Усилитель свч

 

Использование: в радиотехнике в качестве усилителя мощности в радиопередающих устройствах. Сущность изобретения: усилитель СВЧ содержит кольцевые делитель мощности ;и сумматор мощности, усилительные каскады, дополнительный противофазный делитель, дополнительный противофазный сумматор и 2 идентичных согласующих трансформатора. Каждый усилительный каскад включен между соответствующим выходом кольцевого делителя и входом кольцевого сумматора. Кольцевой делитель содержит первую пару входов и вторую пару входов, а кольцевой сумматор содержит первую пару выходов и вторую пару выходов. Первая и вторая пары расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях , проходящих через оси симметрии соответственно кольцевого делителя и кольцевого сумматора, а выходы кольцевого делителя и соответствующие им входы кольцевого сумматора расположены зеркально .симметрично относительно каждой из плоскостей. Первая пара входов кольцевого делителя подключена к входу усилителя СВЧ через противофазный делитель, вторая пэра выходов кольцевого сумматора подключена к выходу усилителя СВЧ через противофазный сумматор, а вторая пара входов кольцевого делителя подключена к первой паре выходов кольцевого сумматора через согласующие трансформаторы. 1 ил. ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСКИХ

Р"-.ÑÏÓÁËÈÊ

„„5U„„1806441 А3 (я>з Н 03 F 3/60

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Тф)(щя ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ от

К ПАТЕHTY (21) 4841822/09 (22) 21.06.90 (46) 30.03,93, Бюл. N 12 (71) Новосибирский электротехнический институт и Ленинградское объединение электронного приборостроения "Светлана" (72) В, В. Васильев, Ю. B. Аникевич, Б. В.

Павлов, В. А, Рябинин B. В. Яковен (73) Новосибирский электротехнический ин ститут (56) Каганов В. И. СВЧ-полупроводниковые радиопередатчики. М.: Радио и связь, 1981, с. 301, рис. 10.1.а, (54) УСИЛИТЕЛЬ СВЧ (57) Использование: в радиотехнике в качестве усилителя мощности в радиопередающих устройствах. Сущность изобретения: усилитель СВЧ содержит кольцевые делитель мощности и сумматор мощности, усилительные каскады, дополнительный противофазный делитель, дополнительный противофазный сумматор и 2 идентичных согласующих трансформатора. Каждый усиИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве усилителя мощности на электронных лампах, транзисторах, например, в радиопередатчиках.

Цель изобретения — увеличение коэффициента усиления усилителя СВЧ.

На чертеже показана структурная схема усилителя СВЧ.

Усилитель содержит делитель 1, сумматор мощности 2, выполненные в виде свернутой в кольцо линии передачи с отводами, образующими входы и выходы, усилительные каскады 3, противофазные делитель 4 и сумматор 5 и два идентичных трансформалительный каскад включен между соответствующим выходом кольцевого делителя и входом кольцевого сумматора. Кольцевой делитель содержит первую пару входов и вторую пару входов, а кольцевой сумматор содержит первую пару выходов и вторую пару выходов, Первая и вторая пары расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через оси симметрйи соответственно кольцевого делителя и кольцевого сумматора, а выходы кольцевого делителя и соответствующие им входы кольцевого сумматора расположены зеркально.симметрично относительно каждой из плоскостей. Первая пара входов кольцевого делителя подключена к входу усилителя СВЧ через противофазный делитель, вторая пара выходов кольцевого сумматора подключена к выходу усилителя СВЧ через противофазный сумматор, а вторая пара входов кольцевого делителя подключена к первой паре выходов кольцевого сумматора через согласующие трансформаторы. 1 ил. тора импеданса 6. Делитель 1 имеет четыре (Ь входа, расположенные вдоль линии переда- ф, чи последовательно на расстояйии в четверть электрической длины линии," причем входы 7, образующие первую пару, а также входы 8, образующие вторую пару, распело- )лв жены на расстоянии в половину электриче- (ь) ской длины линии. Аналогично сумматор 2 имеетчетыре выхода, расположенные вдоль линии передачи последовательно на расстоянии в четверть электрической длины линии, причем выходы 9, образующие вторую пару, а также выходы 10, образующие первую пару. расположены на расстоянии в половинуэлектрической длины линии. Выходы

1806441

20 дов 7 делителя 1 в виде двух противофазных 45 напряжений равной амплитуды и возбужда11 делителя 1 расположены симметрично относительно первой и второй пары его входов, а входы 12 сумматора 2 расположены симметрично относительно первой и второй пары его выходов, Между соответствующими выходами 11 делителя 1 и входами 12 сумматора 2 включены усилительные каскады 3. В силу симметрии расположения выходов 11 и входов 12 число усилительных каскадов 3 четное, не менее четырех. К первой паре входов 7 делителя 1 подсоединены выходы противофазного делителя 4, а к первой паре выходов 10 сумматора 2 — входы противофазного сумматора 5, Вторая пара выходов 9 сумматора 2 соединена со второй парой входов 8 делителя 1 через трансформаторы импеданса 6. Вход 13 противофазного делителя 4 является входом усилителя, а выход 14 противофазного сумматора 5— выходом усилителя.

Линия передачи, образующая делитель

1 и сумматор 2, может быть выполнена из отрезков коаксиальной или полосковой линии, а в длинноволновой части диапазона

СВЧ как искусственная линия из фильтровых звеньев на полураспределительных или сосредоточенных L-, С-элементах. Аналогичные базовые элементы могут быть использованы в трансформаторах импеданса

6. Противофаэные делитель 4 и сумматор 5 могут быть гибридным противофазным кольцом, квадратурным мостом с дополнительным фазовращателем или, в простейшем случае, разветвлением линий с фазовращателем. Отдельные секции кольцевой линии, образующей делитель 1 и сумматор 2, одновременно могут использоваться и как элементы соответственно входной и выходной корректирующих цепей усилительных каскадов 3.

