Усилитель свч

 

Использование: в радиотехнике в качестве усилителей СВЧ. Сущность изобретения; в усилителе СВЧ, содержащем п каскадов, n-й каскад охвачен отрицательной обратной связью по напряжению, а транзисторы каждого каскада, начиная со второго охвачены отрицательной обратной связью по постоянному току, нечетные каскады включены последовательно по цели питания , транзисторы промежуточных четных каскадов включены между входами соответствующих предыдущих и последующих нечетных каскадов, а при п четном транзистор n-го каскада включен между входом (п-1)-го каскада и выходом усилителя. 2 ил.

(505 Н 03 F 3/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

М с) C)

С)

С)

Ср3

С>

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5016494/09 (22) 11.12.91 (46) 15.02.93. Бюл. ¹ 6 (76) А,И. Смирнов (56) Патент CLlJA ¹ 4456888, кл. Н 03 F 3/60, опублик. 1984.

Патент Англии ¹ 1206675, кл. Н 03 F 3/60, опублик. 1970. (54) УСИЛИТЕЛЬ СВЧ (57) Использование: в радиотехнике в качестве усилителей СВЧ. Сущность изобретения: в усилителе СВЧ, содержащем и

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в усилителях сверхвысоких частот, Сущность заявленного устройства заключается в выполнении усилителя сверхвысоких частот в виде и-каскадов усиления с непосредственными связями, где n > 2, каждый из которых выполнен на транзисторе, включенном по постоянному току по схеме с общим эмитте ром, и частотно-избирательном четырехполюснике, включенном в цепи базы транзистора, при этом и-й каскад усилителя охвачен отрицательной обратной связью по напряжению, транзисторы каждого каскада, начиная со второго, охвачены отрицательной обратной связью по постоянному току, нечетные каскады включены последовательно по цепи питания, при этом транзисторы промежуточных четных каскадов включены между входами соответствующих предыдущих и последующих нечетных каскадов и при п четном транзистор и-го каскада включен между входом (n-1)-ro каскада и выходным зажимом.

„„Я(„„2000030 С каскадов, и-й каскад охвачен отрицательной обратной связью по напряжению, а транзисторы каждого каскада, начиная со второго охвачены отрицательной обратной связью по постоянному току, нечетные каскады включены последовательно по цели питания, транзисторы промежуточных четных каскадов включены между входами соответствующих предыдущих и последующих нечетных каскадов, а при и четном транзистор и-го каскада включен между входом (n-1)-ro каскада и выходом усилителя. 2 ил.

Схема усилителя сверхвысоких частот (СВЧ) приведена на фиг. 1; на фиг. 2 показан один из примеров его выполнения для случая трех каскадов.

Усилитель СВЧ (фиг. 1) содержит последовательно соединенные первый 1, второй

2, третий 3 и четвертый 4 каскады усиления с непосредственными связями, каждый из которых состоит из транзистора 5, 6, 7 и 8 соответственно и частотно-избирательного четырехполюсника в цепи базы соответствующего транзистора. В эмиттерные цепи транзисторов 6 и 7 и 8 включены также резисторы 9, 10 и 11 и конденсаторы 12, 13 и

14. В эмиттерную цепь транзистора 5 могут быть также включены резистор 15 и конденсатор 16 (показаны пунктиром).

Частотно-избирательный четы рехполюсник первого каскада выполнен в виде последовательно включенных конденсатора 17 и отрезков линий 18 и 19, последний из которых присоединен к базе транзистора

5, а частотно-избирательные четырехоолюсники последующих каскадов состоя;. иэ от2000030 ч резкое линий 20, 21 и 22 и подключены к базам транзисторов 6, 7 и 8 соответственно.

Между коллектором и базой транзистора 8 включен параллельный резистор 23. а к базе транзистора 5 подключен резистор цепи смещения 24. Между выходом последнего каскада и выходным зажимом 25 включен конденсатор 26 и катушка индуктивности

27. Входной зажим 28 подключен к конденсатору 17.

Усилитель СВЧ по схеме на фиг. 2 содержит последовательно соединенные первый

1, второй 2 и третий 3 каскады усиления с непосредственными связями, каждый из которых состоит из транзистора 4, 5 и 6 соответственно и частотно-избирательного четырехполюсника в цепи базы соответствующего транзистора. В эмиттерные цепи транзисторов 5 и 6 включены также конденсаторы 7 и 8.

Частотно-избирательный четырехпо.люсник nepeoro каскада выполнен в виде последовательно включенных конденсатора 9 и отрезков линий 10 и 11, последний иэ которых присоединен к базе транзистора 4, и включенной между отрезками линий 10 и

11 и общей шиной последовательной цепи, состоящей из отрезка линии 12 и конденсатора 13, между точкой соединения которых и общей шиной включены резисторы 14 и

15, которые одновременно являются элементами базового смещения первого каскада.

Частотно-избирательный четырехполюсник второго каскада усиления состоит из последователь 10 соединенных отрезков линий 16, 17 и 18 и корректирующей цепи, состоящей из резистора 19 и разомкнутого отрезка линии 20, включенной между отрезками линий 16 и 17, Частотно-избирательный четырехполюсник третьего каскада усиления состоит иэ последовательно соединенных отрезков линий 21 и 22 и корректирующей цепи, состоящей из резистора 23 и разомкнутого отрезка линии 24, включенного между отрезками линий 21 и 22.

