Параметрический генератор

Параметрический генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение быстродействия, расширение частотного диапазона, улучшение развязки между входом управления и выходом параметрического г-ра, а также снижение потребляемой мощности сигнала накачки и требований к добротности х-к колебательного контура параметрического г-ра. Параметрический г-р содержит два нелинейных эл-та 1 и 2, источник 3 напряжения смещения, г-р 4 сигнала накачки, конденсатор 8 и катушку 10 индуктивности. Цель достигается введением источника 5 напряжения питания, двух резисторов 6 и 7 и конденсатора 9, а также выполнением нелинейных эл-тов 1 и 2 в виде параметрических полевых транзисторов. Г-р по п.2 ф-лы отличается тем, что между затвором и полупроводником параметрических полевых транзисторов введен слой параэлектрика. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (111

А1

< 11 4 Н 03 В 19/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56) Патент ФРГ М 1303536, .кл. Н 03 С 1 /16, 20.01 .72.

Патент СНА М 3299277, кл. 307-88, )7.01 .67.

ЫХ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4281872/24-09 (22) 13,07.87 (46) 30.10.89. Бюл. Р 40 (71) Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (72) IO.F..ÍàóìîB и А,З.Струков (53) 62! .374.4 (088.8) (54). ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР (») Изобретение относится к радио— технике. Цель изобретения — повышение быстродействия, расширение частотного диапазона, улучшение развязки между входом управления и вьжодом параметрического г-ра, а также снижение потребляемой мощности сигнала накачки и требований к добротности х-к колебательного контура параметрического г-ра. Параметрический г-р содержит два нелинейных эл-та 1 и 2, источник 3 напряжения смещения, г-р

4 сигнала накачки, конденсатор 8 и катушку 10 индуктивности. Цель достигается введением источника 5 напряжения питания, двух резисторов 6 и 7 и конденсатора 9, а также выполнением нелинейных эл-тов 1 и 2 в виде параметрических полевь|х транзисторов. Г-р по п.2 ф-лы отличается тем, что между затвором и полупроводником параметрических полевьж транзисторов введен слой параэлектрика. I з.п. ф-лы

5 ил.

1518866

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться, например, в устройствах автоматики.

Целью изобретения являются повыше5 ние быстродействия, расширение частотного диапазона, улучшение развязки между входом управления и выходом параметрического генератора, . а также снижение потребляемой мощности 10 сигнала накачки и требований к доброт. ности характеристик колебательного контура параметрического генератора, На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого 15 параметрического генератора; на фиг. фиг.2 — конструкция параметрического полевого транзистора; на фиг.3

5 — диаграммы, поясняющие раооту параметрического генератора и параметрического полевого транзистора.

Параметрический генератор содержит первый и второй нелинейные элементы, которые выполнены в виде первого и второго паоаметрических полевых транзисторов 1 и 2, источник

3 напряжения смещения, генератор 4 сигнала накачки, источник 5 напря;;,ения-питания, первый и второй резисторы Ь и 7, первый и второй кон- 30 денсаторы 8 и 9 и катушку 10 индуктивности. Параметрический полевой транзистор имеет полупроводниковую подложку 11, область 12 истока,,область 13 стока, область 14 канала, диэлектрический слой 15, электрод 16, затвора, электрод 17 истока, электрод 18 стока, слой 1 9 подзатворного параэлектрика и электрод 20 подложки.

Параметрический полевой транзистор представляет собой полупроводниковый прибор со структурой металл-параэлектрик-полупроводник, он выполнен на полупроводниковой подложке 11 (например, кремний р †ти). У иоверхности подложки сформированы области 12

14 истока, стока (например, и -типа) и канала (например, и-типа для транзистора с индуцированным каналом).

