Таким образом, умножитель параллельного типа можно представить в виде двух эквивалентных схем по первой и п-й гармоникам, в которых должно выполняться условие последовательного резонанса (рис. 10.37), а умножитель последовательного типа - в виде двух эквивалентных схем по тем же гармоникам, в которых должно выполняться условие параллельного резонанса (рис. 10.38). Выражения для коэффициентов преобразования и для мощностей совпадают по виду. Различие в исходных предпосылках - представление тока диода в виде суммы двух гармонических составляющих в умножителе параллельного типа или представление переменного напряжения на диоде в виде суммы двух гармонических составляющих в умножителе последовательного типа - не приводят к принципиальной разнице в выводах при анализе работы умножител^.

Полученные соотношения применимы как в случае работы диода в режиме запертого перехода (арсенид-галлиевые варакторы), так и в случае работы диода в режиме с частичным отпиранием (ДНЗ). Специфика режима обусловливает лишь необходимость применения при анализе определенных конкретных аналитических зависимостей напряжения от заряда в умножителях параллельного типа и емкости от напряжения в умножителях последовательного типа. Для анализа умножителей, работающих в режиме запертого перехода, используют зависимость С (и) в виде (10.28) и зависимость

получаемую из (10.29).

Для умножителей, работающих с частичным отпиранием перехода, используют С (и) в виде (10.33) и

= ?/Сзакр при д^О;

= 0 при q-0.

2. Расчет диодных умножителей частоты. Для проведения расчетов конкретных умножителей необходимо знать параметры их эквивалентных схем.

Эквивалентные емкости диода Cig и С зависят от его параметров Сн, R, и у, коэффициента умножения п, напряжения смещения Uq и амплитуды первой гармоники напряжения Ui. Результаты количественного анализа показывают, что можно пренебречь этими зависимостями и счи-

тать, что

где Со - емкость, соответствующая и = Uq.

Теми же факторами, что и емкости, определяется и амплитуда эквивалентной э. д. с. Пап диода в параллельных умножителях и амплитуда тока / эквивалентного генератора в последовательных умножителях. Эквивалентное сопротивление диода по первой гармонике зависит кроме указанных величин еще от сопротивления нагрузки /? . Ввиду этого при использовании полученных при анализе соотношений для проведения конкретных расчетов нужно задаться значениями R, Uo и t/j. При этом руководствуются следующим. Поскольку с ростом U увеличивается выходная мощность умножителя, U желательно увеличивать. Однако при этом возрастает обратное напряжение на переходе. Неравенство, ограничивающее максимальное значение обратного напряжения

/1 = п1ахС/доп, (10.45)

является первым из условий, которому должны удовлетворять Uo и Ui-

Вторым условием является выполнение неравенства Umm О, При котором псрсход запсрт.

в режиме с частичным отпиранием перехода от соотношения между Uo и Ui зависит время, в течение которого диод открыт, а следовательно, и мощность на выходе, и коэффициент преобразования. Поэтому в этом режиме вторым условием, позволяющим совместно с (10.45) найти Uo и Ui, является обеспечение оптимального по энергетическим показателям времени отпирания диода.

Сопротивление нагрузки выбирают также из условий оптимизации энергетических показателей умножителя. Исследование зависимостей выходной мощности Рг. и коэффициента преобразования ц„р от /? показывает, что обе величины имеют максимум при изменении однако значения R , соответствующие этим максимумам, разные. Наилучшие энергетические характеристики всего передающего тракта обеспечивают выбор нагрузки, исходя из условия максимума ц„р.

При расчете умножителей частоты обычно бывают заданы частота входного сигнала Д, коэффициент умножения п и выходная мощность Рп. Расчету предшествует вы--бор умножительиого диода. Подбирают те диоды, для кото-

рых fi и /i лежат внутри их рабочего диапазона. Затем производят электрический расчет умножителя, в результате которого определяют параметры эквивалентных схем но входной и выходной частотам, а также входную и выходную мощность и коэффициент преобразования. Пригодными считают те диоды, которые по данным расчета способны развить мощность, равную или большую заданной.

Величиной, ограничивающей возможности реализации оптимальных (по мощности или по rinp) энергетических режимов умножителя, может явиться допустимая мощность, рассеиваемая диодом Р^оп- Поэтому в процессе электрического расчета нужно проверять выполнение неравенства

После этого рассчитывают фильтры и Ф„. Фильтр Ф^ имеет обычно характеристики фильтра нижних частот (ФНЧ), фильтр Фп - характеристики полосно-пропуска-ющего фильтра (ППФ). В качестве граничных частот полосы заграждения можно принять 2/i для ФНЧ и ( ± l)/i для ППФ. Кроме требуемой частотной зависимости затухания фильтры 01 и Фп должны обеспечить согласование источника возбуждения с диодом и диода с нагрузкой.

Сравнение характеристик умножителей параллельного и последовательного типа позволяет отметить следующее. Умножитель параллельного типа имеет меньшие входные и выходные сопротивления (что иногда затрудняет процедуру согласования с нагрузкой и источником возбуждения), значение обеспечиваемого им коэффициента преобразования быстрее падает с ростом коэффициента умножения. Но умножители параллельного типа имеют и ряд преимуществ: диод в них можно заземлить, это существенно упрощает конструкцию системы теплоотвода, что важно в мощных умножителях (поэтому мощные умножители с небольшими коэффициентами умножения < 3 н- 4 строятся обычно по параллельной схеме).

Для реализации больших коэффициентов умножения предпочтительнее последовательная схема.

Сравнивая характеристики умножителей в режиме запертого перехода и в режиме с частичным отпиранием, отметим, что при прочих равных условиях (совпадение оптимальных рабочих частот, одинаковые значения Rs, t/доп, рас. Сд) использование умножителей на ДНЗ позволяет существенно увеличить выходную мощность. При небольших коэффициентах умножения (п = 2; 3) примерно