2.42 Малошумящие транзисторные усилители СВЧ

К малошумящим усилителям (МШУ) СВЧ предъявляются жесткие и противоречивые требования. Они должны обладать малым коэффициентом шума и высоким коэффициентом усиления, большим динамическим диапазоном, равномерной АЧХ и линейной ФЧХ в широкой полосе частот. МШУ должны быть пригодны для установки вблизи облучателя антенны, хорошо согласованы с АФТ, просты в эксплуатации и обладать высокой надежностью. Современные транзисторы СВЧ позволяют создавать усилители с такими требованиями в диапазонах дм, см и мм волн. Для того чтобы транзистор СВЧ обеспечивал заданные электрические характеристики, он должен быть соответствующим образом нагружен. На рисунке 3.23 приведена структурная схема однокаскадного СВЧ усилителя, состоящего из активного элемента (АЭ) и согласующих цепей (СЦ1 и СЦ2). Назначение СЦ1 и СЦ2 состоит в согласовании АЭ по входу и выходу с подводящими линиями со стандартным сопротивлением .Принципиальная схема однокаскадного МШУ на биполярном транзисторе- рис3.24. Транзистор включен по схеме с общим эмиттером. Режим по постоянному току обеспечивается резисторами , , , конденсаторы  и  – блокировочные. Согласование усилителя и настройка его на заданный частотный диапазон осуществляется с помощью конденсаторов ,  и отрезков микрополосковых линий длиной , приблизительно равных . Конденсаторы  и  выполняют  также роль разделительных. На входе Г-образная СЦ1 образована отрезками МПЛ длиной , , аналогично на выходе СЦ2 образована отрезками МПЛ , . Короткозамкнутые (через  и ) шлейфы  и  одновременно служат для подачи питания на электроды транзистора. Согласующие цепи должны обеспечить согласование подводящих линий ( Ом) со входным и выходным сопротивлениями транзистора.

В многокаскадных МШУ первым включают усилитель, рассчитанный на минимум коэффициента шума, а последующие – на максимальный коэффициент усиления по мощности. Противоречие между согласованием по мощности и рассогласованием по шумам в одном каскаде преодолевается в балансном усилителе. На рисунке 3.26 приведено два варианта схемы балансного усилителя: на биполярных и полевых транзисторах. Квадратурные направленные ответвители: НО1, НО2 Достоинства балансных усилителей: позволяют совместить режим максимального усиления и минимального шума, широкая полоса пропускания , высокая стабильность АЧХ и ФЧХ, повышенный динамический диапазон