ШИРОКОПОЛОСНЫЙ БАЛАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ СВЕРХВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к усилителям сверхвысокой частоты (СВЧ) и может быть использовано для усиления сигналов СВЧ в радиоэлектронной аппаратуре.
Известны балансные усилители СВЧ (Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ, Москва, «Советское радио»,1980 г.) состоящие из двух идентичных усилительных каскадов на транзисторах и двух идентичных направленных ответвителей с балансными резисторами. Каждый из двух усилительных каскадов состоит из входной согласующей цепи, транзистора и выходной согласующей цепи. Согласующие цепи усилителей трансформируют комплексные входное и выходное сопротивления транзистора в стандартное активное сопротивление равное 50 Ом. Входные сопротивления всех четырех плеч направленных ответвителей также равны 50 Ом. Балансная схема усилителя позволяет обеспечить реализацию минимального коэффициента шума транзистора при низких значениях коэффициента стоячей волны по напряжению входа и выхода усилителя, абсолютную устойчивость усилителя, в том числе и в области частот потенциальной неустойчивости транзистора, а также удвоение выходной мощности. Недостатком такого решения является удвоение количества электроэлементов и увеличенные габаритные размеры по сравнению с одиночным усилительным каскадом.
Известен балансный транзисторный усилитель (Шафро Б.И. Малошумящий балансный транзисторный усилитель// «Вопросы судостроения» Москва, серия Радиолокация, вып.13, 1981 г.), в котором в качестве направленных ответвителей применены синфазные кольцевые резистивные делители совместно с четвертьволновым (λ/4) отрезком микрополосковой линии, создающим 90-градусный фазовый сдвиг на средней частоте рабочего диапазона частот. Каждая из согласующих цепей
усилителей представляет собой два отрезка микрополосковой линии. Один из них - трансформирует активную часть входного (выходного) сопротивления транзистора в 50 Ом, другой - компенсирует реактивную часть входного (выходного) сопротивления транзистора. Недостатком такого решения является большое количество элементов и большие габаритные размеры. Данный балансный транзисторный усилитель является наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемой полезной модели.
Задачей, на решение которой направлено создание полезной модели является расширение арсенала технических средств указанного назначения, с одновременным улучшением его эксплуатационных характеристик. Техническими результатами при реализации полезной модели являются, в частности, расширение полосы рабочих частот, уменьшение числа элементов электрической схемы, упрощение конструкции, уменьшение габаритных размеров усилителя.
Влияние на достижение указанных технических результатов оказывают нижеприведенные отличительные признаки. В состав согласующих цепей усилительных каскадов включаются, путем изменения их волновых сопротивлений, четвертьволновые (λ/4) трансформаторы направленных ответвителей, что позволяет расширить полосу рабочих частот и/или уменьшить количество элементов согласующей цепи. При этом, если сопротивления плеч направленных ответвителей подключенных к усилительному каскаду равны активной части входного сопротивления транзистора для входной согласующей цепи и активной части выходного сопротивления транзистора для выходной согласующей цепи, то во входных и выходных согласующих цепях усилителей исключаются отрезки микрополосковых линий служащие для трансформации активной части входного и выходного сопротивлений транзисторов. Входные и выходные согласующие цепи усилителей содержат только по одному отрезку микрополосковой линии, который может быть включен в линию передачи как параллельно так и последовательно, сопротивление которого имеет
емкостной или индуктивный характер и который предназначен для компенсации реактивной части входного и выходного сопротивлений транзистора соответственно.
На Фиг.1 приведена схема широкополосного балансного усилителя. Широкополосный балансный усилитель СВЧ выполненный на микрополосковых линиях, состоит из следующих элементов в порядке показанном на фиг.1. Направленных ответвителей 1 и 10, состоящего из кольцевых синфазных резистивных делителей 2 и 12 и четвертьволновых отрезков микрополосковой линии 3 и 11, создающих 90-градусный фазовый сдвиг на средней частоте рабочего диапазона частот, Усилительных каскадов 7, состоящих из транзисторов 6, входных согласующих цепей 4 состоящих из отрезков микрополосковых линий 5, выходных согласующих цепей 9, состоящих из отрезков микрополосковых линий 8.
Широкополосный балансный усилитель работает следующим образом. Мощность сигнала поступающего на вход усилителя делится пополам во входном направленном ответвителе 1, усиливается усилительными каскадами 7, суммируется в выходном направленном ответвителе 10 и затем поступает на выход балансного усилителя.