Балансный параметрический усилитель миллиметрового диапазона волн
В работе приведены результаты исследования балансной схемы неохлаждаемого входного параметрического усилителя для диапазона 60-65 ГГц. Изучены электродинамические характеристики колебательной системы, в которой использованы волноводные преобразователи волны Н₁₀ в Н₂₀ на уголковых неоднородностях тра...
Saved in:
| Published in: | Радиофизика и радиоастрономия |
|---|---|
| Date: | 2000 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Радіоастрономічний інститут НАН України
2000
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122213 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Балансный параметрический усилитель миллиметрового диапазона волн / А.П. Касьяненко, О.Н. Сухоручко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2000. — Т. 5, № 4. — С. 424-428. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-122213 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Касьяненко, А.П. Сухоручко, О.Н. 2017-06-30T15:52:46Z 2017-06-30T15:52:46Z 2000 Балансный параметрический усилитель миллиметрового диапазона волн / А.П. Касьяненко, О.Н. Сухоручко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2000. — Т. 5, № 4. — С. 424-428. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1027-9636 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122213 621.382 В работе приведены результаты исследования балансной схемы неохлаждаемого входного параметрического усилителя для диапазона 60-65 ГГц. Изучены электродинамические характеристики колебательной системы, в которой использованы волноводные преобразователи волны Н₁₀ в Н₂₀ на уголковых неоднородностях тракта. Приводятся экспериментальные результаты исследования макетов усилителей, выполненных на бескорпусных диодах с барьером Шоттки. Коэффициент усиления составил 10-15 дБ, температура шума – 400-500 К. В роботі наведені результати дослідження балансної схеми вхідного параметричного підсилювача без охолодження для діапазону 60-65 ГГЦ. Вивчені електродинамічні характеристики коливальної системи, в якій використані хвильоводні перетворювачі хвилі Н₁₀ в Н₂₀ на кутових неоднорідностях тракту. Приводяться експериментальні результати дослідження макетів підсилювачів, виконаних на безкорпусних діодах з бар’єром Шоттки. Коефіцієнт підсилення становить 10-15 дБ, температура шуму 400-500 К. Results of research of balance circuit of noncooling input parametric amplifier for 60-65 GHz band are given. Electrodynamic characteristics of oscillatory system where the angle inhomogeneities of line waveguide are used for conversion of H₁₀-wave into H₂₀ are studied. Experimental results of research of chip Schottky-barrier diode amplifier models are shown. Amplification factor is 10-15 dB; noise temperature is 400-500 K. ru Радіоастрономічний інститут НАН України Радиофизика и радиоастрономия Балансный параметрический усилитель миллиметрового диапазона волн MM-Wave Band Balance Parametric Amplifier Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Балансный параметрический усилитель миллиметрового диапазона волн |
| spellingShingle |
Балансный параметрический усилитель миллиметрового диапазона волн Касьяненко, А.П. Сухоручко, О.Н. |
| title_short |
Балансный параметрический усилитель миллиметрового диапазона волн |
| title_full |
Балансный параметрический усилитель миллиметрового диапазона волн |
| title_fullStr |
Балансный параметрический усилитель миллиметрового диапазона волн |
| title_full_unstemmed |
Балансный параметрический усилитель миллиметрового диапазона волн |
| title_sort |
балансный параметрический усилитель миллиметрового диапазона волн |
| author |
Касьяненко, А.П. Сухоручко, О.Н. |
| author_facet |
Касьяненко, А.П. Сухоручко, О.Н. |
| publishDate |
2000 |
| language |
Russian |
| container_title |
Радиофизика и радиоастрономия |
| publisher |
Радіоастрономічний інститут НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
MM-Wave Band Balance Parametric Amplifier |
| description |
В работе приведены результаты исследования балансной схемы неохлаждаемого входного параметрического усилителя для диапазона 60-65 ГГц. Изучены электродинамические характеристики колебательной системы, в которой использованы волноводные преобразователи волны Н₁₀ в Н₂₀ на уголковых неоднородностях тракта. Приводятся экспериментальные результаты исследования макетов усилителей, выполненных на бескорпусных диодах с барьером Шоттки. Коэффициент усиления составил 10-15 дБ, температура шума – 400-500 К.
В роботі наведені результати дослідження балансної схеми вхідного параметричного підсилювача без охолодження для діапазону 60-65 ГГЦ. Вивчені електродинамічні характеристики коливальної системи, в якій використані хвильоводні перетворювачі хвилі Н₁₀ в Н₂₀ на кутових неоднорідностях тракту. Приводяться експериментальні результати дослідження макетів підсилювачів, виконаних на безкорпусних діодах з бар’єром Шоттки. Коефіцієнт підсилення становить 10-15 дБ, температура шуму 400-500 К.
