Широкополосный транзисторный усилитель

 

1. ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий первый, второй и третий двухтактные каскады усиления, блоки трансформации, блок суммирования -и контроля мощности и блок деления мощности, выполненные отрезками двухпроводных линий передачи , при этом выходы первого, второго и третьего блоков трансформации подключены к входным электродам транзисторов соответственно первого, второго и третьего двухтактных каскадов усиления, входы четвертого и пятого блоков трансформации подключены к выходным электродам транзисторов соответственно второго и третьего двухтактных каскадов усиления, о тличающийся тем, что, с целью расширения рабочей полосы частот, входы блока деления мощности подключены к выходным электродам транзисторов первого двухтактного каскада усиления, входы второго и третьего блоков трансформации подключены соответственно к первому, второму , третьему и четвертому выходам блока деления мощности, выходы четвертого , и пятого блоков трансформации подключены соответственно к первому , второму и третьему, четвертому входам блока суммирования и контроля мощности, при этом каждый блок трансформации вьтолнен параллельно расположенными внутри замкнутого магнитопровода двумя отрезками двухпроводных линий передачи, входы блоков трансформации соответственно образованы концом первого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи и началом первого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, а выходы образованы соответственно началом второго проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи, (Л соединенным с концо первого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, и концом второго проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, соединенным с началом первого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи, причем начало второго проводника второго отрезка двухСП проводной линии передачи и конец втоО ) рого проводника первого отрезка двух sl проводной линии передачи соединены с общей шиной. 2. Усилитель по п. 1,отли-чающийся тем, что блок деления мощности выполнен параллельно расположенными внутри замкнутого магнитопровода четырьмя отрезками двухпроводных линий передачи, его входы образованы соответственно началом второго проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи, соединенным с началом второго провод

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTGPCH0I9IY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3522539/24-09 (22) 26.10.82 (46) 23.02.85. Бюл. )1- 7 (72) В.К;Бобков, В.Н.Ерусланов, С.E.Ëîíäîí, Н.Б.Петяшин и С.В.Томашевич (53) 621.375.127(088.8) (56) 1. Патент США N9 3445782, кл. 330-124, 1969.

2. "Radiotecn. TV", 1975, )1. 257-258, р.23, v. 26, fiR. 1 (прототип). (54)(57) 1. ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий первый, второй и третий двухтактные каскады усиления, блоки трансформации, блок суммирования и контроля мощности и блок деления мощности, выполненные отрезками двухпроводных линий передачи, при этом выходы первого, второго и третьего блоков трансформации подключены к входным электродам транзисторов соответственно первого, второго и третьего двухтактных каскадов усиления, входы четвертого и пятого блоков трансформации подключены к выходным электродам транзисторов соответственно второго и третьего двухтактных каскадов усиления, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширений рабочей полосы частот, входы блока деления мощности подключены к выходным электродам транзисторов первого двухтактного каскада усиления, входы второго и третьего блоков трансформации подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока деления мощности, выходы четвертого.и пятого блоков трансформа4(51) H 03 F 3 60 Н 03 Н 7 48 ции подключены соответственно к пер.вому, второму и третьему, четвертому входам блока суммирования и контроля мощности, при этом каждый блок трансформации выполнен параллельно расположенными внутри замкнутого магнитопровода двумя отрезками двухпроводных линий передачи, входы блоков трансформации соответственно образованы концом первого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи и началом первого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, а выходы образованы соответственно началом второго проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи, соединенным с концом первого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, и концом второго проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, соединенным с началом первого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи, причем начало второго проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи и конец второго проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи соединены с общей шиной.

2. Усилитель по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что блок деления мощности выполнен параллельно расположенными внутри замкнутого магнитопровода четырьмя отрезками двухпроводных линий передачи, его входы образованы соответственно началом второго проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи, соединенным с началом второго провод11415б7 ника второго отрезка двухпроводной линии передачи, и концом второго проводника третьего отрезка двухпроводной линии, передачи, соединенным с концом второго проводника четвертого отрезка двухпроводной линии передачи, а его первый, второй, третий и четвертый выходы образованы соответственно началом первого проводника третьего отрезка двухпроводной линии передачи, концом первого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, концом первого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи и началом первого проводника четвертого отрезка двухпроводной линии передачи, причем начала вторых проводников третьего и четвертого отрезков двухпроводных линий передачи и концы вторых проводников первого и второго отрезков двухпроводных линий передачи соединены с общей шиной, а начало первого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи и конец первого проводника четвертого отрезка . двухпроводной линии передачи подключены к одному выводу резистора, к другому выводу которого подключены начало первого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи и конец первого проводника третьего отрезка двухпроводной линии передачи.

