Усилитель сигнальной частоты Российский патент 2024 года по МПК H03F3/04 

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике, а именно к усилителям сигнальной частоты, может найти применение в мобильных и стационарных станциях радиорелейных линий (далее - РРЛ) и в радиолокационных станциях (далее - РЛС).

Известны усилители сигнальной частоты на биполярных транзисторах с трансформацией выходного сопротивления каскада к более низкому входному сопротивлению следующего каскада (1).

Недостатком указанных схем является малая полоса пропускания относительно средней частоты.

Технической задачей предлагаемого изобретения является достижение более широкой полосы пропускания относительно средней частоты в усилителе сигнальной частоты.

Указанный технический результат достигается посредством уменьшения добротности входного селективного параллельного колебательного контура (далее - КК) и понижением добротности частотозадающего параллельного КК в генераторе-усилителе.

Принципиальная схема предлагаемого усилителя сигнальной частоты изображена на чертеже.

Схема работает следующим образом.

Сигнал с антенны, соединенной к выводу А, через резистор R1 поступает на эмиттер транзистора Т1, который осуществляет усиление по напряжению. Резисторы R2, R3, R4 обеспечивают стабилизацию режима работы транзистора Т1 по постоянному току (далее ~ ПТ). Параллельный КК, состоящий из конденсатора О и катушки индуктивности L1, обеспечивает селекцию частоты прининимаемого сигнала, а соединенный с ним параллельно резистор R5 обеспечивает уменьшение добротности, чем достигается увеличение полосы пропускания сигнала. Конденсаторы С2, С3, С4, С6, С7 - блокировочные по высокой частоте (далее - ВЧ). Через резистор R6 с шиной питания соединен источник стабильного напряжения, состоящий из стабилитрона D и конденсатора С4, с источником стабильного напряжения соединен резистор R4, обеспечивающий питание транзистора Т1 по ПТ. Сигнал, усиленный на транзисторе Т1 по напряжению, подается через резистор R7 на коллектор транзистора Т2. Транзистор Т2 с транзистором Т3 образуют генератор-усилитель с задающим параллельным КК, состоящем из конденсатора С5 и катушки L2, с пониженной добротностью посредством резистора R8, соединенному с задающим КК параллельно. Усилитель-генератор усиливает сигнал, поданный с резистора R7, по мощности. Коллектор транзистора Т3 гальванически соединен с резистором R9 и эмиттером транзистора Т4; другой конец резистора R9 соединен с общей шиной. Усиленный генератором-усилителем сигнал частично шунтируется резистором R9 и поступает на эмиттер транзистора Т4. Резисторы R10, R11 обеспечивают стабилизацию режима работы транзистора Т4 по ПТ.

В генераторе-усилителе, содержащем транзисторы Т2 и Т3, база транзистора Т2 гальванически соединена с коллектором транзистора Т3, а база транзистора Т3 соединена с коллектором транзистора Т2 через резистор R12. Эмиттеры транзисторов Т2 и Т3 гальванически соединены между собой и к блокировочному по ВЧ конденсатору С6 и к шине питания через резистор R13. Резистор R12 предназначен для обеспечения разности потенциалов выводов транзистора Т3 по ПТ. К коллектору транзистора Т4 гальванически соединен вывод X, являющийся выходом схемы и гальванически соединен с резистором R11, другой конец которого гальванически соединен с шиной питания.

Структура биполярных (далее - БП) транзисторов Т2, Т3 генератора-усилителя является противоположной структуре БП транзисторов Т1 и Т4.

Номинальное напряжение питания, подаваемое на вывод Е, может быть от 3 до 30 В.

Частота данного усилителя сигнальной частоты может быть от 2 ГГц до 20 ГГц, а ширина полосы пропускания может быть до 10-15% от средней частоты.

Устройство может сохранять работоспособность при падении напряжения питания до половины от номинального.

Резистор R1 предназначен для снижения влияния изменяющихся реактивных параметров антенны на элементы первого каскада схемы.

При неизменных параметрах антенны, резистор R1 может отсутствовать, т.е. величина R1 равна нулю. Антенна может содержать "удлинительную катушку" индуктивности при наличии резистора R1, величина которого отлична от нуля.

При достаточно больших величинах резистора R7, может отсутствовать источник стабильного напряжения, т.е. стабилитрон D, резистор R6 и конденсатор С4 отсутствовать, а конец резистора R4 быть гальванически соединен с шиной питания.

Положительным эффектом предложенного изобретения является также более высокая надежность при эксплуатации.

Источники информации, принятые во внимание:

1. Радиотехника: Энциклопедия / Под ред. Ю.Л. Мазура - 3-е изд., стер - М. ДМК Пресс, 201б., 11. 6 " Устройства СВЧ твердотельные ". Стр 275, " Транзисторные усилители СВЧ".