Results of research of balance circuit of noncooling input parametric amplifier for 60-65 GHz band are given. Electrodynamic characteristics of oscillatory system where the angle inhomogeneities of line waveguide are used for conversion of H₁₀-wave into H₂₀ are studied. Experimental results of research of chip Schottky-barrier diode amplifier models are shown. Amplification factor is 10-15 dB; noise temperature is 400-500 K.
|
| issn |
1027-9636 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122213 |
| citation_txt |
Балансный параметрический усилитель миллиметрового диапазона волн / А.П. Касьяненко, О.Н. Сухоручко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2000. — Т. 5, № 4. — С. 424-428. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT kasʹânenkoap balansnyiparametričeskiiusilitelʹmillimetrovogodiapazonavoln AT suhoručkoon balansnyiparametričeskiiusilitelʹmillimetrovogodiapazonavoln AT kasʹânenkoap mmwavebandbalanceparametricamplifier AT suhoručkoon mmwavebandbalanceparametricamplifier |
| first_indexed |
2025-11-24T06:17:07Z |
| last_indexed |
2025-11-24T06:17:07Z |
| _version_ |
1850844201098412032 |
| fulltext |
Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2000, ò. 5, ¹4, ñòð. 424-428
© À. Ï. Êàñüÿíåíêî, Î. Í. Ñóõîðó÷êî, 2001
ÓÄÊ 621.382
Áàëàíñíûé ïàðàìåòðè÷åñêèé óñèëèòåëü
ìèëëèìåòðîâîãî äèàïàçîíà âîëí
À. Ï. Êàñüÿíåíêî, Î. Í. Ñóõîðó÷êî
Èíñòèòóò ðàäèîôèçèêè è ýëåêòðîíèêè ÍÀÍ Óêðàèíû,
Óêðàèíà, 61085, ã. Õàðüêîâ, óë. Àê. Ïðîñêóðû, 12
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 30 îêòÿáðÿ 2000 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 19 äåêàáðÿ 2000 ã.
 ðàáîòå ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ áàëàíñíîé ñõåìû íåîõëàæäàåìîãî âõîäíîãî
ïàðàìåòðè÷åñêîãî óñèëèòåëÿ äëÿ äèàïàçîíà 60÷65 ÃÃö. Èçó÷åíû ýëåêòðîäèíàìè÷åñêèå õàðàêòå-
ðèñòèêè êîëåáàòåëüíîé ñèñòåìû, â êîòîðîé èñïîëüçîâàíû âîëíîâîäíûå ïðåîáðàçîâàòåëè âîëíû
Í10
â Í20 íà óãîëêîâûõ íåîäíîðîäíîñòÿõ òðàêòà.
Ïðèâîäÿòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ ìàêåòîâ óñèëèòåëåé, âûïîëíåííûõ íà
áåñêîðïóñíûõ äèîäàõ ñ áàðüåðîì Øîòòêè. Êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ñîñòàâèë 10÷15 äÁ, òåìïåðàòóðà
øóìà � 400÷500 Ê.
 ðîáîò³ íàâåäåí³ ðåçóëüòàòè äîñë³äæåííÿ áàëàíñíî¿ ñõåìè âõ³äíîãî ïàðàìåòðè÷íîãî ï³äñè-
ëþâà÷à áåç îõîëîäæåííÿ äëÿ ä³àïàçîíó 60÷65 ÃÃÖ. Âèâ÷åí³ åëåêòðîäèíàì³÷í³ õàðàêòåðèñòèêè
êîëèâàëüíî¿ ñèñòåìè, â ÿê³é âèêîðèñòàí³ õâèëüîâîäí³ ïåðåòâîðþâà÷³ õâèë³ Í10
â Í20 íà êóòîâèõ
íåîäíîð³äíîñòÿõ òðàêòó.
Ïðèâîäÿòüñÿ åêñïåðèìåíòàëüí³ ðåçóëüòàòè äîñë³äæåííÿ ìàêåò³â ï³äñèëþâà÷³â, âèêîíàíèõ íà
áåçêîðïóñíèõ ä³îäàõ ç áàð�ºðîì Øîòòêè. Êîåô³ö³ºíò ï³äñèëåííÿ ñòàíîâèòü 10÷15 äÁ, òåìïåðàòó-
ðà øóìó 400÷500 Ê.
Ñðåäè íåîõëàæäàåìûõ âõîäíûõ êàñêàäîâ â
ìèëëèìåòðîâîì äèàïàçîíå íàèáîëåå øèðîêîé
ïîëîñîé óñèëåíèÿ îáëàäàþò ïîëóïðîâîäíèêî-
âûå ïàðàìåòðè÷åñêèå óñèëèòåëè è ïðåîáðàçî-
âàòåëè ÷àñòîòû.  ëèòåðàòóðå îïèñàíî äîâîëü-
íî áîëüøîå êîëè÷åñòâî ñõåì ïîñòðîåíèÿ óñè-
ëèòåëåé è ïðåîáðàçîâàòåëåé ÷àñòîòû ñ èñïîëü-
çîâàíèåì íåëèíåéíûõ åìêîñòåé íà äèîäàõ ñ
áàðüåðîì Øîòòêè (ÄÁØ) [1, 2]. Îäíàêî ïðî-
äâèæåíèå â äèàïàçîí áîëåå êîðîòêèõ äëèí
âîëí îñëîæíåíî, ñ îäíîé ñòîðîíû, äàëüíåé-
øèì óìåíüøåíèåì åìêîñòè Ñ0 è ñîïðîòèâëå-
íèÿ �ðàñòåêàíèÿ� sR áåñêîðïóñíûõ ÄÁØ, ñ
äðóãîé � òðóäíîñòÿìè ñîçäàíèÿ ðåçîíàòîðíûõ
øèðîêîïîëîñíûõ ñèñòåì, ðàáîòàþùèõ â ìèë-
ëèìåòðîâîì äèàïàçîíå.
