Курс лекций по дисциплине “Методы и устройства формирования радиосигналов” (Лекции 1-34. Назначение дисциплины. Радиосигнал и его характеристики. Основные этапы развития радиотехники. Паразитные излучения в формирователях. Электромагнитная совместимость в формирователях), страница 65

Одним из вариантов построения усилителя мощности имеет следующий вид:

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема ГВВ СВЧ с общей сеткой.

Внешний цилиндр соединен с выводом сетки и является общим для выходного и входного контуров. Внутренний цилиндр  служит продолжением выводом анода лампы, в  - выводом катода. Коаксиальные линии закончены поршнями и размещены по обе стороны лампы. Настраивают контуры изменением длин линий, перемещая поршни. Связь с нагрузкой трансформаторная, с возбудителем – емкостная. По постоянному току заземлена сетка и внешний цилиндр, что удобно при эксплуатации УМ. Блокировочные конденсаторы  и  встроены в поршни и отделяют анод и катод по постоянному напряжению. Напряжение смещения создается автоматически за счет прохождения постоянной составляющей катодного тока по резистору.

Применяют два вида конструкции усилителей мощности: одностороннюю и двустороннюю (рис.1.). В УМ односторонней конструкции анодно-сеточный контур (анодный) и катодно-сеточный (катодный) контуры развернуты в одну сторону от лампы, в двусторонней – в разные. Односторонняя конструкция УМ удобна на лампах с принудительным воздушным охлаждением, у которых диаметр радиатора больше диаметра сетки и катода.

Проектирование контуров и расчет режима лампы необходимо проводить одновременно. Исходные данные для расчета УМ СВЧ обычно типовые, такие же как для ВЧ ГВВ. Расчет начинают с выбора лампы, при этом существенное значение имеют вид модуляции и рабочие частоты. В передатчиках с УМ номинальная мощность лампы определяется по формуле:

.

Важно выбрать лампу у которой инерция электронов проявляется слабо на рабочей частоте. Для чего необходимо проверить неравенство:

, где  - длина волны, см;  - расстояние сетка катод, см;  - напряжение возбуждения, В.

После выбора лампы рекомендуется составить эскиз конструкции УМ, выбрав предварительно способ настройки контуров, вид связей с нагрузкой и возбудителем, схему питания. По эскизу выполняют конструктивный расчет УМ, находят сопротивление ненагруженного анодного контура , а затем определяют параметры электрического режима. Оценить потери в контуре проще всего с помощью величины ненагруженной добротности , которая обычно для контуров с коаксиальными резонаторами лежит в пределах .

Простейший тип колебательной системы УМ в диапазоне дециметровых волн представляет собой отрезок линии замкнутый на одном конце подсоединяется к емкости (рис.2.).

Рис. 2. Колебательная система СВЧ диапазона.

Этой емкостью может служить как специально подключенный конденсатор так и межэлектродная емкость лампы. Условием резонанса такого контура является равенство нулю реактивной проводимости на входе линии:

где  - волновая проводимость линии;  - длина волны;  - частота колебаний; Из выражения может быть получена необходимая длина линии:

.

Волновое сопротивление коаксиальной линии с воздушным диэлектриком определяется по формуле , где D - диаметр наружной трубы коаксиальной линии; d - диаметр внутренней трубы.

Детальный расчет лампового усилителя на металлокерамической лампе СВЧ диапазона связан с различными нюансами определенной сложности, поэтому, приступая к проектированию необходимо воспользоваться специальной литературой.

Для создания транзисторного усилителя СВЧ с хорошими характеристиками нужен прежде всего активный элемент с приемлемыми параметрами. Однако производство таких транзисторов СВЧ – задача крайней сложности. В диапазоне СВЧ факторы, которыми обычно пренебрегают транзисторах более низких частот, начинают играть важную роль. Для нормальной работы активных областей транзисторов СВЧ нужно значительно сократить их размеры, в то же время максимально уменьшив паразитные емкости монтажа и подложки.