Болометрический смеситель

В мгновенной мощности суммы двух БЧ токов, имеющих частоты си і жсог, присутствует переменная составляющая с разностной частотой со — и){-со2(мощность биений). Если два таких тока пропустить через болометр, то за счет мощности биений с той же частотой будут изменяться температура и, следовательно, сопротивление болометра. За счет протекающего через болометр постоянного тока эти изменения сопротивления преобразуются в переменное напряжение и , имеющее разностную частоту со . Таким образом, болометр может быть использован в качестве смесителя (преобразователя частоты) [2], основанного на тепловом принципе. Особенностью болометрического смесителя является низкое значение используемых в нем промежуточных частот (при его чрезвычайной широкополостности по входу), что обусловлено тепловой инерционностью болометра. Основными характеристиками смесителя, определяющими его чувствительность, являются коэффициент передачи смесителя и НЧ собственные шумы используемого в нем нелинейного элемента, попадающие в полосу частот усилителя промежуточной частоты. Исследованию коэффициента передачи болометрического смесителя и некоторых его характеристик посвящены работы [2, 5, 14, 22 - 25], в которых рассматривается коэффициент передачи для"последовательной" эквивалентной схемы смесителя -с источником сигнала и гетеродином, включенными последовательно с болометром (см.рис.4а в Гл.2).

Обычно смесители характеризуют коэффициентом передачи по мощности р где Рн U/2RH - мощность сигнала промежуточной частоты (с амплитудой напряжения U) на нагрузке РН ,РС- мощность Ш сигнала на болометре.

Иногда применяют коэффициент передачи по напряжению напряжения ВЧ сигнала на болометре.

Введем ряд параметров, использование которых позволит проанализировать результаты различных работ с единых позиций. Коэффициент передачи болометрического смесителя зависит от: а) соотношения между мощностями постоянного тока ( Р0 ) и гетеродина (Рг ) на болометре, которое будем характеризовать параметром т s h . (1#33) б) параметра /с, характеризующего степень согласования ис точника ВЧ сигнала со смесителем; в) параметра Г , характеризующего степень связи болометра с гетеродином, которая в общем случае зависит от внутренних сопротивлений как гетеродина (Рг), так и источника Ш сигнала (Rc ). В известных работах различия между параметрами Г и Гс не делают, поскольку рассматривают "последовательную" эквива лентную схему с общим внутренним сопротивлением R — Rc+Rz для обоих источников. Для нее параметр Г имеет вид: г) соотношения между внутренними сопротивлениями источника ВЧ сигнала и гетеродина, которое будем характеризовать пара д) внутреннего сопротивления/?,, источника постоянного тока и сопротивления нагрузки RH на выходе смесителя. Их совмест ное влияние можно охарактеризовать одним параметром/ (1.3), который в крайних случаях : H7?J - принимает соответ ственно значения: Рассмотренные параметры будем называть внешними параметрами смесителя, в отличие от собственных параметров болометра (например, Н и т0), являющихся внутренними.

В известных работах проводится оптимизация внешних параметров (всех или части), исходя из требования максимума коэффициента передачи смесителя. Можно показать, что при тех условиях, при которых коэффициент передачи смесителя максимален, мощность и напряжение на выходе смесителя, вообще говоря, не являются максимально возможными при заданных номинальной (располагаемой) мощности Рс и ъ.д.о.Ес источника сигнала. Поэтому, когда интерес представляют предельные возможности смесителя по передаче им номинальной мощности или э.д.с, источника сигнала, оптимизацию параметров смесителя необходимо проводить по максимумам коэффициентов передачи, определенных относительноРс ис:

В большинстве работ рассматривается коэффициент передачи КР (или потери преобразования/// ). Исключение составляет работа Г23], в которой рассмотрен коэффициент передачи Кр , и работы Гб, 22І, рассматривающие коэффициент передачи, совпадающий по смыслу с Ки . Наиболее общие выражения, полученные для коэффициента передачи/ ,, имеют вид (при использовании наших параметров и ОбОЗНа-ЧеНИЙ):