблизительно g/it Отношение -пр = - и

go я

потери преобразования (1/ля) Согласно (7-184) и рис. 7-58. б составляют 8,9 дб


Рис 7-59 Графическое определение средней проводимости go и крутизны преобразования S для диода

с идеализированной характеристикой / - напряжение гетеродина, 2 - проводимость идеаль ного линейного диода

Пример 7-11

Одна секция двойного диода 6AL5 используется в качестве смесителя на частоте 100 Мгц. Средняя частота УПЧ равна 10 Мгц, полоса пропускания УПЧ составляет 4 Мгц. Определить оптимальные величины напряжения гетеродина, подаваемого на смеситель, и смещения на диоде, а также входное сопротивление смесителя и потери преобразования

1. Определяют необходимее величину Snp/go-

Из рис. 7-58, б (и 7-184) видно, что потери преобразования получаются минимальными,

когда -5е стремится к единице, если выпол-

няются условия согласования сопротивлений на входе и выходе Большие величины Snp g„, как это следует из рис. 7-58, а, связаны с большими величинами Zm Сопротивление нагрузки на промежуточной частоте Rup должно быть согласовано с Zm, поэтому оптимальная величина Rnp растет с увеличением Sup/g0 Таким образом, желательно использовать возможно большее сопротивление нагрузки, допустимое по условиям получения заданной полосы пропускания.

2. Определяют максимально допустимую величину сопротивления нагрузки диод3 на промежуточной частоте Rnp.

Пусть в первом каскаде УПЧ используется лампа 6АН6. Номинальная величина емкости входа Свх для 6AH6 равна 10,0 пф Выходная емкость диодаСвых приблизительно равна 3,5пф Емкость цоколя и монтажа Ci примем рав ной 5 пф, тогда полная параллельная емкость на выходе смесителя будет равна

Со = Свых + С, + С„ == 3,5 + 5,0 + 10,0 = = 18,5 пф

Если допустить, что нагрузка смесителя определяет полосу пропускания УПЧ, то Rnp можно найти из соотношения

Д/ = .

RnPC0

При этом

ПР = 6,28 • 4 10" • 18,5 -"КГ"

= 2 150 ом.

3 Определяют g0, Snp и Rnp смесителя. По вольт-амперной характеристике диода, приведенной на рис. 7-60, а, строят характеристику зависимости проводимости от напряжения (см. рис. 7-60, е)

Из (7-186) видно, что максимальное значение Snp получается, когда проводимости в точках 5, 6 и 7 максимальны, а в точках 1,2» 3 - минимальны. Кроме того, чтобы Snp g„ было близко к единице, проводимость в точке 4 должна быть минимальной [см (7-185)] Связь между оптимальной величиной Rap и проводи-мостями g0 и Snp дается в (7-182) Чтобы опти-

мальная величина /?п

2 150 ом,

чпр равнялась как это следует из п. 2, необходимая величина амплитуды напряжения гетеродина и величина смещения должны быть определены методом последовательных приближений. Задаваясь различными напряжениями гетеродина и смещения, графически определяют величины g0 и Snp, а

по ним рассчитывают оптимальные значения Rnp и Snp по (7-182) В данном примере оптимальная величина Rnp равняется 2 330 ом, если амплитуда напряжения гетеродина равна 16 в и смещение иа диоде равно 11 в (см рис. 7-60).

8з = 0; gs = = 4,0 • 10-

0, g<

= 0, = 4,9

=0; 10 К

Из (7-185) 4,9 • 10-J

+ 2 - 4.0 • 10-

-= 1,075-10

Из (7-186)

4,9 10-з .р. 1,73 • 4,0 • 10-

=0,985-10

Из (7-182)

RnV /(1,075-10 i)2 - (0,985-Ю-3)- = 2 330 ом.

Эта величина лишь на несколько процентов отличается от требуемой величины 2 150 ом. 4. Определяют потери преобразования:

0,985 10-1,075 • 10-

0,916.



