в рабочей точке (или в нулевой точке, если внешнее смещение не применяется).

Заметим, что чувствительность по току на СВЧ зависит от величины паразитных элементов через фактор агСР (поскольку r/R < 1); это было использовано выше для оценки качества выпрямляющего контакта.

Параметры р и R диода с экспоненциальной характеристикой (10.1) можно найти, пользуясь соотношениями (10.6), (10.13), (10.14):

п 1

а (/о + Л)

Здесь Jo - ток постоянного смещения. Зависимостью сопротивления запирающего слоя от смещения пользуются для управления электрическими параметрами диода (см. § 10.7).

10.3. ЧАСТОТНО- ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СМЕСИТЕЛЬНЫХ ДИОДОВ

Смеситель как шестиполюсник. При анализе смесителя обычно рассматривают лишь полюса гетеродина, цепи постоянного тока, сигнала, промежуточной частоты (ПЧ) и зеркальной частоты (34), считая полюса гармоник и других комбинационных частот замкнутыми накоротко. Если при этом Ьчитать гетеродин и цепь постоянного тока «встроенными» в преобразователь частоты, последний превращается в шестиполюсник (рис. 10.7, а)

Линейные соотношения. В режиме преобразования частоты малого сигнала амплитуды напряжения и тока сигнала, ПЧ и 34 связаны линейными соотношениями [11, П. При этом, если диод является нелинейным сопротивлением, то коэффициенты, входящие в соотношения, можно считать действительными, а число независимых коэффициентов равно трем:

к = У1%+ У2«г+ Уз«з.

h = Уг % + Vi «2 + Уа Из, j- (10.17)

г1=Уз"1 + У2«2-- У1«з-

(Для комплексных амплитуд тока и напряжения индексами 1, 2 и 3 помечены величины, относящиеся к полюсам соот-7R. 1,кя 185

ветственно сигнала, ПЧ и 34; звездочка означает операцию комплексного сопряжения.) Через коэффициенты этих соотношений может быть выражена и входная проводимость смесителя в цепи гетеродина:

Y = y,-y. (10.18)

Коэффициенты у и у г. Уз могут быть вычислены для данной вольтамперной характеристики в зависимости от режима возбуждения гетеродином и условий в цепи постоянного тока. Так, для характеристики вида (10.1)

у,.2.з = Лае"Ч,,2.з(а/1),

Сигма/?

Зеркальная частота

Промеж у то чиая частота

<)

Рйс. 10.7. Щестиполюсный смеситель на низкой (а) и сверхвысокой (б) частотах.

где f7o - постоянная; Ui - амплитуда переменной составляющей напряжения гетеродина на диоде; I - функции Бесселя мнимого аргумента.

Потери преобразования. Соотношения (10.16) позволяют рассчитать смеситель в любом режиме его работы. Пос-. кольку смеситель линеен, интересующая нас мощность ПЧ пропорциональна мощности сигнала. Отношение мощности сигнала к мощности ПЧ, выделенной на нагрузке смесителя, называется потерями преобразования. (Это отношение обычно выражают в децибелах.)

Общее выражение для потерь преобразования при произвольных нагрузках в цепях ПЧ Уг и 34 Ys имеет сложный вид. и здесь не приводится. Заметим лишь, что наименьшую величину потери преобразования имеют при холостом ходе или при коротком замыкании цепи 34, т. е. при Уъ = О или Уз = 00 . В этих условиях при улучшении

диода теоретически возможно полное преобразование мощности сигнала в мощность ПЧ.

«Широкополосный» смеситель. Ма СВЧ промежуточная частота достаточно мала по сравнению с частотой сигнала, так что сопротивление генератора сигнала, пересчитанное на выпрямлющий контакт через согласующий трансформатор и корпус диода, практически одинаково на частоте сигнала и 34. Поэтому, если смеситель не содержит высокодобротных резонансных элементов, то в схеме рис. 10.7 проводимость нагрузки цепи 34 равна выходной проводимости генератора сигнала. Лакой режим включения называется широкополосным. Для измерения потерь преобразования используют именно широкополосный смеситель. При этом осуществляют согласование диода не с цепью сигнала, а, что практически значительно удобнее, с цепью гетеродина. В этом случае цепь сигнала оказывается рассогласованной до КСВж1,6, так что измерение дает величину потерь, несколько завышенную по сравнению с потерями преобразования в их точном определении. Полученную таким образом величину потерь преобразования и считают характеристикой самого диода. На схеме рис. 10.7 это отражается в том, что нагрузку в цепи 34 Ys и выходную проводимость генератора сигнала Yi полагают равными (10.18). Расчет дает следующее выражение для потерь преобразования:

= ,10.19)

Y -V Г20ПТ - Уг - у

Первый сомножитель в выражении (10.19) показывает зависимость потерь от величины нагрузки в цепи П4, т. е. от согласования этой цепи. Величина Y

2опт играет роль

выходной проводимости смесителя: наименьшие потери достигаются при Yi = Кгопт. Второй сомножитель представляет собой потери преобразования для согласованной цепи П4. Следует иметь в виду, что даже для идеального диода типа нелинейного сопротивления эта величина, в отличие от потерь при реактивной нагрузке цепи 34, не может быть меньше 2, т. е. 3 дб, из-за поглощения мощности в цепи 34 и отражения от входа смеслтеля.

7в* 187