3. Усилитель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок суммирования и контроля мощности выполнен тринадцатью отрезками двухпроводной линии передачи, начала вторых проводников которых соединены с общей шиной, а его первый, второй, третий и четвертый входы образованы началами первых проводников соответственно первого, седьмого, восьмого и второго отрезков двухпроводных линий передачч, Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве усилителя мощности высокой частоты. при этом соединены между собой концы вторых проводников соответственно первого, второго, третьего и четвертого отрезков двухпроводных линий передачи, расположенных внутри первого замкнутого магнитопровода, пято

ro шестого, седьмого и восьмого отрезков двухпроводных линий передачи, расположенных внутри второго замкнутого магнитопровода, девятого и десятого отрезков двухпроводных линий передачи, расположенных внутри третьего замкнутого магнитопровода, одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого отрезков двухпроводных линий передачи, расположенных внутри четвертого замкнутого магнитопровода, концы первых проводников первого, второго, третьего, четвертого, девятого и десятого отрезков двухпроводных линий передачи соединены соответственно с концами первых проводников восьмого, седьмого, пятого, шестого, двенадцатого и тринадцатого отрезков двухпроводных линий передачи, конец второго проводника десятого отрезка двухпроводной линии передачи соединен с концом первого проводника одиннадцатого отрезка двухпроводной линии передачи, первый резистор подключен к концам первых проводников первого и второго отрезков двухпроводных линий передачи, начала первых проводников третьего, пятого, четвертого и десятого отрезков

:двухпроводных линий передачи подклю-! чены соответственно к началам первых . проводников девятого, одиннадцатого, пятого и двенадцатого отрезков двухпроводных линий передачи, а к началу каждого из первых проводников десятого и тринадцатого отрезков двухпроводных линий передачи подключен соответственно один из выводов второго и третьего резисторов, другой вывод каждого из которых соединен с общей шиной.

Известен транзисторный усилитель высокой частоты, в котором трансформация сопротивления между каскадами усиления, подавление четных гармо11415б7

3 ник, гальваническая развязка каска- . дов, суммирование, деление и измерение мощности выполняются отдельным узлом Е13. к выходным электродам транзисторов соответственно второго.и третьего

- двухтактных каскадов усиления, входы

-блока деления мощности подключены

Недостатком такого усилителя является сужение рабочей полосы частот из-за частотных ограничений для каждого отдельного высокочастотного узла, a,òàêæå из-за влияния паразитных параметров в местах соединений высокочасФотных узлов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является широкополосный транзисторный усилитель, содержащий первый, второй и третий двухтактные каскады усиления блоки. трансформации, блок суммирования и контроля мощности и блок деления мощности, выполненные отрезками

20 двухпроводных линий передачи, при этом выходы первого, второго и третьего блоков трансформации подключены к входным электродам транзисторов соответственно первого, второго и третьего двухтактных каскадов усиления, входы четвертого и пятого блоков трансформации подключены к выходным электродам транзисторов соответственно второго и третьего двухтактных каскадов усиления,. а между блоками трансформации и симметрирования включены разделительные конденсаторы (2 3.

Недостатком известного усилителя является ограниченная рабочая полоса З5 частот, обусловленная частотными ограничениями каждого из высокочастотных узлов, а также влиянием паразитных параметров в местах соединения блоков трансформации, симметрирования и деления мощности.

Цель изобретения — расширение рабочей полосы частот.

Эта цель достигается тем, что в широкополосном транзисторном усили- 5 теле, содержащем первый, второй и третий двухтактные каскады усиления, блоки трансформации, блок суммирования и контроля мощности и блок деления мощности, выполненные отрезками двухпроводных линий передачи, при этом выходы первого, второго и третьего блоков трансформации подключены к входным электродам транзисторов соответственно первого, второ- И го и третьего двухтактных каскадов усиления, входы четвертого и пятого блоков трансформации подключены к выходным электродам транзисторов первого двухтактного каскада усиления, входы второго и третьего блоков трансформации подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока деления мощности, выходы четвертого и пятого блоков трансформации подключены соответственно к первому, второму и третьему, четвертому входам блока суммирования и контроля мощности, при этом каждый блок трансформации выполнен параллельно расположенными внутри замкнутого магнитопровода двумя отрезками двухпроводных линий передачи, входы блоков трансформации соответственно образованы концом первого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи и началом первого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, а выходы образованы соответственно началом второго проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи, соединенным с концом первого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, и концом второго проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, соединенным с началом первого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи, причем начало второго проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи и конец второго проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи ,соединены с общей шиной.

