Усилитель СВЧ Советский патент 1992 года по МПК H03F3/60 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в качестве входного устройства приемников РЛС, систем связи.

Известен двухтактный монолитный усилитель СВЧ сантиметрового диапазона, со- держащий гибридное кольцо, к противофазным выходам которого подсоединены первый и второй усилительные элементы, состоящие из согласующих отрезков, выполненных на микрополоско- вых линиях передачи, и подключенного к ним транзистора.

Недостаток известного усилителя - узкая полоса усиливаемых частот и относительно высокий коэффициент шума,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является транзисторный усилитель, содержащий входной и выходной волноводы, короткозамкнутые с одной стороны, перпендикулярно которым установлена диэлектрическая подложка, на которой выполнен усилительный элемент, включающий полосковые элементы связи с входным и выходным отрезками волноводов, согласующие отрезки полосковых линий передачи и подключенный к согласующим отрезкам транзистор. Полосковые элементы связи с волноводами размещены на подложке параллельно узким стенкам волноводов.

Данный усилитель характеризуется узкой полосой усиления, относительно боль N|CJ

ю о

шим коэффициентом шума и низкой верхней границей линейности амплитудной характеристики,

Цель изобретения - уменьшение коэффициента шума, повышение верхней грани- цылинейностиамплитудной

характеристики, расширение полосы усиливаемых частот.

Поставленная цель достигается тем, что в усилителе СВЧ, содержащем выполнен- ные в одном корпусе первый и второй отрезки волновода, короткозамкнутые с одной стороны, перпендикулярно которым установлена диэлектрическая подложка, на которой размещен усилительный элемент, включающий полосковые элементы связи с первым и вторым отрезками волновода, к которым через согласующие полосковые отрезки линии передачи подключен транзистор, введен второй усилительный элемент, идентичный первому, при этом согласующие полосковые отрезки линии передачи первого и второго усилительных элементов размещены параллельно и образуют двухпроводную пленарную линию передачи, по- лосковые элементы связи размещены параллельно широким стенкам отрезков волноводов на равных расстояниях от них и попарно соединены введенными металлическими перемычками, общие электроды транзисторов соединены между собой и через введенный резистор подключены к корпусу.

На чертеже представлена конструкция усилителя СВЧ.

Усилитель СВЧ содержит входной 1 и выходной 2 волноводы, короткозамкнутые с одной стороны, перпендикулярно волноводам установлена диэлектрическая подложка 3, на которой параллельно широким стенкам волноводов и друг другу расположены два усилительных элемента, содержащие петли связи с входным 1 и выходным 2 волноводами, состоящие из двух отрезков линий 4, 5 и 6, 7, соединенных перемычками 8, 9, согласующие отрезки планарной двухпроводной линии 10, 11 и 12, 13,транзисторы 14, 15, истоки которых соединены между собой и через резистор 16 подключены к корпусу. Ввод питания на затворы и стоки осуществляется через точки 17,18, лежащие на оси симметрии ПДЛ и петли связи.

Усилитель СВЧ работает следующим образом.

Входной сигнал поступает по вол ново- ду 1 через петлю связи 4, 5,8 и согласующие отрезки планарной двухпроводной линии 10, 11 и подается на затворы транзисторов 14, 15. На транзисторах сигнал усиливается и через выходной согласующий отрезок

двухпроводной линии 12, 13 и петлю связи 6, 7, 9 подается на выходной волновод 2.

В планарной двухпроводной линии передачи благодаря симметричному относительно широких стенок волноводов расположению проводников петли связи возбуждается только нечетная мода СВЧ- колебаний.

На нечетном типе колебаний токи в проводниках ПДЛ текут в противоположных направлениях, потенциалы проводников относительно корпуса равны по абсолютной величине и разнополярны (+U, -U). На затворах транзисторов напряжение равно разности потенциалов (2 U). Затворы транзисторов на нечетной моде включены последовательно. При идентичности параметров транзисторов потенциал на истоках, соединенных между собой относительно корпуса, равен нулю, вследствие этого в проводнике (резисторе) 16, соединяющем общий электроде корпусом, СВЧ-колебания не возбуждаются.

