Многокаскадный усилитель

Изобретение относится к радиотехнике для усиления сигналов сверхвысокой частоты (СВЧ). Технический результат заключается в повышении устойчивости, уменьшении неравномерности коэффициента передачи в широком диапазоне частот. Многокаскадный усилитель содержит, как минимум, два аналогичных усилительных каскада (УК) с транзисторами (Т) (2, 5), включенными по схеме с общим эмиттером, и межкаскадную согласующую цепь (МСЦ) (3). Каждый УК содержит стабилизирующий многоплюсник (МП) (1), (4), содержащий резисторы (6-9), конденсаторы (10, 11). Первый вход МП является входом УК, второй вход подключен к базе Т, третий вход - к коллектору Т, четвертый вход является выходом УК. МСЦ (3) содержит два отрезка микрополосковой линии (МПЛ) (12, 13) и конденсатор (14). Оба отрезка МПЛ (12, 13) имеют равную длину и расположены параллельно друг другу, а конденсатор (14) установлен в зазоре между ними. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к усилителям. Предназначено для усиления сигналов сверхвысокой частоты (СВЧ) в системах спутниковой навигации ГЛОНАСС-NAVSTAR, может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре и, в частности, в системах непосредственного спутникового телевидения.

В системах спутниковой навигации в качестве антенного усилителя и в системах непосредственного спутникового телевидения в качестве усилителя промежуточной частоты СВЧ-конвертора применяются малошумящие многокаскадные усилители сигналов СВЧ, работающие в диапазоне частот от 0,9 до 1,7 ГГц. На входе усилителя в системах спутниковой навигации обычно установлен полюснопропускающий фильтр (ППФ). К выходу усилителя подключается с помощью кабеля снижения низкочастотный блок системы, на входе которого также установлен ППФ.

К усилителю предъявляются требования обеспечения заданного коэффициента шума, стабильности работы в широком диапазоне температур окружающей среды (обычно от -50°С до +50°С) и указанных выше нагрузок, подключенных ко входу и выходу усилителя.

Современные биполярные СВЧ-транзисторы позволяют получить требуемые параметры усилителя по шумам и усилению при количестве каскадов обычно от трех и более, но одна из проблем проектирования усилителя заключается в том, что область потенциальной неустойчивости транзисторов, где инвариантный коэффициент устойчивости транзистора меньше единицы, занимает область, примерно, от сотен МГц до единиц ГГц и охватывает, таким образом, весь диапазон рабочих частот.

В области потенциальной неустойчивости транзистора невозможно обеспечить двухстороннее согласование транзистора, реализовав таким образом максимально возможное усиление и, кроме того, затрудняется возможность построения многокаскадных усилителей из-за возможности неустойчивой работы. В связи с тем, что значение модуля коэффициента отражения от входов ППФ вне его полосы пропускания может достигать величин близких к единице, подключение ППФ к усилителю на потенциально неустойчивом транзисторе приводит к самовозбуждению усилителя. (Шварц Н.Э. Линейные транзисторные усилители СВЧ, Москва, «Советское радио», 1980 г. [1])

Получение абсолютно устойчивого усилительного каскада возможно при подключении к транзистору выходной цепи с потерями [1] или при использовании обратной связи (М.Б.Толстихин и др., Анализ и расчет транзисторного СВЧ-усилителя с параллельной обратной связью, Электронная техника, сер. 1, Электроника СВЧ, вып.4, 1984 г., [Л2]).

В четырехкаскадном усилителе промежуточной частоты конвертора приемника непосредственного спутникового телевизионного вещания. (Гу Молин и др. Блок интегральных микросхем СВЧ-диапазона для приемника непосредственного спутникового телевизионного вещания на 12 ГГц // IEEE, MTT-S, INTERNFTIONAL MICROWAVE SYMPOSIUM, Digest, ST-Louis, 1985, June 4-6) устойчивость достигается, в основном, следующим образом:

1) между коллектором транзистора каждого из усилительных каскадов и корпусом включены стабилизирующие цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных резистора, четвертьволнового микрополоскового шлейфа и конденсатора;

2) на выходе четырехкаскадного усилителя включен П-образный резистивный аттенюатор, ослабляющий влияние нагрузки на параметры усилителя.

В усилительных каскадах использованы состоящие из отрезков микрополосковых линий (МПЛ) Г-образные и Т-образные согласующие цепи. Такие согласующие цепи создают достаточно близкие к единице значения модуля собственного коэффициента отражения согласующей цепи, вне полосы рабочих частот усилителя, что отрицательно влияет на его устойчивость и, кроме этого, недостатками таких решений является большое количество элементов и большие габаритные размеры усилителя.