Кроме того, блок деления мощности выполнен параллельно расположенными внутри замкнутого магнитопровода четырьмя отрезками двухпроводных линий передачи, его входы образованы соответственно началом второго проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи, соединенным с началом второго проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи, и концом второго проводника третьего отрезка двухпроводной линии передачи, соединенным,с концом второго проводника четвертого отрезка двухпроводной линии передачи, а его первый, второй, третий и четвертый выходы образованы соответственно началом первого про- .

1141567 водника третьего отрезка двухпроводной линии передачи, концом первого проводника второго отрезка двухнроводной линии передачи, концом первого проводника первого отрезка двухпро- 5 водной линии передачи и началом первого проводника четвертого отрезка двухпроводной линии передачи. причем начала вторых проводников третьего и четвертого отрезков двухпроводных линий передачи и концы вторых проводников первого и второго отрезков двухпроводных линий передачи соединены с общей шиной, а начало первого проводника второго отрезка двухпроводной линии передачи и конец первого проводника четвертого отрезка двухпроводной линии передачи подключены к одному выводу резистора, к другому выводу которого подключены 20 начало первого проводника первого отрезка двухпроводной линии передачи и конец йервого проводника третьего отрезка двухпроводной линии передачи.

При этом блок суммирования и контроля мощности выполнен тринадцатью отрезками двухпроводной линии передачи, начала вторых проводников которых соединены с. общей шиной, а его первый, второй, третий и четвертый входы образованы началами первых проводников соответственно первого, седьмого, восьмого и второго отрезков двухпроводных линий передачи, при этом соединены между собой концы З вторых проводников соответственно первого, второго, третьего и четвертого отрезков двухпроводных линий передачи, расположенных внутри первого замкнутого магнитопровода, пятого, шестого, седьмого и восьмого отрезков двухпроводных линий передачи, расположенных внутри второго замкнутого магнитопровода, девятого и десятого отрезков двухпроводных линий передачи, расположенных внутри третьего замкнутого магнитопровода, одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого отрезков двухпроводных линий передачи, расположенных внутри чет50 вертого замкнутого магнитопровода, концы первых проводников первого, второго, третьего, четвертого, девятого и десятого отрезков двухпроводных линий передачи соединены соответ- ственно с концами первых проводников восьмого, седьмого, пятого, шестого, двенадцатого и тринадцатого отрезков двухпроводных линий передачи, конец второго проводника десятого отрезка двухпроводной линии передачи соединен с концом первого проводника одиннадцатого отрезка двухпроводной линии передачи, первый резистор подключен к концам первых проводников первого и второго отрезков двухпроводных линий передачи, начала первых проводников третьего, пятого,,четвертого и десятого отрезков двухпроводных линий передачи, подключены соответственно к началам первых проводников девятого, одиннадцатого, пятого и двенадцатого отрезков двухпроводных линий передачи, а к началу каждого из первых проводников десятого и тринадцатого отрезков двухпроводных линий передачи подключен соответственно один из выводов второго и третьего резисторов, другой вывод каждого иэ которых соединен с общей шиной.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема широкополосного транзисторного усилителя.

Широкополосный транзисторный усилитель содержит первый двухтактный каскад усиления на транзисторах 1.1 и 1.2, второй двухтактный каскад усиления — на транзисторах 1.3 и 1.4, третий двухтактный каскад усиления на .транзисторах 1.5 и 1.6, первый блок трансформации выполнен на магнитопроводе 2.1 и отрезках двухпроводных линий передачи 3.1.1 и 3.1.2, второй блок трансформации — на магнитопроводе 2.2 и отрезках двухпроводных линий передачи 3.2.1 и 3.2.2, третий блок трансформации — на магнитопроводе 2.3 и отрезках двухпроводных линий передачи 3.3,1 и 3.3.2, четвертый блок трансформации — на магнитопроводе 2.4 и отрезках двухпроводных линий передачи 3.4.1 и 3.4.2, пятый блок трансформации— на магнитопроводе 2.5 и отрезках двухпроводных линий 3.5.1 и 3.5.2, общую шину 4, блок деления мощности выполнен на магнитопроводе 5, отрезках двухпроводных линий передачи

6.1 — 6.4, резистор. ?, блок суммирования и контроля мощности выполнен на отрезках двухпроводных линий передачи 8.1 — 8.13 и магнитопроводах

9.1 — 9.4.

Кроме того, усилитель содержит резисторы 10.1 — 10.3.

1141567

Широкополосный транзисторный усилитель работает следующим образом.

