Theory Of The Esaki Diode Frequency Converter

Die Verstärkereigenschaften einer Esaki-(Tunnel)Diode für schwache Signale werden durch eine einfache Leitwert-Matrize mit zwei Zuleitungen dargestellt, deren Elemente gewisse Koeffizienten des von der Periode abhängigen Leitwerts der Diode sind, der durch den lokalen Oszillator (Pumpe) erzeugt wird. Wegen der fallenden I–V -Kennlinie der Diode, ist eine beliebig hohe Verstärkung möglich, wenn diese Koeffizienten gewisse Bedingungen erfüllen. Mittels dieser Koeffizienten und anderer Diodenparameter werden Ausdrücke für nützliche Verstärkereigenschaften abgeleitet: Belastungsbedingungen für Schaltkreisstabilität, minimale Rauschzahl das maximale Produkt aus Verstärkung und Bandbreite, die erforderlichen Bedingungen für einen positiven Mischungsleitwert an den r.f.- und i.f.-Zuleitungen und die zur Selbsterregung nötige Pumpenbelastung. Es ergibt sich, dass bei geeigneten Bedingungen eine teilweise Beseitigung des Rauschens eintritt, wegen der Korrelationseffekte, die durch den nicht-stationären Schroteffekt in der aufgepumpten Diode entstehen. Die theoretischen Ergebnisse werden illustriert, indem eine detaillierte numerische Fourieranalyse an der Kennlinie einer Hochfrequenz-Esaki-Diode ausgeführt wird. Die Berechnungen zeigen, dass die neidrigste Rauschzahl und das höchste Produkt aus Verstärkung und Bandbreite dann erzielt wird, wenn die Diode in dem Gebiet des negativen Leitwerts vorgespannt wird.