Данный транзисторный усилитель является наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого изобретения.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение арсенала технических средств указанного назначения с одновременным улучшением его эксплуатационных характеристик.

Техническими результатами при реализации изобретения являются, в частности, обеспечение абсолютной устойчивости усилителя, упрощение конструкции и уменьшение габаритных размеров усилителя.

Влияние на достижение указанных технических результатов оказывают нижеприведенные отличительные признаки.

Многокаскадный усилитель содержит, как минимум, два аналогичных транзисторных усилительных каскада и межкаскадную согласующую цепь. Усилительный каскад содержит многополюсник, содержащий первый конденсатор и первый резистор, первые выводы которых соединены между собой и подключены к первому входу многополюсника, а вторые выводы соединены между собой и подключены ко второму входу многополюсника, второй резистор, первый вывод которого подключен ко второму входу многополюсника, а второй вывод которого подключен к третьему входу многополюсника, третий резистор, первый вывод которого подключен к третьему входу многополюсника, а второй вывод подключен к корпусу, второй конденсатор и четвертый резистор, первые выводы которых соединены между собой и подключены к третьему входу многополюсника, а вторые выводы соединены между собой и подключены к четвертому входу многополюсника, причем первый вход многополюсника является входом усилительного каскада, второй вход многополюсника подключен к выводу базы транзистора, третий вход многополюсника подключен к выводу коллектора транзистора, четвертый вход многополюсника является выходом усилительного каскада. Межкаскадная согласующая цепь содержит первый отрезок микрополосковой линии, первый вывод которого является входом межкаскадной согласующей цепи, а второй вывод подключен к первому выводу третьего конденсатора, а второй вывод третьего конденсатора подключен к первому выводу второго отрезка микрополосковой линии, второй вывод которого является выходом межкаскадной согласующей цепи, причем первый и второй отрезки микрополосковых линий имеют равную длину и расположены параллельно друг другу, а третий конденсатор установлен в зазоре между вторым выводом первого отрезка микрополосковой линии и первым выводом второго отрезка микрополосковой линии.

На чертеже приведена схема многокаскадного усилителя.

Поскольку каскады усилителя однотипны то с целью упрощения изложения показан усилитель, состоящий только из двух каскадов. Усилитель состоит из следующих элементов в порядке, показанном на чертеже, многополюсника 1, транзистора 2, межкаскадной согласующей цепи 3, многополюсника 4, транзистора 5. Транзисторы включены по схеме с общим эмиттером. Межкаскадная согласующая цепь 3 усилителя состоит из двух последовательно включенных отрезков МПЛ 12 и 13. Модуль коэффициента отражения от такой согласующей цепи на любой частоте всегда меньше единицы, что, в общем случае, не ухудшает устойчивость усилителя. Межкаскадная согласующая цепь конструктивно выполнена в виде двух отрезков МПЛ 12 и 13 равной длины, расположенных параллельно друг другу на минимальном расстоянии, пригодном для установки разделительного конденсатора 14, установленного в зазоре между концом отрезка 12 и началом отрезка 13, что позволяет уменьшить площадь занимаемую усилителем.

Каждый из многополюсников 1 и 4 состоит резисторов 6, 9, выполненных в зазоре МПЛ, конденсаторов 10, 11, установленных на МПЛ над соответствующими резисторами 6, 9, и резисторов 7, 8. Резисторы 6, 7, 8, 9 и конденсаторы 10, 11 создают частотно-зависимые нагрузки входов транзистора и частотно-зависимую обратную связь, обеспечивающие заданную устойчивость каждого из усилительных каскадов, выполненных на транзисторах 2 и 5 в отдельности и совместно с межкаскадной согласующей цепью 3 обеспечивают абсолютную устойчивость многокаскадного усилителя.

Отсутствие стабилизирующих цепей, состоящих из четвертьволновых шлейфов и конденсаторов, резистивного аттенюатора на выходе усилителя, и конструктивное исполнение согласующей цепи 3 позволяют уменьшить габаритные размеры усилителя.

