УСИЛИТЕЛЬ СВЧ Российский патент 1994 года по МПК H03F3/60 

Изобретение относится к области радиоэлектроники СВЧ и может быть использовано в радиоприемной и радиопе- редающей аппаратуре.

Известен усилитель СВЧ, содержащий входной и выходной волноводно-микрополосковые переходы, микрополосковую плату с полевым транзистором, первым и вторым полосками с установленными на них согласующими шлейфами, первым и вторым полуволновыми шлейфами фильтрации по питанию, разомкнутыми на конце [1].

Недостатком известного устройства является низкая устойчивость работы усиления на частотах вне рабочей полосы частот.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является усилитель СВЧ, содержащий микрополосковую плату с полевым транзистором, первым и вторым полосками и установленными на них согласующими шлейфами, третьим полоском, первым и вторым полуволновыми шлейфами фильтрации по питанию, разомкнутыми на конце. Выводы затвора и стока полевого транзистора подключены к выходному концу первого полоска и входному концу второго полоска соответственно. Вывод истока полевого транзистора через третий полосок подключен к экранной поверхности микрополосковой платы [2].

Недостатком известного устройства является низкая устойчивость работы усилителя на частотах вне рабочей полосы частот.

Целью изобретения является сужение полосы усиления и повышение устойчивости работы усилителя на частотах вне рабочей полосы частот.

Это достигается тем, что усовершенствуется усилитель СВЧ, содержащий микрополосковую плату с полевым транзистором, первым и вторым полосками с установленными на них согласующими шлейфами, третьим полоском, первым и вторым полуволновыми шлейфами, разомкнутыми на конце, причем выводы затвора и стока полевого транзистора подключены к выходному концу первого полоска и входному концу второго полоска соответственно, вывод истока полевого транзистора через третий полосок, подключен к экранной поверхности микрополосковой платы.

Отличительные признаки предложенного технического решения заключаются в том, что в устройство введены первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой резистивные элементы, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой полуволновые шлейфы, причем на первый и второй резистивные элементы включены последовательно в разрыв первого полоска по обе стороны относительно точки подключения первого полуволнового шлейфа, третий и четвертый резистивные элементы включены последовательно в разрыв второго полоска по обе стороны относительно точки подключения второго полуволнового шлейфа, пятый резистивный элемент включен в разрыв третьего полоска, первые концы шестого и седьмого резистивных элементов подключены к середине первого и второго полуволновых шлейфов соответственно, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой полуволновые шлейфы параллельно подключены к первому, второму, третьему, четвертому и пятому резистивным элементам соответственно, вторые концы шестого и седьмого резистивных элементов являются клеммами подачи питания затвора и стока полевого транзистора соответственно, клеммой подачи питания истока полевого транзистора является экранная поверхность микрополосковой платы.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Оно содержит микрополосковую плату 1, полевой транзистор 2, первый 3, второй 4 и третий 5 полоски, согласующие шлейфы 6 и 7, первый 8, второй 9, третий 10, четвертый 11, пятый 12, шестой 13 и седьмой 14 резистивные элементы, третий 15, четвертый 16, пятый 17, шестой 18 и седьмой 19 полуволновые шлейфы, замкнутые на конце, первый и второй полуволновые шлейфы 20, 21, разомкнутые на конце, металлизированное отверстие 22.

На микрополосковой плате 1 установлен полевой транзистор 2. Вывод затвора транзистора 2 подключен к выходному концу первого полоска 3. Вывод стока транзистора 2 подключен к входному концу второго полоска 4. Вывод истока транзистора 2 через третий полосок 5 и металлизированное отверстие 22 подключен к экранной поверхности микрополосковой платы 1. На первом 3 и втором 4 полосках установлены согласующие шлейфы 6 и 7 соответственно. Первый 8 и второй 9 резистивные элементы включены последовательно в разрыв первого полоска 3 по обе стороны относительно точки подключения первого полуволнового шлейфа 20. Третий 10 и четвертый 11 резистивные элементы включены последовательно в разрыв второго полоска 4 по обе стороны относительно точки подключения второго полуволнового шлейфа 21.

Устройство работает следующим образом.

Пусть поданный на вход усилителя сигнал находится в пределах рабочей полосы частот. Проходя без ослабления в резистивных элементах 8 и 9, сигнал поступает в затвор-истоковую цепь полевого транзистора 2. Из сток-истоковой цепи транзистора 2 усиленный сигнал проходит также без ослабления в резистивных элементах 10, 11 и поступает на выход усилителя. Это имеет место за счет того, что указанные резистивные элементы замкнуты накоротко полуволновыми короткозамкнутыми шлейфами 15-18 соответственно, настроенными на рабочий диапазон частот. Аналогично резистивный элемент 12 в цепи истока полевого транзистора 2 закорочен шлейфом 19. Резистивные элементы 13 и 14 не ослабляют сигнал, поскольку они включены в точках шлейфов 20, 21, где поле имеет минимальное значение. Указанные элементы также закорочены шлейфами.