На поверхности подложки содержится диэлектрический слой 15 с низким значением диэлектрической проницаемости и достаточнс большой толщиной (например, двуокись кремния с толщиной

55 порядка 0,5 мк л) . Слой 15 расположен всюду за исключением области под электродом 16 затвора и электродов

17,18 и 20 истока, стока и подложки. Под электродом 16 затвора расположен слой 1 9 параэлектрика, Параэлектрики — это диэлектрические кристаллы с аномально высокими значениями ионной и электронной поляризуемости у которых в определенном температурном диапазоне диэлектрическая проницаемость Г зависит от температуры Т по закону Кюри-Вейсса

С/(Т-Т„), где С вЂ” константа;, Т вЂ” температура Кюри-Вейсса, причем константа С параэлектриков велика и достигает 10 К, т.е. в 10 раза боль5 3 ше, чем у сегнетоэлектриков ° В таких материалах отсутствуют спонтанная поляризация, домены и, кроме того, ничтожно малы пьезоэффект и электрострикация. Параэлектрики подразделяют на высокотемпературные и низкотемпературные. Высокотемпературные параэлектрики имеют температуру Кюри

Т „о 9, где 8* — температура Дебая (обычно 8< = 300 К), при которой происходит фазовый переход в сегнетоэлектрическое состояние.

Для параметрического полевого транзистора наиболее подходят низкотемператчрные параэлектрики, для которых температура Кюри много мейьше температуры Дебая (T < cc B*), послед" няя находится либо в области очень низких температур, либо вообще отсутствует, так как некоторые параэлектрики не переходят в сегнетофазу. К числу низкотемпературных параэлектриков относятся титанаты стронция, кадмия, кальция, танталант калия, твердые растворы на их основе и др. Диэлектрическая проницаемость этих материалов лежит в пределах 3 10 — 2 10 . Они характерий + зуются низкими значениями тангенса угла потерь и обладают повышенной устойчивостью к воздействию радиационноro облучения.

Крутизна характеристики полевого транзистора с изолированным затвором в области насыщения определяется выражением

S где длина канала; его ширина; подвижность носителей в канале; толщина подзащитного диэлектрика;

15188ЬЬ 6 диэлектрическая пронипае- н колебательном контуре параметричес-мость вакуума; крго генератора из шумов возбуждаютà — относительная диэлектричес- ся субгармонические колебания на покая проницаемость подЗатвор- лонинной частоте накачки.

5 ного диэлектрика; Субгармонические колебания имеют

Поо- пороговое напряжение; два устойчивых и различающихся на нап напряжение затвора. состоянии фазы относительно фазы

Использование в транзисторе под напряжения накачки. затвором слоя параэлектрика, для Напряжение субгармонических колеторого = 3 10 — 2 10, при оди- баний фильтруется колебательным контунаковых размерах позволяет повысить ром и также воздействует на его неликрутизну характеристики в 30 нейный конденсатор с емкостью затвор2 ° 10 а раз и во столько же раз умень- исток параметрического полевого траншить сопротивление канала ° f 5 зистора. Так как субгармонического

П оскольку емкость затвора С - пара- колебания между затвором и истоком метрического полевого транзистора так- каждого паоаметрического поленог

3 о же увеличивается в 30 — 2 10 раз,то транзистора противофазны, то форма выполняются неравенства Cger С„ напряжений з атно р-исток о тпич ае тс я

С

С! п ю где 0ïðî8 С „— емкости 20 от синусоидальной. На фиг. 4 б сплошпроводников и р-и-переходов. Поэтому ной линией показана форма напряжения влияние паразитных емкостей на работу между затвором и истоком для одного параметрического полевого транзистора параметрического полевого транзистов схемах резко ослабляется. ра и пунктирной линией — для другого .

II H ри криогенных температурах ди- 25 Каждое из этих напряжений усиливается электрическая проницаемость пара- соответстнующим параметрическим поле- электриков зависит от величины нап- ным транзистором, выделяется на перряженности электрического поля. Так, ном и втором резисторах 6 и 7, а с например, для титаната стронция ди- выходных шин Вых,l и Вых,2, образуюэлектрическая проницаемость (при Т = 3p щих дифференциальный выход парамет4 2 К), 2 ) уменьшается более, чем в де- рического генератора, снимается сигсять раз при изменении напряженности нал половинной частоты накачки — суб/ электрического поля от нуля до гармоническое колебание. его форма