Усилитель СВЧ работает следующим образом, Входной сигнал подводится через противофазный делитель 4 к первой паре вхоет в кольцевой линии делителя 1 первичную стоячую волну напряжения, узлы которой расположены на второй паре входов 8, В силу нулевого напряжения на входах 8 к сумматору 2 через трансформаторы 6 входной сигнал не поступает. Каждая пара усилительных каскадов 3, входы которых подсоединены к выходам 11 делителя 1, симметричным относительно второй пары его выходов 8, возбуждается двухтактно, т.е, противофазными напряжениями равной амплитуды. Усиленный сигнал подводится к каждой паре входов 12 сумматора 2, симметричных относительно первой пары его

10

55 выходов (10), также в виде противофаэных напряжений равной амплитуды. Поэтому первичная стоячая волна напряжения, возбуждаемая в кольцевой линии сумматора 2, имеет узлы на первой паре его выходов 10, и через эти выходы и противофазный сумматор 5 первично усиленный сигнал к выходу

14усилителя не проходит. Напротив, на второй паре выходов 9 сумматора 2 развиваются противофазные напряжения равной амплитуды, которые через трансформаторы импеданса 6 подводятся ко второй паре входов 8 делителя 1 и возбуждают в его кольцевой линии вторичную, однократно усиленную стоячую волну напряжения с узлами, расположенными теперь на первой паре входов 7. Следовательно, однократно усиленный сигнал не проходит ко входу 13 усилителя через противофазный делитель 4.

Вторичная стоячая волна кольцевой линии делителя 1 возбуждает противофазными напряжениями равной амплитуды другие пары усилительных каскадов 3, а именно тех, входы которых подсоединены к выходам 11 делителя 1, симметричным относительно первой пары его входов 7, Повторно усиленный сигнал в виде противофазных напряжений равной амплитуды подводится к каждой паре входов 12 сумматора 2, симметричных относительно второй пары его выходов 9, и возбуждает в кольцевой линии сумматора 2 вторичную стоячую волну напряжения с узлами, расположенными на второй паре его выходов 9. В силу нулевого напряжения на выходах 9 сумматора 2 дальнейшей передачи сигнала через трансформаторы импеданса 6 и делитель 1 ко входам усилительных каскадов 3 и последующих циклов усиления не происходит, От первой пары выходов 10 сумматора 2 двукратно усиленный сигнал через противофазный сумматор 5 отводится к выходу 14 усилителя.

Таким образом, поставленная цель— увеличение коэффициента усиления — достигается за счет двукратной передачи сигнала через усилительные каскады 3.

Устойчивое усиление обеспечивается, во-первых, отсутСтвием многократной циркуляции сигнала через усилительные каскады 3, во-вторых, развязкой между выходами

14 и входом 13 усилителя, В частности, при работе на несогласованную нагрузку волна, отраженная от нагрузки и поступающая на выход 14 усилителя, подводится через противофазный сумматор 5 к выходам 10 сумматора 2 в виде противофазных напряжений равной амплитуды, и, следовательно, на выходах 9 сумматора 2, т.е, на входах трансформаторов импеданса 6, устанавливается нулевое напряжение, Таким

1806441 образом, передача сигнала от выхода 14 ко входу 13 усилителя отсутствует.

Балансировка делителя 1 и сумматора

2, заключающаяся в том, что в первом цикле усиления нулевые напряжения устанавливаются на входах 8 делителя 1 и на выходах

10 сумматора 2, а во втором цикле — на входах 7 делителя 1 и на выходах 9 сумматора 2, является частотно независимой и обеспечивается только отличительными признаками устройства, в частности, признаком симметрии, Поэтому электрическая длина кольцевой линии. образующей делитель 1 или сумматор 2, а также волновые сопротивления ее секций выбираются только из соображений необходимой трансформации входных и. нагрузочных сопротивлений усилительных каскадов 3.

Формула изобретения

Усилитель СВ4, содержащий делитель и сумматор мощности, усилительные каскады, число которых выбрано четным не менее четырех, включенные между соответствующими выходами делителя и входами сумматорэ, отличающийся тем,что,сцелью увеличения коэффициента усиления, в него введены противофазные делитель и сумматор мощности, два идентичных трансформатора импеданса, делитель и сумматор мощности выполнены в виде свернутой в

5 кольцо линии передачи, а входы и выходы— в виде отводов, при этом входы делителя, а также выходы сумматора расположены вдоль линии последовательно на расстоянии в четверть ее электрической длины, па10 ры образованы входами делителя и выходами сумматора, соответственно. расположенными на расстоянии в половину электрической длины линии, а выходы делителя и соответствующие им входы суммэто15 ра расположены в виде отводов симметрично относительно каждой пары, причем вход противофазного делителя мощности является входом усилителя, выходы противофазного делителя подсоединены к

20 первой паре входов делителя мощности, выход противофазного сумматора мощности является выходом усилителя, входы противофазного сумматора мощности подсоединены к первой паре выходов сумматора

25 мощности, вторая пара выходов сумматора соединена с второй парой входов делителя через трансформатора импедансов, 1806441

Составитель В.Васильев

Техред М.Моргентал Корректор M Куль

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 978 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5