Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982) (1095868), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Усилитель в ОБ может работать на более высоких частотах (. 2ю,р). На частотах выше ю,р формула (1В.18) уже непригодна даже для грубой оценки Кгб. Здесь уси. ление фаы~уно снижается за счет потерь мощности в сопротивлении гв и коМТ>лексности крутизны по переходу. Выведенные соотношения справедливы для линейного режима и в основном качественно оценивают свойства усилителей. ерормрлы, пригодные для практических расчетов, приведены в И7, 2ч) и др. 16.3. КОНСТРУКЦИИ ТРАНЗИСТОРНЫХ СВЧ УСИЛИТЕЛЕЙ В твердотельных СВЧ устройствах широкое применение нашли гибридные интегральные схемы (ГИС), в которых еочетаются пленочные и навесные элементы.
В зависимости от соотношения между числом тех и других элементов можно условно выделить несколько типов ГИС СВЧ. 337 Свойства усилителей с ОЭ и ОБ определяются их внутренними обратными связями. При включении по схеме с ОЭ транзистор охвачен двумя отрицательными обратными связями: через емкость С, и индуктивность /, Если значения С, и 1., таковы, что 1. По пленочной технологии выполнены только контактные площадки и общая заземляющая поверхность, все пассивные и активные элементы навесные (рис.
16.4). Основой конструкции является фольгированная диэлектрическая плата с низкой диэлектрической проницаемостью е, что позволяет уменьшить емкость контактных площадок, которые формиру!отса путем травления фольги на одной или на обеих поверхностях платы. 2. По пленочной технологии (рис. 16.5) выполнены контактные площадки и полосковые линии, входящие в состав ЦС ((.з...ь„), а также образующие дроссели (йы йз), Однако многие пассивные элементы являются навесными.
Например, в цепи возбуждения использованы безвынодные конденсаторы, симметрично включенные по обе стороны вывода базы транзистора, что необходимо для равномерного распределения тока по транзисторной структуре. Навесными элементами являются также индуктивности йт, йы представляющие собой полукольца из полосок меди шириной несколько миллиметров, Их можно подбирать в ходе наладкии у сил н тел я. 3.
По пленочной технологии выполнены цепи связи и дросселя. В качестве навесных используются только те элементы, которые трудно реализовать в виде пленок: транзисторы, конденсаторы большой емкости, мощные резисторы и т. п. Примером ГИС этого типа может служить усилитель рнс. 16.6. Особо следует выделать интегральные микросхемы, размеры которых измеряются миллиметрами. В усилителе, выполненном на сапфировой подложке размером 3,! Х3,96 мы (рис.
!6.7), используются прямоугольные спвральные катушки в качестве дросселей и трехслойные конденсаторы с толщиной диэлектрика порядка микрометра. Емкость конденсаторов изменяется подбором числа верх. ннх пластин, соединяемых между собой тонкими проволочными дужками. Конкретное конструктивное исполнение зависит от требований, предъяв. ляемых к проектируемому устройству, и выбирается из следующих соображений. Конструкция типа! начболее проста в разработке и не нуждается в сложном оборудовании для изготовления, регулировки и испытаний.
Разброс параметров элементов схемы компенсируется применением подстроечных конденсаторов и возможностью замены деталей в процессе наладки. По этой же причвне не требуется высокой точности расчетов. Значение и стабильность диэлектрической проницаемости подложки, геометрия контактных площадок некритичны, требования к потерям в диэлектрике минимальны. К недостаткам такой конструкции от.
нося~си довольно большие габаритные разчеры н масса, сравнительно низкая надежность, особенно в условиях мехаяическнх воадействий, Кроме того, могут быть значительными высокочастотные поля рассеяния, вто усиливает излучение и паразптиые связи. Поскольку емкости цепей связи выполнены в виде под. Рис. !6.4. Эскиз конструкции усилителя с синфазными постами на частоту 300 Мгц мощностью 36 Вт Рнс. 1бл. электрпчеснзя схема (а), монтажная плата (б) н эскиз конструкции (е) усилителя мощности на частоту 17б МГц мощностью 1ЧО Вт строечиых коиденеаторов, имеющих обычно значительную индуктивноеть вывф. дов, эта конструкция пригодна в основном для узкополосных уетройета.
Выполнение цепей связи и дросселей в виде полоеноэых линий в конструкциях типов'2 и 3 позволяет уменьшить паразитные поля и тем немым ослабить нежелательные связи и потери на излучение, особенно в случае диэлектрика е высокой проницаемостью е. Кроме того, возрастает механическав прочность Лгзо конструкции, снижается число дега. лей навесного монтажа, в массовом производстве упрощается н ускоряется изготовление изделий. Нали4 - г чие подстроечных конденсаторов позволяет легко осуществлять настройку цепей и во многих случаях Ы гб Гб не предъявлять жестких требований к допуснам на точность выполнения полосковых линий, к разбросу па. /и ы !у раметров подложек и актнвныхэлементов. Единичные экземпляры ион.
струкций типа 2 на подложках, лег. Я П 4 4Х 17 но поддающихся механической обра. бьззз ботке, можно изготовлЯть, не пРиме- няя специальное оборудование. Для Рис 166. Эскиз конструкцшз трехкас- реализации конструкции типа 3, выкадного СВЧ иипульсиого усилителя на полненной на подложке а высокой частоту 1,25 ГГц мощностью 40 Вт; диэлектрической проницаемостыо (спталл, полииор), требуется спе- т — полосковая лннив нврвдвчи: Г. Б, тр— лроссели (о»розки линии); з, в, тл )з — 'ивр„. цнальное оборудование, так как ука. ния обклялки конденовторов тозноФориирти- ванные диэлектрики трудно обрабашик цзина.