Íàèáîëåå øèðîêîé ïîëîñîé óñèëåíèÿ îáëà-
äàþò óñèëèòåëè è ïðåîáðàçîâàòåëè ÷àñòîòû,
ñîçäàííûå íà îñíîâå áàëàíñíûõ ñõåì âêëþ÷å-
íèÿ íåëèíåéíûõ ýëåìåíòîâ â ðàáî÷èå êîíòóðû.
 ñëó÷àå áàëàíñíîãî ïàðàìåòðè÷åñêîãî óñèëè-
òåëÿ (ÁÏÓ) êîíòóðû ñèãíàëà è êîìáèíàöèîí-
íîé ÷àñòîòû ÿâëÿþòñÿ íåçàâèñèìûìè, ò. ê.
ó íèõ íåò îáùèõ ýëåìåíòîâ íàñòðîéêè è ìåæäó
íèìè ñóùåñòâóåò ëèøü ïàðàìåòðè÷åñêàÿ ñâÿçü
÷åðåç íåëèíåéíûå ýëåìåíòû. Çà ñ÷åò ýòîãî ïðè
èñïîëüçîâàíèè ÁÏÓ ìîæíî ïîëó÷èòü íàèáîëåå
øèðîêèå ïîëîñû óñèëåíèÿ. Âîçìîæíû äâà âà-
ðèàíòà ïîñòðîåíèÿ ÁÏÓ, êîòîðûå ïîêàçàíû íà
ðèñ.1. Çäåñü 0I � òîê ÷åðåç äèîä íà ÷àñòîòå ñèã-
íàëà, 1I− � òîê êîìáèíàöèîííîé ÷àñòîòû,
í
I �
òîê íà ÷àñòîòå íàêà÷êè. Îñíîâíîå îòëè÷èå çàê-
ëþ÷àåòñÿ â ñòðóêòóðå êîíòóðà êîìáèíàöèîííîé
(õîëîñòîé) ÷àñòîòû. Îáà âàðèàíòà àâòîìàòè÷åñ-
êè îáåñïå÷èâàþò ðàçâÿçêó ìåæäó êîíòóðàìè
ñèãíàëà è õîëîñòîé ÷àñòîòû.
425
Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2000, ò. 5, ¹4
Áàëàíñíûé ïàðàìåòðè÷åñêèé óñèëèòåëü ìèëëèìåòðîâîãî äèàïàçîíà âîëí
 ñëó÷àå à) ðàçâÿçêà ìåæäó êîíòóðàìè îáåñ-
ïå÷èâàåòñÿ ïîëÿðèçàöèîííîé ðàçâÿçêîé, à êîí-
òóð õîëîñòîé ÷àñòîòû îáðàçóåòñÿ ëèáî êàê
ïîñëåäîâàòåëüíûé êîíòóð (åìêîñòüþ è èíäóê-
òèâíîñòüþ äèîäîâ è âîëíîâîäà íàêà÷êè), ëèáî
êàê ïàðàëëåëüíûé êîíòóð.  ñëó÷àå á) êîíòóð
õîëîñòîé ÷àñòîòû îáðàçóåòñÿ íà íåëèíåéíûõ
ýëåìåíòàõ, êîòîðûå çàìûêàþò äðóã äðóãà íà
÷àñòîòå ñîáñòâåííîãî ïîñëåäîâàòåëüíîãî ðå-
çîíàíñà. Îñíîâíàÿ ñëîæíîñòü ïðàêòè÷åñêîé
ðåàëèçàöèè ýòèõ âàðèàíòîâ äëÿ óñèëèòåëåé
ìèëëèìåòðîâîãî äèàïàçîíà çàêëþ÷àåòñÿ â ðàç-
ðàáîòêå ýëåìåíòîâ, íå âíîñÿùèõ â ðàáî÷èå
êîíòóðû äîïîëíèòåëüíûõ ïîòåðü è â òî æå
âðåìÿ îáåñïå÷èâàþùèõ ðàçâÿçêó ïî ïîñòîÿí-
íîìó òîêó. Êàê ñëåäóåò èç àíàëèçà ñõåì [1],
âàðèàíò á) ÿâëÿåòñÿ áîëåå ïåðñïåêòèâíûì äëÿ
óâåëè÷åíèÿ øèðîêîïîëîñíîñòè è îáëàäàåò
áîëåå ãëàäêîé àìïëèòóäíî-÷àñòîòíîé õàðàêòå-
ðèñòèêîé.
