продолжение табл. ГШ

Вид распределенного элемента

Варианты эквивалентной цепи с сосредоточенными элементами и формулы для их расчета

0 Т 0

sine , tg(бэлх/г) . --5- +--

с tg (8эл2/2) . Sine;,!

эль еэл2<я/4

iatSj,2 1): ft/1

tg е,л1

2 0)2

(uZqi

При переходе от исходных цепей с сосредоточенными элементами к цепям с распределенной структурой количество расчетных соотношений становится меньше, чем число подлежащих определению характеристик. Это объясняет определенную свободу выбора параметров и дает возможность удовлетворить дополнительным технологическим или конструктивным требованиям.

На этапе технического проектирования для оптимизации частотных характеристик усилителя целесообразно использовать ЭВМ. При этом обычно ставится задача так называемого параметрического синтеза, т. е. оптимального выбора числовых значений параметров согласующих или корректирующих цепей. В качестве целевой функции, подлежащей минимизации, используют максимум коэффициентов отражения на входе и выходе усилителя в рассматриваемой полосе частот. При синтезе цепей обычно накладывают ограничения на предельные конструктивно выполнимые значения волновых сопротивлений: 10 < Zo 100 - 150, Ом.

На рис. 10.14 представлены принципиальная схема (а) широкополосного ТУМ дециметрового диапазона длин волн и пример ее конструктивной реализации (б). Усилители, выполненные по такой схеме, обеспечивают коэффициент

усиления 7-10 дБ при к. п. д. свыше 45 % в полосе примерно =h20 % от центральной частоты Емкости С, и С разделительные, емкость Се - блокировочная. Дроссели Li и Lg обеспечивают режим по постоянному току. Длина отрезка, образующего индуктивность L, равна четверти длины волны на средней частоте диапазона. Индуктивность

Lg, кроме того, компенсирует на средней частоте диапазона влияние выходной емкости транзистора. Входная цепь усилителя {Ci + С^; L, Ci + Съ, Кх) является корректирующей двухсекционной цепью типа ФНЧ (см. рис. 10.11). Выходная цепь Cg-f -f- С7 - двухэлементный фильтр НЧ с ограниченной полосой пропускания. Конструктивно емкости Са, С7 и все индуктивности выполнены из отрезков микрополосковых линий. Возможность изменения индуктивностей и емкостей за счет подключения соответствующих перемычек позволяет настраивать усилитель. Емкости Ci, С3, С4, С5, Се, Cg, С9 - сосредоточенные. Весь усилитель выполнен на плате из керамики 22ХС или поликора, его размер 48 X 30 X 1, транзистор -КТ913Б.

4. Особенности проектирования ТУМ с использованием параметров матрицы рассеяния транзистора. Параметры матрицы рассеяния транзисторов обычно используют при проектировании ТУМ, работающих в диапазоне частот свыше 2-3 ГГц.

Транзистор характеризуют матрицей рассеяния

Рис. 10.14. Принципиальная схема ТУМ дециметрового диапазона длин волн (а) и его топология (б)

S-ii Sii

(10.12)

элементы которой и б'аг представляют собой коэффициенты отражения от входа и выхода транзистора, а эле-

менты и Si - коэффициенты передачи по напряжению соответственно с выхода транзистора на вход и с входа на выход, измеряемые обычно при включении транзистора в стандартную пятидесятиомную линию.

При проектировании по S-параметрам транзистора стоит задача обеспечить максимально возможный коэффициент усиления по мощности при условии устойчивой работы усилителя, Отметим, что при представлении транзистора его входным и выходным сопротивлениями в явном виде об устойчивости усилителя не упоминается. Дело в том, что сопротивления транзистора измеряют на требуемом уровне мощности в режиме его согласования по входу и выходу. Отражения от нагрузки при этом отсутствуют, а внутренняя обратная связь в самом транзисторе автоматически учитывается в измеренных сопротивлениях. Поэтому проектирование усилителя в этом случае сводится, по сути дела, только к реализации в устройстве того режима работы транзистора, в котором измерялись сопротивления, а этот режим, естественно, устойчив.

Коэффициент усиления по мощности Кр транзисторного усилителя (см. рис. 10.4) связан с S-параметрами транзистора следующим образом:

(1 Г^Ц1-Г|)

)1 Г,Г;Р1 l-SsP

где Га - коэффициент отражения на входе выходной согласующей цепи; Ti - коэффициент отражения на выходе входной согласующей цепи со стороны транзистора; fj == == Si -f 512212/(1 - ггг) - коэффициент отражения на входе транзистора с учетом Г^.

Коэффициент усиления максимален при

fi = r, , = ff, Г2-Г,о„т = 5 (10.14)

т. е. при согласовании усилителя по входу и выходу

Кр шах = I 521 т - rfonx) (1 - Г|опт). (10.15)

Таким образом, на первый взгляд, задача проектирования усилителя заключается в создании входной и выходной цепей, обеспечивающих выполнение условия комплекс-ното сопряжения коэффициентов отражения (10.14), и, таким образом, совпадает с рассмотренной ранее задачей син-геза согласующих цепей по заданным сопротивлениям