1.9.1.2. Варакторные умножители частоты.

Варактор представляет собой полупроводниковый диод. В качестве нелинейного элемента используется нелинейная ёмкость p-n-перехода, которая складывается из барьерной и диффузионной емкостей, Сб и Сд. При закрытом переходе емкостью варактора является барьерная емкость Сб, а при открытом к ней добавляется диффузионная емкость СД. Известно, что барьерная ёмкость закрытого p-n-перехода нелинейно зависит от приложенного напряжения U (рис.1.13а), но её величина и нелинейность невелики, поэтому умножители, работающие при полностью закрытом переходе используют на частотах выше 10 ГГц в удвоителях и утроителях частоты. На более низких частотах в умножителях с большей кратностью умножения ( n>3) используют режим с отпиранием р-n-перехода, когда доминирующую роль играет диффузионная ёмкость Сд, которая на несколько порядков больше Сб, а её нелинейность очень велика (рис.1.13а). При этом преобразуемая мощность и коэффициент преобразования оказываются достаточно большими при высокой кратности умножения (до n =5-7). Эквивалентная схема варактора изображена на рис.1.13б, где rр-сопро-тивление рекомбинации, а rм – сопротивление полупроводникового материала, а также потери, обусловленные конечным временем восстановления закрытого состояния p-n-перехода. Для эффективного умножения необходимо, чтобы при открытом p-n-переходе ток, протекающий через диффузионную емкость Сд существенно превышал ток через сопротивление рекомбинации rр, для этого рабочая частота должна быть достаточно высокой: w1>10/rрСд . С другой стороны, частота должна быть достаточно низкой, чтобы потери на сопротивлении rм были относительно малы, т.е. w2<0,1/rмСб. Таким образом, рабочие частоты варакторного умножителя должны находиться в интервале частот w2 < wраб < w1, при этом частота на входе умножителя wвх > w2, а частота на его выходе Nwвз<w1.

Рис.1.14

Структурная схема варакторного умножителя изображена на рис.1.14, она содержит пассивный нелинейный элемент НЭ, входной и выходной фильтры, Фвх и Фвых , и цепь смещения. В качестве входного фильтра может быть использован фильтр нижних частот, а в качестве выходного - полосовой фильтр.

Устройства генерирования и формирования радиосигналов


*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.