цепи связи с источниками сигнала (е^ i?) и накачки ф„ц, Й„ак) -x Реактивность холостого контура.

Эквнвалентная схема нерегенеративного повышающего преобразователя не отличается от схемы двухконтурного регенеративного усилителя-преобразователя (рис. 6.12).

Двухконтурный ППУ

В табл. 6.7 приведены основные формулы для расчета параметров ППУ [55, 83] с учетом потерь в диоде и контурах в общем случае. Параметры двухконтурного ППУ могут быть оптимизованы для получения максимального значения произведения КЛрА/или для получения минимального коэффициента шума й/п,1п- Последнее условие предпочтительнее. Для минимизации коэффициента шума значения холостой частоты /jopt частоты накачки /иор1 должны быть выбраны по следующим формулам;

/2opt =/i/- opt; (6.14)

/nopt =/iO + /*opt); (6.15)

*opt = (i+>i+q )/q - (6.16)

Ha рис. 6.13 показан график, рассчитанный по (6.16). При выполнении условий (6.14)...(6.16) коэффициент шума без учета потерь в циркуляторе будет равен:

n = l+2opt(l-V)--

Реальный коэффициент шума с учетом потерь в циркуляторе

(6.17)

(6.18)

где - потери в циркуляторе между плечами 1 и 2. Если > 1, частота /дор( может оказаться слишком высокой и трудно реализуемой. В этом случае следует взять /д максимально близкой к / др; при этом Ш будет лишь ненамного больше так как кривая зависимости коэффициента шума

от частоты накачки имеет тупой минимум.

Полоса пропускания усилителя может быть определена по формуле из табл. 6.7, если известны потери в источнике, нагрузке и вносимые диодом в контуры. Полоса может быть также вычислена через динамические параметры диода по формуле

2т(1 -1/q2)

К^р(/крЯ| а + /2 1/кр 1)

(6.19)

где X = fi/fi, 1 и а - коэффициенты включения диода в контуры.

Усиление ППУ можно определить по формулам табл. 6.6, однако для этого необходимо предварительно вычислить коэффициент регенерации и знать потери в контурах, источнике и диоде. Коэффициент регенерации определяется по заданному усилению

a=(l Cp-l)/(%-fl).

(6.20)

5 JO 15 го Кр,дВ

Рис. 6.14. Зависимость необходимого коэффициента регенерации от заданного усиления

(/о

МММ I I г I I

Рис. 6.15. Конструкция волноводного варианта одноконтурного ППУ

Связь между а и /С;, в дБ показана на рис. 6.14. Если потери ие известны, можно воспользоваться другой методикой - определить, какой необходим холодный КСВ ППУ для обеспечения заданного усиления при известных и л; по формуле [98, 114];

/сев = р = RJR = (Qx - 1)/а. (6.21)

КСВ измеряют иа входе ППУ без циркулятора при выключенной накачке и настройке сигнального контура в резонанс.

Одноконтурный ППУ

Эквивалентная схема одноконтурного ППУ совпадает е эквивалентной схемой двухкоитуриого ППУ (рис. 6.11, 6.12) при условии изъятия холостого контура, поскольку частоты fx и /а близки и обе выделяются сигнальным контуром. Такой усилитель обычно применяют в двухполосном, радиометрическом режиме приема шумовых сигналов, поступающих в усилитель иа частотах fx и /а-

Необходимое значение холодного КСВ, обеспечивающее заданное резонансное усиление KpQ, вычисляют по формуле

Р К^о (5д - 1)/(К^о - !) (6-22)

Коэффициент шума в однополосном режиме вычисляется по формуле табл. 6.7, в двухполосиом режиме без учета потерь в циркуляторе можно воспользоваться следующей формулой [83]:

Ш=\ + (Т^/Т^)(Кр - 1)(1 Тр - 1)/42 (Сд - 1). (6.23)

Коэффициент шума с учетом потерь в циркуляторе определяют по формуле (6.18).

Полоса пропускания определяется по формулам табл. 6.7 или при большом усилении по формуле

Я /1т/11(1 -Q-)/2 I К7о. где Пх - коэффициент включения емкости диода в контур. Обычно в одноконтурных усилителях == 0,3...0,7.

Конструкции одноконтурных ППУ проще, чем двухконтурных, так как ие содержат холостого контура.

Конструкции ППУ

ППУ выполняются в волноводном, коаксиально-волиоводиом, полосковом илн в микрополосковом вариантах.

Простейшими в конструктивном отношении являются одноконтурные усилители, В волноводном варианте такой усилитель представляет собой два

Рио. 6.16. Конструкция волноводно- коаксиального варианта двухконтурного ППУ

Рис. 6.17. Топологическая схема микрополоскового двухконтурного ППУ с последовательным включением диода в линию

Рис. 6.18. Вольтам-перная характеристика ТД, / - пиковый ток

волновода (1 - на частоту сигнала и 2 - на частоту накачки / ) о общим отверстием связи, в которое помещен параметрический диод 3 (рис. 6.15). Настройка в резонанс и согласование активных сопротивлений производится с помощью реактивных винтов, расположенных в волноводе сигнала 4 и накачки 5. В волноводе сигнала, кроме того, помещен фильтр низкой частоты 6, предотвращающий попадание мощности накачки в волновод сигнала. При этом настройка контура накачки ие влияет на контур сигнала, поскольку волновод накачки является запредеЛьным дли частоты сигнала. Постоянное напряжение смещения Uq попадает иа диод через дроссельный фильтр.

Конструкции двухкоитурных ППУ чаще всего выполняются в волно-водно-коаксиальном, полосковом или микрополосковом вариантах. В первом случае вход и выход усилителя - коаксиальный. В усилителе в диапазоне частот порядка 5 ГГц настройка контура осуществляется коаксиальным шлейфом /, включаемым за диодом 2. Фильтр нижних частот 3 включается за шлейфом, поэтому перестройка шлейфа не влияет на параметры холостого контура (настроенного на разностную частоту) и фильтра накачки 4. Контур холостой частоты ограничен в коаксиале радиальной ловушкой 5 и фильтром низких частот, а в волноводе - полосовым фильтром 4. Настройка контура осуществляется поршнем 6. Мощность накачки поступает по волноводу, запредельному для частоты сигнала. Контур накачки ограничивается коаксиальным радиальным фильтром 7 и фильтром нижних частот (рис. 6.16).

На рис. 6.17 показана топологическая схема микрополоскового двухконтурного ППУ с последовательным включением диода в линию. Конденсатор / служит для разрыва линии по постоянному току (для цепи смещения Ua) и короткого замыкания для токов СВЧ. Двухчетвертьволиовый трансформатор 2 служит для подбора связи бескорпусного диода б с источником сигнала, т. е. для обеспечения холодного КСВ, необходимого для получения заданного усиления. При последовательном включении в микрополоско-вую линию (МПЛ) один из его выводов соединяют с заземленной пластиной короткозамкнутым шлейфом 7, чтобы замкнуть цепь напряжения смещения. Для развязки цепи сигнала от цепи смещения служат иизкоомный и вы-сокоомный отрезки МПЛ 3. Реактивный шлейф 4 служит для согласования входного импеданса цепи накачки с подводящей МПЛ. Полосовой фильтр