 äàííîé ðàáîòå ïðèâîäÿòñÿ ðåçóëüòàòû
èññëåäîâàíèÿ áàëàíñíîé ñõåìû ïàðàìåòðè-
÷åñêîãî óñèëèòåëÿ, âûïîëíåííîé ïî ðèñ. 1, á
ñ ïðîòèâîôàçíûì âêëþ÷åíèåì äèîäîâ â ñèã-
íàëüíûé êîíòóð, äëÿ äèàïàçîíà ÷àñòîò
60÷65 ÃÃö [3, 4]. ÁÏÓ ñîñòîèò èç âõîäíîãî
âîëíîâîäà ñî ñòàíäàðòíîé øèðèíîé è çàíè-
æåííîé âûñîòîé, óãîëêîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ,
íà êîòîðîì ïðîèñõîäèò ïðåîáðàçîâàíèå îñíîâ-
íîé âîëíû Í10 â âîëíó Í20 è âîëíîâîäà íàêà÷-
êè (ðèñ. 2, ãäå
âõ
,cf
âûõcf � âõîäíîé è âûõîä-
íîé ñèãíàë ñîîòâåòñòâåííî;
í
f � ÷àñòîòà íà-
êà÷êè; 1d � øèðèíà âõîäíîãî âîëíîâîäà;
2 ,d L � ñîîòâåòñòâåííî øèðèíà è äëèíà ðåãó-
ëÿðíîé ÷àñòè âîëíîâîäà).  ñå÷åíèè âîëíîâîäà
ñ âîëíîé Í20 â ïðîòèâîôàçíûõ Â× ïîëÿõ ðàñïî-
ëàãàþòñÿ áåñêîðïóñíûå ÄÁØ 1, êîíòàêòíàÿ
èãëà 2 êðåïèòñÿ â âåðõíåé ñòåíêå âîëíîâîäà.
Èçâåñòíî [5, 6], ÷òî óãîëêîâûå íåîäíîðîä-
íîñòè ÿâëÿþòñÿ ýôôåêòèâíûì èíñòðóìåíòîì
äëÿ óïðàâëåíèÿ ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðîé
ïîëÿ â ñâåðõðàçìåðíûõ âîëíîâîäàõ ïðÿìîó-
ãîëüíîãî ñå÷åíèÿ.  ÷àñòíîñòè, ïîäáîðîì ïðî-
ôèëÿ ðàññåèâàþùèõ ãðàíèö ìîæíî äîáèòüñÿ
âûñîêîãî óðîâíÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ âîëíû Í10
îäíîìîäîâîãî âîëíîâîäà â âîëíó Hm0 ìíîãî-
ìîäîâîãî âîëíîâîäà, ïðè÷åì îòëè÷èòåëüíîé
÷åðòîé ýòîãî ýôôåêòà ÿâëÿåòñÿ åãî ñóùåñòâåí-
íî íåðåçîíàíñíûé õàðàêòåð.
Ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå íåñèììåò-
ðè÷íîãî Í-óãîëêîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ âîëíû
Í10 â âîëíó H20 áûëî ïðîâåäåíî ñòðîãî îáîñíî-
âàííûì ìåòîäîì ïîëóîáðàùåíèÿ â ðàáîòå [6].
Åãî âûñîêàÿ ýôôåêòèâíîñòü ïðè ÷èñëåííîé
ðåàëèçàöèè íà ÝÂÌ ïîçâîëèëà â ñòðîãîé ýëåê-
òðîäèíàìè÷åñêîé ïîñòàíîâêå ðåøèòü çàäà÷ó
îïòèìèçàöèè ïðîôèëÿ Í-óãîëêà, îñóùåñòâëÿ-
þùåãî â ïîëîñå ÷àñòîò ≥ 5 %
ïðåîáðàçîâàíèå
âîëíû Í10
â âîëíó Í20 ñ êîýôôèöèåíòîì ïðåîá-
ðàçîâàíèÿ ïî ìîùíîñòè íå ìåíüøå 97 %.
Ðèñ. 1. Áàëàíñíûå ñõåìû âêëþ÷åíèÿ äèîäîâ:
I0, I�1, Ií � òîêè ñèãíàëüíîé, õîëîñòîé è ÷àñòîòû
íàêà÷êè ñîîòâåòñòâåííî;
à) ñõåìà ñ ïîëÿðèçàöèîííîé ðàçâÿçêîé ìåæäó êîí-
òóðàìè ñèãíàëüíîé è õîëîñòîé ÷àñòîò;
á) ñõåìà ñ ïðîòèâîôàçíûì âêëþ÷åíèåì äèîäîâ íà
÷àñòîòå ñèãíàëà
Ðèñ. 2. Êîíñòðóêöèÿ ÁÏÓ:
à) âèä â ðàçðåçå ïî øèðîêîé ñòåíêå âîëíîâîäà,
á) âèä ñáîêó (1 � ÄÁØ, 2 � êîíòàêòíûå èãëû)
426
À. Ï. Êàñüÿíåíêî, Î. Í. Ñóõîðó÷êî
Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2000, ò. 5, ¹4
Îòìåòèì, ÷òî â ðàññìàòðèâàåìîé êîíñòðóê-
öèè êîëåáàòåëüíîé ñèñòåìû ñî÷ëåíåíèå âîë-
íîâîäà íàêà÷êè è ñâåðõðàçìåðíîãî âîëíîâîäà
èìååò îáùóþ ëèíèþ ñèììåòðèè. Ñëåäîâàòåëü-
íî, ïðè îòðàæåíèè îò òàêîãî ñî÷ëåíåíèÿ âîë-
íû Í20 íå îáðàçóþòñÿ âîëíû ñ íå÷åòíûìè íî-
ìåðàìè, à çíà÷èò óçåë òðàêòà íàêà÷êè íå èçìå-
íÿåò ôàçó ñèãíàëà â òî÷êàõ âêëþ÷åíèÿ äèî-
äîâ. Äëèíà L (ðèñ. 2) äëÿ îáåñïå÷åíèÿ çàäàí-
íîãî óðîâíÿ âîëíû H10, îáðàçóþùåéñÿ íà óãîë-
êîâîì ïðåîáðàçîâàòåëå, êàê ñëåäóåò èç [6],
äîëæíà óäîâëåòâîðÿòü óñëîâèþ
2
30 102 2 10
2, 25 ln ,
2 7
A Ad d
L
≥ − π λ
ãäå A30 è A10 � àìïëèòóäû êîëåáàíèé Í30 è
Í10 â ñèãíàëüíîì è âõîäíîì âîëíîâîäàõ ñî-
îòâåòñòâåííî.