3 В/ км 1

/мкм. При этом у параметрического приведена на фиг.4 в. В режиме делиполевого транзистора емкость затвора теля частоты фаза ныходного сигнала мо е жет изменяться под действием уп35 может отличаться на 180 от приведено равляющего напряжения накачки. ной на фиг,4 н. Фаза выходного сигНа фиг.3 изображены зависимость нала определяется исходной случайной (0) емкости затвора С> от напряже- фазой шумоного колебания в момент ния затвор-исток О и (вольтфарадная 4р возбуждения субгармонических колебахарактеристика) и стоко-затворная ха- ний в параметрическом генераторе. р р стика (6). рактеристика Параметрические полевые транзисПараметрический гене ато торы кроме функции усиления субгар— колебательный контур, образованный монических колебаний по мощности, ДвУмЯ HQPHT HblMH IIQJloBHHBMH L ка- 45 выполняют роль развязки цепи на тушки 10 и двумя нелинейными ко енд ум ли е" пчи конден грузки делителя частоты. Изменение саторами затвор-исток ор-исток идентичных параметрон нагрузки (активного и репараметрических полевых транзисторов, активного сопротивлений J при малой

Параметрический генератор работа- емкости затвор-сток параметрических ет следующим образом. полевых транзисторов практически не

В режиме делителя частоты на влияет на добротность колебательного входные шины Вх.l и Вх.2 (фиг.l) сиг- контура. нал частоты субгармоники не поступает. Напряжение генератора 4 синусои- Дифференциальный выход панаме од паоаметридальное (фиг.4а) и почти полностью ческого генератора исключает проникн

55 проникноприложено между затвором и истоком вение напряжения генератора нака к ! акачки каждого панаметрического полевого и четных гармоник субгармоники в наг. транзистора, Оно вызывает изменение рузку, что улучшает форму выходного емкости затвора с частотой накачки и сигнала.

1518866

В режиме параметрона на дифференциальный вход параметрического генератора 1Вх.! и Вх .2 на фиг.1) поступает периодический радиоимпульсный входной сигнал U „ с тактовым пепиодом Т. Частота несущей сигнала вдвое меньше частоты накачки, а его амплитуда превышает уровень,шумовых и паразитных колебаний субгармоники в ко- 10 лебательном контуре. Фаза колебаний входного сигнала задается внешним источником сигнала и может принимать а два значения, отличающихся на 180

В устройствах радиочастотной антома- 15 тики они соответствуют логическому нулю и единице. Напряжение :енератора накачки U„ ÿâëÿåòñÿ также радиоимпульсным и имеет тот же тактоный период, что и входной сигнал, Взаим- 20 ное расположение входного сигнала

U и радиоимпульсов напряжения наех качки U „ во времени t показано соответственно на фиг.5 а и 5 б. Входной сигнал 0 „ является фазирующим. 25

Его роль сводится к навязыванию определенной фазы субгармонических колебаний в момент возбуждения параметрического генератора, 30

Формула изобретения

1 . Параметрический генератор, содержащий первый и второй нелинейные элементы, генератор сигнала накачки, источник напряжения смещения, первый конденсатор и катушку индуктивности, первый и второй выводы которой являются нходом управления параметрического генератора, о т л и ч а ю— 40 шийся тем, что, с целью понышения быстродействия, расширения частотного диапазона, улучшения ра вязки между входом управления и ныходом параметрического генератора, а также снижения потребляемой мощности сигнала накачки и требований к добротности и стабильности характеристик колебательного контура параметрического генератора, введены последовательно соединенные первый и второй резисторы и второй конденсатор, а также источник напряжения питания, который включен между точкой соединения первого и второго резисторов и общей шиной, при этом пеРвый и второй нелинейные элементы выполнены в виде neDBoro u второго параметрических полевых транзисторов, истоки и подложки которых соединены с общей шиной, катушка индуктинности снабжена отводом от средней точки, а первый и второй ее выводы соединены с затворами соответственно первого и второго параметрических полевых транзисторон, стоки которых соединены соответственно с другим выводом первого резистора и с точкой соединения второго резистора и второго конденсатора, источник напряжения смещения и генератор сигнала накачки соединены последовательно и включены между отводом катушки индук тивности и общей шиной, один вывод первого конденсатора подключен к стоку первого параметрического полевого транзистора, а другие выводы пеового и второго конденсаторон являются выходом параметрического генератора.

2.Генератор поп.1, о т л и ч а юшийся тем, что между затвором и полупроводником параметрических полевых транзисторов введен слой параэлектрика.! 518866

Составитель И. Павлов

Редактор Т.Парфенова Техред M.Õîäàíè÷

Корректор Л.Бескид

Заказ 6609/55

Тираж 884

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101