CC BY
10
М. Т. БОВА, П. А. СТУКАЛО
ДОСЛI ДЖЕН Н Я НАП1ВПРОВ1ДНИКОВИХ МОДУЛ Я ТОР I в НАДВИСОКИХ ЧАСТОТ
Останшм часом великого значения набули пристроТ, в яких використаш модулятори ампл1туди коливань надвисоких частот. Вони можуть бути виконаш на багатьох елементах, параметри яких регулюються електричним або магштним полем: феритах, нашвпровщниках, плазм} та сегнетоелектриках. Основним недолгом модулятор1в, керованих магштним полем, е низька швид-код1я, тобто обмежешеть частота модуляцп. Кр1м того, вони по-требують значноУ потужноси в1д джерела модулюючого сигналу.
Швидкод1я плазмових 1 сегнетоелектричних модулятор ¡в на-багато в ища, але для регулювання 1х параметр ¡в потр1бна висока напруга; кр!м того, вони мають велию втрати. Нашвпровщников! модулятори з високою швидкод1ею потребують низьку потужшеть для регулюваннй. Вони можуть бути виконаш на дюдах з р—п-або р—г—«-переходами.
Для пор1вняння параметр!в дослщжували модулятор на дюдах з р—п- та р—г—л-переходами. Модулятор був виконаний у 3-сантиметровому д1апазош частот у стандартному хвилеводк Дюди типу Д403Б 1 р—I—п, розмщеш безпосередньо в хвилевод1, ви-готовлеш на кафедр! нашвпровщниюв 1 д!електришв Кишського полггехшчного ¡нституту методом дифузп фосфору 5 бору в р-крем-шй з р = 1000 ом-см. Товщина г'-шару дор!внювала 100 ж/с. Щоб полегшити пор!вняння параметр!в, 1х було змонтовано в корпус! з-пщ дкдав Д403Б. Вольт-амперш характеристики дюд!в наведен! на рис. 1 1 2.
ДослЦжувався модулятор з одним \ двома дюдами. Вщстань м1ж ними регулювали вщповщними вставками. Дослщжувалась залежшеть коеф1щента вщбиття Г I послабления т в1д напруги змицення (для р—г—/г-дюд!в —струму змицення), частота 1 в1д-сташ м1ж дюдами.
Реактивна провщшеть не компенсувалась. бмшеть р—г—п-дкдав, вим1ряна куметром УК-1, не перевищувала 0,7—1 пф. Вели-
чина опору при змкценш +0,4'« була не менше 6 ком, а при змЬ щенш—20 в —не менше 160 ком.
Ш
1
№ -С А -с 2 У
—~ и а 7 и(
/ 60
\т 13
/А
*2
• - л
п
28 - V в 7 * ; о *
-г и*
Рис. 1. Вольт-амперна характеристи- Рис. 2. Вольт-амперна характеристика ка дюда Д403Б. р—/— ге-дюда.
Рис. 3. Блок-схема вим!рювально! установки: У — генератор високо1 частоти; 2 — атенюатор; 3 — вим1рювальна л1н1я; 4 — дасл1джуваний модулятор; 5 — кал1брований атенюатор; 6 — трансформатор ловного опору; 7 — детекторна камера; 8 — узгоджене навантаження; 9 — ви-прямляч; 10 — вим!рювальний шдсилювач.
Блок-схема установки для дослщження модулятора показана на рис. 3. Залежшсть модуля коефШента вщбиття Г вщ напруги змщення для д1оддв Д403Б наведена на рис. 4.
M
Як видно з рисунка, модуль коефщента вщбиття мало зале-жить вщ напруги змнцення i зростае ¡з зб^льшенням абсолютно'1 величини U3U. Проте зростання вщбуваеться лише до напруги 3Mi-щення —(0,3 —0,4) в. Потчм Г починае спадати. Частотну залеж-н1сть модуля кое<|нщента вщбиття дослщжували Т1льки в 3-про-центнш смуз1 частот, де модуль Г не змшюеться. Для р—i—п-дюд1в модуль коеф1Ц1ента вщбиття практично не залежить вщ струму змвдення при 3MÎHÎ його вщ 0 до 100 ма, мало залежить вщ частота в тш же смуз1 частот i дор1внюе приблизно 0,5.
На рис. 5 наведена залежшсть модуля послабления т вщ напруги 3Mi-щення для амплпудного модулятора на р—я-дюдах. При зб1льшенш абсолютно'1 величини напруги змнцення послабления зростае; реактивний onip flioAie Д403Б збшьшуеться, а актив-1 ний —зменшуеться. Реактивний onip мае емшсний характер. Змша послабления на один дюд невелика i Д01 внюе приблизно 2 дб. Для
двох дюд1в, включених на вщ-
0,2
>—--- ~ "»Л «И, N7
. j
-W
Рис. 4. Залежшсть модуля кое-фiцieнтa В1дбиття модулятЬра на о- n-дюдах вщ напруги зм1щення на частот! 8800 Мгц.