Ðàñ÷åòíûå õàðàêòåðèñòèêè êîýôôèöèåíòà
ïðåîáðàçîâàíèÿ ïî ìîùíîñòè 21W âîëíû Í10
â Í20
è êîýôôèöèåíòà ñòîÿ÷åé âîëíû ïî íà-
ïðÿæåíèþ (ÊÑÂÍ) ïîêàçàíû íà ðèñ. 3, ãäå
êðèâàÿ 1 � çàâèñèìîñòü W21(K), êðèâàÿ 2 � çàâè-
ñèìîñòü ÊÑÂÍ îò K, êðèâàÿ 3 � ýêñïåðèìåí-
òàëüíàÿ çàâèñèìîñòü ÊÑÂÍ îò K (K = a/λ, a �
ðàçìåð øèðîêîé ñòåíêè âîëíîâîäà, λ � äëèíà
âîëíû â ñâîáîäíîì ïðîñòðàíñòâå). Âèäíî, ÷òî
â ïîëîñå ÷àñòîò ≥ 5 % êîýôôèöèåíò ïðåîá-
ðàçîâàíèÿ (êðèâàÿ 1) áëèçîê ê åäèíèöå, à çíà-
÷åíèå ÊÑÂÍ (êðèâûå 2 è 3) íå ïðåâûøàåò
1.1 1.13,÷ ýòîãî äîñòàòî÷íî äëÿ ïðàêòè÷åñêèõ
ïðèìåíåíèé.
Ñòðóêòóðà Â× ïîëåé â ÁÏÓ îïðåäåëÿëàñü ïî
èçìåðåíèÿì äèàãðàììû íàïðàâëåííîñòè èçëó-
÷åíèÿ îòêðûòîãî êîíöà âîëíîâîäà ñ âîëíîé Í20
áåç íåëèíåéíûõ ýëåìåíòîâ è ñ íèìè. Äëÿ èçìå-
ðåíèé èñïîëüçîâàëñÿ ëàáîðàòîðíûé ñòåíä, ïî-
çâîëÿþùèé îïåðàòèâíî è ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ
òî÷íîñòè èññëåäîâàòü âíåøíèå õàðàêòåðèñòèêè
ñèñòåì, èçëó÷àþùèõ âîëíû ìèëëèìåòðîâîãî
äèàïàçîíà (ðèñ. 4).
Ðàñêðûâ ïðèåìíîãî ðóïîðà 4 õàðàêòåðè-
çóåòñÿ äèàìåòðîì D ïëîñêîé îáëàñòè, â êîòî-
ðîé ñîñðåäîòî÷åíû ïîâåðõíîñòíûå ýëåêòðè-
÷åñêèå è ìàãíèòíûå òîêè. Òàê êàê èç ñîîáðà-
æåíèé êîìïàêòíîñòè ðàññòîÿíèå îò èññëåäó-
åìîãî óãîëêîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ 2 äî ðàñ-
êðûâà ïðèåìíîãî ðóïîðà âûáèðàëîñü íåáîëü-
øèì ( 300≈ ìì), òî èç òðåáîâàíèÿ âûïîëíå-
íèÿ óñëîâèÿ äàëüíåé çîíû áûëî ïîëó÷åíî îã-
ðàíè÷åíèå íà âåëè÷èíó äèàìåòðà ðàñêðûâà:
max 12.2 .D ≈ λ
Èçìåðåíèå ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñïðåäåëå-
íèÿ ïîëåé äàëüíåé çîíû îñóùåñòâëÿåòñÿ ïå-
ðåìåùåíèåì ïðèåìíîãî óñòðîéñòâà 4 ïî äâóì
âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûì êîîðäèíàòàì
, 180 .β ϕ ≤ ° Èçìåíåíèå óãëà β ñîîòâåòñòâóåò
Ðèñ. 3. Ðàñ÷åòíûå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå õàðàêòå-
ðèñòèêè ïðåîáðàçîâàòåëÿ âîëíû H10 â H20:
1 � êîýôôèöèåíò ïðåîáðàçîâàíèÿ ïî ìîùíîñòè
W21(K) âîëíû H10 â H20,
2 � ðàñ÷åòíàÿ çàâèñèìîñòü ÊÑÂÍ îò K,
3 � ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ çàâèñèìîñòü ÊÑÂÍ îò K
Ðèñ. 4. Ñõåìà ëàáîðàòîðíîãî ñòåíäà äëÿ èññëåäî-
âàíèÿ âíåøíèõ õàðàêòåðèñòèê èçëó÷àþùèõ ñèñòåì:
1 � ãåíåðàòîð; 2 � óãîëêîâûé ïðåîáðàçîâàòåëü;
3 � äóãà; 4 � ïðèåìíûé ðóïîð; 5 � èíäèêàòîð;
β, ϕ � äâå âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûå êîîðäèíàòû
ïåðåìåùåíèÿ ïðèåìíîãî ðóïîðà
427
Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2000, ò. 5, ¹4
Áàëàíñíûé ïàðàìåòðè÷åñêèé óñèëèòåëü ìèëëèìåòðîâîãî äèàïàçîíà âîëí
âðàùåíèþ äóãè 3, çàêðåïëåííîé íà âàëó þñ-
òèðîâî÷íî-îïîðíîé ñòîéêè, â êîòîðîé ïðåäóñ-
ìîòðåíà âîçìîæíîñòü ðåãóëèðîâêè ïîëîæåíèÿ
öåíòðà èçìåðèòåëüíîé ñôåðû â ïðîñòðàíñòâå.
