в диапазоне миллиметровых волн высокочувствительный приемник может быть выполнен по блок-схеме, изображенной на рис. 4.15. В этой схеме регенерация может отсутствовать, а охлажденный смеситель обеспечивает

Вход

От гетеродина (генератора накачки)

К УПЧ

Входной фи/1ьтр

Смесите/lb

ПУ-преобразо-Bame/ib

Вентиль

Криостат

Рис. 4.15. Блок-схема приемника с охлажденным смесителем на входе.

малый входной уровень шума и преобразует частоту входного сигнала в более низкую частоту \щ>. Включение после смесителя параметрического преобразователя, настроенного на эту частоту, дает возможность создать стабильный широкополосный высокочувствительный приемник.

Таким образом, представленные в данной главе материалы показывают, что при установке в качестве второго каскада охлажденного смесителя предельно возможная чувствительность избирательной охлаждаемой приемной системы с максимально-плоской характеристикой в полосе пропускания соответствует шумовой температуре Гпр

Т-сй = 7- [&ф (Г) - 1 ] + Г [Ьфу (7) - 1 ] 6ф -f ТС (Г) ЬфЬфу -f + Гшст(Г)Ьф {Т)ЬК-\ - 232 -

6 3 - нормированная избирательность входного тракта

с Тш = Т,.

ЛИТЕРАТУРА

1. Трошин Г. И., Малолепший Г. А., Алфеев В. Н. Радиотехника , 1964, т. 19, № 1, стр. 36-45.

2. Uenochara М. е. t. с. Bell Syst. Techn. J., 1963, j4s 4, pt. 3, p. 1887.

3. Алфеев В. Н., Екимов В. Д. Вопросы создания охлажденных преобразователей СВЧ. Сборник докладов XXII Всесоюзной научной сессии НТОРЭ. Москва, 1966.

4. С и ф о р о в В. И. Радиоприемники сверхвысоких частот. Воен.

издат , 1955.

5. К а р л о в Н. В., Пименов Ю. П., Прохоров А. М Радиотехника и электропика , 1961, т. VI, вып. 3, стр. 416, Карлов Н. В., Прохоров А. М. Радиотехника и электроника , 1964, т. IX, вып. 12, стр. 208в.

6. Карлов Н. В., Прохоров А. М. Радиотехника и электро-и ка , 1962, т. Vll, вып. 2, стр. 238.

7. Ж е в а к и н С. А., Троицкий В. С, Цейтлин Н. М. Известия вузов . Радиофизика, 1958, № 2.

8. Алфеев В. Н. Приемные системы СВЧ с малошумящими усилителями. В сборнике аннотаций юбилейной сессии НТОРЭ им. А. С. Попова, 1963.

9. Uenochara М. Ргос, IRE, 1963, № 2, р. 169-176.

10. Perl man S., Kelley L., R u s s e 1 W. IRG Trans., 1959, Sept., V. CS-7, № 3.

11. Рыто в с. М. Теория электрических флюктуации и теплового излучения. Изд. АН СССР, 1953.

12. Call en Н., Wei ton Т. Phys. Rev 1951, v. 83, № 34.

13. Алфеев В. Н. Сообщение на IV конференции МВО по ра-диоэлектролике. Харьков, 1960, октябрь.

14. Алфеев В. Н. Systeme recepteur radio selectif ultrasensible dhyperfrequences, B. D. № 1.381.464, 1963.

МНОГОРЕЗОНАТОРНЫЕ МАЛОШУМЯЩИЕ УСИЛИТЕЛИ-ПРЕСЕЛЕКТОРЫ

1. МНОГОРЕЗОНАТОРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ С ЧАСТОТНО-НЕЗАВИСИМЫМ ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

Входной тракт высокочувствительных приемных устройств диапазона СВЧ должен отвечать достаточно противоречивым требованиям:

- обладать высокой избирательностью по отношению к мешающим сигналам, попадающим на вход приемника, при малом уровне собствен:4Ых шумов;

- иметь заданную ширину полосы пропускания и необходимую форму характеристики в этой полосе;

- содержать минимальное количество переходов между узлами тракта.

Всем этим требованиям наиболее полно может удовлетворить входной тракт, выполненный в виде нескольких связанных настроенных на частоту сигнала объемных резонаторов, в одном из которых размеп1ен активный элемент (например, параметрический диод). Достоинства таких малошумящих усилителей особенно проявляются при низких температурах.

