Расчет усилителя радиочастоты. Требуемый коэффициент усиления преселектора

3.4.      Расчет усилителя радиочастоты.

Функциями УРЧ являются [9]:

1)  усиление полезного сигнала;

2)  снижение коэффициента шума приемника, что обеспечивает повышение реальной чувствительности приемника;

3)  обеспечение линейности усиления и ослабления нелинейных явлений в приемнике, возникающих в условиях одновременного приема сигнала и сигнальных помех.

Рассчитаем требуемый коэффициент усиления УРЧ с учетом затуханий, вносимых пассивными элементами преселектора (фидера, АП, УЗП ППФ):

;

требуемый коэффициент усиления преселектора был рассчитан в п. 2.4. . Тогда требуемый коэффициент усиления УРЧ

.

Как было показано выше, в приемниках РЛС в качестве УРЧ применяются малошумящие усилители. В современных МШУ применяются СВЧ малошумящие транзисторы, как биполярные (кремниевые, германиевые), так и полевые с затвором типа барьера Шотки (на кремнии и арсениде галлия) [4]. Германиевые транзисторы позволяют получить более низкий коэффициент шума, чем кремниевые, однако последние более высокочастотны. Полевые транзисторы с затвором типа барьера Шотки превосходят биполярные транзисторы по усилительным свойствам и могут работать на более высоких частотах, особенно арсенид-галлиевые транзисторы. Шумовые характеристики на относительно низких частотах лучше у биполярных транзисторов, а на более высоких частотах – у полевых. Недостатком полевых транзисторов являются высокие входное и выходное сопротивления, что затрудняет широкополосное согласование.

Транзистор СВЧ как эквивалентный четырехполюсник может быть описан, например, y- или h- параметрами, которые обычно используются на более низких частотах. Но для измерения этих параметров необходимо обеспечить режимы холостого хода и короткого замыкания, трудно осуществимые на СВЧ из-за влияния паразитных элементов схемы. Более подходят для его описания параметры матрицы рассеяния или S-параметры, поскольку они измеряются в линиях с согласованными нагрузками, что на СВЧ наиболее просто.

Расчет МШУ СВЧ принято проводить с использованием бесструктурной модели транзистора в S-параметрах. Довольно простая и наглядная методика расчета – расчет МШУ графоаналитическим методом, изложенная в [4, стр. 209].

В качестве малошумящего транзистора выберем кремниевый n-p-n транзистор КТ3115 [5, стр.43]. Данный транзистор имеет коэффициент шума не более 3,6 дБ и предназначен для применения в приемно-усилительной аппаратуре диапазона частот 0,5…6 ГГц. Значения S-параметров на рабочей частоте транзистора  приведены в таблице 2.

В МШУ СВЧ на биполярных транзисторах преимущественно используются схемы включения с общим эмиттером [5, стр. 222]. Рассчитаем МШУ при данном включении.

Определим вспомогательные параметры транзистора и проверим его устойчивость:

;

;

;

;

, то есть ;

, то есть ;

;

;

.

Так как , усилитель является потенциально неустойчивым и может обеспечить любое усиление. Значит, требуемый коэффициент усиления УРЧ  можно обеспечить однокаскадным МШУ, при этом .

Построим окружности устойчивости входной и выходной нагрузок (рис. 6). Координата центра и радиус окружности устойчивости соответственно