B цепь коллектора третьего каскада включен дополнительный выходной частотно-избирательный четырехполюсник, состоящий из последовательно включенных отрезков линий 25 и 26 и конденсатора 27, а также отрезка линии 28 и конденсатора 29, подключенного к общей шине, и корректирующей цепи. состоящей из резистора 30 и подключенных к нему разомкнутых отрезков линий 31 и 32, Между коллектором и базой транзистора 4 включен параллельный резистор ЭЭ. а между коллектором и базой транзистора 6

15 включен параллельный резистор 34. Между эмиттером транзистора 6 и точкой соединения отрезков линий 17 и 18 включен резистор 35, а между эмиттером транзистора 6 и общей шиной включен резистор 36. Между змиттером транзистора 5 и цепью базового смещения первого каскада включен резистор отрицательной обратной связи flo току второго каскада 37. Входной зажим 38 подключен к конденсатору 9 частотно-избирательного четырехполюсника первого каскада, а выходной зажим 39 — к конденсатору 27 выходного частотно-избирательного четырехполюсника. Источник питания подключен к точке соединения отрезка линии

28 и конденсатора 29.

Усилитель сверхвысоких частот работает следующим образом (на примере трехкаскадного усилителя по схеме на фиг. 2).

Воздействие дестабилизирующего фактора (например, повышение температуры) приводит к одновременному первоначальному увеличению коллекторных токов всех транзисторов. Увеличение коллекторного

25 тока транзистора 5 сопровождается повышением потенциала в его эмиттере и снижением потенциала в коллекторе. Это приводит к увеличению потенциала в базе транзистора 6 и уменьшению потенциала в базе транзистора 6. Уменьшение потенциала в базе транзистора 6 ведет к его подзакрыванию и стабилизации коллекторного тока транзистора 4 и общего тока усилителя

СВЧ в целом. Увеличение потенциала в базе транзистора 4 увеличивают коллекторный ток этого транзистора, но практически не меняет его выходного дифференциального сопротивления. Поэтому сопротивление в точке соединения базы транзистора 5 и коллектора транзистора 4 по постоянному току остается практически неизменным и потенциал в базе транзистора 5 при первоначальном увеличении коллекторного тока транзистора б увеличивается. Это приводит к дополнительному приоткрывэнию траМистора 5 и увеличению глубины отрицательной обратной связи по петле транзистор 6— транзистор 5. Транзистор 4 служит динамической нагрузкой для выхода транзистора 6

50 со стороны змиттера и усиливает степень стабилизации параметров усилителя сверхвысоких частот в целом.

Резистор 34 служит для задания рабочей точки транзистора 6 и протекания колIlpKTopHoI тока транзистора 5. С помощью резисторов 35 и 37 задаются рабочие точки транзисторов 5 и 4 и обеспечивается отрицательная обратная связь по постоянному току для транзисторов 6 и 5. Резисторы 33 и

36 служат для протекания части змиттерно2000030 го тока транзистора 6, которая равна разности токов транзисторов 6 и 4, Применение резистора ЗЗ более предпочтительно, так как резистор 36 уменьшает глубину отрицательной обратной связи по току для транзи- 5 стора 6, а резистор 33 создает дополнительную отрицательную обратную связь Ilo напряжению для транзистора 4, В случае, если эмигтерный ток транзистора 6 равен сумме коллекторного тока транзисто- 10 ра 4 и базового тока транзистора 5, резисторы 33 и 36 в схеме усилителя отсутствуют, Резистор 14 применяется для увеличения входного сопротивления усилителя в том случае, если емкость конденсатора 13 мала 15 или если он отсутствует. Если конденсатор

13 — блокировочный, то резистор 14 может отсутствовать.

Резисторы 19, 23 и 30 с соответствующими отрезками линий применяются для 20 коррекции амплитудно-частотной характеристики и одновременно для обеспечения устойчивости усилителя в диапазоне частот.

В ряде случаев в качестве элементов частотно-избират льных четырехполюсников мо- 25 гут использоваться реактивные элементы транзисторов. Для согласования с низкоомФормула изобретения

Усилитель СВЧ, содержащий п, где n >

2, каскадов с непосредственными связями, каждый из которых выполнен на транзисторе, включенном по постоянному току по схеме с общим эмиттеро л, и частотноизбирательном четырехполюснике, включенном в цепь базы транзистора. о т л и ч аю шийся тем. что и-й каскад усилителя охвачен отрицательной обратной связью Ilo напряжению, транзисторы каждого касканой нагрузкой выходной vàñêàä по высокой частоте может быть выполнен по схеме с общим коллектором. При изменении тийа проводимости транзисторов или полярности напряжения питания транзисторы влогут быть включены по постоянному току по схеме с общим коллектором.

Усилитель СВЧ имеет низкое энерго потребление, так как транзисторы 4 и 6 включены последовательно по постоянному току и общий ток усилителя меньше суммы коллекторных токов его транзисторов, Он содержит низкое число навесных элементов (конденсаторов и резисторов), поскольку каскады усиления связаны между собой непосредственными связями по постоянному току. Поэтому усилитель СВЧ имеет малые габариты и низкую себестоимость. Наряду с этим усилитель СВЧ имеет низкий коэффициент шума, так как в первом каскаде из цепи его общего электрода исключены резистор цепи питания и конденсатор, вносящие в СВЧ-диапазоне дополнительные потери и шумы. Существенным достоинством заявленного усилителя СВЧ является его высокая температурная стабильность, да, кроме 1-го, охвачены отрицательной обратной связью по постоянному току, нечетные каскады включены последовательно по цепи питания, при этом транзисторы промежуточных четных каскадов включень. между входами соответствующих предыдущих и последующих нечетных каскадов, а при и четном транзистор последнего кас— када включен между входом предпоследнего каскада и выходом усилителя Cl34. 00 0030

2000030

Фиа 2

Составитель

Техред M.Моргентэл

Редактор

Корректор, А.Мотыль

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушскав наб., 4/5

Заказ 3040

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