CC BY
14
М. К. Б6ЛК1Н
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПАРАМЕТРИЧНОГО НАД РЕГЕНЕРАТОРА
Вступ
Теоретичний анал1з, проведений в юлькох працях {1—3], по-казуе, що одним з найефектившших засоб1в розширення смуги шдсилюваних частот та збшьшення коефшента шдсилення в параметричних шдсилювачах е використання надрегенеративного режиму. Проте у в1дом1й техшчшй л!тератур1 е юлька невеликих повщомлень [4, 5] про реальш параметр ичш надрегенератори, де йдеться про деяк1 частков! властивоси цих прилад1в 1 не роз-глянуто питания про IX можливость Тому нам здаеться ращо-нальним розглянути таю питания: 1) пор!вняння звичайних параметричних шдсилювач1в 1 параметричних надрегенератор1в у вщношенш шдсилення, смуги, стабшьносп та шумових власти-востей; 2) пор1вняння параметричних надрегенератор1в у режимах суперизащ1 на клктрон накачування 1 на параметричний дюд; 3) виявлення можливосп побудови приймача прямого шдсилю-вання в сантиметровому д1апазош з використанням каскадного включения звичайного параметричного шдсилювача та параме-тричного надрегенератора. Експериментальному дослщженню цих питань I присвячена дана стаття.
Експериментальна установка
На рис. 1 показана блок-схема експериментально'1 установки для дослщження параметричного надрегенератора. ГНдсилювач виконаний по типу хвилеводного хреста ¡з загальним отвором зв'язку, в який введено параметричний дюд.
ГНдсилювач м1г прадювати в режим1 «на прохщ» — з ферито-вими вентилями 1 «на вщбиття» — з циркулятором. Для полег -шення настройки шдсилювача використовували режим «свша», що дозволяе спостер1гати частотш характеристики безпосередньо на екраш осцилографа. 3 щею метою напругу розгортки зшмали з осцилографа I використовували для модул ящ1 кл1строна сигналу. Роботу провадили на частотах порядку 3000 Мгц.
а
На вхщ тракту можна було замшть сигналу вщ клютрона включити шумовий сигнал В1Д генератора шуму ГШ або регуляр-ний сигнал в1д стандарт-генератора. Сигнал проходив через трансформатор ¡мпеданцу I феритовий вентиль до параметричного шд-
СГР
о
11
кг</>- 10
Рис. 1. Блок-схема експериментально! установки: / — кл¡строи сигналу; 2 — генератор сигналу; 3 — генератор шуму; 4 — трансформатор, 5 — феритовий вентиль; в — параметричний П1дсилювач; 7 — юистрон накачування; 8 — детектор; 9 — пщсилювач, 10 — генератор суперизацГ/.
силювача ПП, на який також подавалась енерпя в!д джерела накачування. При модуляцп потужносп клютрона накачування окремим генератором суперизацп з частотою Рсуа можна було одержати надрегенеративний режим.
Шдсилення I смуга прийнятих частот
Результата вим1рювання шдсилення, смуги, добутку шдси-лення на вщносну смугу показан! на рис. 2. Пор1вняння цих даних з результатами вим!рювань шдсилювача в звичайному па-раметричному режим! показуе, що виграш у пщсиленш по потужносп в параметричному надрегенератор! пор1вняно з параметрич-ним пщсилювачем при незмшнш потужносп накачування досягае 40 дб. Виграш у смуз! в надрегенератор1 — вщ 5 до 25 раз!в. Таким чином, у параметричному надрегенераторн, на вщмшу вщ параметричного шдсилювача, збиьшення коеф1щента шдсилення 1 розширення смуги вщбуваеться одночасно. Як видно з рис. 3, шдсилення дуже залежить В1Д частоти суперизацп. Залежшсть шдсилення вщ напруги суперизацп неоднакова при р!зних режимах останнын.
Цжаво пор1вняти стаб^ьшсть шдсилення параметричного шдсилення в звичайному 1 над-регенеративному режимах. Було показано, що параметричний над-регенератор мае значно б1лыпу стабмьшсть, шж параметричний шдсилювач.
до мгц
20
Ю О
\ /
\ /
\ г
\ лГ 4/
\ у-
\ /л (
\ У
\ Г
Ук„
ор?о,а 10,110) 4 0.2 /
й£ f
гоо
100 80 60
40
20
10 в 6
ю
и
12 13
14 Риак^иба
Рис. 2. Шдсилення, смуга 1 добуток шдсилення на вщносну смугу для параметричного надрегенератора.
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 МГЦ
Рис. 3. Залежшсть шдсилення в параметричному надрегенератор! вщ частоти суперизацн.
2.0 д.од
Рис. 4. Залежшсть шдсилення в параметричному надрегенератор1 в1д напруги суперизацп.