При неидентичности же параметров транзисторов мощность, обусловленная этой неидентичностью, поглощается в резисторе 16, и тем самым предотвращается генерация СВЧ-колебаний на четной моде.

В описанной конструкции усилителя ак тивный элемент - это два последовательно включенных транзистора, поэтому входной и выходной импедансы усилителя в два раза выше, чем у прототипа, и, следовательно, согласование с входным и выходным волноводами достигается (при одинаковом числе звеньев согласующей цепи) в более широкой полосе. Этим объясняется более широкая, чем у прототипа, полоса усиливаемых частот.

Кроме того, входная СВЧ-мощность распределяется на два транзистора и поэтому верхняя граница линейности амплитудной характеристики по сравнению с прототипом повышается на 3 дБ.

Ввод питания на усилитель осуществляется по оси симметрии конструкции параллельно широким стенкам волноводов в точки петель связи с нулевым потенциалом относительно корпуса, поэтому отпадает необходимость в фильтрах в цепях питания, а так как в ПДЛ на нечетной моде корпус не является одним из проводников СВЧ-колебаний, нет необходимости в надежном СВЧ- соединении общего электрода транзисторов с корпусом, поэтому в предложенной конструкции усилителя нет дополнительных потерь, связанных с фильтрами в целях питания и проводником, соединяющим общий электрод транзисторов с корпусом, что уменьшает коэффициент шума по

сравнению с прототипом. Кроме того, общий электрод транзисторов можно выполнить очень коротким (особенно если выполнить транзисторы на одном чипе), а это дает дополнительный выигрыш в полосе усиливаемых частот и коэффициенте шума. Таким образом, предложенный усилитель СВЧ обеспечивает уменьшение коэффициента шума, повышение верхней границы линейности амплитудной характе- ристики, расширение полосы усиливаемых частот.

Формула изобретения Усилитель СВЧ, содержащий выполнен- ные в одном корпусе первый и второй отрезки волновода, короткозамкнутые с одной стороны, перпендикулярно которым установлена диэлектрическая подложка, на которой размещен первый усилительный элемент, включающий полосковые элементы связи с первым и вторым отрезками волновода, к которым через согласующие полосковые отрезки линии передачи подключен транзистор, отличающийся тем, что, с целью уменьшения коэффициента шума, повышения верхней границы линейности амплитудной характеристики, расширения полосы усиливаемых частот, в него введен второй усилительный элемент, идентичный первому, при этом согласующие полосковые отрезки линии передачи первого и второго усилительных элементов размещены параллельно и образуют двухпроводную пленарную линию передачи, полосковые элементы связи размещены параллельно широким стенкам отрезков волноводов на равных расстояниях от них и попарно соединены введенными металлическими перемычками, общие электроды транзисторов соединены между собой и через введенный резистор подключены к корпусу.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в качестве входного усилителя приемных устройств радиотехнических систем. Цель изобретения уменьшение коэффициента шума, повышение верхней границы линейности амплитудной характеристики, расширение полосы усиливаемых частот. Усилитель СВЧ содержит корпус, первый 1 и второй 2 отрезки волноводов, короткозамкнутые с одной стороны, диэлектрическую подложку 3, поло- сковые элементы связи, состоящие из двух отрезков линий 4, 5 и 6, 7, соединенных перемычками 8, 9, отрезки планарной двухпроводной линии 10,11 и 12,13,идентичные транзисторы 14, 15, истоки которых соединены между собой и через резистор 16 подключены к корпусу, вводы питания затворов и истоков 17, 18. Последовательное включение идентичных транзисторов симметричной конструкции позволяет упростить цепи согласования питания и за счет этого улучшить параметры усилителя. 1 ил. сл с

// / t2

I / /

W/,

А У3«т

Н

3 18 I /

I //+

Ufmjg