16
N7 ---L___ Lv,__ i_
NI
VMt
стан1 чверТ1 довжини хвил1 в хвилевод!, послабления змжю-
д6,Т 32 ;
-из
-0,2
■0.1
V -
V mm /
\ i\\
If* il Ni
0 21 0 4 1 6 0 80 1,ма
Рис. 5. Залежшсть послабления модулятора на р—n-дюдах вщ напруги змвдення на частот! 8800 Мгц.
Рис. 6. Залежшсть послабления модулятора на р—i—я-дюдах в1д струму змццення на частой 8800 Мгц.
еться приблизно на 5 дб. Отже, вщбуваеться взаемод1я двох дю-д!в, що приводить до зб1льшення послабления приблизно на 1 дб. Величина послабления зменшуеться при зб1льшенш частота, але не в значшй м!рь
На рис. 6 показана залежшсть послабления вщ струму змщення модулятора на р—г—л-дюдах. При зб1льшенш струму змщення
послабления зменшуеться 1 майже досягае свого найнижчого значения при 20 ма. При змш1 струму змщення вщ 0 до 20 ма послабления зменшуеться приблизно на 4 дб. Це говорить про те, що при збшьшенш струму понад 20 ма диференщальний ошр р—г—я-дюда досягае пост¡йно 1 величини 1 дал! не змшюеться при змш! струму. Для двох дюд1в, включених на вщеташ чверт1 довжини хвил! в хвилевод1, змша послабления дор1внюе приблизно 7 дб. У даному випадку взаемод1я двох дюд1в приводить до зменшення послабления пор!вняно з дюдами Д403Б.
При змш! вщеташ м!ж р—п-дюдами вщ 1/8 до А,хв послабления спочатку зростае приблизно на 1 дб до вщеташ I = -^р,
а штм падае приблизно на 4 дб до вщетан! / = Воно досягае
свого найб1льшого значения при вщетан! м1ж дюдами, р1вшй чверп довжини хвил! в хвилевод1, 1 найменшого —при вщеташ, р!внш половин! довжини хвиль Такий же характер мае залежшеть величини по-^ слаблення вщ вщеташ м1ж р—г—и-дюдами. Р1зниця полягае в тому, що перепад послабления вщ найбыыиого значения до найменшога досягае приблизно 7—8 дб, а при вщетанях вщ I = 1/8 Яхв до I = = 3/вА.хв вш майже не змшюеться. Щ експериментальш даш були одержан! на частот! 8630 Мгц. Послабления вим!рювали методом компенеащ'! кал!брованим атенюатором.
Кр!м того, дослщжували залежн!сть коеф!ц!ента глибини мо-дуляцп т вщ !! частота. Коеф!ц!ент глибини модуляцп вшшрю-вали осцилографом ЭНО-1. Для контролю форми синусощно'! на-пруги паралельно ЭНО-1 вмикали осцилограф ДЭСО-1. Завал частотно'! характеристики ЭНО-1 не мае значения при вим!рюванш коефЩента глибини модулящ! т, оск!льки вщбуваеться послабления як максимального, так ! м!н!мального сигналу, але вщнос-на похибка вим!рювання зб1льшуеться внаслщок зменшення обох сигнал!в.
Цей експеримент мае быыие як!сний, н!ж юльюсний характер. Для точного визначення коефшента глибини модуляц!'! вшшрю-вали послабления. Експеримент показав, що для дюд!в Д403Б коеф!ц!ент глибини модуляц!'! лишаеться постшним до частота 200—300 кгц ! зменшуеться приблизно в два рази на частот! 1,5 Мгц при однш ! тш же напруз! змщення ! модулююч!й напруз! (0,3 в). Для р—г—я-дюд1в т також зменшуеться, але синусо'щна модуляц!я вщбуваеться т!льки в д!апазош вщ 400 кгц до 1 Мгц. У д!апазош частот вщ 1 до 1,5 Мгц р!вень модуляц!'! при р—г—/г-дь одах набагато знижуеться.
Уа експерименти були проведен! при потужносп коливань, надвисоко'! частота в шлька одиниць м!л!ват.
N. T. BOVA, P. A. STUKALO
AN INVESTIGATION OF UHF SEMICONDUCTOR MODULATORS
Summary
Comparative investigations of UHF modulators using p—«-diodes or p—i—n-di-odes have been conducted at UHF. The transmission coefficient as a function of both bias and controlled voltages was measured.
It was shown that a modulator using p—i—re-diodes has certain advantages as compared to one using ordinary p—«-diodes.