Вторые проводники отрезков двухпроводных линий передачи 3.1.1 и 3.2.2, 3.2.1 и 3.3.2, 3.3.1 5 и 3.3.2, 3.4..1 и 3.4.2, 3.5.1 и 3.5.2, а также отрезки двухпроводных линий передачи 6.2 и 6.3, образуют дифференциальные дроссели из ,цвух сильно связанных витков, благодаря чему обеспечивается подавление четных (синфазных) гармоник на входе и выходе всех двухтактных каскадов усиления, образованных транзисторами 1.1-1.6. При этом первые проводни- 15 ки этих отрезков двухпроводных линий передачи, кроме отрезков двухпроводных линий передачи 6.2 и 6.3, вместе с их первыми проводниками образуют симметричные относительно общей ши- 20 ны 4 идентичные обмотки, трансформирующие напряжение в два раза.

Напряжение возбуждения на второй и третий двухтактные каскады усиления, образованные транзисторами 1;3, 1.4 и 1..5, 1.6, поступает от первого (предварительного) двухтактного каскада усиления, образованного транзисторами 1.1 и 1.2, через вторые

ЗО проводники отрезков двухпроводных линий передачи 6,1 и 6.3 и делится поровну между соединенными последо" вательно началом отрезка двухпроводной линии передачи 6.1 и концом отрезка двухпроводной линии передачи

6.3. Далее по этим отрезкам двухпроводных линий передачи равного волнового сопротивления высокочастотные колебания половинной амплитуды распространяются идентичным пу о тем без отражения в отрезках цвухпроводных линий передачи 6.2 и 6.4 с тем же волновым сопротивлением и далее в отрезки двухпроводных линий передачи 3.2.1, 3.2.2, 3.3. 1 и 3.3.2, а затем поступают в противофазе на входные электроды транзисо торов 1.3, 1.4 и 1.5, 1.6. Если на этих зажимах возникают синфазные колебания, обусловленные разбалансом, то их путь к отрезкам двухпроводных линий передачи 6.1 и 6.3 будет тот же самый, но суммарное напряжение выделяется без отражения в резисторе 7, величина которого равна волно- 55 вому сопротивлению отрезков двухпроводных линий передачи 6.1-6.4. Резистор 7 обеспечивает электрическую развязку входов второго и третьего двухтактных каскадов усиления. Поскольку передача напряжения возбуждения осуществляется согласованными отрезками двухпроводных линий передачи, то электрическая развязка между вторым и третьим двухтактными каскадами усиления по цепям возбуждения является частотно-независимой.

Усиленные высокочастотные колебания второго и третьего двухтактных каскадов усиления через блоки трансформации, образованные отрезками двухпроводных линий передачи 3.4.1, 3.4.2 и 3.5.1, 3.5.2, проходят без отражения по отрезкам двухпроводных линий передачи 8.1 — 8.8 и поступают на выход отрезка двухпроводной линии передачи 8.6, являющийся выходом усилителя, к которому подключается нагрузка. В резистор 10. 1 поступает только разность колебаний между вторым и третьим двухтактными каскадами усиления. Если выходные колебания двухтактных каскадов усиления одинаковы, то мощность в резисторе 10.1 отсутствует. Часть суммарных колебаний, составляющая примерно 117, поступает и проходит без отражения по отрезкам двухпроводных линий передачи 8.9-8.13 и выделяется в резисторе, 10.2. Напряжение на этом резисторе 10.2 пропорционально выход— ному напряжению широкополосного транзисторного усилителя и на нем измеряется падающая волна. Если широкополосный транзисторный усилитель согласован с нагрузкой, то в резисторе 10.3 мощность отсутствует. При рассогласовании широкополосного транзисторного усилителя с нагрузкой в резисторе 10.3 выделяется мощность, пропорциональная величине этого рассогласования, т.е. измеряется отраженная волна. Если величина резисторов 10.1 и 10.3 равна волновому сопротивленикР, а резистора 10.2 — половине волнового сопротивления отрезков двухпроводных линий передачи 8.9 — 8.13, то все линии согласованы и в них имеет место режим бегущей волны.

Технико-экономическая эффективность при использовании предлагаемого усилителя достигается путем расширения рабочей полосы частот.

В схеме усилителя полностью отсутствуют разделительные конденсаторы, 1О выми сопротивлениями, в силу согласования которых рабочая полоса частот усилителя расширяется более чем в два раза.

9 1141567 сведено до минимума количество магнитопроводов, а все высокочастотные узлы выполняются стандартными коаксиальными линиями с одинаковыми волно)14)567

ВНИНПК Заказ 513/44 Ти аж 872 Подписное

Па еи в Г э 3 оРой э уп ПРоек Гнат ь