Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Краткие сведения о транзисторных усилителях СВЧ
Структурная схема однокаскадного усилителя СВЧ приведена на рисунке 1.1. Усилитель состоит из активного элемента АЭ (СВЧ транзистора) и согласующих цепей на входе СЦ1 и выходе СЦ2. Рисунок 1.1 Согласование в усилителях СВЧ возможно в двух вариантах [13]. В первом варианте входное и выходное сопротивления транзистора согласуют со стандартным волновым (характеристическим) сопротивлением СВЧ тракта ρ0. Обычно ρ0=50 Ом. На рисунке 1.1 цепи СЦ1 и СЦ2 согласуют входное и выходное сопротивления транзистора с подводящими линиями, имеющими волновое сопротивление ρ0. Подводящие линии полагаются согласованными с источником сигнала (RГ=ρ0) и нагрузкой (RН=ρ0) усилителя. Преимущества такого подхода в том, что согласование комплексного сопротивления с нагрузкой, не содержащей реактивных составляющих, легче проконтроли-ровать и, следовательно, реализовать. При построении многокаскадных уси-лителей в виде конструктивно законченных каскадов на отдельных подложках это преимущество становится особенно очевидным. Недостатком данного подхода является избыточность элементов, требующихся для раздельного согласования входа и выхода. Применяется он преимущественно в профессиональной аппаратуре. Другой подход сводится к взаимному согласованию двух комплексных нагрузок – выходной предыдущей цепи и входной последующего каскада. Реализация этих цепей актуальна в многокаскадных усилителях, выполненных конструктивно как одно целое (на одной подложке). Контроль усиления каждого каскада в таких усилителях осуществлять технически трудно, поэтому одно из важных преимуществ первого способа отпадает. Главное достоинство таких согласующих цепей – вдвое меньшее число реактивных элементов. Согласующие цепи в диапазоне 0,3…3 ГГц можно выполнить как на сосредоточенных, так и на распределенных элементах. На частотах выше 3ГГц они выполняются, как правило, на элементах с распределенными параметрами. На рисунках 1.2 и 1.3 для примера приведены принципиальные схемы однокаскадных малошумящих усилителей на биполярном и полевом транзисторах. На частотах выше 7 ГГц усилители выполняются на полевых транзисторах. Рисунок 1.2 Рисунок 1.3 В приведенных схемах согласующие цепи СЦ1 и СЦ2 выполнены на отрезках микрополосковых линий (МПЛ) длиной l 1, l ш1, l 2, l ш2. Четвертьвол-новый отрезок МПЛ l 1 является трансформатором сопротивлений. Он трансформирует активную составляющую входного сопротивления транзистора RВХ в стандартное волновое сопротивление ρ0=50 Ом. Шлейф l ш1 компенсирует реактивную составляющую входного сопротивления транзистора. Для этого входное сопротивление шлейфа должно иметь реактивность противоположную реактивности входного сопротивления транзистора.
Аналогично шлейф l ш2 компенсирует реактивную составляющую вы-ходного сопротивления транзистора, а четвертьволновый отрезок МПЛ l 2 трансформирует активную составляющую выходного сопротивления тран-зистора в стандартное волновое сопротивление тракта СВЧ ρ0. В диапазоне частот выше 0,3ГГц анализ и расчет транзисторных усилителей ведется через параметры матрицы рассеяния (S–параметры) [8, 13]. Важным условием нормальной работы транзисторного усилителя СВЧ является его устойчивость в смысле отсутствия самовозбуждения. В зависимости от значений S–параметров транзистор находится либо в области безусловной устойчивости (ОБУ), либо в области потенциальной устойчивости (ОПУ). Транзистор находится в области безусловной устой-чивости, если выполняются условия:
, где kу – инвариантный коэффициент устойчивости. Первые два условия в (1.1) для большинства транзисторов СВЧ обычно всегда выполняются, поэтому об устойчивости транзистора можно судить по величине k у. Если k у >1, то возможно двустороннее комплексное согласование транзистора на входе и выходе (режим экстремального усиления). Если транзистор находится в ОПУ, то его следует перевести в ОБУ, включив стабилизирующий резистор R СТ. Резистор R СТ включается последовательно, если устойчивость теряется в режиме, близком к короткому замыканию (рисунок 1.2), а параллельно, если устойчивость нарушается в режиме, близком к холостому ходу (рисунок 1.3). Реализуемый коэффициент усиления мощности (1.2) где (1.3) – коэффициенты отражения от источника сигнала (генератора) и от нагрузки, включенных в тракт со стандартным волновым сопротивлением.
Выбором параметров согласующих цепей СЦ1 и СЦ2 можно обеспечить различные режимы работы усилителя. Наиболее часто используются режимы экстремального усиления и минимального шума. В многокаскадных усилителях первым включается усилитель в режиме минимального коэффициента шума, последующие – в режиме максимального усиления мощности.
Режим максимального усиления В ОБУ максимальное усиление (1.4) будет при одновременном (двустороннем) комплексно-сопряженном согла-совании транзистора по входу и выходу: ; . (1.5) При этом входные и выходные сопротивления АЭ равны: ; , (1.6) где ; (1.7) – оптимальные коэффициенты отражения от источника сигнала (генератора) и от нагрузки в стандартном тракте СВЧ. В выражениях (1.7) , ; (1.8) Знак ″минус″ в числителе (1.7) берется при В1(2)>0, а знак ″плюс″ при В1(2)<0.
Режим минимального коэффициента шума Коэффициент шума усилителя СВЧ при произвольном коэффициенте отражения (1.9) где Ш min – минимальный коэффициент шума при = . Это режим оптимального рассогласования, который достигается при выходном сопротивлении согласующей цепи, равном . (1.10) Согласующая цепь СЦ1 должна трансформировать сопротивление предыдущей цепи, то есть характеристическое сопротивление ρ0, либо вы-ходное сопротивление, например, фильтра на входе усилителя в сопротив-ление (1.10). Практически задача сводится к согласованию сопротивления предыдущей цепи с сопротивлением . В режиме оптимального рассогласования по входу выходное сопротивление АЭ (1.11) где (1.12) – коэффициент отражения от АЭ по выходу. Согласующая цепь СЦ2 согласует с характеристическим сопро-тивлением ρ0, либо с входным сопротивлением следующего каскада. Коэффициент усиления мощности в этом режиме определяется выра- жением (1.2), в котором и , вычисленное по формуле (1.12).
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-07-18; просмотров: 187; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.141.31.240 (0.01 с.) |