Транзисторные малошумяшие усилители диапазона СВЧ

Современные биполярные и полевые СВЧ-транзисторы позволяют разработать малошумящие усилители дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазона волн. В диапазоне 4-6 ГГц широко используются биполярные транзисторы, а в более высокочастотном диапазоне лучшие показатели имеют полевые транзисторы.

Расчеты транзисторных СВЧ-усилителей удобно проводить, представляя транзистор как 4-х полюсник с известными (как правило, экспериментально измеренными) параметрами рассеяния или S-параметрами. Эти параметры СВЧ-транзисторов можно измерить гораздо точнее, чем параметры элементов эквивалентной схемы транзистора. Обычно рассчитывается один каскад усилителя, а требуемое усиление реализуется путем каскадного соединения отдельных усилителей. Функциональная схема однокаскадного усилителя имеет вид (рис. 4).

и коэффициенты отражения от сопротивлений генератора и нагрузки, трансформированных через трансформаторы Тр1 и Тр2 к входным и выходным зажимам транзистора.

Усилители могут быть безусловно устойчивыми и условно устойчивыми. Для безусловно устойчивого усилителя возможно двухстороннее комплексно-сопряженное согласование

Двухстороннее комплексно-сопряженное согласование достигается выбором структуры и элементов трансформаторов Тр1 и Тр2. При этом коэффициент усиления по мощности максимален и равен где К_у- инвариантный коэффициент устойчивости.

Для условно устойчивого усилителя двухстороннее комплексно- сопряженное согласование невозможно, так как входное Z_вх или Z_вых выходное сопротивление имеет отрицательную действительную часть. Однако и в этом случае можно обеспечить устойчивую работу усилителя, выбрав должным образом внешние пассивные нагрузки усилителя, т.е. задавшись величинами Гг и Гн.

Транзисторные УРЧ являются входными усилительными каскадами радиоприемного устройства и работают в сложной электромагнитной обстановке, поскольку возможны достаточно интенсивные помехи. В этих условиях за счет нелинейности вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик транзисторов в УРЧ возникают нелинейные эффекты, ухудшающие реальную чувствительность. Поэтому необходимо повышать линейность этих усилителей. Существенное ослабление нелинейных эффектов УРЧ достигается за счет использования во входных каскадах мощных (среднемощных) транзисторов и каскадов, охваченных отрицательной обратной связью (ООС).

Применение ООС в транзисторных УРЧ целесообразно при определен- ной глубине обратной связи. Для того, чтобы цепи ООС существенно не ухудшали коэффициента шума транзисторного УРЧ, их выполняют на реактивных элементах с малыми потерями, например, высокочастотных трансформаторах. В диапазонных транзисторных УРЧ перестройка контуров обычно производится с помощью варикапов.