6. ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ СВЧ УСИЛИТЕЛЕЙ

Микроэлектронные СВЧ усилители на транзисторах представляют собой диэлектрическую плату, на которой нанесен рисунок (топология) пассивной схемы и припаяны или приварены навесные элементы. Усилитель помещается в индивидуальный корпус или вместе с другими элементами — в общий герметичный корпус приемного модуля. Рассмотрим топологическую схему МШУ СВЧ, в которой применена схема питания с гальванически связанными парами транзисторов (рис. 5.9, а). Эта схема имеет параллельную (R3) и последовательную (R2, R5) отрицательные обратные связи для стабилизации параметров усилителей.

Рис. 5.9. Электрическая схема двухкаскадного усилителя (а) и топологическая схема двухкаскадного усилителя на МПЛ (б)

Использовав электрическую схему двухканального усилителя (рис. 5.9, а), можно построить микро-полосковый усилитель, топологическая схема которого показана на рис. 5.9, б. Низкочастотные резисторы выполнены с СВЧ пассивной схемой по единой технологии. Емкости представляют собой проходные конденсаторы соединяющие по СВЧ заземленную сторону платы с лицевой стороной через просверленные в керамике отверстия. На входе и выходе усилителя имеются развязывающие схему по постоянному току фигурные зазоры ширина которых равна приблизительно 50 мкм, а длина — четверти длины волны в полосковой линии. Такие фигурные зазоры имеют потери в полосе частот 0,1 дБ. Достоинства такой схемы — высокая надежность, которая достигается отсутствием навесных элементов за исключением транзисторов; высокая стабильность рабочей точки транзисторов при производственном разбросе параметров транзисторов и пассивных элементов схемы. Например, разброс резисторов схемы не влияет на работу усилителя. Если все устройства какой-либо схемы выполнены на ЩЛ, целесообразно для уменьшения потерь в переходах и габаритных размеров усилитель также выполнить на ЩЛ. Топологическая схема четырехкаскадного усилителя на ЩЛ показана на рис. 5.10 (незаштрихованные линии — щели в металлизации), а электрическая схема пары каскадов по

постоянному току — на рис. 5.9. Как видно из топологии, СВЧ транзисторы включены в место присоединения к основной ЩЛ четвертьволновых щелевых закороченных резонаторов. Напряжения смещения подаются на металлизированные «островки», ограниченные от остальной металлизации вспомогательными ЩЛ, которые в местах пересечения с основной ЩЛ закорочены по СВЧ с помощью конденсаторов. Эмиттер транзистора расположен на «островке», который ограничен вспомогательной ЩЛ, равной половине длины волны в линии. В центре вспомогательной ЩЛ на расстоянии четверти длины волны от места подключения ее к основной ЩЛ включен четвертьволновой щелевой короткозамкнутый шлейф, исключающий влияние «островка» на параметры усилителя. С обратной стороны диэлектрической подложки нанесены резисторы смещения, которые связаны с «островками» смещения на лицевой стороне подложки при помощи штырьков, проходящих сквозь диэлектрик через просверленные отверстия.

Недостаток такого усилителя — низкая развязка между базой и коллектором (за счет наличия резонатора) СВЧ транзистора, т. е. наличие обратной связи, увеличивающей обратную передачу от выхода ко входу усилителя. Расчет усилителя на ЩЛ выполняется также, как и усилителя на МПЛ.

Рис. 5.10. Топологическая схем» четырехкаскадного усилителя на ШЛ