Необходимое напряжение смещения

3. Необходимое напряжение смещения.

Uо=Uнорм обр + к( - 1 )

Uо = 6В + 1.2В( -1) =2.7В

4.Найдем емкость перехода.

Спер(U) =Спер(0)= 0.32=0.178пФ.

Постоянная времени при рабочем смещении:

t(Uo) =t(-6)= 0.32=0.436 пс.

Принимаем Со=Спер(Uo)= 0.178 пФ.

5.Коэффициент модуляции:

mмод = (-1)/( + 1)

mмод = (- 1)/( + 1) = 0.42

Критическая частота диода.

fкр =

fкр = =73.4 Ггц.

6.Поправочный коэффициент Кс , учитывающий потери в конструкции ДПУ , принимаем Кс = 2. Тогда находим tэ(Uo) = Ксt(Uo).

tэ= 2·0.436 = 0.872 пс.

Эквивалентное сопротивление потерь.

tп э = tэ(Uo)/Спер(U0)

tп э = 0.852/0.172 = 4.9 Ом

Динамическая добротность диода.

Q =  =  = 2.09

7. Для полученных данных по формулам:

Афt =  = Q+1 - 1

Nпу min =()min =(1 - 1/Крпу)2/Афt

Вычисляем оптимальное отношение частот:

Аопр =  - 1 = 2.9

Соответствующий ему коэффициент шума:

Nпу min = (1 - 1/20)(2/2.9) + 1 = 1.66 (2.15дБ)

8.Определим значение холостой частоты fx. Чтобы получить максимально возможную полосу пропускания ПДУ, не применяя специальных элементов для ее расширения и упростить топологическую схему ДПУ, в качестве холостого контура используем последовательный контур, образованный емкостью Со и индуктивностью вводов Lпос.диода. Цепь входов холостой частоты замкнут разомкнутым четверть волновым шлейфом, подключенным параллельно диоду, и имеющим входное сопротивление близкое к нулю. В этом случае на холостой контур не влияют цепи сигнала и накачки, а также емкость корпуса диода Скор. Резонансная частота этого контура равна частоте последовательного резонанса диода.

Fxo =  =  = 26.6 Ггц

9. Отношение частот:

А = fxo/fco =26.6/17.5 = 1.52

Частота накачки:

fнак = fс (1 + А) = 17.5(1 + 1.52) = 44.1 Ггц

10.’’Холодный’’ КСВ сигнальной цепи ДПУ, который требуется обеспечить для заданного резонансного усиления:

=R1/rпос э = (Q/A - 1) , где А = wx/wo ;

Q = 2.9

= () = 6.5

Требуемое сопротивление источника сигнала R1, приведенное к зажимам приведенной емкости в последовательной эквивалентной схеме (рис. 7).

R1 = rrисс э = 6.54.9 = 31.89 ом.

Рассчитанные значения rи R1 обеспечивают подбором согласующих элементов сигнальной цепи ДПУ, что обычно выполняют экспериментально.

11. Для расчета полосы пропускания зададимся коэффициентами включения емкости в холостой (mвых х) и сигнальный (mвых с) контуры.

mвых х = 0.5

mвых с = 0.2

Ппу = fco

Ппу = 17500 = 115 Мгц.

12. Определим необходимость мощности накачки ДПУ.

По рисунку 5-27 [2] для Uo/y = 2.7/1.2 =2.25 и находим коэффициент q =0.4

Pнак д - мощность накачки диода,

Pнак д = wСпер(Uo)t(Uc)(Uo+y)q

Pнак д = 52830= 25 мвт

Для fнак = 36.6 Ггц интерполяцией значений коэффициента:

Pнак д =2.15

Pнак = Pнак д Pнак д

Pнак = 2.1525 мВт = 54 мВт

Pнак = 54 мВт - мощность накачки , которую необходимо подвести к ДПУ.

Рис. 8. Принципиальная схема ДПУ.

5.4. Проектирование и расчет устройства подавления зеркального канала.

В качестве УПЗК используются полосно - пропускающие фильтры (ППУ). Микроминиатюрный ППФ можно создать если в качестве резонатора использовать ферритовый образец из монокристалла железоиттриевого граната (ЖИГ) в виде обычно весьма малой, отполированной сферы. Сфера ЖИГ, помещенная в магнитное поле, в котором СВЧ поле и внешнее поле от электромагнита взаимно перпендикулярны, в силу физических свойств ферритов , резонирует на частотах ферромагнитного резонатора, равной :

¦= 3.5110Ho [Мгц], где Ho - напряженность внешнего магнитного поля -[A/M].

Изменяя Ho можно в широких пределах перестраивать резонансную частоту.

Исходные данные для расчета:

рабочая частота ¦- 17.5 Ггц.

Полоса пропускания Ппр = 710Кгц.

Полоса заграждения Пз = 4¦= 140Мгц

1. Рассчитаем требуемую напряженность внешнего магнитного поля Ho:

¦= 3.5110Ho Ho =

Ho == 510А/M

2.Для ферритовой схемы выбираем монокристалл ЖИГ с шириной линии ферромагнитного резонанса DН = 40А/M и намагниченностью насыщения ферритовой сферы Мо =1.410А/M.

Определяем ненагруженную добротность ЖИГ резонатора:

Qo =  =  = 11325

3.Находим необходимое число резонаторов фильтра:

n = (LзS + 6)/20lg(Пз/Ппр)

n =  = = 0.5

Примем n=1.

4.Требуемая внешняя добротность ЖИГ резонатора обусловленная каждой петлей связи:

Qвн о = (fo/Пз)ant lg[(LзS + 6)/20];

Qвн о =(17500/140)ant lg[(20+6)/20] = 441

5.По рис. 4.33 [2] определяем для Qвн о = Qвн 1 = Qвн 2 - требуемые внешние добротности каждой петли связи.

Qвн450 требуемый радиус петли связи в этом случае:

r = 3rсф , а rсф = 0.6 мм. r =1.8 мм.

Таким образом определены необходимые данные для конструирования ЖИГ резонаторов и петель связи, выполненных из ленточного проводника шириной 0.4 мм.

6.По формуле : Ппр/¦=1/ Qвн о , уточняем полосу пропускания двухрезонаторного ППФ:

Ппр = 17500Мгц/450 = 39Мгц.

7.По формуле Lo = 4.34 n Qвн о/ Q о

рассчитываем потери на резонансной частоте:

Lo =4.34/11325 = 0.34дб.