Петров Б.Е. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах (1989) (1095875), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Действительно, последовательная цепочка с комплексным сопротивлением Е = Р + / Г ()т г- ~]я с а/ р/ Ряс. 2д Простейшая согласующая цепочка +1Х эквивалентна параллельной цепочке, имеющей проводимость У = 1/Е = 1/Р' + 1/1Х',. где Р' = (Ра + Ха)/Р. Х (Ра + Ха)/Х Таким образом, сопротивление Р преобразуется в Ре. Одновременно последовательное реактивное сопротивление 1Х преобразуется в параллельное реактивное сопротивление)Х', причем связь Р с Р' и Хс Х' устанавливается следующими соотношениями: Р'/Р = Да+ 1, (2.1) Х'/Х = 1/(/'+ 1, (2.2) где (/= Х/Р =Р'/Х' (2.3) — добротность последовательной или эквивалентной ей параллельной цепочки.

Аналогично, если параллельно сопротивлению Р' подключить реактивное сопротивление )Х', то Р' будет преобразовано в сопротивление Р, определенное соотношением (2.1). Чтобы входное сопротивление согласующей цепочки было чисто активным, нужно компенсировать влияние реактивного сопротивления, включая, например, второе реактивное сопротивление противоположного знака. Итак, простейшая согласующая цепь содержит два элемента: /. и С. Г-образный согласующий четырехполюсник — это наиболее простое устройство, которое можно реализовать, используя изложенный способ преобразования сопротивлений. Допустим, требуется преобразовать сопротивление нагрузки Р в некоторое большее сопротивление Р'. Подключим к сопротивлению Р Г-образную ЕС- цепочку, как показано на рис. 2.5, а.

Здесь индуктивность преобра- зует сопротивления,' а емкость компенсирует влияние индуктивности, обеспечивая на заданной частоте действительный характер входного сопротивления. Чтобы входное сопротивление Г-образного четырехполюсника было равно заданному значению р(', необходимо выполнить соотношения, вытекающие из (2.1) и (2.3): (г = ~ — 1, Х= е.=ась Х'= — — = — ~ . (2.4) л ' ' с о Как видно из рис.

2.5, а, Г-образная цепочка совместно с сопротивлением )с образует колебательный контур. При высокой его добротности (("„г ~ 3) реализуется и вторая функция согласующей цепи — фильтрация„причем гарх, хг ха моническую форму имеют входное напряжение и ток, х, х, х протекающий через сопротивление нагрузки )с. ц) ф х, х ~г, Х ф г), Рис.

2.7. Схема транс- формирующей цепи Рис. 2.6. П- и Т-образные согласую- щие цепи: а, б — нсхеаные схемы: е. е — нх реалн- еаннн 75 Если включить Г-образное звено, как показано на рис. 2.5, б, то )с' ( )с, а гармоническими являются входной ток и напряжение на нагрузке. Инвертирующие и трансформирующие согласующие цепи. Представим согласующую цепь в виде четырехполюсника.

Согласующую цепь называют инберптируюц(ей, если выполняется соотношение г".„= рз/г, где 2„= )с„+ 1Մ— входное сопротивление согласующей цепи; 2„= )с„+ 1Хи — сопротивление нагрузки; р — характеристическое сопротивление согласующей цепи. Отметим особенности инвертирующих цепей: входное сопротивление изменяется обратно пропорционально сопротивлению нагрузки; знаки Х„и Хн противоположны, например индуктивное сопротивление нагрузки преобразуется в емкостное входное сопротивление; активное сопротивление преобразуется в активное же сопротивление. Примером инвертнрующей цепи является Г-образный согласующий четырехполюсник при (~ г) 1.

Более сложные инвертирующие цепи — это П- и Т-образные звенья (рис. 2.6). Можно показать, что подобные цепи инвертируют сопротивления цри выполнении соотношений Х, = Х, = — Х„при этом характеристическое сопротивление р = ~Х(. Согласующую цепь называют тпрансформируюи(ей, если выполняется условие Евт = Пт 2„, (2.5) где п, — коэффициент трансформации. Особенности трансформирующих цепей: входное сопротивление изменяется пропорционально с! 4 Ст с! 4 Рис.

2.8. Примеры трвисформируюших цепей, соответствуюших схе- ме рис. 2.7 изменению сопротивления нагрузки; знак мнимой части 2, совпадает со знаком мнимой части Е; при Х„ = О мнимая часть входного сопротивления Х,„ = О. Примером трансформирующей цепи может быть каскадное соединение двух Г-образных четырехполюсников (рис. 2.7). Можно показать, что условие (2.5) выполняется, если элементы цепи удовлетворяют соотношениям (1 + 1/пт) Х, = — Х, = (и, + 1) Х, = — и, х,.

Варианты трансформирующих цепей показаны на рис. 2.о. й 2.3. Согласующие цепи в виде системы двух связанных контуров Системы связанных контуров применяют в качестве согласующих цепей, если требуется согласование в некоторой полосе частот, которая не обеспечивается одиночным контуром (около !5 ... ... ЭОЪ), или желательно получить ббльшую крутизну скатов амплитудно-частотной характеристики УМ. Из возможных видов связи наиболее просто реализуется емкостная связь, причем источник колебаний и нагрузка могут быть вклю- 76 чены последовательно или параллельно (рис. 2.9).

