12. Кристаллические детекторы , ч. I. Изд-во Советское радио. , 1950.

13. Самохвалов М. М., Тиходеев Ю. С. В сб. Полупроводниковые приборы и их применение , под ред. Федотова Я. А., 1960, вып. 5, стр. 83, Изд-во Советское радио .

14. Вертоградов В.И. В сб. Полупроводниковые приборы и их применение , под ред. Федотова Я. А., 1960, вып. 6, стр. 177, Изд-1)о Советское радио .

15. Canadian Electronics Engineering, 1964, v. VI, № 6, ip. 17.

16. Jones M. E., Wurst E. C, Henneke H. L. Collogue International sur les Duspositifs a semiconductors. 20-25/11-1961.

17. Togo z aw a I. Journ. Phys. Soc. Japan, 1962, Л 17, p 986.

18. Kane E.. Joiirn. Phys. Chcm. Solids, 1957, № 1, p. 249.

19. Коре нб л ИТ Л. И., Машовец Д. В., Шалыт С. С. ФТТ, 1964, № 2, стр. 559.

20. Lucovsky G. British. Journ. Appl. Phys., 1961, v. 12, № 6, p. 311.

21. Kleinknecht H. Solid State Electr., 1957, № 45, p. 1228.

22. Sah C. Noyce R., Schockley W. Proc. IRE, 1961, № 2, p. 113; Proc. IRE. 1957, № 9.

23. Schockley W. Bell System Techn. Journ., 1949, № 27, p. 743.

24. E M e л ь я H e H к 0 О. В., Зотова Н. В., И ас ледов Д. Н. ФТТ, 1959, № 1, стр. 1869.

25. Зотова Н. В., На следов Д. И. ФТТ, 1959, № 1; фТТ,

1962, № 4, стр. 681.

26 Зотова Н. В., Лагунова Т. С, На следов Д. Н ФТТ,

1963, № 5, стр. 3329.

27. Е с и н а Н. П., Зотова Н. В., Н а с л е д о в Д. Н. Радиотехника и электроника , 1963, № 8, ;;гр. 1602.

28. Галаванов В. В., Зияханов У., Наследов Д. Н. ФТТ, 1963, № б, стр. 3048; Радиотехника н электроника , 1964, стр. 1502; 1963, № 7, стр. 1187.

29. Н а с л е д о в Д. Н., Ц а р е н к о в Б. В. ФТТ, 1959, № 1, стр. 78; ФТТ, 1963, № 4, стр. 1181.

30. Сб. Электроино-дырочные переходы в полупроводниках . Изд. АН Узб. ССР, 1962.

31. Стафеев В. И. ФТТ, 1961, № 3, стр. 677.

32. Fink Н. J., Rulison R. L. Proc. IEEE, 1964, № 4, p. 420.

33. Henneke H. L. Solid State Electron., 1961, № 3, p. 159.

34. Органические полупроводники . Изд-во АН СССР, 1963.

35. Ф е д о т о в Я. А., Основы физики полупроводниковых приборов. Изд-во Советское радио , 1963.

36. Смит 3. Р. Полупроводники. Пер. с англ. Изд-во иностранной л-итаратуры, 1962.

37. Oliver D. J. Phys. Rev., 1962, № 4, p. 1045-1052.

38. Варакторные диоды из GaAs . Экспресс-информация , Электроника, 1963, j42 44.

39. W е i n s t е i n M., I m 1 a v s к у A. Appl. Phys. Letters, 1962, v. 2, № 5, p. 97.

40. Mortenson K. E. J. Appl. Phys., 1960 v. 31, № 7, p. 1207

41. Kress el H., Blicher A. J. Appl. Phys 1963, v. 34, № 8, p. 2495.

42. Емельяненко О. В. ФТТ, 1961, т. Ill, вып. 1, стр. 198.

43. Новые полупроводниковые материалы . Металлургиздат, 1964.

45. 46. 47. 48.

44. Наследов Д. Н., Емельяиешко О. В., Rept. Intcrnat. Conf Phys. SeiBiconductors Exeter, 1962, London, p. 163. Гитермах M. Ш. и др. ФТТ, 1962, т. IV, вып. 5. Allen С. М. et al. Proc. IEEE, 1963, v. 51, № 5, p. 856 Burr us C. A. Proc. IEEE, 1963, v. 51, № 12, p. 1777. tu Allen R. J., Niehenke E. Electronics, 1964, № 18, p. 25. 49 T у Ч к e в и Ч B. M., Ч e л H о к 0 в B. E. ЖТФ, 1928, т. 28, вып. 10.

50. 3 и я X a н о в У. Кандидатская диссертация, ЛПИ им. М. И. Калинина, 1965.

51. Выставкин А. Н. и др. Радиотехника и электроника , 1963, вып. 6.

52. Рутц. Труды Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, 1963, т. 51, № 3, стр. 500.

53. Стафеев В. И. ФТТ, 1959, т. 1, вьш. 6, стр. 841.

54 Johston L., Deloach В. С, Gohen В. С. Bell Syst. Techn.

Journ., 1965, V. 44, № 2, p. 369. 55. L e e С A. e. t. с Appl. Phys. Letters, 1965, v. 6, № 5, p. 89.