Шумов1 вим1рювання
Вшшрювання шум1в проводилися як з1 схемою, показаною на рис. 1, так 1 за б1льш точною методикою — з використанням низь-ких температур. За щею методикою до входу приймального тракту включалися два узгоджених навантаження: одне при юмнатнш температур! (290° К), а друге — занурене в рщкий азот при 78° К (рис. 5). Пор1внюючи покази прилад1в на вихщних клемах прий-мача, одержат в першому 1 другому випадках, можна легко об-числити коефЫент шуму приймача. Ocкiльки результата вим1-рювань значною м1рою залежали вщ дюда, вим1рювали 10—15 дюдами з опором вщ 3 до 8 ом, а результати усереднювали. При цьому були одержат коеф1щенти шуму 1,9 при юмнатшй температур! та 1,4 при охолодженш дюда до температури рЦкого азоту. Так1 ж коефщенти шуму були одержан! 1 при режим1 зви-
чайного параметричного шдсилення. Цей результат узгоджуеться з висновком теорп, що коефщ1енти шуму параметричного шдси-лювача в звичайному 1 надрегенеративному режимах однаков1, якщо вим1рювання виконують генератором шуму.
ГНдтвердився й той висновок теори, що параметричний над-регенератор мае по шумовому сигналу б!льшу чутливкть, шж по
Рис. 5. Блок-схема вимфювання кое- Рис. 6. Схема каскадного з'еднан-фодента шуму за допомогою низьких ня параметричний шдсилювач— температур. параметричний надрегенератор.
гармошчному. Перевищення порогово'1 чутливоеп по шуму порого-во1 чутливоеп по сигналу досягае 6—8 дб. В абсолютних значениях чутливють системи параметричний надрегенератор — прий-мач — порядку Ю-13 вт, а по шуму — трохи менша Ю-14 вт. Отже, параметричш надрегенератор и дощльно застосовувати в радюастрономп та шших галузях, де корисним сигналом е шум.
Кр1м того, можна зробити висновок про можливкть створення приймача прямого шдсилення в сантиметровому д1апазонь Дшсно, один параметричний надрегенератор з детектором 1 вщеошдсилю-вачем з\ смугою близько 1 Мгц мав чутлив1сть по сигналу близько 10-13 вт,— приблизно таку ж, що у звичайного приймача з кри-стал1чним перетворювачем на входь При каскадному включенш системи параметричний шдсилювач — параметричний надрегенератор можна одержати приймач з чутливктю близько 10~14вт. Така можливкть була перев1рена на схем1, наведешй на рис. 6. Одержана чутливкть по сигналу порядку 2,5 Ю-14 вт.
Висновки
1. Параметричний надрегенератор мае шдсилення близько 80 дб, що на 30—50 дб перевищуе шдсилення звичайного параметричного шдсилювача.
2. Параметричний надрегенератор мае смугу частот у шлька десятк1в мегагерц (у сантиметровому д1апазош), що в 5—25 раз1в перевищуе смугу параметричного шдсилювача.
3. Стаб1льшсть параметричного надрегенератора в 2—3 рази перевищуе стабшьшсть параметричного шдсилювача.
4. Основш властивосп параметричного надрегенератора не залежать вщ способу здшснення суперизаци.
\
5. Коефшент шуму, вим1рюваний за допомогою шумових д1-<дов або onopie при низьких температурах, такий самий, як у
) параметричних шдсилювач1в. Реальний коефодент шуму принайми! на 8 дб вище, а порогова чутливкть — нижче, шж у параметрич-ного шдсилювача. Охолодження дюда до температури рщкого азоту зменшуе коефвдент шуму на 30—40%.
6. Чутливкть параметричного надрегенератора становить 10~13 в/п, що робить можливим побудову приймача надвисоких частот прямого шдсилення, коли не потр1бна особливо висока чут-ливють, низький коефвдент шуму або корисним сигналом е шум.
7. Каскадне включения системи параметричний шдсилювач — параметричний надрегенератор дае можлив1сть одержати прий-мач з чутливютю 10-14 вт, тобто того ж порядку, що й у системи параметричний пщсилювач — супергетеродинний приймач.
v Л1ТЕРАТУРА
1. Р ы т о в С. М., Кравцов Ю. А., Горышник Л. Л. Теория параметрических усилителей на полупроводниковых диодах.— Научные труды РИАН СССР. Т. 2, в. 3, 1960.
2. Э т к и н В. С., Г е р ш е н з о н Е. М. Параметрические системы на полупроводниковых диодах. «Советское радио», 1964.
3. Белкин М- К. Общая теория регенеративных усилителей с переменными параметрами.— «Радиотехника», 1961, т. 16, № 1.
4. Yonger С., Little A., Heffner Н„ Wade L. Parametric Amplifiers of Superregenerative Detectors. — PIRE, v. 47, N 7, 1959.
5. Bossard B. A superregenerative Reactance Amplifier.— PIRE, v. 47, N 7, 1959.
M. К- БЕЛКИН
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СВЕРХРЕГЕНЕРАТОРА
Краткое содержание
Описано экспериментальное исследование параметрического усилителя на полупроводниковом диоде в сверхрегенеративном режиме. Показано, что в этом режиме можно получить значительно большие усиления, полосу и стабильность, чем в обычном режиме параметрического усиления.
М. К. BELKIN EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF PARAMETRIC SUPERREGENERATOR
Summary
Experimental investigation of a semiconductor superregenerative para-' metric amplifier on a diode is described. Amplification, frequency band and stability in the superregenetative mode is shown to be much higher than those г in the parametric mode.
