4.3.3. Синтез межкаскадных цепей

Существует два подхода к межкаскадному согласованию в транзисторных усилителях СВЧ.

В одном случае реализуются две раздельные согласующие цепи: выходная цепь предыдущего транзистора согласует выход, а входная цепь последующего транзистора - вход со стандартным характеристическим сопротивлением (обычно Ом). Преимущество такого подхода - согласованность по входу и по выходу каждого усилителя в многокаскадном усилителе, что позволяет собирать последний из конструктивно законченных каскадов на отдельных основаниях. Недостаток - избыточность элементов.

Во втором - создание межкаскадной цепи, согласующей выходное комплексное сопротивление предыдущего усилителя с входным комплексным сопротивлением последующего усилителя.

Преимущество такого подхода - вдвое меньшее число реактивных элементов. Пример такой цепи показан на рисунке 4.11 [20].

Рис. 4.11. Межкаскадная согласующая цепь.

Пример 4.1. Элементы цепи межкаскадного согласования двух полевых транзисторов:

выход первого транзистора Ом, пФ;

вход второго транзистора Ом, пФ.

Нормированные значения и транзистора на частоте Рад/с составляют:

Для схемы и при требуемом предельные значения

Нормированные значения элементов согласующей схемы ; , не нормированные - нГн, нГн. Окончательная схема (рисунок 4.12) содержит последовательную емкость пФ, дополняющую входную емкость до требуемой величины 0,347 пФ и разделяющую сток и затвор двух транзисторов по постоянному току.

Блокировочный конденсатор в цепи используется для того, чтобы колебания высокой частоты не проходили в цепь смещения. Напряжение на сток подается между точкой и истоком, на затвор - между точкой b и истоком (исток заземлен). Максимальные потери на отражение дБ в полосе 30%.

Рис. 4.12. Межкаскадная согласующая цепь.

4.4. Особенности построения широкополосных усилителей свч

Коэффициент усиления транзисторного усилителя СВЧ уменьшается с ростом частоты. Так при полосе пропускания равной октаве ( ) усиление на нижней частоте диапазона превышает усиление на верхней частоте на 4-6 дБ, а двух и трех-октавных - на 8-12 и 12-18 дБ соответственно. Такая неравномерность имеет место и в режиме двустороннего согласования по сигналу и в режиме согласования по шумам на входе и по сигналу на выходе. В МШУ нецелесообразно применять обратную связь для выравнивания АЧХ, т.к. это приводит к повышению коэффициента шума.

Расчет широкополосных усилителей производят не на центральной, а на верхней частоте рабочего диапазона. Избыточное усиление на нижних частотах диапазона устраняют выравнивающими цепями. Последние могут быть выполнены в виде реактивных или диссипативных цепей. В усилителях с реактивными выравнивающими цепями корректировка коэффициента усиления в полосе пропускания осуществляется за счет увеличения рассогласования (увеличение коэффициента отражения) с понижением частоты. Однако полная компенсация неравномерности АЧХ требует высоких значений коэффициента отражения на стыке транзистора и выравнивающей цепи. Так, для компенсации неравномерности 6 дБ коэффициент отражения этой цепи должен составить 0,87. Но при таких высоких значениях возможно самовозбуждение транзистора.

Более приемлема частичная компенсация неравномерности АЧХ за счет реактивной цепи и последующая докомпенсация с помощью диссипативной цепи, в которых избыточное усиление компенсируется в поглощающих элементах цепей, затухание в которых возрастает с уменьшением частот.