3.5. Контрольні запитання
1. Які властивості напівпровідників, що використовуються для діодів Ганна?
2. Пояснити причини виникнення падаючої ділянки на вольт-амперній характеристиці діода Ганна.
3. Який принцип виникнення коливань НВЧ у діоді Ганна?
4. Які режими роботи генераторів на діодах Ганна Ви знаєте?
5. Режим OHOЗ, переваги 1 недоліки.
6. Які основні вимоги до електромагнітних кіл діодного генератора?
7. Описати конструкції діодних генераторів на різних лініях передачі.
3.6, Список використаної та рекомендованої літератури
Давидова Н.С., Данюшевский Ю.3. Диодные генераторы и усилители СВЧ. Μ., 1986.
Царапкин Д.П. Генератори СВЧ на диодах Ганна. Μ., 1962. Левитский С.М., Кошевская С.В. Вакуумная и твердотельная электроника СВЧ. Киев, 1986.
Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М., 1984.
Гассанов Л.Г., Липатов А.А., Марков В.В., Могильченко Н.А. Твердотельнне устройства СВЧ в технике сзязи. Μ., 1988.
Лабораторна робота № 4
ДОСЛІДЖЕННЯ МОСТОВИХ СХЕМ НВЧ
Мета роботи – ознайомлення з принципом дії основних мостових cxeм, що використовуються в діапазоні НВЧ, дослідження основннх характеристик щілинного моста і подвійного хвилеводного трійника.
4.1. Загальні відомості
Мостом у техніці НВЧ називається чотириплечовий пристрій (восьмиполюсник), в якому енергія, підведена до будь-якого плеча, ділиться порівну між двома іншими, не надходячи в четверте. Таке плече розв'язане відносно того, яке живиться.
На рис. 4.1 зображені схема моста і розподіл потужності, де І – плече, що живиться; ІІ – розв'язане плече; III і IV – вихідні плечі.
Рис. 4.1. Розподіл потужності в мостовому пристрої
Мостові схеми широко застосовуються в техніці НВЧ як елементи фільтрів, балансних детекторів, модуляторів, антенних перемикачів, як подільники або пристрої складання потужності від декількох генераторів.
У загальному випадку в кожній підвідній лінії моста, розрахованій на поширення хвилі єдиного типу, існують хвилі як біжучі (падаючі) до багатополюсника, так і відбиті, які поширюються в протилежному напрямку Тому кожне плече багатополюсника може бути охарактеризовано відношенням комплексних амплітуд відбитої та падаючої хвиль, тобто коефіцієнтом відбиття.
Іншою важливою характеристикою багатополюсника є рівень зв’язку між окремими його плечима, який визначається відношенням комплексних амплітуд хвиль в плечах і називається коефіцієнтом передачі.
Аналіз багатополюсників НВЧ, який базується на методах теорії кіл і теорії електромагнітного поля, показує, що всі властивості багатополюсника можуть бути описані, якщо відомі падаючі та відбиті хвилі в усіх плечах, тобто всі коефіцієнти від биття та передачі.
Сукупність усіх коефіцієнтів відбиття та передачі, розміщених у вигляді прямокутної таблиці, називається матрицею розсіювання багатополюсника НВЧ.
Для восьмиполюсника матриця розсіювання має вигляд таблиці із шістнадцяти коефіцієнтів, яка складається із чотирьох рядків і чотирьох стовпців:
. (4.1)
Елемент Sрр матриці, що стоїть на перетині р-го стовпця і р-го рядка, є коефіцієнтом відбиття в р-му плечі, якщо інші плечі узгоджені.
Елемент Spq матриці, що стоїть на перетині р-го рядка q-го стовпця, є коефіцієнтом передачі по напрузі з q-гo леча в р-те плече за тих самих умов.
Отже,
, 
, (4.2)
де Uвідб, Uпад – комплексні амплітуди падаючої та відбитої хвиль.
Нижче наведено характеристики, які використовуються при дослідженні мостів НВЧ.
1. Перехідна характеристика – величина, що характеризується відношенням потужності, яка підводиться до моста, до потужності в одному із вхідних плечей при повністю узгоджених. Інших плечах моста (див. рис.4.1):
, (4.3)
де P1, P4 – потужності а плечах 1 і 4;
S41 – коефіцієнт передачі з плеча 1 в плече 4.
В ідеально узгодженому мості Р4 = 0,5 Р1; С41 = 3 dB.
Якщо С41 = 3 dB, то потужність, що надходить на вхід моста, не ділиться порівну між вихідними плечима. За величиною відхилення перехідної характеристики від 3 dB можна визначити ступінь ідеальності моста.
2. У літературі мости іноді характеризуються коефіцієнтом поділу:
. (4.4)
Коефіцієнт поділу може бути виражений в децибелах:
У ідеально узгодженого моста Δ = I, ΔдБ = 0.
3. Загасання (розв'язка) характеризується відношенням пoтужностей в плечах 1 і 2:
. (4.5)
У ідеально виконаного моста розв’язка повинна бути нескінченно великою. Величина С21 показує, яка доля потужності, що надходить в плече 1 моста, потрапляє в розв'язане плече.
4. Робоча смуга частот визначається залежністю перехідної характеристики від частоти. При цьому граничні частоти смуги f1 і f2 знаходять за заданим відхиленням перехідної характеристики від 3 dВ. Наприклад, якщо припустиме відхилення складає 0,5 dВ, то частоти F1 і F2 знаходять з умови:
. (4.6)
Звідси виходить, що ширину робочої смуги частот визначають частотного залежністю коефіцієнта S41 даного моста.