Практические схемы транзисторных усилителей

Примером практической реализации транзисторного МШУ может служить усилитель в виде гибридной ИС, предназначен­ный для работы в полосе частот 1,4...1,7 ГГц. Коэффициент шу­ма усилителя не более 4 дБ (среднее значение 3,3 дБ), коэффи­циент усиления мощности превышает 25 дБ, КСВН входа и выхо­да не более 2 и 2,5 соответственно.

Усилитель состоит из трех одинаковых каскадов (рис. 9). Бескорпусный транзистор КТ3115 включен по схеме с ОЭ. Применение бескорпусных транзисторов позволило уменьшить габа­риты и коэффициент шума усилителя. Предусмотрены два ва­рианта питания транзистора: со стабилизацией в цепи эмиттера и без нее. Пассивные элементы схемы выполнены на основе МПЛ. Входная цепь обеспечивает требуемое сопротивление ис­точника сигнала на входе транзистора, при котором коэффи­циент шума каскада и КСВН входа не превышают заданных зна­чений. Выходная цепь выполняет функцию согласующего транс­форматора и выравнивающего фильтра. Межкаскадные цепи используются для согласования и выравнивания амплитудных характеристик усилителя в рабочей полосе частот. Согласую­щие цепи рассчитывались на верхней частоте рабочего диапазо­на, выравнивание амплитудных характеристик осуществлялось с использованием ЭВМ.

Рис. 9. Принципиальная электрическая схема каскада усилителя дециметрового диапазона: l₁, l₆ = 0,4…4 мм; l₂ = 1,8…8 мм; l₃ = 4…11,2 мм; l₄ = 2…7,2 мм;

L₅ = 5…9,1 мм; Z₀₁, Z₀₆ = 50 Ом; Z₀₁ − Z₀₆ = 80 Ом

Каждый каскад усилителя выполнен на отдельной сапфиро­вой подложке (ε = 10) размерами 6×8×0,5 мм. Пассивные эле­менты схемы изготовлены в виде толстых и тонких пленок и име­ют подстроечные площадки. Размеры трехкаскадного усилителя, помещенного в герметизированный металлический корпус, 60,5×28,5×11,3 мм.

В заключение отметим, что транзисторные усилители СВЧ работают в диапазоне частот 0,1…25 ГГц, имеют полосу усиле­ния 4…80%, коэффициент усиления на каскад 3,5…20 дБ (ти­пичные значения 5…8 дБ), коэффициент шума 2…6 дБ, дина­мический диапазон входного сигнала 70…110 дБ (наиболее ве­роятные значения 80…90 дБ).

К достоинствам транзисторных усилителей СВЧ по сравне­нию с полупроводниковыми параметрическими усилителями (ППУ) и усилителями на туннельных диодах (УТД) помимо от­меченных выше (возможность включения в радиотракт без внешних развязывающих устройств и более простое, чем в УТД, обеспечение устойчивой работы) следует отнести также: боль­ший динамический диапазон, более высокую выходную мощ­ность, меньшую температурную зависимость параметров, очень высокую надежность, меньшую стоимость, меньший, чем в УТД, коэффициент шума вплоть до частот 2…3 ГГц. Однако транзи­сторные усилители менее высокочастотны, чем ППУ и УТД, и характеризуются большим коэффициентом шума (применитель­но к УТД − на частотах выше 3 ГГц).

Транзисторные усилители СВЧ используют в качестве вход­ного МШУ в радиоприемных устройствах различного назначе­ния, и они вытесняют УТД из тех частотных диапазонов, где их шумовые характеристики и стоимость сравнимы.