Волноводная конструкция глпд

Волноводная конструкция ГЛПД применяется, как в сантиметровом, так и миллиметровом диапазоне длин волн

Продольное сечение волноводного ГЛПД

ЛПД 1 размещается перпендикулярно широким стенкам волновода 2. Фланец 3 служит для присоединения к внешнему СВЧ тракту. Для получения оптимальных характеристик ГЛПД вводятся подстроечные штыри 5 и 6. Изменение связи резонатора с нагрузкой производится штырём 7, а между резонаторами — штырём 8. С помощью варикапа 4 производится электронная перестройка частоты генератора.

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ГЕНЕРАТОРА НА ЛПД

Свойства генератора на ЛПД в сантиметровом диапазоне можно приближенно описать, используя эквивалентную схему, изображённую на рисунке 6.15 и представляющую собой сочетание описанной выше схемы ЛПД (рисунок 6.9) с параметрами внешнего контура (резонатора).

Эквивалентная схема ГЛПД

Последний, представлен полным реактивным сопротивлением X_к и активным сопротивлением R_к, включающим в себя приведённое сопротивление нагрузки X′_н и R′_н :

(6.10)

Здесь X_р и R_р — реактивное и активное сопротивления резонатора.

Основную трудность при расчётах по методу эквивалентных схем вызывает определение параметров р–n-перехода ( X_д , r_д и r_s). В общем случае эти величины представляют собой сложные функции, зависящие от рабочего тока диода I₀, частоты ω, амплитуды высокочастотного поля E_вч и свойств полупроводника (степени легирования примесями, технологии изготовления и т.д.). Однако для случая, когда ток диодов I₀ не слишком превосходит пусковой ток I_пуск, определяющий начало возникновения колебаний, реактивное сопротивление можно представить следующей зависимостью:

(6.11)

где C_д — ёмкость р–n-перехода, имеющая значение в пределах 0,1…0,3 пФ. Формула (6.11) позволяет найти частоту генерации такого прибора. Действительно, используя уравнение стационарной частоты колебаний в виде ΣX = 0, получим

(6.12)

В этом выражении реактивное сопротивление резонатора принято индуктивным: X = ωL_р. Связано это с тем, что при малой величине индуктивности корпуса диода (L_п ≈ 10^-9 Гн) для компенсации оставшихся двух ёмкостных сопротивлений необходима индуктивная настройка резонатора. Решение уравнения (10) можно записать в следующем виде:

(6.13)

где ωр2 = 1 / (LрCр) –	резонансная частота промежуточного параллельного контура;
ω I 2 = 1 / (LрCд) –	резонансная частота последовательного контура;
ω 2 2 = ω I 2 (1 + Cд / Cп ) –	резонансная частота собственного контура диода.

Из двух возможных значений частоты ω _I и ω_п устойчивой, как правило, является низшая ω _I < ω_п .

ПЕРЕСТРОЙКА ЧАСТОТЫ ГЛПД

Электронная перестройка частоты

Перестройка частоты может осуществляться путём изменения реактивных параметров контура автогенератора (см. рисунок 14) за счёт изменения тока питания диода I₀.

При изменении тока питания диода I₀ частотная модуляция проявляется как следствие зависимости реактивного сопротивления диода от тока питания X_д (I₀). Модуляционная характеристика (зависимость девиации частоты Δ f от I₀ ) близка в этом случае к линейной .для частот модуляции, не превышающих нескольких сотен мегагерц, а крутизна её зависит от параметров диода и добротности контура генератора. Обычно для генераторов сантиметрового диапазона крутизна характеристики составляет несколько мегагерц на миллиампер.

Перестройка частоты током питания

Недостатком этого способа модуляции является относительно небольшая девиация частоты (0,15…0,3%) и высокий уровень паразитной амплитудной модуляции, которая возникает вследствие зависимости отрицательного сопротивления диода от тока питания и вынуждает ограничивать максимальную девиацию частоты.

Перестройка частоты варикапом

Значительно лучшие результаты можно получить при полном или частичном включении варикапа в контур генератора, что эквивалентно включению дополнительной управляемой емкости C_в (U) и сопротивления потерь варикапа R_в. При полном включении варикап включается непосредственно в контур генератора (последовательно или параллельно диоду); при частичном включении он связан с контуром генератора с помощью трансформатора связи либо специального элемента связи.

Схема включения варикапа в контур ГЛПД: а — полное; б — частичное

При полном включении варикапа можно получить максимальную девиацию частоты, однако потери в контуре при этом сильно увеличиваются из-за сопротивления потерь варикапа, что приводит к значительному уменьшению контурного к.п.д. и выходной мощности генератора.

Полное включение позволяет осуществить девиацию частоты 20 … 40 % при изменении выходной мощности не более чем на 3 дБ.

При частичном включении девиация частоты и вносимые потери зависят от степени связи варикапа с резонатором. В этом случае в сантиметровом диапазоне возможно получение девиации частоты 1 …5% при потерях мощности 0,5…0,8 дБ.