56 Reed W. T. Bell Syst. Techn. Jorn., 1958, v. 37, № 2, p. 401.

57 Алфеев В Н., E к и м о в В. Д. Авторское свидетельство по заявке № 867484/26-9 от 20. М 1963.

58. Алфеев В. Н. и др. Авторское свидетельство по заявке № 707342 от 6.5.1960.

ОХЛАЖДАЕМЫЕ МАЛОШУМЯЩИЕ УСИЛИТЕЛИ СВЧ С АКТИВНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА

1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МАЛОШУМЯЩИХ УСИЛИТЕЛЕЙ

В наши дни трудно себе представить высокочувствительное радиоприемное устройство диапазона СВЧ без входного малошумящего усилителя. Наряду с электронно-лучевыми малошумящими усилителями весьма широкое распространение получили входные усилители с активным элементом из твердого тела.

К таким усилителям относятся квантовые парамагнитные усилители (КУ), параметрические усилители на полупроводниковых диодах (ПУ), усилители на туннельных диодах (ТУ) и ферритовые усилители (ФУ). При низких температурах перечисленные усилители приобретают весьма ценные свойства, основные из которых и будут нами рассмотрены. При выполнении этих устройств по резонаторной схеме, несмотря на различный механизм их работы, возможен обш,ий подход для анализа основных характеристик усилителей.

Действительно, любой регенеративный малошумящий усилитель на твердом теле, основанный па внесении

отрицательного сопротивления в контур сигнала, б об-1цем виде состоит из следующих элементов:

- колебательного контура (резонатора), настроенного на частоту принимаемого сигнала шг,

- элемента связи колебательного контура с входной линией передачи;

Вход

Выход

-I Rn

Рис. 3.1. Эквивалентная обобщенная схема малошумя-и;его регенеративного усилителя в режиме на проход .

- элемента связи колебательного контура с выходной линией передачи и нагрузкой;

- активного элемента, создающего отрицательное сопротивление в контуре;

- источника постоянного или переменного напряжения питания активного элемента, энергия которого в конечном счете переходит в контур сигнала для компенсации потерь в нем (создания отрицательного сопротивления).

Обобщенная эквивалентная схема регенеративного малошумящего усилителя в режиме на проход , когда источник сигнала, имеющий внутреннее сопротивление Rt, подключен к схеме через один элемент связи (входной), а нагрузка /?н -через другой элемент связи (выходной), изображена на рис. 3.1,а. Ввиду того что сопротивления генератора и нагрузки вносятся в контур

сигнала, эта схема может быть представлена в удобном для анализа виде последовательной резонансной цепи (рис. 3.1,6) с сопротивлениями и Rg. Отрицательное сопротивление, вносимое в контур за счет специального источника питания (генератора накачки при высокочастотном питании), в общем случае может носить комплексный характер и поэтому обозначено через - Z. Сопротивление Rs является источником тепловых шумов за счет потерь в самом активном элементе (например, в диоде, феррите), сопротивление Rn включает в себя сопротивление потерь в стенках резонатора, элементах настройки и связи. Сумма Rs+Rn+Rh + Rr-R\-

При анализе работы различных регенеративных ма-лошумящих усилителей и расчете их характеристик большое значение имеет так называемый коэффициент (или параметр) регенерации а.

Этот коэффициент характеризует степень восполнения потерь IB контуре сигнала за счет активного отрицательного сопротивления-R. На резонансной частоте

-Z = -R

= .=-

Если отрицательное сопротивление -R активно и по величине равно (или больше) сумме всех активных потерь в контуре, то возникает генерация на частоте соь Следовательно, условие генерации запишется как ао 1 или -~R Ri, а условие усиления будет ао<1 или -R<Ri.

Коэффициент усиления схемы усилителя, работающего на проход , представленной на рис. 3.1, может быть найден из соотношения

где Явых = 1Лр./?н;

- мощность, отдаваемая источником сигнала в режиме согласования.

Подставляя соответствующие значения, получаем при частотно-независимом коэффициенте регенерации а (от-

рицательное сопротивление -Z = -a/?,) коэффициент усиления

K=4rR RT

ARnRr 4

RhRt

2 1

(3.2)

где Qi - добротность нагруженного контура сигнала, определенная с учетом сопротивления потерь в контуре и вносимых сопротивлений; 5 = - - -у- - относительная частотная расстройка.

I to

На резонансной частоте при малых потерях в контуре (/?! =5= /?н + /?г) имеем

Если Ru = Rv, то коэффициент усиления схемы, работающей на проход , равен

(3.4)

(1 -<х )2

На практике большее распространение получили усилители, работающие на отражение , у которых имеется только один элемент связи. Разделение приходящего в усилитель слабого сигнала и усиленного сигнала, выходящего через этот же элемент, но в противоположном направлении, производится при помощи ферритового циркулятора. При этом в контур вносится лишь одно сопротивление R.

Для коэффициента усиления этой схемы имеем

К = Рвых/Р вх -

f(l-a )2-fiQfiR2-

(3.5)

На резонансной частоте шо коэффициент усиления равен

0-(1 ао)2 \Ri J

где Ri = R,:+Rn+R.-

(3.6)