Главная Передающие устройства СВЧ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 [ 87 ] 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 вх вх Рис. 10.8. Эквивалентные схемы входного (а) и выходного сонротивлений (б) транзистора в широкой полосе частот более точно, чем элементы эквивалентной схемы транзистора. Необходимо помнить, 4to 5-параметры пригодны для описания только линейных четырехполюсников и поэтому, строго говоря, являются характеристиками транзисторов только при работе в малосигнальном режиме. 5-параметры, измеренные в режиме большого сигнала, можно рассматривать как коэффициенты линеаризации матрицы рассеяния по первой гармонике. Опи-I-Sbix сание транзистора с помо- щью таким образом измеренных 5-параметров является достаточно точным, только если входная и выходная СВЧ-цепи усилителя обеспечивают высокую фильтрацию высших гармоник тока. На практике на частотах до 2-3 ГГц обычно используют описания транзистора с помощью полных сопротивлений, а на более высоких частотах - с помощью S-параметров. 2. Проектирование СВЧ-цепей широкополосных ТУМ с использованием измеренных полных сопротивлений транзисторов **, Для облегчения проектирования измеренные полные сопротивления транзистора целесообразно представить в виде простейших цепей, содержащих частотно-независимые и реактивные элементы. Входное сопротивление большинства мощных транзисторов СВЧ в широкой полосе частот можно описать последовательной /?1С-цепью (рис. 10.8, а) (или просто /?1-цепью), выходное - цепью, представленной на рис. 10.8, 6 (или просто параллельным /?С-соединением). Выходные цепи широкополосных ТУМ. Основная функция выходной цепи широкополосного ТУМ - обеспечить согласование нагрузки с выходным сопротивлением транзистора в заданной полосе частот. Поэтому, если считать сопротивление нагрузки чисто активным и неизменным в полосе частот, задача проектирования выходной цепи сводится к синтезу цепи согласования активной нагрузки с комплексным сопротивлением (рис. 10.8, 6). Известно, * Полагают, что измеренные в оптимальном энергетическом режиме 2вых комплексно сопряжены с сопротивлениями L, обеспечивающими этот режим, что в конечной полосе частот полное согласование комплексных сопротивлений невозможно. Поэтому стоит задача в заданной полосе частот получить заданный коэффициент отражения. При этом чем меньше полоса частот, тем меньший коэффициент отражения можно получить при использовании согласующей цепи, состоящей из определенного количества реактивных элементов. В предельном случае, если цепь имеет бесконечное число элементов, максимальная полоса согласования АсОп соответствует столообразной зависимости модуля коэффициента отражения Г от частоты (рис. 10.9, а). При согласовании последовательной PL-цепи Асо„е = яР/[11п(1/Г)], (10.9) а при согласовании параллельной РС-цепи Асо„е = я/[РС1п(1/Г)]. (10.10) Обычно частотную зависимость Г выбирают либо максимально плоской (описываемой с помощью полинома Баттерворта), или чебышевской (описываемой с помощью полинома Чебышева) (рис. 10.9, б). Затем задают степень согласования (максимально допустимое значение Г) или максимально допустимое рабочее затухание (10.8) в заданной полосе и рассчитывают цепь, обеспечивающую такое согласование. г доп со, со со со Рис. 10.9. Частотная характеристика Г при согласовании в полосе частот Ди: а - предельный случай (число элементов согласующей цепн бесконечно велико), б - число элементов согласующей цепи конечно (сплошная линия - чебышевская, пунктир - максимально плоская) Сравнение характеристик, получаемых с помощью цепи определенного типа, с предельными значениями полосы согласования (10.9), (10.10) позволяет судить об оптимальности найденного решения. Широкое распространение в ТУМ СВЧ получили выходные согласующие цепи, представляющие собой фильтры нижних частот (ФНЧ) с ограниченной полосой пропускания (рис. 10.10, а). Следует отметить, что хотя схемы таких цепей совпадают с ФНЧ, по своим характеристикам они отличаются от последних. Основное отличие состоит в том, что если на входе и выходе обычных ФНЧ сопротивления приблизительно равны, то в согласующих цепях значения Rg и /? могут существенно отличаться. Поэтому при со = О обычно имеет место отражение (рис. 10.10, б): Го = {Ra - /?вых)/(н + вых)- Характеристики таких согласующих цепей протабули-рованы. Из таблиц по заданным значениям относительной ширины рабочей полосы частот W = 2 (cOg - Мн)/(йв + >л) и перепада согласуемых активных сопротивлений /выл/н определяют количество п элементов согласующей цепи и их параметры, обеспечивающие Г Гдо^. Г Uon - О Щ Рис. 10.10. Схема согласования с помощью цепи типа ФНЧ с ограниченной полосой пропускания (а) и ее частотная характеристика (б) Схемы ФНЧ удобны для реализации на СВЧ, так как в них индуктивности включены последовательно, а емкости - параллельно. В качестве первой емкости можно использовать выходную емкость транзистора. При этом влиянием индуктивности Lgx обычно пренебрегают. Цепь, представленная на рис. 10.10, а, когда фильтр начинается с емкости, применима только для RbuJRu > 1- Если для конкретного транзистора /?вы-/н < 1. то первым элементом цепи, начиная от /?вых. Должна быгь индуктивность, для чего емкость транзистора компенсируют параллельной индуктивностью и уже затем ставят согласующую цепь. Входные цепи широкополосных ТУМ. Основная функция входной цепи широкополосного ТУМ - выравнивание амп- |
© 2007 EPM-IBF.RU
Копирование материалов разрешено в случае наличия письменного разрешения |