Главная Промышленная автоматика.

Lq Li Lif. O3



Рис. 8.18. Эквивалентная схема ифотогра- Рис. 8.19. Малосигнальные выходные пол-

фия мощного транзистора с внутренними ные сопротивления и оптимальные сопро-

цепями согласования в полосе частот тивления нагрузки при большом сигнале

вблизи 6 ГГц (общая ширина затвора для транзистора с внутренними цепями со-

33,6 мм) гласования (общая ширина затвора 16,8 мм)

применение внутренних согласующих цепей [27]. Пример таких цепей для мощного транзистора диапазона 4 - 8 ГГц представлен на рис. 8.18. Согласование входного сопротивления осуществляется двухзвенным фильтром типа чебышевского с малыми потерями на сосредоточенных элементах. Соединяющие проволочки являются индуктивными элементами. Емкости формируются на керамике с высокой диэлектрической проницаемостью. Поскольку выходное сопротивление значительно выше входного, то согласование выхода осуществляется в этом случае на полосковых линиях, близких к линиям распределенными параметрами. Мощность такого прибора (рис. 8.18) с общей шириной затвора 33,6 мм и физическим размером кристалла 10 мм составляет около 15 Вт на частоте 6 ГГц.

Вторая сложность в получении хорошего согласования ПТШ большой мощности вытекает из того, что оптимальное нагрузочное сопротивление изменяется с изменением уровня входной мощности. Согласование на выходе должно осуществляться с учетом этого изменения [27]. В качестве примера на рис. 8.19 показано изменение оптимального нагрузочного сопротивления с увеличением уровня входной мощности для прибора, который уже содержит согласующие цепи. Этот прибор работает в диапазоне 4 -8 ГГц, имеет ширину затвора 16,8 мм и Р 7 Вт на частоте 6 ГГц. При малом уровне сигнала оптимальное нагрузочное сопротивление достаточно сильно отличается от 50 Ом, однако с увеличением уровня мощности входного сигнала оно начинает приближаться к 50 Ом.




if 6 8 W 20 Частота, ГГи,

Рис. 8.20. Зависимости выходной мощности от частоты: прогресс в области увеличения выходной мощности по годам

8.3.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ В СВЧ ДИАПАЗОНЕ

Выходная мощность GaAs ПТШ год от года возрастает очень быстро. Приблизительный ход изменения уровня выходной мощности показан на рис. 8.20. Хотя структура прибора, его размеры и лаборатории, их изготовление различны, выходная мощность (обычно на уровне 4 и 3 дБ реального коэффивдента усиления) обратно пропорциональна квадрату частоты. Необходимо отметить, что мощность серийных приборов составляет примерно от половины до трети уровня мощности лучших лабораторных образцов.

Примеры зависимостей выходной мощности от входной показаны на рис. 8.21 [16]. Базовый кристалл транзистора представлен на рис. 8.136. Согласование на входе и выходе прибора обеспечивается элементами с распределенными параметрами, как показано на рис. 8.18 при использовании двух или четырех кристаллов. Коэффициент усиления в линейном режиме изменяется от 5 до 7 дБ, КПД на частоте 6 ГГц составляет 25-30% в зависимости от размера прибора. Эти параметры можно улучшить уменьшением длины затвора или сопротивления истока, что позволит получить КПД> >30% в особенности на низких частотах (таких, как 4 ГГц), либо уменьшением размеров прибора (таких, как общая ширина затвора менее 10 мм).

Как описано в разд. 8.2, выходная мощность может увеличиваться почти пропорционально приложенному напряжению на стоке. Это доказано экспериментально па приборах, работающих на низких частотах (рис. 8.22а) [13]. Однако это происходит не всегда. На высоких частотах выходная мощность часто достигает насыщения при напряжении на стоке от 10 до 14 В (рис. 8.226) [3], даже если прибор изготовлен таким образом, что его выходная мощность не достигает насыщения при напряжении на стоке более 20 В на низких частотах. В некоторых публикациях это насыщение мощности объясняется ростом температуры в активной области [28], однако такое утверждение не может быть объяснено количественно (и даже качественно) ростом температуры. Это яв.ление пока еще недостаточно хорошо изучено.

Выходная мощность GaAs ПТШ увеличивается почти линейно с увеличением общей ширины затвора, тогда как коэффициент усиления мощности медленно уменьшается с увеличением общей ширины затвора. Максимальная общая ширина ограничена следующими факторами: 1) размером прибора и процентом выхода годных приборов; 2) однородностью приборов;



ft кристалла (f=5,8rru,)


кристалла 8 ГГЦ) 2кристпллп (fsrru) I кристалл (f=5rrui

! Кристалл

2кристапла

Кристалла

у кристалла

А 50

40", 30

25 30 35 0

Входная мощность, дбм

Рис. 8.21. Передаточные характеристики мощных GaAs ПТШ диапазона 4-8 ГГц


30 \

Рис. 8.22. Зависимости выходной мощности и

КПД от смещения стока: Л-% = 26 л!м, / = 4 ГГц; Лу 5 дБ; о - схема с оощим истоком, а,, = -2i3; ГГц


/ячейка / 2 Ячейки

и,„в

12 14

6 S I •/





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [42] 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.0043