УСИЛИТЕЛЬ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ Советский патент 1974 года по МПК H03F3/10 

1

Изобретение относится к твордотельным устройствам СВЧ диапазона.

В настоящее время в качестве широкополосных усилителей средней мощности СВЧ диапазона начинают применяться усилители бегущей волны на полупроводниковых диодах. Применение таких усилителей представляется перспективным для ряда радиотехнических систем, поскольку лавинно-.пролетные диоды и диоды Ганна характеризуются значительно более высокими предельными частотами, чем транзисторы. Согласно теоретическим и экспериментальным данным 3-4 ка.скадный усилитель бегущей волны на полупроводниковых диодах без невзаимных элементов может обеспечить устойчивое усиление при сравнительно малых значениях КСВ на входе. Применение невзаимных элементов позволяет повысить коэффициент усиления за счет увеличения числа каскадов. При соответствующей конструкции передающей линии поперечные размеры усилителя могут быть сделаны меньще половины длины волны.

Трехкаскадный усилитель на лавинио-пролетных диодах описан. В этом усилителе в качестве линии передачи использовался полосовой фильт.р, образованный периодической последовательностью идентичных индуктивных диаграмм в прямоугольном волноводе. Лавинно-лролетные диоды размещались между диафрагмами вдоль оси волновода (предусматривалась возможность незначительного смещения диодов для компенсации разброса их параметров). В таком усилителе максимальная выходная мощность равна предельной выходной мощности последнего каскада, а к.п.д. прибора мал ввиду низкого к.п.д. каскадов промежуточного усиления. Целью изобретения является получение

максимальной выходной мощности путем сложения мощностей и повышение к.п.д. усилителя бегущей волны на полупроводниковых диодах за счет повыщения к.н.д. промежуточных каскадов.

Для этого раскрывы диафрагм и расстояния между диафрагмами выполнены переменными и увеличивающимися от входа к выходу усилителя.

В предлагаемом усилителе линии передачи

периодическая структура делается неоднородной с законом изменения характеристической проводимости Yi в точках подключения диодов, удовлетворяющим уравнению Re{Yi-f-l} Re{Yi}+Re{Yg(Ui}, где Yg-динамическая

проводимость диода, зависящая от амплитуды Ui приложенного к диоду напряжения. При выполнении этого соотношения и согласования усилителя с нагрузкой амплитуды Ui напряжений, приложенных ко всем диодам (и

проводимости всех диодов), будут одинаковыми и могут быть выбраны равными оптимальному значению U, обеспечивающему максимальный к.п.д. каждого каскада и всего усилителя. При этом ВЧ мощность, отдаваемая каждым диодом, будет равна PI максНе

YYg(U)

а максимальная выходная мощность практически равна сумме предельных мощностей, отдаваемых каждым диодом. Таким образом реализуется режим сложения мощностей.

Требуемый закон увеличения характеристической ироводимости в направлении передачи сигнала может быть создан соответствующим изменением параметров пассивных элементов электродинамической системы - раскрьгвов диафрагм и расстояний между ними.

На чертеже изображен предлагаемый усилитель.

Усилитель собран па волноводной линии передачи 1, периодически нагруженной полупроводниковыми диодами 2, индуктивными диафрагмами 3 и снабженпой согласующими устройствами 4, например винтами. На чертеже не показаны цепи литания диодов с блокировочными конденсаторами или фильтрами.

Для обеснечения постоянной (и оптимальной) амплитуды напряжения на диодах раскрывы диафрагм и расстояния между ними монотонно увеличиваются по мере перехода от входа к выходу. Работа предлагаемого усилителя отличается от работы известных регенеративных усилителей бегущей волны с однородными электродинамическими структурами тем, что увеличение потока мощности

в направлении распространения сигнала не сонровождается изменением амплитуд напряжения на последующих диодах, и при оптимальной мощности на входе усилителя к.п.д. всех каскадов становятся одинаковыми и максимальными.

Предмет изобретения

Усилитель бегущей волны, содержащий линию передачи, периодически нагруженную полупроводниковыми диодами с отрицательным сопротивлением, разделенными между собой индуктивными диафрагмами, отличающийс я тем, что, с целью нолучения максимальной выходной мощности, раскрывы диафрагм и

расстояния между диафрагмами выполнены переменными и увеличивающимися от входа к выходу усилителя.

J/

-,

ф

ф

It