4.6. Конструктивные и топологические решения

При конструировании гибридных устройств СВЧ возможны разнообразные решения, различающиеся способами установки диэлектрических подложек с пленочными и навесными элементами в корпус, способами соединения элементов, выполненных на отдельных подложках, а также способами крепления полупроводниковых приборов.

В МШУ полупроводниковые приборы можно навешивать на диэлектрическую подложку так же, как и пассивные навесные элементы. При повышенных мощностях желательно обеспечить тепловой контакт полупроводникового прибора с корпусом устройства, который в этом случае выполняет роль теплоотвода и радиатора.

Соединение устройств, выполненных на отдельных подложках, может быть либо с использованием коаксиальных разъемов, либо безразъемное. В последнем случае подложки соединяемых устройств располагаются вплотную друг к другу в одной плоскости, и паяют пленочные проводники и металлизированные основания подложек. При безразъемном соединении могут быть применены как отдельные корпуса, так и один общий - для нескольких подложек - корпус.

При разработке топологии устройств, учитывают требования к плотности размещения микрополосковых и других пленочных элементов, требования минимизации неоднородностей при изгибах и ответвлениях, а также некоторые технологические требования, например, к минимальной ширине полоски или зазора между полосками. На рисунке 4.16 и рисунке 4.17 приведены примеры топологических решений малошумящего транзисторного усилителя при включении с ОБ (см. рисунок 4.16) и однокаскадного усилителя СВЧ по схеме с ОЭ.

На схеме (рисунок 4.17) емкости С1 и Сq - разделительные, емкость Сб - блокировочная. Дроссели L2 и L3 - обеспечивают режим по постоянному току. Индуктивность L2, имеет большую величину, а если она выполняется распределенной, то длина отрезка выбирается равной четверти длины волны на средней частоте диапазона. Индуктивность L3, кроме того, компенсирует на средней частоте влияние выходной емкости. Входная цепь усилителя (С2 + С3; L1; С4 + С5; Lвх.), является корректирующей 2-х секционной цепью типа ФНЧ. Выходная цепь (L4; С8 + С7) - 2-х элементный фильтр НЧ с ограниченной полосой пропускания.

а) б)

Рис. 4.16. Пример топологии (а) и схема (б) маломощного транзисторного усилителя при включении с ОБ [22].

а) б)

Рис. 4.17. Принципиальная схема транзисторного усилителя с ОЭ (а) и его топология (б) [23].

При проектировании ГИС СВЧ выбор элементов с сосредоточенными параметрами или полосковыми элементами зависит от требуемых электрических и конструктивных характеристик ГИС. На рисунке 4.17 приведены примеры зависимости добротности от частоты для полосковых элементов и элементов с сосредоточенными параметрами. Графики показывают, что на частоте выше 3-5 ГГц добротность полосковых элементов выше, чем добротность элементов с сосредоточенными параметрами. В практических схемах СВЧ часто используют комбинации тех и других элементов.

Рис. 4.18. Зависимость добротности элементов схем СВЧ цепей

от частоты.