Многокаскадный усилитель, содержащий, как минимум, два аналогичных транзисторных усилительных каскада, причем транзисторы включены по схеме с общим эмиттером, и межкаскадную согласующую цепь, отличающийся тем, что усилительный каскад содержит многополюсник, содержащий первый конденсатор и первый резистор, первые выводы которых соединены между собой и подключены к первому входу многополюсника, а вторые выводы которых соединены между собой и подключены ко второму входу многополюсника, второй резистор, первый вывод которого подключен ко второму входу многополюсника, а второй вывод которого подключен к третьему входу многополюсника, третий резистор, первый вывод которого подключен к третьему входу многополюсника, а второй вывод которого подключен к корпусу, второй конденсатор и четвертый резистор, первые выводы которых соединены между собой и подключены к третьему входу многополюсника, а вторые выводы которых соединены между собой и подключены к четвертому входу многополюсника, причем первый вход многополюсника является входом усилительного каскада, второй вход многополюсника подключен к выводу базы транзистора, третий вход многополюсника подключен к выводу коллектора транзистора, четвертый вход многополюсника является выходом усилительного каскада; межкаскадная согласующая цепь содержит первый отрезок микрополосковой линии, первый вывод которого является входом межкаскадной согласующей цепи, а второй вывод которого подключен к первому выводу третьего конденсатора, а второй вывод третьего конденсатора подключен к первому выводу второго отрезка микрополосковой линии, второй вывод которого является выходом межкаскадной согласующей цепи, причем первый и второй отрезки микрополосковых линий имеют равную длину и расположены параллельно друг другу, а третий конденсатор установлен в зазоре между вторым выводом первого отрезка микрополосковой линии и первым выводом второго отрезка микрополосковой линии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для усиления сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. .

Изобретение относится к технике приборостроения, а именно к технике конструирования СВЧ-преобразователей. .

Изобретение относится к радиосвязи для использования в передающих устройствах. .

Изобретение относится к технике электрической связи и может использоваться в радиоприемных устройствах сверхвысоких частот. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокации, радиосвязи и других областях техники, в частности для создания мощных двухполосных транзисторных усилителей СВЧ диапазона.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при создании усилителей СВЧ на электронных лампах, транзисторах, других активных элементах. .

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиопередающих устройствах с регулируемой мощностью излучения. .

Изобретение относится к технике электрической связи и может быть использовано при построении приемных устройств радиолокационных станций, радионавигационных средств, спутниковых систем связи и предназначено для усиления электромагнитных колебаний сантиметрового и дециметрового диапазонов.

Изобретение относится к технике радиопередающих устройств диапазонов ВЧ, ОВЧ, УВЧ и может быть использовано в усилителях мощности телевизионных, связных, AM и ЧМ вещательных станций, в промышленных генераторах и генераторах накачки лазеров.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к усилителям с полосой пропускания более двух октав

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано при разработке радиопередающих устройств для современных радиотехнических систем связи, радиолокации, радионавигации

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, а именно к СВЧ-усилителям, и может быть использовано в выходных цепях систем связи, РЭБ, РЛС

Изобретение относится к электронной технике СВЧ

Изобретение относится к электронной технике СВЧ

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для усиления непрерывного сигнала восьмимиллиметрового диапазона длин волн в широкой полосе рабочих частот

Изобретение относится к настройке многопортовых усилителей (МРА) и, в частности, к регулировке соотношений фазы и усиления между отдельными усилителями в МРА

Изобретение относится к многопортовым усилителям для использования в системе спутниковой связи, и, в частности, к способу и устройству для поддержания изолированности в многопортовых усилителях

Настоящее изобретение предназначено для построения входного усилительного каскада для коммутации телевизионной антенны с телевизионным приемником или цифровой телевизионной приставкой. Технический результат изобретения заключается в достижении заданного коэффициента усиления при минимальном коэффициенте шума. Высокочастотный балансный усилитель включает первый и второй параллельные каналы усиления и соединенный с ними блок суммирования, выход которого предназначен для подключения несимметричной нагрузки. Каждый канал усиления выполнен на двух последовательно соединенных транзисторах, причем первые транзисторы первого и второго каналов усиления согласованы по шумам, а вторые транзисторы выполнены с возможностью дополнительного усиления сигналов. Между эмиттерами вторых транзисторов подключен корректирующий конденсатор, который выполнен с возможностью обеспечения заданного фазового баланса сигналов в параллельных каналах усиления. Блок суммирования представляет собой согласующий синфазный трансформатор, выполненный с возможностью согласования симметричных выходов высокочастотного балансного усилителя с несимметричной нагрузкой. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электронных приборов СВЧ и по физическим принципам функционирования близко к вакуумным усилителям с распределенным взаимодействием. Технический результат заключается в снижении массогабаритных показателей устройства и увеличении верхней границы рабочего диапазона частот. Усилитель состоит из нескольких каскадов усиления на основе матрицы микротриодов с автоэлектронными катодами. Выходная анодно-сеточная линия предыдущего каскада является входной катодно-сеточной линией последующего усилительного каскада. Продольные размеры матрицы микротриодов всех усилительных каскадов, за исключением последнего, значительно меньше длины волны входного СВЧ сигнала. Длина матрицы микротриодов последнего усилительного каскада может быть произвольной. Число усилительных каскадов выбирается исходя из требуемых значений коэффициента усиления и выходной мощности. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к радиотехнике для усиления сигналов сверхвысокой частоты

Наверх