Предлагается усилитель сигнальной частоты на 4-х биполярных транзисторах, содержащий входной селективный параллельный колебательный контур (КК), шунтированный резистором с целью понижения добротности, к которому гальванически соединены антенна через резистор и эмиттер транзистора с общей базой (ОБ). Другой гонец селективного КК заземлен по высокой частоте (ВЧ), а по постоянному току (ПТ) соединен с общей шиной; и содержащий генератор-усилитель с задающим параллельным КК, шунтированный резистором с целью понижения добротности. Генератор-усилитель представляет собой схему "генератора качающейся частоты", нагрузкой одного из транзисторов которого является резистор, к которому также гальванически соединен эмиттер выходного транзистора. Выводы всех транзисторов соединены гальванически либо через резисторы. Структура транзисторов генератора-усилителя противоположна структуре входного и выходного транзисторов. Антенна соединена с входным селективным КК через резистор для уменьшения влияния реактивных параметров антенны в случае, например, приближения к ней посторонних объектов. Антенна может быть соединена с входным селективным КК гальванически (без резистора), если влияния на нее посторонних объектов нет. При серийном производстве может использоваться технология печатных катушек индуктивности или полосковые индуктивности. Для питания коллектора транзистора первого каскада используется источник стабильного напряжения, который может быть исключен в случае достаточно большой величины резистора между коллектором транзистора первого каскада и коллектором транзистора генератора-усилителя. Предложенная схема может сохранять работоспособность при падении напряжения питания до половины от номинального. Схема может быть применена в мобильных и стационарных станциях радиорелейных линиях (РРД), в мобильных радиолокационных станциях (РЛС), в головках наведения ракет зенитных ракетных комплексов (ЗРК). 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Усилитель сигнальной частоты, содержащий первый каскад, состоящий из входного селективного параллельного колебательного контура, состоящего из постоянного конденсатора, постоянной катушки индуктивности или полосковой индуктивности и постоянного резистора, гальванически соединенных параллельно, причем один конец этого колебательного контура гальванически соединен с блокировочным по высокой частоте конденсатором, другой конец которого соединен с общей шиной, и с резистором, другой конец которого соединен с общей шиной, а другой конец этого селективного колебательного контура гальванически соединен с эмиттером входного биполярного транзистора и гальванически соединен с антенной, а база входного транзистора гальванически соединена с блокировочным по высокой частоте конденсатором, и с резистором, другой конец которого гальванически соединен с коллектором входного транзистора, а коллектор входного транзистора также гальванически соединен с резистором, другой конец которого гальванически соединен с шиной питания, и содержащий выходной биполярный транзистор, база которого гальванически соединена с блокировочным по высокой частоте конденсатором, и резистором, другой конец которого гальванически соединен с коллектором выходного транзистора, а коллектор выходного транзистора является выходом устройства, отличающийся тем, что устройство содержит генератор-усилитель, состоящий из двух биполярных транзисторов одинаковой структуры, противоположной структуре входного и выходного транзисторов, а эмиттеры транзисторов генератора-усилителя гальванически соединены между собой и гальванически соединены с блокировочным по высокой частоте конденсатором и с резистором, другой конец которого гальванически соединен с шиной питания, а база одного из транзисторов генератора-усилителя гальванически соединена с коллектором смежного транзистора генератора-усилителя и гальванически соединена с эмиттером выходного транзистора, а база транзистора генератора-усилителя, коллектор которого гальванически соединен с эмиттером выходного транзистора, гальванически соединена с резистором, другой конец которого гальванически соединен с коллектором смежного транзистора генератора-усилителя, и также гальванически соединен с задающим параллельным колебательным контуром, состоящим из соединенных параллельно постоянного конденсатора, постоянной катушки индуктивности или полосковой индуктивности и резистора, и один конец этого задающего параллельного колебательного контура гальванически соединен с резистором, другой конец которого гальванически соединен с коллектором входного транзистора, а другой конец задающего параллельного колебательного контура соединен с общей шиной.

2. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что антенна соединена с эмиттером входного транзистора не гальванически, а через резистор.

3. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что коллектор входного транзистора соединен через резистор не с шиной питания, а соединен через резистор с источником стабильного напряжения, представляющего собой гальванически соединенные блокировочный по высокой частоте конденсатор и стабилитрон, другой конец которого гальванически соединен с общей шиной, и резистор, другой конец которого гальванически соединен с шиной питания.

4. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что антенна соединена с эмиттером входного транзистора не гальванически, а через резистор, а коллектор входного транзистора соединен через резистор не с шиной питания, а соединен через резистор с источником стабильного напряжения, представляющего собой гальванически соединенные блокировочный по высокой частоте конденсатор и стабилитрон, другой конец которого гальванически соединен с общей шиной, и резистор, другой конец которого гальванически соединен с шиной питания.