НИКИ, поэтому его можно не учитывать. Предполагают также, что эквивалентный генератор тока t = S {и„ - Е') работает на чисто активную нагрузку и режим транзистора- граничный.

Анализ, проведенный в рамках перечисленных допущений, позволяет выявить основные особенности усилителей с ОЭ и ОБ (общая база) и получить соотношения, по которым можно произвести их электрический расчет. В процессе такого расчета по заданным значениям выходной мощности и рабочей частоты в предположении использования транзистора в граничном режиме определяют мощность возбуждения транзистора, мощность, потребляемую им от источника питания, к. п. д. по коллектору, коэффициент усиления, входное сопротивление транзистора первой гармонике тока и сопрогивление нагрузки Z , при котором реализуется расчетный режим.

Анализ показывает, что и в схеме с ОЭ, и в схеме с ОБ значение вещественной части входного сопротивления транзистора /?вх мало (порядка единиц Ом) и уменьшается с увеличением мощности транзистора.

В усилителе с ОЭ коэффициент усиления по мощности обратно пропорционален квадрату частоты, в то же время благодаря отрицательной обратной связи через индуктивность он мало чувствителен к изменению нагрузки. Практика показывает, что в этих усилителях Кр уменьшается до двух-трех на частотах / ~ /гр-

В схеме с ОБ частотная зависимость Кр значительно слабее, но вследствие положительной обратной связи через Lg коэффициент усиления более чувствителен к изменениям нагрузки. Кр уменьшается до двух-трех на частотах значительно более высоких чем в схеме с ОЭ: / ~ (2 3) /р. Поэтому рекомендуемый интервал рабочих частот транзистора составляет от (0,2 -н 0,3) /гр до /р для схемы с ОЭ и от (0,2 -V- 0,3) /гр до (2 -ь 3) /гр в схеме с ОБ. Усилители с ОБ на частотах свыше 1 ГГц используют значительно чаще, чем усилители с ОЭ.

1. Входная и выходная СВЧ-цепи ТУМ. Для реализации расчетного электрического режима работы транзистора нужно подать на него напряжение возбуждения от источника с определенным внутренним .;опротивлением, а к выходным зажимам присоединить определенное сопротивление нагрузки (рис. 10.4.) Входная цепь трансформирует внутреннее сопротивление источника возбуждения так,

чтобы выходное сопротивление левой части схемы на клем-

мах 2-2 было комплексно-сопряженным с входным сопротивлением транзистора

Zi = Zx, (10.4)

что согласует вход транзистора с выходом источника возбуждения. Выходная цепь преобразует сопротивление в Zh, обеспечивая тем самым оптимальный электрический режим работы ТУМ. Так как основная функция входной и выходной СВЧ-цепей - согласование и трансформация сопротивлений, их часто называют согласующими. Кроме того, эти цепи обеспечивают фильтрацию высших гармоник, а в широкополосных усилителях - еще и требуемую АЧХ усилителя.

Рис. 10.4. Обобщенная структурная схема согласования транзистора по входу и выходу:

/ - входная СВЧ цень, - транзистор, iii - выходная СВЧ цепь

СВЧ-цепи усилителя обычно проектируют в два этапа. Сначала рассчитывают цепь из элементов с сосредоточенными постоянными, осуществляющую необходимую трансформацию сопротивлений. При этом нужно, чтобы эта цепь включала реактивные элементы входного и выходного полных сопротивлений (импедансов) транзистора в качестве рабочих и могла быть достаточно просто конструктивно реализована. Затем заменяют сосредоточенные элементы цепи распределенными, эквивалентные схемы которых с нужной степенью точности совпадают с заменяемыми элементами в рабочем диапазоне частот. Задачу расчета СВЧ-цепей решают по-разному в зависимости от требуемой ширины рабочей полосы усилителя.

Согласующие цепи узкополосных ТУМ. Если усилитель работает на фиксированной частоте или в узкой полосе рабочих частот (порядка нескольких процентов от центральной частоты /о), обычно применяют электрические цепи простейшего вида, которые состоят из трех реактивных

элементов, соединенных по Т- или П-образной схеме (рис. 10.5).

Если известно сопротивление нагрузки = R2 + jX (или проводимость 2=2 + /а). можно определить параметры цепи согласования, обеспечивающие на входе нужные значения Z или Yi- Реактивную составляющую выходного сопротивления (проводимости) устройства, находящегося слева от клемм /-Г, можно считать включенной в А^шосл или в Ьщар, поэтому, нс нарушзя общности задачи, можно считать, что Z = Ri, Yi = gi- Тогда для определения параметров согласующих цепей имеем:

glgi + (bl пар + 3 поел) (Ьг пар + Ьз поел + г) - Ьз поел = 0; j q g Й (bl пар + Ьз поел) - (2 пар + 3 поел + а) = 0;

R1R2 + (l поел + З пар) X X (Х2 о,л + Хз пар + Х2) - XI пар = 0; (10.6)

2 (l поел + Зпар) - Rl (i поел + З пар + а) = 0.

В ЭТИХ уравнениях для индуктивных элементов X > О, а Ь < О, для емкостных - наоборот.

В каждой из систем уравнений (10.5), (10.6) три величины заданы (gi, gz, b или Ri, R, X) и три неизвестны. Поэтому при инженерном расчете схем согласования одну из искомых величин можно выбрать, исходя из каких-либо дополнительных соображений, а две другие определить в результате решения уравнений.

1 jjmcn Jjimn 1 Jhmcn

Bbix~[c,

SilX Bbix 0

Рис. 10.5. Схемы Т- (a) и П- (б) образных цепей согласования

Рис. 10.6. Эквивалентные схемы входного (а) и выходного (б) сопротивлений транзистора в узкой полосе частот

В общем случае входное и выходное сопротивления транзистора на рабочей частоте имеют как индуктивную, так и емкостную составляющие. Однако для многих мощных транзисторов СВЧ (особенно в дециметровом диапазоне