Схемы узкополосных генераторов
Широкодиапазонные усилители находят применение на частотах до 30 – 60 МГц. На более высоких частотах относительная полоса используемых частот существенно сокращается, а в диапазоне СВЧ отношение максимальной частоты к минимальной обычно не превышает 1,1 – 1,2. Поэтому на таких частотах возможно использование узкополосных не перестраиваемых генераторов. В качестве элементов коррекции и согласования входной и выходной цепей используются Г-, Т- и П- образные LC контуры, схемы которых аналогичны элементарным звеньям фильтров нижних частот (ФНЧ). Варианты построения таких усилителей представлены на
рисунке 4.25. Здесь L и C – блокировочные элементы.
Если коэффициент перекрытия по частоте больше 1,2, но не превышает 2÷ 3, используются сложные цепи, содержащие до 3 ÷ 4 звеньев и
обеспечивающие коэффициенты трансформации по сопротивлению
до 10 (0,1) [ 7 ]. Усложнение согласующей цепи существенно затрудняет настройку генератора, поэтому в каждом конкретном случае следует выбирать минимально необходимое число звеньев
На частотах выше 300 МГц в качестве индуктивностей согласующих цепей (L1) используются отрезки длинных линий полоскового типа. При длине короткозамкнутого отрезка l<λ/4 его входное сопротивление имеет индуктивный характер. В качестве емкостей согласующих цепей (C1,C2) на частотах примерно до 1ГГц используются конденсаторы, а на более высоких частотах в качестве конденсаторов используются металлизированные площадки, которые также могут рассматриваться как короткие (l<λ/4) разомкнутые линии с низким волновым сопротивлением.
Действительно, входное сопротивление линии без потерь, замкнутой на конце, определяется выражением
(4.8)
Здесь W – волновое сопротивление линии.
При l=λ/4, X= ∞, поэтому такой отрезок линии используют в качестве «металлического» изолятора; если l<λ/4, tg(2πl/λ)>0 и линия имеет индуктивный характер входного сопротивления. Заметим также, что вследствие периодичности функции в (4.8), линия будет индуктивностью и при условии
(4.9)
Входное сопротивление разомкнутой линии определяется выражением
(4.10)
и при условии (4.9), ctg(2πl/λ)<0, что соответствует емкостному входному сопротивлению разомкнутой линии.
В качестве блокировочных элементов (L,C) на частотах до 1-2 ГГц используются катушки индуктивности и конденсаторы, а на более высоких частотах четверть волновые отрезки полосковых линий. Для блокировочных индуктивностей - короткозамкнутые с большим волновым сопротивлением (узкие полоски); для емкостей - разомкнутые с малым волновым сопротивлением (широкие полоски). На рисунке 4.25 приводится пример схемы генератора СВЧ и расположение его элементов на печатной плате.
На частотах выше 1÷2 ГГц коэффициент усиления генератора в схеме с общей базой может быть выше, чем в схеме с общим эмиттером. Это учитывается в конструкции транзисторов, предназначенных для работы в схеме с общей базой. Именно этому случаю соответствует рисунок 4.25.
Рисунок 4.26 – Генератор диапазона СВЧ.
Разделительные и блокировочные емкости (С2,С5,Сбл) представляют собой конденсаторы, включенные в схему поверхностным монтажом. Элементы цепей согласования и коррекции (С1,С3,С4,С6,L1,L2) выполнены в виде отрезков полосковых линий с l<λ/4. Блокировочные индуктивности - соответственно четверть волновыми отрезками закороченными на концах блокировочными конденсаторами Сбл.