Ýòî äîñòèãàåòñÿ ïåðåìåùåíèåì îñè âàëà âäîëü
îñåé êîîðäèíàò ÎX, ÎY â ãîðèçîíòàëüíîé ïëîñ-
êîñòè è åãî ïîäúåìîì ïî âåðòèêàëè (îñü ÎZ).
Ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ïî óãëàì β, ϕ
è óãëó ïîâîðîòà âîêðóã îñè íå ìåíåå 30 .′±
Èçìåðåíèÿ ïðîèçâîäèëèñü â äàëüíåé
çîíå â äèàïàçîíå îòíîñèòåëüíûõ ÷àñòîò
0.65 0.927.K = ÷ Âëèÿíèå íåëèíåéíûõ ýëå-
ìåíòîâ íà ñòðóêòóðó Â× ïîëåé îïðåäåëÿëîñü
â ñëåäóþùåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè. Âíà÷àëå ïî
äèàãðàììàì èçëó÷åíèÿ èññëåäîâàëîñü êà÷å-
ñòâî ôîðìèðîâàíèÿ âîëíû Í20 â çàäàííîé ïî-
ëîñå ÷àñòîò ( )5 %≥ óãîëêîâûì ïðåîáðàçîâà-
òåëåì. Çàòåì îïðåäåëÿëîñü âëèÿíèå òîíêèõ
( 1,d λ = d � äèàìåòð) êîíòàêòíûõ èãë, ðàñ-
ïîëîæåííûõ â ïó÷íîñòÿõ Â× ïîëÿ âîëíû Í20,
è, â çàêëþ÷åíèå � âëèÿíèå íåëèíåéíûõ ýëå-
ìåíòîâ â âèäå áåñêîðïóñíûõ ïàðàìåòðè÷åñêèõ
äèîäîâ ñ òîé æå êîíòàêòíîé èãëîé. Èçìåðåíèÿ
ðàñïðåäåëåíèÿ ïîëÿ â ïîñëåäíåì ñëó÷àå ïðî-
âîäèëèñü íà ðàçíûõ ó÷àñòêàõ âîëüòàìïåðíîé
è âîëüòôàðàäíîé õàðàêòåðèñòèê. Ïðè îòðèöà-
òåëüíûõ ñìåùåíèÿõ äèîä çàïåðò, ò. å. ÿâëÿåòñÿ
ïðàêòè÷åñêè áåñòîêîâûì ýëåìåíòîì, ïðè ïî-
ëîæèòåëüíûõ ñìåùåíèÿõ òîêè ñîñòàâëÿþò
âåëè÷èíó 50 100÷ ìêÀ. Ñëåäóåò ïîä÷åðêíóòü
ýòî îáñòîÿòåëüñòâî, ïîñêîëüêó áàëàíñíóþ ñõå-
ìó ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ñîçäàíèÿ ìàëîøó-
ìÿùåãî ïàðàìåòðè÷åñêîãî óñèëèòåëÿ è ïðåîá-
ðàçîâàòåëÿ ÷àñòîòû ââåðõ èëè âíèç.
Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ äèàãðàììû íà-
ïðàâëåííîñòè óãîëêîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ
ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 5, ãäå êðèâàÿ 1 ñîîòâåò-
ñòâóåò äèàãðàììå èçëó÷åíèÿ îòêðûòîãî êîíöà
âîëíîâîäà ñ âîëíîé Í20. Âèäíî, ÷òî äèàãðàì-
ìà èçëó÷åíèÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé äâóõðåçîíàí-
ñíóþ õàðàêòåðèñòèêó, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ðàñ-
ïðåäåëåíèþ ïîëÿ âîëíû Í20. Äèàãðàììà áëèç-
êà ê òåîðåòè÷åñêîé, ò. ê. â òðàêòå îòñóòñòâóþò
íåîäíîðîäíîñòè, ïðèâîäÿùèå ê èñêàæåíèþ
ðàñïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ. Íå-
êîòîðóþ íåðàâíîìåðíîñòü (èçðåçàííîñòü) ïî-
ëó÷åííûõ õàðàêòåðèñòèê ìîæíî îáúÿñíèòü, ñ
îäíîé ñòîðîíû, ðàññîãëàñîâàíèåì âîëíîâîäà
çàóæåííîãî ñå÷åíèÿ ñî ñâîáîäíûì ïðîñòðàí-
ñòâîì, ñ äðóãîé � ïåðåîòðàæåíèåì èçëó÷àåìûõ
êîëåáàíèé íà ýëåìåíòàõ êîíñòðóêöèè. Ñëåäó-
þùèì ýòàïîì ÿâèëîñü îïðåäåëåíèå ñòðóêòóðû
Â× ïîëÿ â ÁÏÓ ñ íåëèíåéíîé åìêîñòüþ. Êðè-
âàÿ 2 ñîîòâåòñòâóåò äèàãðàììå íàïðàâëåííîñ-
òè âîëíîâîäà ñ âîëíîé Í20, â ïó÷íîñòÿõ ýëåêò-
ðè÷åñêîãî ïîëÿ êîòîðîãî ðàñïîëîæåíû áåñêîð-
ïóñíûå äèîäû ñ êîíòàêòíîé èãëîé, ïðè ïîëî-
æèòåëüíîì ñìåùåíèè íà äèîäàõ
ñì
0.7U = + Â.
Êðèâàÿ 3 � òà æå çàâèñèìîñòü ïðè îòðèöàòåëü-
íîì ñìåùåíèè
ñì
2U = − Â. Çàâèñèìîñòè íà
ðèñ. 5 ñíÿòû íà ðàçíûõ ÷àñòîòàõ äëÿ K = 0.65;
K = 0.745; K = 0.93. Âèäíî, ÷òî â äèàïàçîíå
ðàáîòû ïðåîáðàçîâàòåëÿ ýòè çàâèñèìîñòè îò-
ëè÷àþòñÿ íåçíà÷èòåëüíî, íà ïîëîæèòåëüíîé
è îòðèöàòåëüíîé âåòâÿõ äèîäîâ èçðåçàííîñòü
äèàãðàììû íàïðàâëåííîñòè ïðè K = 0.93
îáúÿñíÿåòñÿ âêëàäîì áîëåå âûñîêèõ ìîä. Îò-
êëîíåíèÿ îò êðèâîé 1 ìîæíî îáúÿñíèòü ðÿ-
äîì ïðè÷èí. Âî-ïåðâûõ, íåñèììåòðè÷íûì ðàñ-
ïîëîæåíèåì äèîäîâ îòíîñèòåëüíî îñè ÁÏÓ, âî-
âòîðûõ � êîíå÷íûìè ðàçìåðàìè äèîäîâ, â òðå-
òüèõ � èõ íåñèììåòðè÷íûì ðàñïîëîæåíèåì ïî
âûñîòå. Èç ïðèâåäåííûõ ðèñóíêîâ òàêæå âèä-
íî, ÷òî íà êðàÿõ äèàïàçîíà óâåëè÷èâàþòñÿ
Ðèñ. 5. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè äè-
àãðàììû íàïðàâëåííîñòè óãîëêîâîãî ïðåîáðàçî-
âàòåëÿ:
1 � äèàãðàììà èçëó÷åíèÿ îòêðûòîãî êîíöà âîëíî-
âîäà ñ âîëíîé H20,
2 � äèàãðàììà íàïðàâëåííîñòè âîëíîâîäà ñ ÄÁØ
ïðè Uñì = + 0.7 Â,
3 � äèàãðàììà íàïðàâëåííîñòè âîëíîâîäà ñ ÄÁØ
ïðè Uñì = � 2 Â
428
À. Ï. Êàñüÿíåíêî, Î. Í. Ñóõîðó÷êî
Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2000, ò. 5, ¹4
ïîòåðè â òðàêòå è óìåíüøàåòñÿ ýôôåêòèâ-
íîñòü ïðåîáðàçîâàíèÿ âîëíû Í10 â Í20.
Íàñòðîéêà ñèãíàëüíîãî êîíòóðà ÁÏÓ (�õî-
ëîäíîãî�) ïðîèçâîäèëàñü íà ñòàíäàðòíîì ïà-
íîðàìíîì èçìåðèòåëå ÊÑÂÍ è îñëàáëåíèÿ ïî
ñõåìå íà îòðàæåíèå. ÁÏÓ ðåàëèçîâàí â âîë-
íîâîäíîì èñïîëíåíèè (ðèñ. 2), ïðè ýòîì ñå-
÷åíèå âîëíîâîäà ñèãíàëà � 3.6 0.3× ìì2, âîë-
íîâîäà íàêà÷êè � 2.4 0.3× ìì2, åìêîñòè áåñ-
êîðïóñíûõ ÄÁØ 1 òèïà 3À412 ñ ñîòîâîé
ñòðóêòóðîé ~0.03 ïô, äëèíà êîíòàêòíîé èãëû 2
ðàâíà âûñîòå âîëíîâîäà. ÁÏÓ èññëåäîâàëñÿ
â äèàïàçîíå 60 65÷ Ãö ïðè ñëåäóþùèõ ñîîò-
íîøåíèÿõ ÷àñòîòû ñèãíàëà c ,ω õîëîñòîé ÷à-
ñòîòû xω è ÷àñòîòû íàêà÷êè
í
:ω
cx x
í í c
0.44, 0.58, 0.75.