г шума сменим диодом.

Из рис 7-58, б коэффициент передачи мощности равен 0,43, что соответствует потерям 3,7 дб.

3. Коэффициен сителя с в а к у у , Шумовой ток насыщенного диода определяется (7-14). Выходная проводимость диода в диодном смесителе изменяется за период колебания гетеродина и зависит от сопротивления источника сигнала. Средняя величина выходной проводимости диода в диодном смесителе на промежуточной частоте при наличии согласования на входе и на выходе равна

где ЛР сителя.

(7-1

коэффициент передачи мощности сме-

SO 40 % 30 j?20 10

% -в \ 5Ч03

23456789 1L

иа,ма а)

1 23456789 10

- -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ю

и есть

Г"

величина, Которую нужно подставить вместо g в (7-14). Однако наблюдаемые в действительности шумовые токи диодных смесителей оказываются больше, чем это определяется такой модификацией выражения (7-14). Увеличение

шума вызывается тем, что в диодном смесителе напряжение между анодом и катодом весьма мало и многие электроны отражаются от анода. Эти отраженные электроны нарушают пространственный заряд и уменьшают создаваемое им ослабления дробовых шумов анодного тока.1 Шумовой ток /ш диодного смесителя приближенно определяется выражением:

Ч-1-1- J

1111 \3s

Рис. 7-ЬО. Определение проводимости диода к примеру 7-а - вольт-амперная характеристика диода, б - характеристика g = f(u ); в - определение проводимости диода за период напряжения гетеродина; 1 - напряжение гетеродина.

Если за диодным смесителем следует УПЧ, то их общий коэффициент шума [см.(7-55)],выраженный в децибелах, равен:

Шдб £см+ 10 1g(ZZ/yn4+ t-

644 у? (AkTAf Vgl-Sl

пр>

(7-187)

LUqq - общий 7.см - потери дб. т.

£Т1уПЧ

женный

где Т3 - эффективная температура катода, т. е. такая воображаемая температура, при которой шумы лампы равны наблюдаемым в действительности. Множитель

t = 0,644

можно рассматривать как коэффициент, на который нужно умножить мощность шума эквивалентного сопротивления диода ----

у. si - snp

чтобы получить наблюдаемую в действительности мощность шума на выходе. Величина / для диодов с оксидными катодами обычно лежит в пределах 2-10 и зависит от типа лампы и режима работы.

Коэффициент шума диодного смесителя, согласованного с источником сигнала и нагрузкой на промежуточной частоте, равен

+г-; (7-188а)

Ш = -

1 См. D. О. North, Fluectuation in space-char-gelimited currents at moderately high frequencies, part II, p. 117-124, RCA Rev., vol. 5, July 1940.

1). (7-189)

где LUgg - общий коэффициент шума, дб.

преобразования смесителя, е. 10 lg (МКр);

коэффициент шума, УПЧ, выра-в виде отношения мощностей. 7-5г. Полупроводниковые смесители. Другим типом смесителя, который широко используется на частотах выше 200-500 Мгц, является смеситель с полупроводниковым диодом. Полупроводниковый диод состоит из металлической заостренной на одном конце пружины, имеющей контакт с полупроводниковым материалом, как показано на рис. 7-61. Пружина и полупроводник помещаются в непроводящий патрон. В качестве полупроводникового материала используется кремний или германий с добавлением небольшого количества примесей. Раньше в качестве смесителей на 3 000 Мгц и выше использовались только кремниевые диоды, однако исследования последнего времени показали, что улучшенные германиевые диоды обладают такими же шумами во всем микроволновом диапазоне. Германиевые диоды со сварным контактом широко используются на ча-


Рпс. 7-61. Типичный кремнневый смесительный

диод.

/ - латунь; 2 - керамика; 3 - вольфрамовая пружинка; 4 - кремний; 5 - латунь. Общая длина около 18 мм.



