Для получения более широкой полосы в схему УТД необходимо включать корректирующие цепи.

Если известен коэффициент регенерации а и - полоса пропускания нагруженного контура, можно вычислить полосу и по другой формуле:

Я=(1-а)Я„. (6.28)

Произведение усиления иа полосу в этом случае YКрП П^. Коэффициент шума вычисляют по формуле

да = (1 + NJI{\ - RJR )[\- (fo/fn (6.29)

Для случая, когда Rg < \ Rl и / < /р, формула упрощается: Ш^ = = 1 + Л^щ. Для германиевых диодов == 2,3 (3,6 дБ), для диодов из

антимонида галлия = 1,85 (2,7 дБ). Однако в реальных схемах коэф-

фициент шума УТД увеличивается из-за потерь, вносимых циркулятором и стабилизирующей цепью. Учет циркулятора производится по формуле (6.18) и прибавляет к коэффициенту шума 0,5...1 дБ. Учет цепи стабилизации при Rs/\ R \ < I дает следующую формулу:

Ш„ = Ш(1+0 /0 ), (6.30)

где = 1 (., Go - проводимость нагруженного контура. npHGg = 0,lGo Коэффициент шума увеличивается примерно еще на 0,5 дБ.

Конструкции УТД

Конструкция УТД определяется его рабочим диапазоном частот. В дециметровом диапазоне применяются коаксиальные и полосковые конструкции. В качестве колебательного контура в УТД дециметрового диапазона может использоваться четвертьволновый короткозамкнутый отрезок длинной линии (рис. 6.22), в разрыв коаксиала включается ТД (/), а вход 2 и выход 3 являются также коаксиалами, включаемыми иа расстояниях, поДби-раемых из условий согласования с антенной и нагрузкой.

В усилителе полосковой конструкции (рис. 6.23) сигнал вводится через коаксиально-полосковый переход / и поступает в четвертьволновый трансформатор сопротивлений 2; туннельный диод 3 и резистор цепи стабилизации 4 подключаются к трансформатору иа расстоянии Х/4. Смещение подается через резистор 4; по высокой частоте цепь замыкается через блокировочный конденсатор 5.

Ж

Рис. 6.23. Полосковая конструкция УТД в сантиметровом диапазоне

Рис. 6.24. Волиоводная конструкция УТД в сантиметровом диапазоне

-1-о <J L> о-i-

гш / Tun г

a б

Рис. 6.25. Типы согласующих цепей

В УТД волноводной конструкции (рис. 6.24) туннельный диод / размещается в волноводе, подключаемом к циркулятору через плавный 2, или ступенчатый переход, являющийся трансформатором сопротивлений. Смещение на ТД подается через разъем 3, а резистор 4 совместно с отрезком линии 5 длиной Х/4 образует стабилизирующую цепь. Поршень 6 служит для подстройки индуктивности контура.

6.5. Методика и примеры расчета

Усилитель на полевом СВЧ-транзисторе

Исходные данные: однокаскадный усилитель на полевом транзисторе и микрополосковой линии передачи с волновым сопротивлением ю = 50 Ом, коэффициент передачи ие менее 12 дБ, коэффициент шума не более 3 дБ. Определить реальный коэффициент передачи на частотах 4 и 8 ГГц, а также элементы цепей согласования по входу и выходу.

Порядок расчета. По табл. 6.3 выбираем полевой транзистор типа А.П325А-2. Экспериментально определяем параметры матрицы рассеяния на частотах 4 и 8 ГГц.

На частоте 4 ГГц:

Sii=0,89exp (--/1,0140); Sj = 8,7 10-з ехр (/ 0,9826); = 2,3 ехр (/ 2,2096); S = 0,8 ехр (-/ 0,4660).

На частоте 8 ГГц:

Sii = 0,61 ехр (-/ 2,5499); S = 1,4 10-2 ехр (/ 0,5934); = 2,5 ехр (/ 1,1554); S = 0,64 ехр (-/ 0,9983).

Выполняем расчет в следующем порядке [69, 79, 127]: 1. Вычисляем значение фактора стабильности

1 + Р|2 S 2-Sa,P

2Siil

где b = S]iSjj2 - SjiSij - определитель матрицы S.

2. Анализируем значение k: при k < 1 согласование транзистора с пассивными нагрузками невозможно из-за самовозбуждения; при k S> 1 производится дальнейший расчет.

3. Вычисляем вспомогательные параметры:

8 = 1 + 15

где символ * означает комплексное сопряжение.

4. Вычисляем коэффициент максимального стабильного усиления

0/775 =

(k ± Yk-1).

причем знак + перед радикалом при < О и - при > 0.

5. Вычисляем коэффициент отражения со стропы генератора (по входу транзистора)

и со стороны нагрузки (по выходу транзистора)

, К ± V b!-4CJ

Г - Г*

где знак 4- перед радикалом при В^, В^ <0 и - при В^, В^ > 0. 6. Вычисляем импедаисы генераторы и нагрузки

1,2 =

/+Л.2\*

7. Рассчитываем элементы согласующих цепей (относительные реактивные сопротивления и проводимости) двух разновидностей (рис. 6.25). При Г1,2 < 1 используем согласующую цепь типа рис. 6.25, а с параметрами

1,2 =V\,1 С 1,2) ~ Ifl *s 1.2 = Vl,2 С - l,2)/l,2 .

при /1,2 > используем согласующую цепь типа рис. 6.25,6 с параметрами 1,2 = (I/51.2) y i,2(l -1,2);

1,2 =0/1,2) y 1.2 (1-1,2).

где

g 2 = Re (1/2*2); 6i,2 = Im(l/Z* 2);

1/4.2 =gl,2+/l.2-

8. Полученные значения и 6 используем для вычисления значений индуктивности L и емкости С для конкретного значения рабочей частоты и характеристического сопротивления нагрузки и генератора:

Z. = 1,59a:/o o; C=l,59V/o2o,

где Zo - Ом; / - ГГц; L - нГн; С - пФ. Величины Z, и С реализуются нерезонансными отрезками микрополосковой линии.

9. Если известны элементы матрицы рассеяния S в диапазоне частот, возможно вычисление коэффициента усиления усилителя G (со) с согласующими цепями, нагруженными на

G (0)) = \Sn\(l-\r,n(l-\r,\)

где Tj и Г, - коэффициенты отражения согласующих цепей в линии с харак-терястическим сопротивлением Zg, элементы которых рассчитаны в п. 7 и п. 8.