ωω ω= = =
ω ω ω
ÁÏÓ ðàáîòàåò â ñõåìå íà îòðàæåíèå ñ öèð-
êóëÿòîðîì ñòàíäàðòíîãî ñå÷åíèÿ âîëíîâîäà
3.6 1.8× ìì2, à âîëíîâîäû ñèãíàëà è íàêà÷êè
ñ ñå÷åíèÿìè 3.6 0.3× ìì2 è 2.4 0.3×
ìì2 ñî-
îòâåòñòâåííî ñîãëàñîâàíû ñ âîëíîâîäàìè
3.6 1.8× ìì2 è 2.4 1.2× ìì2 ïëàâíûìè ïåðå-
õîäàìè.
Íà ðèñ. 6 ïðèâåäåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå
çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ ïðè ðàç-
íûõ íàïðÿæåíèÿõ ñìåùåíèÿ íà äèîäàõ è ÷àñ-
òîòàõ íàêà÷êè. Íà ÷àñòîòàõ 62.7 63.2÷ ÃÃö
êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ÁÏÓ 10÷14 äÁ. Òåìïå-
ðàòóðà øóìà ÁÏÓ ñîñòàâëÿåò 400÷500 Ê. Äëÿ
îáåñïå÷åíèÿ èäåíòè÷íîñòè õàðàêòåðèñòèê íå-
ëèíåéíûõ ýëåìåíòîâ íà íèõ ïîäàþòñÿ ðàçíûå
íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ
ñì1
U è
ñì2
U . Ïåðåñòðîé-
êà ïîëîñû óñèëåíèÿ òàêæå îáåñïå÷èâàåòñÿ âû-
áîðîì íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ. Òàêàÿ ñõåìà ÁÏÓ
áûëà èññëåäîâàíà â ðåæèìå ïðåîáðàçîâàòåëÿ
÷àñòîòû ââåðõ è ïîêàçàëà äîñòàòî÷íî âûñîêóþ
ýôôåêòèâíîñòü â äèàïàçîíå äî 100 ÃÃö.
Ëèòåðàòóðà
1. Ïîëóïðîâîäíèêîâûå óñèëèòåëè è ïðåîáðàçîâàòå-
ëè ÑÂ×. Ïîä ðåä. Â. Ñ. Ýòêèíà. Ìîñêâà, Ðàäèî è
ñâÿçü, 1983, 333 ñ.
2. ÑÂ× óñòðîéñòâà íà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ äèîäàõ.
Ïîä ðåä. È. Â. Ìàëüñêîãî. Ìîñêâà, Ñîâ. ðàäèî,
1971, 578 ñ.
3. À. ñ. ¹1212282. Â. È. Èñè÷åíêî, À. Ï. Êàñüÿíåí-
êî, À. À. Êèðèëåíêî è äð. ÄÑÏ, 1985.
4. Ïàò. 2032266, Ðîññèÿ, 1995. À. Ì. Ãóáàðü,
À. Ï. Êàñüÿíåíêî.
5. Â. Ï. Øåñòîïàëîâ, À. À. Êèðèëåíêî, Ñ. À. Ìàñà-
ëîâ. Ìàòðè÷íûå óðàâíåíèÿ òèïà ñâåðòêè â òåîðèè
äèôðàêöèè. Êèåâ, Íàóêîâà äóìêà, 1984, 296 ñ.
6. À. À. Êèðèëåíêî, Ë. À. Ðóäü, Â. È. Òêà÷åíêî. Ðà-
äèîòåõíèêà è ýëåêòðîíèêà. 1987, 32, ¹10, ñ. 2060-
2068.
MM-Wave Band Balance
Parametric Amplifier
A. P. Kasyanenko, O. N. Sukhoruchko
Results of research of balance circuit of non-
cooling input parametric amplifier for
60÷65 GHz band are given. Electrodynamic
characteristics of oscillatory system where the
angle inhomogeneities of line waveguide are
used for conversion of Í10-wave into Í20 are
studied.
Experimental results of research of chip Schot-
tky-barrier diode amplifier models are shown.
Amplification factor is 10÷15 dB; noise tempe-
rature is 400÷500 K.
Ðèñ. 6. Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ çàâèñèìîñòü êîýôôèöè-
åíòà óñèëåíèÿ ÁÏÓ îò ÷àñòîòû ïðè ðàçëè÷íûõ íà-
ïðÿæåíèÿõ ñìåùåíèÿ íà ÄÁØ è ÷àñòîòàõ íàêà÷êè
1 � fí
= 97 ÃÃö, Uñì1 = 0.3 Â, Uñì2
= 0.05 Â
2 � fí
= 105.7 ÃÃö, Uñì1 = 0 Â, Uñì2 = 1.25 Â
3 � fí
= 105.7 ÃÃö, Uñì1 = 0 Â, Uñì2
= 0.9 Â
4 � fí
= 105.7 ÃÃö, Uñì1 = 2 Â, Uñì2
= 0.8 Â
5 � fí
= 105.7 ÃÃö, Uñì1
= 2 Â, Uñì2
= 0.7 Â
|