Избирательные свойства входных устройств обеспечиваются с помощью высокочастотных фильтров. По принципу построения колебательной системы различают электрические, твердотельные и пьезоэлектрические фильтры. Характеристики перечисленных типов фильтров (диапазоны рабочих частот, широкополосность, добротность, величина вносимых потерь, динамический диапазон) даны в табл. 2.1.
Таблица 2.1
В РЛС с ФАР в дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн широко используются фильтры на полосковых и микрополосковых линиях. Добротность этих фильтров не высока, однако они малогабаритны, технологичны, характеризуются высокой идентичностью параметров и сравнительно низкой стоимостью.
Примером фильтра на диэлектрическом резонаторе является фильтр на кристалле железоиттриевого граната (ЖИГ). Данный кристалл, помещенный в магнитное поле с силовыми линиями, ортогональными распространению СВЧ-колебаний, обладает резонансом на частоте, пропорциональной значению напряженности магнитного поля. Существующим достоинством этого фильтра, помимо его высокой добротности, является простота перестройки центральной частоты в значительных пределах.
В настоящее время определенный интерес проявляется к так называемым параметрическим фильтрам. Входные сигналы в таких фильтрах преобразуются в область низких частот, где они подвергаются обработке с помощью низкочастотных фильтров. Затем сигналы снова преобразуются, но уже на высокую частоту.
Такие фильтры характеризуются высокой стабильностью параметров, с их помощью можно осуществлять сложные преобразования сигналов.
Однако в настоящее время из-за сложности их конструкции они имеют ограниченную область применения.
2.2. Малошумящие усилители высокой частоты
Усилители высокой частоты (УВЧ) определяют основные технические параметры приемного устройства. Наряду с требованиями обеспечения малого коэффициента шума, большого коэффициента усиления мощности и динамического диапазона, к ним предъявляются требования обеспечения широкополосности, стабильности основных характеристик, малой потребляемой мощности, технологичности изготовления.
Современные малошумящие УВЧ можно разделить на тря класса: транзисторные усилители; электронно-лучевые; регенеративные.
2.2.1. Транзисторные малошумящие усилители
В современных приемных системах транзисторные усилители находят преимущественное применение. В диапазоне частот до 6 ГГц широко используются биполярные транзисторы, а в более высокочастотных диапазонах лучшие показатели имеют полевые транзисторы с затвором Шоттри.
Транзисторные усилители имеют малый коэффициент шума, малые габаритные размеры и массу, малое потребление энергии, обладают большой надежностью и устойчивостью к механическим воздействиям, невысокой стоимостью. Активные элементы транзисторных усилителей удобно сопрягаются с полосковыми линиями передачи, резонансными устройствами и элементами интегральные микросхем.
Структурная схема однокаскадного СВЧ усилителя приведена на рис. 2.1.
В его состав входят активный элемент-транзистор, согласующие, межкаскадные и выходные цепи. Эти цепи обеспечивают получение требуемых значений коэффициентов усиления в заданной полосе частот. Они могут включать элементы как -сосредоточенными, так и с распределенными параметрами. В усилителях СВЧ с высокой избирательностью используются сложные согласующие цепи в виде полосовых фильтров. Такие согласующие цепи, кроме формирования требуемой характеристики передачи в заданном частотном диапазоне, обеспечивают равномерное согласование внешних линий и транзистора без применения дополнительных трансформаторов.
Из-за низкой добротности микрополосковых линий согласующие цепи на их основе имеют значительные потери. Поэтому в современных малошумящих избирательных усилителях применяются согласующиецени с более высокой добротностью звеньев.
В качестве примера рассмотрим усилитель с распределенными элементами. Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 2.2, а топологическая — на рис. 2,3. Усилитель выполнен по
схеме с общим эмиттером. Для согласования входа и выхода транзистора использованы шлейфы, длины которых lш вх и lш вых можно менять в некоторых пределах, закорачивая на торцах металлизированные пластинки. Цепи питания транзистора по постоянному току содержат высокочастотные дроссели Др1 и Др2 и блокировочные конденсаторы С1 и С2.
На печатной плате высокочастотные дроссели изготовляются в виде узких микрополосковых линий четвертьволновой длины, последовательно с которыми изготавливают более широкие четвертьволновые линии, разомкнутые на конце. В месте соединения этих линий может быть осуществлен режим, близкий к режиму короткого замыкания. В минимуме высокочастотного напряжения включаются блокировочные конденсаторы С1 и C2 и осуществляется подача питающих напряжений.
При разработке малошумящих транзисторных усилителей необходимо обеспечивать противоречивые требования между минимумом коэффициента шума, большим усилением, широкополосностью и устойчивостью. Это осуществляется путем оптимизации схем и характеристик усилителей с помощью ЭВМ.
Противоречивое требование обеспечения высокого качества согласования по входу и выходу и получения минимального коэффициента шума удачно разрешается при использовании балансной схемы усилителя [8]. Балансный усилитель обладает целым рядом преимуществ перед обычным усилителем.
Структурная схема балансного усилителя представлена на рис. 2.4.
В таком усилителе входные сигналы подаются через квадратурный направленный делитель на два идентичных транзисторных усилителя, а затем суммируются в квадратурном направленном сумматоре. За счет поглощения отраженных сигналов в балансных нагрузках квадратурных делителей и сумматоров обеспечивается низкий КСВ на входе и выходе усилителей. При этом появляется возможность одновременного согласования транзисторов по коэффициенту шума.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.