В случае, если на вход усилителя подать сигнал, находящийся вне рабочего частотного диапазона усилителя, то сигнал частично ослабится в резистивных элементах 8, 9 и 10, 11, поскольку шлейфы 15-18 на этой частоте уже не обеспечивают режима короткого замыкания резистивных элементов 8-11. При этом имеет место также раскорачивание резистивного элемента 12, что приводит к снижению коэффициента усиления усилителя на этой частоте за счет появления отрицательной обратной связи. За счет того, что резистивные элементы 13 и 14 на этой частоте становятся включенными уже не в минимум поля шлейфов 20, 21, происходит раскорачивание этих элементов и появляется эффект частичного шунтирования микрополосковой линии передачи этими элементами (параллельное включение их в линию). В результате этого на входных и выходных цепях усилителя образуются аттенюаторы, которые вносят затухание в указанные цепи, улучшая развязку усилителя с входной и выходной нагрузками, повышая при этом устойчивость усилителя к изменению этих нагрузок. Повышение сопротивления в цепи истока транзистора 2 приводит к снижению усиления на частотах вне рабочей полосы частот усилителя.

В результате предварительных экспериментов было установлено следующее: однокаскадный усилитель СВЧ двухсантиметрового диапазона волн, выполненный по схеме прототипа, имел коэффициент усилителя 7 дБ и полосу усиления 3,1 ГГц по уровню минус 3 дБ. При этом рабочая полоса частот 700 МГц. Данный усилитель при КСВН входной и выходной нагрузок равном 5, в процессе изменения фазы КСВН возбуждался на некоторых частотах, находящихся вне рабочей полосы частот усилителя. После введения в известный усилитель заявленных технических решений полоса усиления однокаскадного усилителя сократилась до 2,3 ГГц по тому же уровню. При этом на частотах, находящихся вне рабочей полосы частот, при изменении фазы КСВН тех же нагрузок усилитель не возбуждался.

Использование: в различной аппаратуре в качестве устойчивого узкополосного усилителя. Сущность изобретения: в усилитель, содержащий полевой транзистор, к стоку, затвору и истоку которого подключены первый, второй и третий полоски, расположенные на лицевой стороне металлизированной диэлектрической подложки, первый и второй полуволновые шлейфы цепей питания стока и затвора, разомкнутые на концах, введены первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой резистивные элементы и третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой полуволновые шлейфы. При этом первый и второй резистивные элементы включены в разрывы, выполненные в первом полоске по обе стороны от первого полуволнового шлейфа и параллельно им, своими концами подключены третий и четвертый полуволновые шлейфы соответственно, третий и четвертый резистивные элементы включены в разрывы второго полоска, выполненные с обеих сторон от второго полуволнового шлейфа и параллельно им, своими концами подключены пятый и шестой полуволновые шлейфы соответственно, седьмой полуволновый шлейф подключен своими концами параллельно пятому резистивному элементу, включенному в разрыв, выполненный в третьем полоске, а шестой и седьмой резистивные элементы подключены к середине первого и второго полуволновых шлейфов. 1 ил.

УСИЛИТЕЛЬ СВЧ, содержащий металлизированную с одной стороны диэлектрическую подложку, на лицевой стороне которой расположены полевой транзистор, включенный стоком и затвором к одним концам первого и второго полосков, другие концы которых являются входом и выходом усилителя соответственно третий полосок, соединенный одним концом к истоку полевого транзистора, а другим - к металлизации, и первый и второй полуволновые шлейфы цепей питания стока и затвора, разомкнутые на концах и подключенные параллельно первому и второму полоскам соответственно, отличающийся тем, что, с целью сужения полосы усиления и повышения устойчивости, введены первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой резистивные элементы и третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой полуволновые шлейфы, при этом первый и второй резистивные элементы включены в разрывы, выполненные в первом полоске по обе стороны от подключения первого полуволнового шлейфа, третий и четвертый резистивные элементы включены в разрывы, выполненные во втором полоске по обе стороны от подключения второго полуволнового полоска, пятый резистивный элемент включен в разрыв в третьем полоске, шестой и седьмой резистивные элементы подключены к середине первого и второго полуволновых шлейфов соответственно, а третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой полуволновые шлейфы своими концами подключены параллельно первому, второму, третьему, четвертому и пятому резистивным элементам соответственно.