3.7. Согласующие устройства

Как уже было сказано, понятие согласования не может быть применимо при описании работы мощного ВЧ транзистора. Однако при дальнейшем рассмотрении мы будем продолжать называть (как это принято в ли­тературе) соответствующее устройство согласующим, хотя правильнее было бы называть его трансформато­ром сопротивлений. Остановимся коротко на различных вариантах согласующих устройств [32], наиболее рас­пространенные примеры которых приведены на рис. 3.13. По вариантам включения элементов разли­чают Г, Т и П-образные схемы согласующих устройств.

В процессе производства, где энергетические пара­метры измеряются в определенном выбранном устрой­стве при фиксированной настройке не имеет значения, какой из вариантов устройства используется в измери­тельной установке. Однако, когда предстоит выбрать схему согласующего устройства (например, при раз­работке нового типа транзистора), правильное решение вопроса помогает быстро провести оптимальную на­стройку.

Выбор варианта согласующего устройства в первую очередь зависит от того, по какому параметру имеются наименьшие запасы у измеряемого типа транзистора. Даже если каждая из указанных схем может обеспе­чить одинаковые значения Z_г._Экв и Z_н._экв, условия рабо­ты по высшим гармоникам обязательно будут различ­ны, что может повлиять на результаты измерений.

В измерительных схемах на рис. 3.13,а и б сопро­тивления на входе транзистора для высших гармоник (если эти схемы используются только в коллекторной Цепи) будут большими по сравнению со схемой на tpac. 3.13,e и, следовательно, форма тока будет близка к синусоидальной при несинусоидальном напряжении.

Рис. 3.13. Согласующие устройства:

а — измерительная схема с Т-образным входным и Г-образным вы­ходным согласующими устройствами; б — измерительная схема с П-образным входным и Т-образным выходным согласующими уст­ройствами; 8 — измерительная схема с Т-образным входным и П-об­разным выходным согласующими устройствами

Для схемы на рис. 3.13,в положение будет обратным. С этой точки зрения для выявления лучших линейных свойств транзистора целесообразно использовать на входе Т-образную схему, так как она позволяет полу­чить более близкую к синусоидальной форму входного тока, а на выходе — П-образную, обеспечивающую бо­лее близкую к синусоидальной форму выходного напря­жения. Помимо этого основного фактора обычно учитываются и другие особенности согласующих схем. Так, когда необходимо производить настройку, выбор схемы может определяться удобством поиска оптимальной настройки.

Для оценки различных согласующих устройств с этой точки зрения построим графическое изображение зависимости эквивалентного сопротивления каждого со­гласующего устройства от изменения емкости одного из переменных конденсаторов при постоянной емкости дру­гого и при нагрузке R_H (на входе или выходе согла­сующего устройства в зависимости от места его вклю­чения по отношению к транзистору). Построенные таким образом регулировочные кривые для разных типов схем показаны на рис. 3.14 — 3.16.

Рис. 3.14. Зависимость сопро­тивления 2_ЭКВ от емкостей кон­денсаторов С1 и С2 для Т-об­разной схемы

Рис. 3.15. Зависимость сопротив­ления 2_ЭКВ от емкостей конденса­торов С1 и С2 для Г-образной схемы

Очевидно, что наиболее удобным следует считать семейство регулировочных кривых, которые распола­гаются параллельно осям мнимых и действительных значений. При этом изменение емкости каждого пере­менного конденсатора по отдельности позволяет неза­висимо изменять активную и реактивную составляю­щие и, следовательно, быстрее найти необходимое со­противление.

Рис 3.16. Зависимость сопротивле­ния г_экв от емкостей конденсаторов С1 и С2 для П-образной схемы

В наибольшей степени к такому виду приолижаются харак­теристики Г-образной схемы (см. рис. 3.15). Практическое ее удоб­ство заключается в том, что выбор актив­ной составляющей со­противления достига­ется изменением емко­сти только одного кон­денсатора С1. С по­мощью емкости второ­го С2 подбирается только суммарная ре­активная составляю­щая сопротивления. В этом смысле Т-об­разная схема не обла­дает необходимым ка­чеством.

Как следует из ре­гулировочных кривых, при изменении каждо­го из переменных кон­денсаторов изменяют­ся одновременно активная и реактивная составляющие сопротивления. Наи­худшей для настройки является П-образная схема, так как ее регулировочные кривые в некоторой области име­ют вид расходящегося пучка (заштрихованная часть на рис. 3.16). Таким образом, наиболее предпочтительна с точки зрения быстроты нахождения оптимального со­противления Г-образная схема.

Рассмотрим еще один фактор, также имеющий су­щественное значение при выборе согласующего устрой­ства. Очень часто для получения необходимого сопро­тивления требуется включение в согласующее устрой­ство конденсаторов больших номиналов. Реальные же постоянные и переменные конденсаторы обладают собственной индуктивностью. Если частота измерений ве­лика, то индуктивное сопротивление конденсаторов мо­жет стать сравнимым с емкостным.

Расчет показывает, что Т-образная схема согласую­щего устройства позволяет получить одни и те же эквивалентные сопротивления с меньшими номинала­ми конденсаторов, нежели Г-образная схема. С этой точки зрения, а также учитывая остальные факторы, на низких частотах в качестве выходного согласующего устройства целесообразно использовать Г-образную схему, а на высоких — Т-образную. В качестве же входного согласующего устройства, как было указано ранее, используется обычно Т-образная схема.