Входной тракт этого типа впервые был предложен автором в качестве малошумящего уснлителя-преселек-

тора чувствительного приемника. Схематический чертеж конструкции такого трехрезонаторного усилителя в диапазоне дециметровых волн изображен на рис. 5.1 *. Как видно из рисунка, пассивные и активные (связанные с диодом) колебательные контуры усилителя образуют СВЧ фильтр, селективность и амплитудно-частотные характеристики которого могут изменяться в широких

Вход Частота

частота накачки

Рис. 5.1. Схематический чертеж конструкции трехрезонаторного малошумящего уснлнтеля-преселек-тора:

/ - входные контуры усилителя; 2 - фильтр; 3 - контур разностной частоты; 4 - фильтр частоты накачки; 5 - параметрический диод.

пределах. Работы по теории малошумящих усилителей - преселекторов [2, 3, 23] позволяют производить инженерный расчет таких устройств. В частности, путем выбора но определенному закону связи между отдельными контурами малошумящего усилителя любого типа можно не только придать желаемую форму характеристикам в полосе пропускания, но и значительно расширить эту полосу. В связи с проблемой предельной широкополосности вопрос о сложных колебательных системах регенеративных усилителей на полупроводниковых диодах одним из первых был теоретически рассмотрен академиком Котельниковым В. А. в 1960-1961 гг. Им было показано, что применение методов широкополосного

* Конструкция усилителя была разработана автором в 1959 г. - 235 -

согласования в этих устройствах позволяет увеличить произведение коэффициента усиления на полосу пропускания по сравнению с обычными схемами. Последнее может быть также достигнуто и другими методами [6, 28]. Однако можно показать, что многорезонаторные параметрические усилители-преселекторы почти столь же широкополосны, как трудно реализуемые схемы предельной широкополосности, теории которых с 1961 - 1962 гг. посвящено много работ [11, 12, 18].

Рис. 5.2. Схематическое изображение многорезонаторно-го усилителя, работающего в режиме на проход , с непосредственной (а) и четвертьволновой (б) связью.

В квантовых и ферритовых усилителях частотная зависимость отрицательного сопротивления может быть более резко выражена, чем в ПУ. Поэтому при разработке методов инженерного расчета миогорезонаторных малошумящих усилителей с заданной неравномерностью частотной характеристики эта зависимость должна быть учтена. Естественно, что она скажется и на селективных свойствах усилителей.

Таким образом, для того, чтобы практически создать регенеративные усилители-преселекторы, необходимо получить соотношения, позволяющие производить расчет значений добротностей нагруженных резонаторов усилителей с учетом величины и частотной зависимости отрицательного сопротивления, а также выбор их числа по заданным параметрам.

Миогорезонаторный усилитель, работающий в режиме на проход с четвертьволновой или непосредственной связью между контурами, схематически изображен на

рис. 5.2. Отрицательное сопротивление, вносимое за счет активного элемента, является комплексной величиной.

Если провести нормирование всех сопротивлений (или проводимостей) по Р = уг, где р - волновое сопротивление

линии, то можно показать, что отрицательное сопротивление будет равно

о . ° I /СП - .

(5.1)

а - коэффициент регенерации на резонанс-нон частоте;

- относительная частотная расстройка.

Первый член представляет собой активную часть отрицательного сопротивления в функции от I, наличие которого и приводит к регенерации; второй член характеризует реактивную компоненту отрицательного сопротивления.

Несмотря на то что схема многорезонаторного усилителя напоминает схему полосовых СВЧ фильтров, синтез которых развит достаточно хорошо, существующие формулы и графики для инженерного расчета этих фильтров к рассматриваемым устройствам практически неприменимы. Дело в том, что многорезонаторные усилители-преселекторы образованы связанными резонаторами, часть из которых (или все) содержит активный элемент (имеющий в своей цепи в общем случае комплексную проводимость) с частотно-зависимым отрицательным сопротивлением, величина которого меняется в широких пределах. В такой системе возможно самовозбуждение.

В отличие от этого СВЧ фильтры представляют собой цепочку пассивных резонаторов, нагруженных в общем случае со стороны входа и выхода на поглощающее сопротивление, не зависящее от частоты и равное волновому сопротивлению линии. При подключении к такому фильтру нагрузки, сопротивление которой не равно волновому: КиФ Р, все первоначальные характеристики фильтра резко искажаются. Аналогичные явления наблюдаются и при подключении к фильтру комплекс-