Примечания: 1. В скобках 2. Динамический диапазон:

указаны наиболее вероятные, типовые, значения параметров.

от уровня шума в пол^се IMIu, до уровня входного с!Нгнала, при котором усилен-,е падает на 1 дБ.

Примерно такую же шумовую температуру имеют параметрические полупроводниковые усилители (ППУ), если их охладить до температуры жидкого азота (78 К) или водорода (20 К), что связано е меньшими техническими трудностями. Шумовая температура охлаждаемых ППУ порядка 17... 20 К при водородном уровне и 50 К при азотном уровне, что позволяет эффективно их использовать в системах спутниковой связи. Если охладить ППУ до гелиевой температуры, можно получить практически такую же шумовую температуру, как и в КПУ.

Неохлаждаемые ППУ работают без криогенной аппаратуры в широком диапазоне частот (0,3....50 ГГц) и позволяют получить сравнительно низкие шумовые температуры 30....300 К (в зависимости от частоты). Эти их достоинства определили широкое использование ППУ в радиолокации, спутниковой связи и некоторых других областях радиотехники.

В последнее время ППУ начинают вытесняться усилителями на полевых (УПТ) и биполярных (УБТ) транзисторах. Особенно большое распространение получили в интегральных схемах на СВЧ усилители на полевых транзисторах с барьером Шоттки (ПТШ) на основе арсенида галлия. На частотах до 3 ГГц УБТ почти ие уступают по параметрам УПТ, но с повышением частоты преимуществ.о на стороне полевых транзисторов. Особенностью ПТШ является преимущественно тепловая природа его шумов, поэтому охлаждение приводит к значительному уменьшению коэффициента шума. УПТ, охлажденные до водородной температуры, имеют почти такие же шумы, как УДП и охлажденные ППУ, а в схемном и конструктивном отношениях значительно проще последних.

Несколько худшими чем ППУ и УПТ шумовыми свойствами обладают усилители на туннельных диодах (УТД), которые в трехсантиметровом диапазоне имеют шумовую температуру порядка 300 К. УТД используются, главным образом, в сантиметровом диапазоне, хотя могут работать в диапазоне от 0,25 до 20 ГГц.

Более шумящими, но зато более широкополосными, являются усилители на лампах бегущей волны (ЛБВ). В диапазоне от 0,25 до 100 ГГц шумовые температуры усилителей на ЛБВ лежат в пределах от 300 до 3000 К.

МШУ на ЛБВ являются нерегенеративными, электровакуумными, электронно-лучевыми усилителями, работающими в проходном режиме. Усиление сигнала в ЛБВ происходит благодаря взаимодействию замедленного электромагнитного поля сигнала и электронного пучка, для фокусировки которого применяются соленоиды или постоянные магниты (пакетированные ЛБВ). Усилители на ЛБВ являются наиболее широкополосными, так как в них не используются резонаторные системы и их диапазон ограничивается лишь устройствами ввода и вывода энергии [55, 93].

Основными достоинствами ЛБВ являются: широкополосность (в некоторых случаях до 120 %); высокая стабильность параметров (кроме фазовой нестабильности); высокая устойчивость к перегрузкам СВЧ мощностью (Р^р** 0,2...3 Вт), что позволяет упростить схему защиты входа приемника в радиолокационной станции и, следовательно, уменьшить потери и шумы.

Основными недостатками ЛБВ можно считать: относительно высокий (для МШУ) коэффициент шума, в сантиметровом диапазоне равный 5...10 дБ и лишь несколько меньший, чем у малошумящих смесителей; большие габаритные размеры, масса и потребляемая мощность, определяемые необходи-

7 7-830 1§3

500 300 200

Ш,дБ 15

0,2 0,1

0,02

0,1 0,2 0.3 0,5 1 2 3 5 10

20 30 50 100 200300500

Рис. 6.1. Шумовые температуры и коэффициенты шума различных типов МШУ в зависимости от частоты:

/ КПУ; 2 - УДП; 3 - ППУ охл. 20К; 4 - УПТ охл. 20К; 5 - ППУ охл. 78К; 6 - ППУ неохл.; 7 -УТД; *-УПТ неохл.; 9 -УБГ неохл.; /О -ЛБВ; -смесители на ДБШ

мостью В соленоидах или постоянных магнитах и высоковольтных выпрямителях от нескольких сот вольт (в сантиметровом диапазоне) до 2...3 кВ (в миллиметровом диапазоне).

Следовательно, применение ЛБВ целесообразно в тех случаях, когда необходимо максимально возможное перекрытие по частоте при относительно высоком коэффициенте шума, больших габаритах и массе и нет жестких требований к фазовой стабильности и потребляемой мощности.

Шумовые и усилительные свойства МШУ в значительной степени зависят от рабочей частоты (рис. 6.1).

КПУ, ППУ и УТД являются регенеративными усилителями двухполюсного типа, у которых одни и те же клеммы являются входными и выходными. К резонатору, связанному с отрицательным сопротивлением, поступает волна сигнала, происходит регенерация, и отраженная усиленная волна поступает в ту же линию, которая подводит сигнал к резонатору.. Такие двухполюсные регенеративные усилители подключаются к антенне и нагрузке (входу приемника) с помощью циркуляторов, которые обеспечивают стабильность параметров усилителя при изменении импеданса цепей источника и нагрузки, а также предотвращают регенерацию шумов нагрузки, Циркуляторы обеспечивают однонаправленное движение электромагнитной