4, т, и, 44-тонн»истовы: в, м — тывать, размеры полосковых линий квздряттрныв посты: р, та — бзлтзстныв рези. отооы мостов: ы — н к, а Фильтр в нели получаются меньшими и труднее вынитяния, тт- рззделитвльныя конденсатор; доржннати ид тпчнОсть.
Конденсагпи — цнр«тля»он. То — бяллзотиыа оезнотоо ры в виде коротких отрезков линни («бабочнн» на рис. 16.6) можно подстраивать, удаляя часть металлизации верхней обкладки либо применяя сегментнрованные верхние пластины (как, например, на'рис. 16.7). Преимуществаыи такой конструкции являются повышение механической прочности, уменьшение геометрических размеров, сокращение числа навесных алементов. Наиболее сложны в производстве гибридные интегральные микросхемы СВЧ на сосредоточенных элементах (рис.
!6.7), Здесь почти невозможно регулировать параметры готовых изделий, и проектированче должно выполняться очень точно. Эти устройства ввиду малых размеров н легкоств гер(яетизацни наиболее устой. чнвы к механическим воздействиям, а также влиянию влаги, газов и т. п Многокзскадный усилитель имеет в простейшем случае не одну, а не коль- но монтажных плат. В последнем случае корпус может состоять из неснолькял 67' Рис. 16.7 Электрическая схема (а) и конструкция (б) интегральной микросхемы (усилитель на частоту 2 ГГц иощностыо 1 Вт) 14Ф отсеков, часто по числу каскадов, для их взаимного экранирования. Необходц мость таного деления на отсеки чаше возникает при использовании навесного монтажа, для которого характерны значительные поля рассеяния, приводящие ° нежелательным межкаскадным связям.
Интегральная технологии, особенно прн подложках е высокой диэлектрической проницаемостью, позволяет свезти пара, зитные поля к минимуму и отказаться от деления конструкции на отсеки (напри: мер, рис. 16.6). Для уменьшения параэитных связей в печатных схемах, выпол пенных на подложках с низкой диэлектрической проницаемостью, необходимв ул учщ ать качество заземлений. Для этого о поло элементов, которые должны быти заземлены, в подложке делают сквозные отверстия, через которые пропусиаюз заклепки йли винты, соединякицие металлизаци о обеих еторон платы между собой, а также о щасси.
Например, на рис. !6.6 видны заклепки, соединяющив металлизацню эмиттерных контактных площадок о заземленной плоскостью. 16.4. АВТОГЕНЕРАТОРЫ НА СВЧ ТРАНЗИСТОРАХ Существующие СВЧ транзисторы позволяют конструировать авто- ' генераторы, эффективно работающие до частот порядка единиц гигагерц. При выборе параметров схем и расчете режимов транзисторов необходимо учитывать, что на СВЧ существенно возраотают доля потерь на внутренних проводимостях транзистора и запаздывание тока коллектора относительно напряжения на базе.
Поэтому целесообразно применять схемы с полным фазированием (см. 2 9.8) и определенным образом распределять мощность транзистора между проводимостью внешней нагрузки и проводимостями потерь в транзисторе и колебательной системе. Режим автогенератора на заданной частоте при максимальной мощности в нагрузке назовем оптимальным. При этом уменьшения нестабильности частоты можно добиться, увеличивая добротность колебательной системы и не меняя режима транзистора по мощности.
Рассмотрим соотношения, в помощью которых по известным параметрам транзистора определяются схема автогенератора, проводимозти злементов и иа. грузки Стационарный режим аитогенератора описывается уравнением бай Ти (16. 21) где Бг — — Т,т — Тат, — комплекяная средняя крутизна транзиатора (для крат- козти индокс в ойущен); к = — ()а !()и = у!з!Ты — коэффициент обратной свЯзи, Уп = 1!ли — — Т,з — Тгз/Уг! — пРовоДнмосгь коллектоРной нагРУзки; У,та, Там — усредненйые по 1-й гармонике У параметры транзистора; Уха, Г,з, Т„- матРичные элементы сУммаРной матРицы активного и пассивного четырехполюсннков (см. (9.12)).
Для упрощения примем, что от амплитуды ко- лебаний зависит только модуль средней крутизны: аь= ЗТ, (О), (16. 22) где $ — крутизна на рабочей частоте в режиме беэ отвечкн; Т! (О) — коэффици- ент разложения; Π— высокочачтотный угол отзечки, Остальные параметры транзистора Таи, Уатз, Уэм остаются позтоянными при изменениях О. Примем также о !а = О, втосйраведливо для большинства транзисторов до чавтот по!Фз !чк рядка в„р. Тогда, заменяя в(16.21) $! 3! е, К = йе и и разделяя вещает.
венные й мппмыв части, получаеы систему уравнений, описывающих стациннар- ный режим автогенератора, 71 ЗА Соз ( тэ + (Рн) аза+ йт 011 (! 6.23) Т бь з(п (ыз+ Ри) =.Ь',— !ат Ны. 241 Величина у, не может принимать значения, меныпие у„при данном /с: в этом случае мощность, отдаваемая транзистором, оказалась бы меньше мощности внутренних потерь. С увеличением проводимости нагрузки О„при фиксированном й коэффициент у, растет и при некотором значении О„достигает единицы. Этот момент соответствует границе само- возбуждения. Таким образом, на плоскости параметров (й, у,), линии гт = уы (/с) и уг = 1 ограничивают область, в которой могут существовать колебания (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
