Приемно-передающие устройства радио­технических систем: Учебное пособие, страница 10

Балансные транзисторные усилители но сравнению с однотактными имеют более широкий динамический диапазон, высокую надёжность, лучшую устойчивость работы, меньшую чувствитель­ность характеристик к изменению параметров транзисторов.

При выходе из строя одного транзистора коэффициент усиле­ния мощности снижается на 6 дБ.                                                                                                                                                                                                                                                             

При разработке многокаскадных усилителей первые один или два каскада строятся по небалансной схеме, поскольку в них используются транзисторы, отобранные по К л, а последующие по балансной схеме.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

В качестве согласующих цепей е усилителях СВЧ диапазона применяются Г-образные структуры (соединение короткозамкнутого шлейфа и последовательно включенной полосковой линии). Необходимо иметь в виду, что последовательно включенная в СВЧ тракт полосковая линия не меняет модуля коэффициента переда­чи, при согласовании она меняет лишь его фазу (рис. 2.5).

Рассмотренные структуры позволяют не только согласовывать транзистор с внешними цепями, но и подавать на транзистор постоянное смещение.

К недостаткам балансного усилителя следует отнести подери на отражение в квадратурных делителях и сумматорах. Кроме то­го, для балансного усилителя необходима пара транзисторов, имеющих идентичные) характеристики. Эта трудность легче преодо­левается в полупроводниковых микросхемах.

В настоящее время разработаны транзисторные усилители, ра­ботающие до частоты 60 ГГц с коэффициентом усиления мощности на один каскад от 5 до 15 дБ и коэффициентом шума 1,2...6 еди­ниц.

Как правило, коэффициент шума усилителей, в зависимости от широкополосности. превышает коэффициент шума используемого транзистора  на  0,2...4  дБ.

Относительная полоса  пропускания 

Мощность насыщения транзисторных усилителей составляет

Отличительной особенностью транзисторных усилителей являет­ся экономичность. Потребляемая мощность Р_потр=0,05...10 Вт.

2.2.2. Электронно-лучевые усилители

В современных системах в сантиметровом и миллиметровом  диапазонах волн широко используются УВЧ на лампах бегущей вол­ны, а в дециметровом и длинноволновой части сантиметрового ди­апазона получили распространение электронно-лучевые парамет­рические усилители (ЗЛУ). В свою очередь, электронно-лучевые параметрические усилители делятся на 2 класса: усилители с временной накачной  (ЭПУ); усилители со статической накачкой ОСУ)

Общим для них является то, что во всех ЭЛУ усиление осуществляется с помощью электронного луча в продольном постоян­ном  магнитном  поле.

Из физики известно, что электрон в магнитном поле движется прямолинейно, если вектор его скорости направлен параллельно направлению  магнитных  силовых  линий.

Если же вектор V направлен под углом к магнитным силовыми линиям, то электрон начнет двигаться по спирали (рис. 2.6).

Движения электрона можно представить в виде двух движении; прямолинейного равномерного движения со скоростью v₀ рав­ной составляющей скорости, параллельной магнитным силовым линиям, и вращательного движения в плоскости, перпендикуляр­ной силовым линиям.

Вращательное движение электрона в постоянном магнитном ноле называют циклотронным движением.

Угловая частота циклотронного движения электрона (цикло­тронная частота ώ₀) в вакууме зависит только от напряженности постоянного магнитного поля Я и при фиксированном ее значении измениться не  может:

где е и т — заряд и масса электрона.

Энергия движущегося электрона имеет две составляющие:

где— поперечная составляющая    скорости    движения электрона; г - радиус циклотронного движения электрона.

Под воздействием электрического поля сигнала можно изме­нять как продольную, так и поперечную составляющую скорости электрона.

Таким образом, в ЭЛУ имеется два способа модуляции луча. по плотности и по радиусу движения.

Соответственно в луче могут возбуждаться продольные или по перечные волны пространственного заряда. Первые используются в усилителях на лампах бегущей волны, вторые — в электроннолучевых параметрических усилителях.

Особенности построения малошумящих ЛБВ.  В основе работы УВЧ на лампе бегущей волны лежит взаимодействие ускоренных электронов с продольной составляющей электрического поля уси­ливаемых колебаний. Подробно принцип работы ЛБВ рассмотрен в  первой части учебника  [1].

Основными источниками шумов в ЛБВ являются: дробовой эффект в электронном потоке, выходящем из разогре­того катода; разброс скоростей электронов при выходе из катода: перераспределение электронов между электродами с положи тельным потенциалом.

В силу перечисленных факторов электронный поток ЛБВ в своем начале оказывается промодулированным шумом. Создание многоэлектродных малошумящих электронных пушек позволило значительно уменьшить шумы. Этого можно достичь, пропустив пучок через область с малым ускоряющим напряжением, не превы­шающим единиц вольт. Такая область (рис. 2.7) создается в при катодном пространстве, путем набора анодов с экспериментально подобранными потенциалами по отношению  к катоду.

Значительное снижение коэффициента шума может быть полу­чено за счет увеличения фокусирующего магнитного поля и охлаж­дения ЛБВ вместе с селеноидом до температуры жидкого азота.

Некоторые возможности уменьшения шумов ЛБВ имеются при снижении кулоновского взаимодействия электронов в пучке. В этом отношении перспективными являются ЛБВ с тонкими ленточными лучами, создание которых требует применения специальных магнитных фокусирующих систем.