слотах порядка 500 Мгц, где они обладают меньшим коэффициентом шума, чем ламповые или кремниевые диодные смесители.

Принцип действия смесителя с полупроводниковым диодом аналогичен принципу действия смесителя с вакуумным диодом. Однако полупроводниковые диоды имеют некоторую, хотя и небольшую, проводимость в обратном направлении. Типичная вольт-амперная характеристика полупроводникового диода приведена на рис 7-62 Оптимальный коэффициент шума


-3.0 -40 -w О ю Напряжение на диоде, в

Рис 7 62 Вольт-амперная характе рустика типичного кремниевого сме сительного диода.

полупроводниковых диодов достигается при нулевом или небольшом отрицательном смещении, поэтому полупроводниковые диоды обычно работают без смещений. Выражение для коэффициента шума смесителя с полупроводниковым диодом имеет такой же вид, как и для смесителя с вакуумным диодом,

Ш=--~, (7-190)

КР см

где см- - относительная шумовая температура смесителя, равная отношению мощности шума полупроводникового диода к мощности шума сопротивления при той же температуре, (см = 1, когда ток диода равен нулю. Спектр мощности шума полупроводникового диода не столь равномерен, как спектр мощности шума сопротивления. Шумы полупроводникового диода имеют наибольший уровень в диапазоне звуковых частот. В диапазоне от частот несколько меньших 50 гц до 1 Мгц интенсивность шума изменяется обратно пропорционально частоте. На частотах выше 1 Мгц мощность шума, приходящаяся на единицу полосы пропускания, снижается и приближается к величине теплового шума Для полу- проводниковых смесителей, имеющих промежуточные частоты выше 1 Мгц, величина tCM лежит в пределах 1,5-5. Относительная шумовая температура tCM и коэффициент передачи мощности смесителя с полупроводниковым диодом зависят от величины подаваемого на смеситель гетеродинного сигнала. На рис. 7-63 приведены типичные зависимости tZM, 1 Кр и коэффициента шума от выпрямленного тока диода, который характеризует мощность, подаваемую от гетеродина в смеситель. Оптимальный коэф-

фициент шума обычно достигается при выпрямленном постоянном токе диода порядка 0,5 ма, что эквивалентно подаче в смеситель от гетеродина мощности порядка 0,5 мет. Максимальные величины потерь преобразования и относительных шумовых температур некоторых наиболее


О 0.2 O/i 0,6 0,8 1,0 1.?

выпрямленный ток кристалла, ма

Рис. 7-63. Типичные характеристики полу проводи ико вого смесителя Общий коэффициент шума указан для случая, когда коэффициент шума УПЧ равен 3 дб

распространенных смесительных полупроводниковых диодов приведены в табл. 7-8. Измерения проводились при использовании стандартных держателей диодов и УПЧ на 30 Мгц. Входное (на радиочастоте) и выходное (на промежуточной частоте) сопротивления полупро-

Таблица 7-8 Данные типовых смесительных полупроводниковых диодов

Тип диода

Частота, Мгц

1/кр см (макс.),

<с (макс )

Выходное сопротивление (на промежуточной частоте), ом

1N21B

3 000

200-800

Ш21С

3 000

200-800

1N23A

юооо

150-600

1N23B

10 000

150 600

1N23C

10 000

325 -475

1N23D

10 000

300 400

1 000

100 -400

1N26

25 0в0

300-600

3 000

1N263

9 000

150-250

Примечание. Все диоды кремниевые, кроме IN263, который является германиевым.

водникового смесителя также зависят от величины подводимого к диоду гетеродинного сигнала. Величины выходного сопротивления типовых полупроводниковых диодов приведены на рис. 7-63 в функции выпрямленного тока диода. Средняя величина сопротивления на промежуточной частоте при выпрямленном токе 0,4-0,5 ма составляет 350-500 ом.



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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0092