Как известно, амплитудио-частотяая характеристика связанных контуров близка идеальной прямоугольной, если выполняются соотношения: юг = = гоя (б! = 0а где ю„гоз — резонансные частоты первого и второго коитуров; Яы Яя — добротности нагруженных контуров. Резонансные частоты и добротности каждого контура при внутреиией связи между ними (рис. 2.9, а) рассчитываются в предположеиии, что другой контур разомкнут: Оъь = 3 ю ! 1 )/1., Ст Ссвдез + Сев» У1,, С, С„!(С, ». С„» (), =,). »я..„(). =,)-.я., где )с„„ — внутреннее сопротивление источника возбуждения; )!(„ — сопротивлеиие нагрузки.

аягг гг Ст Гг 1г а) Рис, 2,9. Согласующие цепи в виде связанных коитуроа: а внутренняя связь; б — внешняя связь В случае внешней связи (рис. 2.9, б) при расчете резонансной частоты и добротности каждого контура предполагается, что другой контур закорочеи, поэтому 1 1 0)з = О)я = ')Г1з (С!+Сев» У1.з (Ся+Сев» Е =)ь' ..»( (-Д, Е =Л Д )-Д. Легко заметить, что добротности были рассчитаны без учега потерь в контурах. Двухкоитуриую систему можно анализировать, рассматривая лишь первый контур и заменив второй контур вносимым сопротивлеиием (при внутренней связи) или вносимой проводимостью (при внешней связи) — рис. 2.10, причем 2,„=х,'.я;, у =в;,Ф,, где Х„= 1/(гоС„) — сопротивление внутренней связи; В„= = гоф— проводимость внешней связи; 2я — полное последовательное сопротивление второго контура (при разомкнутом первом»,' уья — 'полная проводимость второго контура (при замкнутом первом). Если в рой контур напр н в резонанс с част й возбу де.

ния, то 2з = )с„, У, = 1Яя, а вносимое сопротивление и вносимая проводимость не содержат мнимых частей: 2,„= Р,„, Увя = О,„, где (ыСсз)' яя В этом случае в соответствии с рис. 2.10 для согласования сопротивлений )с „и )с„требуется, чтобы первый контур также был настроен в резонанс с частотой возбуждения и )с„„= )т, при внутрен- яяст ст Г~ и„ йбя а) б) Ряс 2.10, Эквявзлектяые схемы лвухкоятуркой системы ярк ввутрек- кей (а) к вяешкей (б) связи ней связи, )т„„= 1/б,я при внешней связи, т. е. необходимо выполнение соотношения 1 )тест (ыСсв)* Йя Как н одиночный контур, двухконтурная система обладает фильтрующими свойствами, если добротности (), и (~, велики (больше трех).

При последовательном включении источника колебаний (или нагрузки) форма тока в нем гармоническая, а при параллельном включении — форма напряжения гармоническая. 2 2.4. Узкополосные согласующие цепи СВЧ На рис. 2.11 изображены схемы входной и выходной цепей усилителя мощности диапазона СВЧ. Между возбудителем (который представлен последовательным соединением источника напряжения ив (Г) и его внутреннего сопротивления )т„„) и АЭ, имеющим входную проводимость У„= О„+ )В„, включены линия передачи и входная согласующая цепь (рис. 2.11, ц). Для более эффективной передачи мощности колебаний от возбудителя к АЭ нужно преобразовать комплексную проводимость У, в действительное сопротивление, равное волновому сопротквлению линии р (прн этом линия работает в режиме бегущих волн, ее входное сопротивление равно р), и обеспечить равенство )т„„= р. Как видно из рис.

2.11, б, АЭ соединен с нагрузкой усилителя с помощью выходной согласующей цепи и выходной линии. Для получения максимальной мощности в нагрузке необходимо установить в линии режим бегущих волн, выбирая )хз„= р, и преобразовать входное сопротивление линии р в проводимость У„= 6„+ + )В„на выходных электродах АЭ, которая соответствует оптимальному режиму работы АЭ. Рис. 2.11. Схемы входной (о) и выходной (б) цепей усилителя мощности диапазона СВЧ В качестве согласующих цепей полупроводниковых усилителей мощности СВЧ применяют одно-, двухшлейфовые, четвертьволновые и другие преобразователи сопротивлений.

Варианты согласующих цепей СВЧ, выполненных на отрезках микрополосковых линий, представлены на рис. 2.12. Работа одношлейфового преобразовате- ЛУб Рис. 2.12. Топология согласующих цепей СВЧ: а — алноалейеовый; б — четвертьвалновый преобразователь сапроенв. лений ля сопротивлений основана на том, что входная проводимость линии, нагруженной проводимостью Ун, зависит от ее длины й Ул = — (Ун+1 — (й( — 1)) /( — +)Уи 16~ — ' 1)), (2.6) где Хл — длина волны в линии. В некоторой плоскости А на расстоянии 1, от активного элемента (рис.

Характеристики

Список файлов книги